本发明属于聚氯乙烯板材技术领域，具体涉及一种制备聚氯乙烯结皮发泡板材的方法。
背景技术：
聚氯乙烯是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化物等引发剂在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物，具有原料丰富、制造工艺成熟、价格低廉、用途广泛等突出特点，现已成为世界上仅次于聚乙烯的第二大通用树脂，占世界合成树脂总消费量的29%。聚氯乙烯容易加工，可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工。聚氯乙烯主要用于生产人造革、薄膜、电线护套等塑料软制品，也可生产板材、门窗、管道和阀门等塑料硬制品。
聚氯乙烯发泡板材以聚氯乙烯为原料，添加其他助剂来增强其耐热性、韧性、延展性等性能，具有防水、阻燃、耐酸碱、防蛀、质轻、保温、隔音、减震、存储方便、施工方便等特点，广泛应用于汽车、建筑、家居、印刷防腐等领域，是木材、铝材、复合板材的理想替代品。聚氯乙烯发泡板材根据其制作工艺可分为自由发泡板材、结皮发泡板材、共挤发泡板材。自由发泡板材表面硬度一般，广泛应用于广告展板、裱画板、丝印、雕刻等领域；结皮发泡板材表面硬度适中，难以产生划痕，广泛应用于橱柜、装饰等领域；共挤发泡板表面硬度高，表面光滑，有一定的镜面效果，广泛应用于建筑、汽车等领域。
聚氯乙烯结皮发泡板材在生产过程中，熔体一经挤出就受到迅速的强制冷却，使泡沫材料表面受到强烈冷却，发泡只能在芯层内部进行，材料截面不再增大，表面形成硬皮，发泡在材料截面由外向里进行。现有技术中多采用将聚氯乙烯树脂和其他助剂同时加入热混机，搅拌混合，再经冷混机降温冷却，然后经过挤出、冷却、定型、切割，制备聚氯乙烯结皮发泡板材。如申请号为201210525881.x名为《高硬度聚氯乙烯结皮发泡板材及其制备方法》的中国发明专利，以聚氯乙烯树脂粉、稳定剂、丙烯酸酯类加工剂、填料、润滑剂、发泡剂、增韧剂、补强剂为原料，将原料混合后采用锥形双螺杆挤出机进行加工制得结皮发泡板材，该结皮发泡板材硬度高、密度低、用途广泛；如申请号为201610604860.5名为《环保聚氯乙烯耐磨防水地板及其制备方法》的中国发明专利，在地板生产过程中，先将聚氯乙烯树脂、氯化聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、竹木粉、热稳定剂、增塑剂、增塑改性剂进行混合得到初级混合料，再加入碳酸钙、润滑剂、发泡剂、发泡调节剂、抗老化剂进行混合制得聚氯乙烯混合物，由此制备的地板不发霉、抗老化、耐酸碱、具有很好的耐磨性。上述结皮发泡板材都具有优良的使用性能，但是在板材生产过程中，原料的直接混合易导致板材表面出现凹坑、针孔，断面出现泡孔、分层的缺陷，影响整个板面的厚薄和密度的均匀性。
技术实现要素：
为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种制备聚氯乙烯结皮发泡板材的方法，在80-90℃下加入聚氯乙烯树脂和稳定剂，升温至100-110℃后加入发泡调节剂，继续升温至115-125℃后加入填充剂，然后冷却至75-80℃后加入发泡剂，所有原料混合搅拌10-20min后降温至30-40℃，制得熔体，采用双螺杆挤出机挤出熔体，再采用定型模具对挤出的熔体进行冷却、定型、牵引，然后裁切至所需的尺寸，制得聚氯乙烯结皮发泡板材。本发明中聚氯乙烯结皮发泡板材的制备过程中根据原料的性质和作用依次加入各原料，排除了原料中夹带的水分和挥发分对板材性能的影响，各原料均匀混合，发泡充分；制备的聚氯乙烯结皮发泡板材硬度高，耐候性强，板材均匀性好、无凹坑、无针孔，光泽度高；同时制备方法简单，易于操作。
本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：
本发明提供了一种制备聚氯乙烯结皮发泡板材的方法，包括如下步骤：
s01，熔体的制备：在80-90℃下，将质量百分比分别为70%-80%的聚氯乙烯树脂、5%-15%的稳定剂加入热混机中，搅拌混合5-10min，然后升温至100-110℃，加入质量百分比分别为2%-10%的发泡调节剂，搅拌混合5-10min，继续升温至115-125℃，加入质量百分比为10%-20%的填充剂，搅拌混合10-15min后将混合物送至冷混机中，搅拌冷却，以10-15℃/min的降温速度将混合物降温至75-80℃，再加入质量百分比为2%-10%的发泡剂，搅拌混合10-20min后，以6-8℃/min的降温速度将混合物降温至30-40℃，制得熔体；
s02，熔体的挤出：将s01中所得的熔体输送至双螺杆挤出机挤出，控制螺杆转速20-35r/min，加工温度为150-200℃，挤出熔体；
s03，聚氯乙烯结皮发泡板材的制备：采用定型模具对s02中挤出的熔体进行冷却、定型、牵引，然后裁切至所需的尺寸，制得聚氯乙烯结皮发泡板材。
聚氯乙烯树脂熔融温度为80℃左右，在热混机内高速搅拌下，在80-90℃下加入聚氯乙烯树脂和稳定剂，稳定剂能够防止聚氯乙烯树脂分子链中脱出氯化氢，或者阻止这一反应，终止分解作用，提高聚氯乙烯树脂的分解温度，原料之间相互摩擦混合，升温至100-110℃，有利于排出聚氯乙烯树脂内夹带的水分和挥发分，再加入发泡调节剂让树脂充分吸收，发泡调节剂能够促进聚氯乙烯树脂的塑化，提高熔体的强度，防止气泡的合并，得到均匀发泡的制品，同时还能保证熔体具有良好的流动性，以得到外观良好的制品。
填充剂一般为耐热性能优良的高熔点固体物质，能够改善结皮发泡板材的密度、硬度、弹性模量，提高板材的力学性能和冲击强度，升温至115-125℃后再加入，有利于提高填充剂的活性，同时该温度低于聚氯乙烯树脂的分解温度，能够保持聚氯乙烯树脂化学性质的稳定。发泡过程中会产生一定的热量，在75-80℃温度下加入发泡剂，温度适中，不会影响聚氯乙烯树脂的熔融和固化，发泡剂能在熔体内均匀分布，也不会影响发泡剂的发泡过程，同时能够充分利用发泡过程中产生的热量。
各原料混合完成后，以6-8℃/min的降温速度对混合物降温，较慢的降温速度防止混合物内部结构因为温度骤变而发生变化，影响板材的性能，降温至30-40℃后，熔体保持一定的粘性和流动性，且该温度范围内熔体性质稳定，便于存储和运输，方便挤出过程中来料的取用。
双螺杆挤出机具有良好的加料性能、混炼塑化性能、排气性能、挤出稳定性等特点，选用双螺杆挤出机能够高效保质保量的完成上述熔体的挤出过程，根据熔体的粘度选择20-35r/min的螺杆转速，根据熔体的组成选择加工温度为150-200℃，温度过低，熔体由于混合不均、成核少以及分散不均而形成大气泡；温度过高时，物料粘性降低，熔体强度变大，泡孔可相互结合变大，气体由熔体中向外部表面扩散，造成发泡过度，泡孔不均，有破孔；150-200℃温度适中，物料混合均匀，塑化良好，气体在熔体内溶解度增大且成核数量增多，发泡细腻均匀。
进一步地，s01中所述聚氯乙烯树脂的聚合度为700-800。聚合度增加，树脂的基本性能变好，但是塑化时间随之延长，熔融因数变大，加工性能变差，聚合度为700-800为常用聚氯乙烯树脂，基本性能优良，加工性能好。
进一步地，s01中所述稳定剂为钙锌复合物、羧酸有机锡、硬脂酸钡中的一种或几种。
进一步地，s01中所述发泡调节剂为硬脂酸、硬脂酸酯、硬脂酸醇、硬脂酸酰胺、石蜡、氧化聚乙烯、聚乙烯蜡中的一种或几种。
进一步地，s01中所述填充剂为高岭土、玻璃微珠、硫酸钡中的一种或几种。
进一步地，s01中所述发泡剂为二氧化碳、丁烷、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、碳酸氢钠、碳酸氢铵、叠氮化合物中的一种或几种。
进一步地，s01中所述热混机内搅拌速度为800-1000r/min。
进一步地，s01中所述冷混机内搅拌速度为200-300r/min。热混机内为高速搅拌，有利于原料的充分混合；冷混机内为低速搅拌，有利于熔体形成稳定的结构。
进一步地，s03中所述定型模具为真空水冷定型模具；s03中所述冷却速度为40-50℃/min，冷却后温度为20-30℃。真空水冷定型模具定型效率高，冷却速度快，冷却温度稳定，熔体一经挤出就受到迅速的强制冷却，表面形成硬皮，制得的结皮发泡板材硬度高。
本发明具有以下优点：
1.本发明聚氯乙烯结皮发泡板材制备过程中原料均匀混合，发泡充分。
2.本发明聚氯乙烯结皮发泡板材均匀性好、无凹坑、无针孔，光泽度高，板材硬度高，耐候性强。
3.本发明聚氯乙烯结皮发泡板材制备方法简单，易于操作。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1
s01，熔体的制备：
将质量百分比为71%、聚合度为800的聚氯乙烯树脂，质量百分比为13%的硬脂酸钡在85℃时加入热混机中，控制热混机内搅拌速度为1000r/min，搅拌混合6min后升温至100℃，加入质量百分比为4%的硬脂酸，搅拌混合6min，再升温至120℃，加入质量百分比为10%的玻璃微珠，搅拌混合10min，混合完成后，将混合物送至冷混机中，控制冷混机内搅拌速度为200r/min，以10℃/min的降温速度将混合物温度降至80℃，然后加入质量百分比为2%的偶氮二异丁腈，搅拌混合15min后，以6℃/min的降温速度将混合物降温至35℃，制得熔体。
s02，熔体的挤出：
将s01中所得的熔体输送至双螺杆挤出机挤出，控制螺杆转速20r/min，加工温度为180℃，挤出熔体。
s03，聚氯乙烯结皮发泡板材的制备：
采用真空水冷定型模具对s02中挤出的熔体进行冷却（冷却速度为45℃/min，冷却后温度为25℃）、定型、牵引，然后裁切至所需的尺寸，制得聚氯乙烯结皮发泡板材。
实施例2
s01，熔体的制备：
将质量百分比为77%、聚合度为800的聚氯乙烯树脂，质量百分比为5%的硬脂酸钡在85℃时加入热混机中，控制热混机内搅拌速度为1000r/min，搅拌混合6min后升温至100℃，加入质量百分比为2%的硬脂酸，搅拌混合6min，再升温至120℃，加入质量百分比为10%的玻璃微珠，搅拌混合10min，混合完成后，将混合物送至冷混机中，控制冷混机内搅拌速度为200r/min，以10℃/min的降温速度将混合物温度降至80℃，然后加入质量百分比为6%的偶氮二异丁腈，搅拌混合15min后，以6℃/min的降温速度将混合物降温至35℃，制得熔体。
s02，熔体的挤出：
将s01中所得的熔体输送至双螺杆挤出机挤出，控制螺杆转速20r/min，加工温度为180℃，挤出熔体。
s03，聚氯乙烯结皮发泡板材的制备：
采用真空水冷定型模具对s02中挤出的熔体进行冷却（冷却速度为45℃/min，冷却后温度为25℃）、定型、牵引，然后裁切至所需的尺寸，制得聚氯乙烯结皮发泡板材。
实施例3
s01，熔体的制备：
将质量百分比为73%、聚合度为800的聚氯乙烯树脂，质量百分比为7%的硬脂酸钡在85℃时加入热混机中，控制热混机内搅拌速度为1000r/min，搅拌混合6min后升温至100℃，加入质量百分比为6%的硬脂酸，搅拌混合6min，再升温至120℃，加入质量百分比为10%的玻璃微珠，搅拌混合10min，混合完成后，将混合物送至冷混机中，控制冷混机内搅拌速度为200r/min，以10℃/min的降温速度将混合物温度降至80℃，然后加入质量百分比为4%的偶氮二异丁腈，搅拌混合15min后，以6℃/min的降温速度将混合物降温至35℃，制得熔体。
s02，熔体的挤出：
将s01中所得的熔体输送至双螺杆挤出机挤出，控制螺杆转速20r/min，加工温度为180℃，挤出熔体。
s03，聚氯乙烯结皮发泡板材的制备：
采用真空水冷定型模具对s02中挤出的熔体进行冷却（冷却速度为45℃/min，冷却后温度为25℃）、定型、牵引，然后裁切至所需的尺寸，制得聚氯乙烯结皮发泡板材。
实施例4-8
与实施例1相比，实施例4-8的不同之处在于，制备聚氯乙烯结皮发泡板材原料的质量百分比不同。
实施例1-8中制备聚氯乙烯结皮发泡板材原料的质量百分比如下表。
对比例1
将质量百分比分别为71%的聚氯乙烯树脂（聚合度为800）、13%的硬脂酸钡、4%的硬脂酸、10%的玻璃微珠、2%的偶氮二异丁腈在常温下混合均匀后，输送至双螺杆挤出机挤出，控制螺杆转速20r/min，加工温度为180℃，然后采用真空水冷定型模具进行冷却（冷却速度为45℃/min，冷却后温度为25℃）、定型、牵引，然后裁切至所需的尺寸，制得聚氯乙烯结皮发泡板材。
对比例2
将质量百分比分别为77%的聚氯乙烯树脂（聚合度为800）、5%的硬脂酸钡、2%的硬脂酸、10%的玻璃微珠、6%的偶氮二异丁腈在常温下混合均匀后，输送至双螺杆挤出机挤出，控制螺杆转速20r/min，加工温度为180℃，然后采用真空水冷定型模具进行冷却（冷却速度为45℃/min，冷却后温度为25℃）、定型、牵引，然后裁切至所需的尺寸，制得聚氯乙烯结皮发泡板材。
对实施例和对比例中制备的聚氯乙烯结皮发泡板材进行外观检测、密度检测、表面光泽度检测、硬度检测。其中外观采用目检，密度用称量的方法，表面光泽度用光泽度仪测量，硬度采用d型邵氏硬度计进行测量。检测结果如下表：
由检测结果可以看出，与传统原料直接混合的加工方法相比，本发明中制备的聚氯乙烯结皮发泡板材表面无凹坑、无针孔，表面均匀，密度较低，表面光泽度更佳，具有更高的硬度。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。