本发明涉及发泡材料加工技术领域，具体涉及一种ps复合材料超临界挤出发泡的方法。
背景技术：
ps(聚苯乙烯系塑料)是指大分子链中包括苯乙烯基的一类塑料，包括苯乙烯及其共聚物，具体品种包括普通聚苯乙烯(gpps)、高抗冲聚苯乙烯(hips)、可发性聚苯乙烯(eps)和茂金属聚苯乙烯(sps)等。
在实际使用中，常采用其他聚合材料与ps进行共混改性，以对ps材料的物理性能进行改性以得到ps复合材料，从而使其适应不同的使用环境。
在一些应用领域中，需要对ps复合材料进行发泡，而ps复合材料中，尤其是ps与聚酯或聚氨酯类热塑性弹性体的复合材料，由于复合材料之间的共混性较差，导致两种材料无法形成均一混合体，而超临界流体在不同材料中的溶解度不同，导致最终发泡出来的材料中呈现泡孔尺寸大小不一致的问题，严重限制了ps复合发泡材料的应用。
技术实现要素：
针对现有的ps复合发泡材料存在泡孔尺寸不一致的问题，本发明公开了一种ps复合材料超临界挤出发泡的方法，该ps复合材料超临界挤出发泡的方法能够有效提高ps复合材料超临界发泡后材料的泡孔尺寸稳定性，极大减小不同泡孔之间的尺寸差异。
本发明公开了一种ps复合材料超临界挤出发泡的方法，包括以下步骤：
步骤一：按以下质量比称取聚苯乙烯、热塑性弹性体、连接单体和成核剂，聚苯乙烯：热塑性弹性体：连接单体：成核剂＝61-88：10-23：1-4：1-3；
其中，所述聚苯乙烯中所述热塑性弹性体为聚酯热塑性弹性体或聚氨酯热塑性弹性体，所述连接单体为具有碳碳双键和羟基的单体，所述成核剂为纳米氮化钛；
步骤二：将步骤一获得的聚苯乙烯、热塑性弹性体、连接单体和成核剂进行高速分散混合，将混合后的混合物加入至熔融挤出机中，在熔融挤出机中加热熔融挤出得到发泡前体；
步骤三：将步骤二得到的发泡前体加入至超临界发泡挤出机中，发泡前体保持熔融状态，在超临界发泡挤出机的中段注入超临界状态的气体，超临界状态的气体渗入发泡前体中，由超临界发泡挤出机的出口挤出后，压力降低气体膨胀，得到ps发泡复合材料。
进一步的，所述连接单体为二羟基丙烯醛。
进一步的，所述熔融挤出机的挤出温度为160℃-195℃。
进一步的，所述超临界发泡挤出机的挤出温度为155℃-175℃。
进一步的，所述超临界发泡挤出机的压力为10mpa-18mpa。
进一步的，所述纳米氮化钛的颗粒粒径为10nm-500nm。
进一步的，所述超临界状态的气体为二氧化碳。
本发明与现有的超临界挤出发泡方法相比，在聚苯乙烯和热塑性弹性体的复合材料中，加入了具有碳碳双键和羟基的单体，在热熔挤出的过程中，连接单体中的碳碳双键与聚苯乙烯中未反应的不饱和键具有良好的反应性，同时通过连接单体上的羟基与热塑性弹性体中的羧基或异氰酸酯基反应交联，从而提高了聚苯乙烯和热塑性弹性体的混合均匀度，避免出现混合分层，保证发泡的均一效果；另外，发明人意外发现采用氮化钛作为成核剂相比于现有的其他成核剂，能够更有效提高发泡材料的泡孔均匀度，推测是由于氮化钛在聚苯乙烯和热塑性弹性体中均具有良好的分散度，而其他成核剂在聚苯乙烯和热塑性弹性体中分散具有偏向性，从而采用氮化钛作为成核剂的ps复合发泡材料泡孔一致，具有较稳定的物理性能。
具体实施方式
本发明公开了一种ps复合材料超临界挤出发泡的方法，能够有效提高ps复合材料超临界发泡后材料的泡孔尺寸稳定性，极大减小不同泡孔之间的尺寸差异。
下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种ps复合材料超临界挤出发泡的方法，包括以下步骤：
步骤一：按以下质量比称取聚苯乙烯、热塑性弹性体、连接单体和成核剂，聚苯乙烯：热塑性弹性体：连接单体：成核剂＝61-88：10-23：1-4：1-3；
其中，所述聚苯乙烯中所述热塑性弹性体为聚酯热塑性弹性体或聚氨酯热塑性弹性体，所述连接单体为具有碳碳双键和羟基的单体，所述成核剂为纳米氮化钛；
步骤二：将步骤一获得的聚苯乙烯、热塑性弹性体、连接单体和成核剂进行高速分散混合，将混合后的混合物加入至熔融挤出机中，在熔融挤出机中加热熔融挤出得到发泡前体；
步骤三：将步骤二得到的发泡前体加入至超临界发泡挤出机中，发泡前体保持熔融状态，在超临界发泡挤出机的中段注入超临界状态的气体，超临界状态的气体渗入发泡前体中，由超临界发泡挤出机的出口挤出后，压力降低气体膨胀，得到ps发泡复合材料。
本发明与现有的超临界挤出发泡方法相比，在聚苯乙烯和热塑性弹性体的复合材料中，加入了具有碳碳双键和羟基的单体，在热熔挤出的过程中，连接单体中的碳碳双键与聚苯乙烯中未反应的不饱和键具有良好的反应性，同时通过连接单体上的羟基与热塑性弹性体中的羧基或异氰酸酯基反应交联，从而提高了聚苯乙烯和热塑性弹性体的混合均匀度，避免出现混合分层，保证发泡的均一效果；另外，发明人意外发现采用氮化钛作为成核剂相比于现有的其他成核剂，能够更有效提高发泡材料的泡孔均匀度，推测是由于氮化钛在聚苯乙烯和热塑性弹性体中均具有良好的分散度，而其他成核剂在聚苯乙烯和热塑性弹性体中分散具有偏向性，从而采用氮化钛作为成核剂的ps复合发泡材料泡孔一致，具有较稳定的物理性能。
在本发明中，所述连接单体为二羟基丙烯醛。
在本发明中，所述熔融挤出机的挤出温度为160℃-195℃。
在本发明中，所述超临界发泡挤出机的挤出温度为155℃-175℃。
当所述熔融挤出机和所述超临界发泡挤出机的温度低于或高于上述温度范围时，对最终得到的ps发泡复合材料均具有不利的影响。
在本发明中，所述超临界发泡挤出机的压力为10mpa-18mpa。
在本发明中，所述纳米氮化钛的颗粒粒径为10nm-500nm。
在本发明中，所述步骤一中，通过硅烷偶联剂对所述纳米氮化钛进行预处理，通过硅烷偶联剂改性后的纳米氮化钛能够提高其在发泡前体的亲和性，从而保证纳米氮化钛在发泡前体中的分散均匀性。
在本发明中，所述超临界状态的气体为二氧化碳，需要说明的是，二氧化碳仅是本发明优选，在其他实施例中，所述超临界状态的气体也可采用氮气或其他具有超临界状态的气体。
以下通过具体实施例对本发明进行说明：
实施例1：
本实施例公开了一种ps复合材料超临界挤出发泡的方法，包括以下步骤：
步骤一：按以下质量比为称取聚苯乙烯、聚酯热塑性弹性体、二羟基丙烯醛和纳米氮化钛，聚苯乙烯：聚酯热塑性弹性体：二羟基丙烯醛：纳米氮化钛＝63：25：3：2；
步骤二：将步骤一获得的聚苯乙烯、聚酯热塑性弹性体、二羟基丙烯醛和纳米氮化钛放入高速分散机中进行高速分散混合，将混合后的混合物加入至熔融挤出机中，在熔融挤出机中加热熔融挤出得到发泡前体，挤出温度为170±5℃；
步骤三：将步骤二得到的发泡前体加入至超临界发泡挤出机中，发泡前体保持熔融状态，在超临界发泡挤出机的中段注入超临界状态的气体，超临界状态的气体渗入发泡前体中，由超临界发泡挤出机的出口挤出后，挤出温度为160±5℃，压力降低气体膨胀，得到ps发泡复合材料，标记为s1。
实施例2：
本实施例公开了一种ps复合材料超临界挤出发泡的方法，包括以下步骤：
步骤一：按以下质量比为称取聚苯乙烯、聚氨酯热塑性弹性体、二羟基丙烯醛和纳米氮化钛，聚苯乙烯：聚氨酯热塑性弹性体：二羟基丙烯醛：纳米氮化钛＝75：11：1：3；
步骤二：将步骤一获得的聚苯乙烯、聚氨酯热塑性弹性体、二羟基丙烯醛和纳米氮化钛放入高速分散机中进行高速分散混合，将混合后的混合物加入至熔融挤出机中，在熔融挤出机中加热熔融挤出得到发泡前体，挤出温度为170±5℃；
步骤三：将步骤二得到的发泡前体加入至超临界发泡挤出机中，发泡前体保持熔融状态，在超临界发泡挤出机的中段注入超临界状态的气体，超临界状态的气体渗入发泡前体中，由超临界发泡挤出机的出口挤出后，挤出温度为160±5℃，压力降低气体膨胀，得到ps发泡复合材料，标记为s2。
实施例3：
本实施例公开了一种ps复合材料超临界挤出发泡的方法，包括以下步骤：
步骤一：按以下质量比为称取聚苯乙烯、聚酯热塑性弹性体、二羟基丙烯醛和纳米氮化钛，聚苯乙烯：聚酯热塑性弹性体：二羟基丙烯醛：纳米氮化钛＝85：21：3：1；
步骤二：将步骤一获得的聚苯乙烯、聚酯热塑性弹性体、二羟基丙烯醛和纳米氮化钛放入高速分散机中进行高速分散混合，将混合后的混合物加入至熔融挤出机中，在熔融挤出机中加热熔融挤出得到发泡前体，挤出温度为170±5℃；
步骤三：将步骤二得到的发泡前体加入至超临界发泡挤出机中，发泡前体保持熔融状态，在超临界发泡挤出机的中段注入超临界状态的气体，超临界状态的气体渗入发泡前体中，由超临界发泡挤出机的出口挤出后，挤出温度为160±5℃，压力降低气体膨胀，得到ps发泡复合材料，标记为s3。
对比例1：
本对比例用于对比说明，公开了一种ps复合材料超临界挤出发泡的方法，包括以下步骤：
步骤一：按以下质量比为称取聚苯乙烯、聚酯热塑性弹性体和纳米氮化钛，聚苯乙烯：聚酯热塑性弹性体：纳米氮化钛＝63：25：2；
步骤二：将步骤一获得的聚苯乙烯、聚酯热塑性弹性体、二羟基丙烯醛和纳米氮化钛放入高速分散机中进行高速分散混合，将混合后的混合物加入至熔融挤出机中，在熔融挤出机中加热熔融挤出得到发泡前体，挤出温度为170±5℃；
步骤三：将步骤二得到的发泡前体加入至超临界发泡挤出机中，发泡前体保持熔融状态，在超临界发泡挤出机的中段注入超临界状态的气体，超临界状态的气体渗入发泡前体中，由超临界发泡挤出机的出口挤出后，挤出温度为160±5℃，压力降低气体膨胀，得到ps发泡复合材料，标记为d1。
对比例2：
本对比例用于对比说明，公开了一种ps复合材料超临界挤出发泡的方法，包括以下步骤：
步骤一：按以下质量比为称取聚苯乙烯、聚酯热塑性弹性体、二羟基丙烯醛和纳米二氧化硅，聚苯乙烯：聚酯热塑性弹性体：二羟基丙烯醛：纳米二氧化硅＝63：25：3：2；
步骤二：将步骤一获得的聚苯乙烯、聚酯热塑性弹性体、二羟基丙烯醛和纳米二氧化硅放入高速分散机中进行高速分散混合，将混合后的混合物加入至熔融挤出机中，在熔融挤出机中加热熔融挤出得到发泡前体，挤出温度为170±5℃；
步骤三：将步骤二得到的发泡前体加入至超临界发泡挤出机中，发泡前体保持熔融状态，在超临界发泡挤出机的中段注入超临界状态的气体，超临界状态的气体渗入发泡前体中，由超临界发泡挤出机的出口挤出后，挤出温度为160±5℃，压力降低气体膨胀，得到ps发泡复合材料，标记为d2。
样本检测
将实施例1-3所制得的产品样本s1、s2、s3以及对比例1、2制得的产品样本d1和d2进行中部切面，将切面置于显微镜下成像，通过软件分析切面上单位面积上泡孔尺寸的差异，同时可通过目视对切面的泡孔尺寸进行判定。
检测结果为样本s1、s2、s3的泡孔差异性较低，通过目视基本无法观测到不规则泡孔，切面呈均匀化发泡状态，d1和d2的泡孔的差异性较大，且通过目视可直接观测到出现与外周泡孔差异性较大的较大泡孔。
综上，本发明提供的一种ps复合材料超临界挤出发泡的方法能够有效提高ps复合发泡材料的泡孔均匀度，提高材料性能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。