一种单聚酯增强发泡复合轻量化材料及其制备方法

1.本发明涉及单聚酯发泡复合轻量化材料制备领域，具体地说是一种单聚酯增强发泡复合轻量化材料及其制备方法。


背景技术：

2.随着我国航天航空、国防、能源、交通、建筑、包装、电器、运动器械等行业的快速发展，对轻量化的高性能材料需求越来越迫切。轻量化技术早期主要是“以塑代钢”。目前，高分子轻量化材料主要包括两类：(1)高性能高分子发泡材料；(2)纤维增强型复合高分子材料。
3.传统纤维增强复合材料多由玻璃纤维(gf)、碳纤维(cf)等增强。然而，由于增强纤维和基体树脂属于异种材料，相容性较差，从而容易造成复合材料因界面结合不良而导致整体性能下降。另外，不同种类的增强纤维和基体在复合材料回收时分离困难，导致材料回收再利用的难度大、效率低，成本高，严重限制了复合材料制品的循环再生能力。虽然专利cn102152589a将低熔点聚酯树脂与聚酯纤维布通过热压法制备出单聚酯(pet)复合轻量化材料，但没有涉及发泡且其成型周期长。文献(journal of applied polymer science,2020,137(41):49268-49284)通过扩链剂与纤维级pet混合进行双螺杆挤出改性制备了高熔体强度的lcb-pet，并以lcb-pet为原料在scco2辅助下进行了单螺杆挤出发泡。样品的泡孔直径和泡孔密度适中，但电镜图显示泡沫的孔壁较厚。该方法使用单一的pet进行发泡，因为熔体强度低，使泡孔大小不均一，发泡效果不佳。文献(composites part a:applied science and manufacturing,2009,40(11):1747-1755)报道了使用pet、低熔点共聚酯薄膜制备的pet单聚酯复合材料。基于共聚酯薄膜存在熔点温差，当pet条带/共聚酯薄膜组件在热压时，实现了良好的界面粘合。该方法只使用聚酯纤维提高pet的拉伸强度，但提升效果不明显，并没有涉及发泡技术减重，且生产工艺复杂。
4.单聚合物复合材料(spcs)是基体和增强材料为相同化学成分的高分子材料，二者之间相容性好，不存在传统纤维复合材料的界面问题，并且spcs复合材料中的纤维材料分子链的高度取向使材料具有足够的初始强度，因而赋予spcs具备更加优越的比刚性、比强度、低密度等特性，尤其对于冲击韧性与断裂伸长率的改善更为显著。此外，基体和增强材料为同种聚合物更有利于材料回收再利用，更符合目前绿色循环经济的要求，因此成为当前复合材料研究的热点。
5.文献(composites science and technology,2015,106:47-54)使用热硅油处理过的聚丙烯纤维与聚丙烯通过嵌入注塑成型工艺制备出聚丙烯单聚合物复合材料。仅使用纤维增强的方法来增强复合材料力学性能，并未进行发泡轻量化处理。文献(composites:part a,2016,90:567-576)报道了使用聚丙烯和聚丙烯纤维通过嵌入式微孔成型来制备pp单聚物泡沫，但减重效果不明显，最大减重仅为15.2％。虽然该技术将单聚物和发泡技术耦合在一起，但是发泡后纤维与基体之间的分层明显，力学性能提升不明显。在单聚物发泡工艺未见单聚酯材料的发泡工艺，且其他单聚物的发泡效果并不明显。
6.相比于传统的聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯等发泡材料，聚酯发泡材料具有质量轻、机械性能和抗疲劳性优异、良好的气体阻隔性以及可回收再利用且价格便宜等优点，在建筑材料、汽车和航天工业、风力发电等领域应用前景广阔。另一方面，现有工艺主要采用碳纤维和玻璃纤维增强技术较多，这使得材料使用后回收难度大。另外，有单聚合物增强复合材料的，但同时涉及发泡轻量化耦合的极少，且发泡倍率不高，效果不佳。在现有技术中未见聚酯类材料的增强和发泡并用，因此研究一种高效生产单聚酯泡沫材料的方式是必要的。
7.目前业界相对发展较为成熟的spcs的开发工作，主要以厂商propex fabrics inc.等所提出以聚丙烯(polypropylene，pp)为主要材质的spcs产品。pp-spcs的增强体(纤维)及连续相基材(树脂)均为pp，以此来解决传统复合材料中因为纤维与基材的异质特性造成的所有问题，不仅具备相对低成本的优势，还可让pp-spc具备可后制加工的特质。但是聚丙烯为非极性物质，表面稳定不易与其他物质反应。过于稳定的表面不利于聚丙烯高分子片材与其他材料结合(胶合、黏合)或进行表面涂装，因此造成难以后续加工的缺点。
8.目前，在聚酯发泡过程中，常规的聚酯树脂因其线性分子结构和分子量不高的特点，存在熔体强度差，结晶速率慢，易降解，泡沫成型困难等缺点，不能直接应用于制备聚酯发泡材料。通常需要采用提高分子量及其分布、引入长支链结构、与其他组分共混等方法提高聚酯的熔体强度以达到改善其发泡性能的目的。


技术实现要素：

9.本发明要解决的技术问题是提供一种单聚酯增强发泡复合轻量化材料及其制备方法。
10.本发明将聚酯纤维增强与反应挤出/注塑发泡两种轻量化技术复合来制备单聚酯复合材料，该技术通过“一步法”减少生产工艺的复杂性，提高生产效率，制备出质量更轻、强度更高的单聚酯复合材料。
11.为解决上述技术问题，本发明提供一种单聚酯增强发泡复合轻量化材料的制备方法：单聚酯增强发泡复合轻量化材料的原料由主料、辅料和发泡剂组成；所述主料由聚酯树脂和聚酯纤维组成，所述聚酯树脂：聚酯纤维＝100:0～70:30(优选95:5～70:30)的重量比；
12.辅料由扩链剂、抗氧剂、成核剂组成；辅料占主料重量的0.1％～5％；
13.所述发泡剂占主料重量的0.5～5％；
14.将主料、辅料和发泡剂混合后挤出，得单聚酯泡沫，冷却后得单聚酯增强发泡复合轻量化材料。
15.混合反应为挤出制备、注塑制备、珠粒发泡、热压成型中的至少一种。
16.作为本发明的单聚酯增强发泡复合轻量化材料的制备方法的改进：
17.所述聚酯树脂为主料重量的70～100％(优选70～95％)，熔点为210～260℃；
18.所述聚酯纤维为主料重量的0～30％(优选5～30％)，其熔点为250～265℃；
19.所述扩链剂为功能化离子液体、多官能团酸酐类化合物、多官能团羟基类化合物、多官能团氨基类化合物、多官能团环氧类化合物中的至少一种；
20.所述抗氧剂为抗氧剂1010，抗氧剂168，抗氧剂1425，抗氧剂1098中的至少一种；
21.所述成核剂为滑石粉、二氧化硅、二氧化钛、纳米碳酸钙、蒙脱土、高岭土中的至少一种；
22.所述的发泡剂为临界温度低于聚酯熔点的超临界流体中的一种或多种。
23.作为本发明的单聚酯增强发泡复合轻量化材料的制备方法的进一步改进：
24.所述聚酯树脂优选熔点为220～255℃的pet树脂；
25.所述聚酯纤维优选熔点为260～265℃的pet纤维；
26.所述功能型离子液体有三个或三个以上的羟基、氨基或羧基，且离子型对co2有亲和性，能提高co2在树脂熔体中的溶解度。
27.作为本发明的单聚酯增强发泡复合轻量化材料的制备方法的进一步改进：
28.所述功能型离子液体优选四(2-羟基乙基)溴化铵、三乙醇胺盐酸盐；
29.多官能团酸酐类化合物优选均苯四甲酸二酐(pmda)；
30.多官能团羟基类化合物优选丙三醇、季戊四醇系列；
31.多官能团氨基类化合物优选乙二胺、乙二胺四乙酸系列；
32.多官能团环氧类化合物优选异氰尿酸三缩水甘油酯(tgic)、joncryl adr系列。
33.作为本发明的单聚酯增强发泡复合轻量化材料的制备方法的进一步改进：
34.所述超临界流体为超临界二氧化碳，其中含有质量分数0～10％的异戊烷、环戊烷、己烷、庚烷中的至少一种(一种或多种组合)作为夹带剂。
35.作为本发明的单聚酯增强发泡复合轻量化材料的制备方法的进一步改进：
36.方式一：单聚酯增强发泡复合轻量化材料挤出制备：
37.将70～100份的聚酯树脂、0～30份聚酯纤维、0.1～2份扩链剂、0.1～1.5份抗氧剂和0.1～1.5份成核剂混合均匀后从挤出机的主进料口加入；再向挤出机内加入0.5～5份(重量配比)的超临界流体发泡剂混合均匀；然后经口模挤出发泡，经成型冷却后得到单聚酯复合泡沫板；
38.方式二：单聚酯增强发泡复合轻量化材料注塑制备：
39.将70～100份的聚酯树脂、0～30份聚酯纤维、0.1～2份扩链剂、0.1～1.5份抗氧剂和0.1～1.5份成核剂混合均匀后从注塑机的主进料口加入；向注塑机内加入0.5～5份(重量配比)的超临界流体发泡剂混合均匀；将含有发泡剂的熔体混合物通过注射喷嘴注入模具中，经冷却定型后得到单聚酯复合泡沫板；
40.方式三：单聚酯增强发泡复合轻量化材料珠粒发泡：
41.将70～100份的聚酯树脂、0～30份聚酯纤维、0.1～2份扩链剂、0.1～1.5份抗氧剂和0.1～1.5份成核剂混合均匀后从挤出机的主进料口加入；再向挤出机内加入0.5～5份(重量配比)的超临界流体发泡剂混合均匀；然后经口模挤出由旋转刀片造粒，然后将珠状泡沫填入模具中，经热压成型冷却后得到单聚酯复合泡沫板；
42.方式四：单聚酯增强发泡复合轻量化材料模压制备：
43.将70～100份的聚酯树脂、0～10的涤纶纤维，0.1～2份扩链剂、0.1～1.5份抗氧剂和0.1～1.5份成核剂混合均匀后从注塑机的主进料口加入；再向挤出机内加入0.5～5份(重量配比)的超临界流体发泡剂与熔体混合均匀；模具内部放置0～30份的涤纶纤维，将混合塑化好的含有发泡剂的熔体注入到模具中，经冷却定型后得到单聚酯复合泡沫板；
44.方式五：
45.将70～100份的聚酯树脂、0-10份聚酯纤维、0.1～2份扩链剂、0.1～1.5份抗氧剂和0.1～1.5份成核剂混合均匀后从挤出机的主进料口加入；再向挤出机内加入0.5～5份(重量配比)的超临界流体发泡剂混合均匀；机头处牵入1-30份聚酯纤维与发泡pet原位复合，经成型冷却后得到单聚酯复合泡沫板。
46.上述方式一～方式三中，优选为聚酯树脂70～95份，聚酯纤维5～30份；
47.上述方式四～方式五中，优选为聚酯树脂70～95份，聚酯纤维总量5～30份。
48.本发明还同时提供了利用上述任一方法制备而得的单聚酯增强发泡复合轻量化材料。轻量化单聚酯复合材料的发泡倍率为3～30倍，泡孔平均直径为10～500μm。
49.本发明中：
50.在超临界二氧化碳及其夹带剂的增塑降黏作用下，聚酯分子链的端羟基或羧基通过与多官能团扩链剂反应得到长支链聚酯，并改善了纤维在熔融树脂中的分散性。另一方面可适当降低加工温度，减少聚酯树脂的主链降解并拓宽即保持聚酯树脂的熔融又兼顾聚酯纤维存在的加工窗口。进而在支化反应后就直接挤出发泡，此时的二氧化碳及其夹带剂又作为物理发泡剂加以利用，从而实现连续稳定节能高效的反应挤出/注塑发泡一体化的增强发泡聚酯材料的制备。
51.本发明的一种单聚酯增强发泡复合轻量化材料由聚酯树脂、聚酯涤纶纤维、扩链剂、抗氧剂、成核剂和发泡剂六部分组成。其中聚酯树脂为低熔点树脂，聚酯涤纶纤维为短纤维。将聚酯树脂、聚酯涤纶纤维、扩链剂、抗氧剂、成核剂按照一定温度、一定比例进行混合反应，然后混入一定比例的发泡剂，最后得到单聚酯增强发泡复合轻量化材料。
52.本发明的目的是针对在聚酯发泡过程中，常规的聚酯树脂因其线性分子结构和低分子量的特点，存在熔体强度差，结晶速率慢，易降解，泡沫成型困难等缺点，而不能直接应用于制备聚酯发泡材料的问题，提出了一种单聚酯增强复合材料。本发明是以不同形态的聚酯材料作为基体和增强相而制备出的单聚合物复合材料，既能增强聚酯材料的熔体强度，又可以获得具有良好结合的界面。
53.本发明将纤维增强与超临界发泡两种轻量化技术相结合，使用聚酯涤纶纤维增强聚酯树脂，并使用超临界流体辅助连续反应挤出发泡一体化工艺制备轻量化单聚酯复合材料的方法。采用该方法能解决目前传统复合材料回收难度大，聚酯材料发泡工艺复杂，产品发泡倍率低、机械性能不佳等问题。
54.本发明的单聚酯增强发泡复合轻量化材料及其制备方法具有以下技术优势：
55.(1)制备工艺简单，可实现连续稳定的反应改性一体化制备增强发泡单聚酯泡沫，且生产能耗较低；
56.(2)单聚酯泡沫具有较高的发泡倍率和较小的孔径，同时具备较好的力学性能；
57.(3)采用绿色的物理发泡剂进行发泡，具有环境友好性；
58.(4)使用后的单聚酯泡沫易于回收利用，满足绿色可持续发展的要求。
附图说明
59.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
60.图1为实施例1所得的单聚酯复合泡沫板sem图(发泡倍率为29.7倍)；
61.图2为实施例5所得的单聚酯复合泡沫板sem图(发泡倍率为26.9倍)；
62.图3为实施例6所得的单聚酯复合泡沫板sem图(发泡倍率为18.1倍)；
63.图4为对比例2所得的聚酯泡沫板sem图(发泡倍率为3.2倍)。
具体实施方式
64.下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
65.本发明所用的pet树脂及涤纶均为按照常规方式干燥(80℃的温度下真空干燥12小时)。
66.单聚酯增强发泡复合轻量化材料的原料由主料、辅料和发泡剂组成；所述主料由聚酯树脂和聚酯纤维组成，辅料由扩链剂、抗氧剂、成核剂组成。
67.本发明中，
68.实施例1～实施例8，对比例1～2的双螺杆挤出机型号为直径d＝20mm；长径比l/d＝48，挤出机1～6区为熔融反应区间，4区为co2注入区间，7～9区为冷却和挤出区间，物料进料量为1.0-2.0kg/h；
69.实施例9～实施例12，对比例3的注塑机型号为直径d＝25mm；长径比l/d＝30，分成5个区，挤出机1～5区为熔融反应区间，3区为co2注入区间，物料进料量为1.0-2.0kg/h。
70.一、本发明的单聚酯增强发泡复合轻量化材料的制备实施例如下：
71.实施例1
72.将干燥好的pet树脂90份(熔点210℃)、涤纶纤维10份(熔点260℃)、异氰尿酸三缩水甘油酯(tgic)1.5份、抗氧剂1010 0.5份、纳米二氧化硅0.5份在高速混合机中混合5min。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的喂料斗中，进料量为1.0kg/h，通过计量泵将5份的超临界co2(即，发泡剂为主料5wt％)注入到挤出机中，所述超临界co2中含有2％(质量％)的己烷作为夹带剂。控制螺杆转速200rpm，机头温度220℃，后经口模挤出发泡，经成型冷却后得到厚度为20mm的单聚酯复合泡沫板。挤出机分成9个区，分别是第ⅰ区～第
ⅸ
区，每个区的工作温度及其他工艺参数如下表1所述。
73.根据iso 845:2006标准测得轻量化单聚酯复合材料的表观密度，计算出发泡倍率rv为29.7倍。将所得的复合材料经液氮淬断，断面经喷金后，利用扫描电子显微镜观察材料的断面，并统计泡孔平均直径18μm。根据gb/t1040-2006测试复合材料的拉伸强度，根据gb/t8813-2008测试复合材料的压缩强度，根据gb/t9341-2000测试复合材料的弯曲强度和弯曲模量，根据gb/t1043-1993测试复合材料的缺口冲击强度。该轻量化单聚酯复合材料进行性能测试结果如表3所示。
74.实施例2：
75.将干燥好的pet树脂90份(熔点220℃)、涤纶纤维10份(熔点260℃)、丙三醇1.0份、抗氧剂168 0.5份、滑石粉1.5份在高速混合机中混合5min。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的喂料斗中，进料量为1kg/h，通过计量泵将3份的超临界co2(即，发泡剂为主料3wt％)注入到挤出机中，所述超临界co2中含有3％(质量％)的异戊烷作为夹带剂。控制螺杆转速150rpm，机头温度215℃，后经口模挤出发泡，经成型冷却后得到厚度为20mm的单聚酯复合泡沫板。挤出机分成9个区，分别是第ⅰ区～第
ⅸ
区，每个区的工作温度及其他工艺参数如下表1所述。
76.实施例3：
77.将干燥好的pet树脂80份(熔点220℃)、涤纶纤维20份(熔点250℃)、均苯四甲酸酐(pmda)0.5份、抗氧剂1010 0.25份、二氧化钛0.5份在高速混合机中混合5min。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的喂料斗中，进料量为2kg/h，通过计量泵将3份的超临界co2(即，发泡剂为主料3wt％)注入到挤出机中，所述超临界co2中含有2％(质量％)的环戊烷作为夹带剂。控制螺杆转速100rpm，机头温度220℃，后经口模挤出发泡，经成型冷却后得到厚度为20mm的单聚酯复合泡沫板。挤出机分成9个区，分别是第ⅰ区～第
ⅸ
区，每个区的工作温度及其他工艺参数如下表1所述。
78.实施例4：
79.将干燥好的pet树脂95份(熔点220℃)、涤纶纤维5份(熔点260℃)、三乙醇胺盐酸盐(teah)0.5份、抗氧剂1425 0.25份、纳米碳酸钙2份在高速混合机中混合5min。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的喂料斗中，进料量为1.5kg/h，通过计量泵将2份的超临界co2(即，发泡剂为主料2wt％)注入到挤出机中，所述超临界co2中含有2％(质量％)的异戊烷作为夹带剂。控制螺杆转速150rpm，机头温度210℃，然后经口模挤出发泡，经成型冷却后得到厚度为20mm的单聚酯复合泡沫板。挤出机分成9个区，分别是第ⅰ区～第
ⅸ
区，每个区的工作温度及其他工艺参数如下表1所述。
80.实施例5：
81.将干燥好的pet树脂90份(熔点220℃)、涤纶纤维10份(熔点260℃)、均苯四甲酸酐(pmda)1.0份、抗氧剂1098 0.5份、滑石粉1.5份在高速混合机中混合5min。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的喂料斗中，进料量为1.5kg/h，通过计量泵将3份的超临界co2(即，发泡剂为主料3wt％)注入到挤出机中，所述超临界co2中含有3％(质量％)的环戊烷作为夹带剂。控制螺杆转速150rpm，机头温度215℃，模口刀速300rpm，得到珠状单聚酯复合材料泡沫。然后将珠状泡沫填入模具中，经加热成型冷却后得到厚度为20mm的单聚酯复合泡沫板。挤出机分成9个区，分别是第ⅰ区～第
ⅸ
区，每个区的工作温度及其他工艺参数如下表1所述。
82.实施例6：
83.将干燥好的pet树脂90份(熔点240℃)、涤纶纤维5份(熔点265℃)、均苯四甲酸酐(pmda)1.0份、抗氧剂168 0.5份、蒙脱土1.5份在高速混合机中混合5min。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的喂料斗中，进料量为1kg/h，通过计量泵将2份的超临界co2(即，发泡剂为主料2wt％)注入到挤出机中，所述超临界co2中含有2％(质量％)的异戊烷作为夹带剂。控制螺杆转速150rpm，机头温度215℃，后经口模挤出发泡，在机头处牵入5份聚酯纤维(熔点265℃)与发泡pet原位复合，经成型冷却后得到厚度为20mm的单聚酯复合泡沫板。挤出机分成9个区，分别是第ⅰ区～第
ⅸ
区，每个区的工作温度及其他工艺参数如下表1所述。
84.实施例7：
85.将干燥好的pet树脂90份(熔点250℃)、均苯四甲酸酐(pmda)1.0份、抗氧剂14250.5份、蒙脱土1.5份在高速混合机中混合5min。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的喂料斗中，进料量为1kg/h，通过计量泵将4份的超临界co2(即，发泡剂为主料4wt％)注入到挤出机中，所述超临界co2中含有2％(质量％)异戊烷的作为夹带剂。控制螺杆转速150rpm，机头温度220℃，后经口模挤出发泡，在机头处牵入10份聚酯纤维(熔点260℃)与发
泡pet原位复合，经成型冷却后得到厚度为20mm的单聚酯复合泡沫板。挤出机分成9个区，分别是第ⅰ区～第
ⅸ
区，每个区的工作温度及其他工艺参数如下表1所述。
86.实施例8：
87.将干燥好的pet树脂70份(熔点250℃)、均苯四甲酸酐(pmda)1.0份、抗氧剂10100.5份、滑石粉1.5份在高速混合机中混合5min。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的喂料斗中，进料量为1kg/h，通过计量泵将2份的超临界co2(即，发泡剂为主料2wt％)注入到挤出机中，所述超临界co2中含有2％(质量％)的异戊烷作为夹带剂。控制螺杆转速200rpm，机头温度220℃，后经口模挤出发泡，在机头处牵入30份聚酯纤维(熔点265℃)与发泡pet原位复合，经成型冷却后得到厚度为20mm的单聚酯复合泡沫板。挤出机分成9个区，分别是第ⅰ区～第
ⅸ
区，每个区的工作温度及其他工艺参数如下表1所述。
88.实施例9：
89.将干燥好的pet树脂85份(熔点220℃)、涤纶纤维15份(熔点260℃)、异氰尿酸三缩水甘油酯(tgic)0.5份、抗氧剂1425 0.25份、滑石粉2.0份在高速混合机中混合5min。将混合好的物料加入转动的注塑机中(注塑机螺杆直径为25mm，长径比为30)，进料量为1.0kg/h，通过计量泵将4份的超临界co2(即，发泡剂为主料4wt％)注入到挤出机中，所述超临界co2中含有2％(质量％)的异戊烷作为夹带剂。控制注塑机背压为20mpa，注塑机内熔体温度230℃，注塑机分成5段，各段工艺参数见表2所示，将含有发泡剂的熔体混合物通过注射喷嘴注入模具中，经冷却定型后得到厚度为20mm单聚酯复合泡沫板。
90.实施例10：
91.将干燥好的pet树脂80份(熔点240℃)、涤纶纤维20份(熔点260℃)、乙二胺0.5份、抗氧剂1425 0.25份、纳米二氧化硅1.5份在高速混合机中混合5min。将混合好的物料加入转动的注塑机中(注塑机螺杆直径为25mm，长径比为30)，进料量为1.5kg/h，通过计量泵将3份的超临界co2(即，发泡剂为主料3wt％)注入到挤出机中，所述超临界co2中含有2％(质量％)的环戊烷作为夹带剂。控制注塑机背压为18mpa，注塑机内熔体温度215℃，注塑机分成5段，各段工艺参数见表2所示，将含有发泡剂的熔体混合物通过注射喷嘴注入模具中，经冷却定型后得到厚度为20mm单聚酯复合泡沫板。
92.实施例11：
93.将干燥好的pet树脂90份(熔点250℃)、均苯四甲酸酐(pmda)1.0份、抗氧剂10100.5份、滑石粉1.5份在高速混合机中混合5min。将混合好的物料加入转动的注塑机中(注塑机螺杆直径为25mm，长径比为30)，进料量为2.0kg/h，通过计量泵将4份的超临界co2(即，发泡剂为主料4wt％)注入到挤出机中，所述超临界co2中不含夹带剂。控制注塑机背压为18mpa，注塑机内熔体温度240℃，注塑机分成5段，各段工艺参数见表2所示，模具内部放置10份的涤纶纤维(单侧含量为5份，熔点265℃)，将混合塑化好的含有发泡剂的熔体注入到模具中，经冷却定型后得到厚度为20mm单聚酯复合泡沫板。
94.实施例12：
95.将干燥好的pet树脂90份(熔点260℃)、均苯四甲酸酐(pmda)1.0份、抗氧剂10100.5份、滑石粉1.5份在高速混合机中混合5min。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的喂料斗中，进料量为1kg/h，通过计量泵将2份的超临界co2(即，发泡剂为主料2wt％)注入到挤出机中，所述超临界co2中含有2％(质量％)的异戊烷作为夹带剂。控制注塑机背压为
18mpa，注塑机内熔体温度250℃，注塑机分成5段，各段工艺参数见表2所示，模具内部放置10份的涤纶纤维(模具两端的纤维丝用硅胶固定，熔点260℃)，将混合塑化好的含有发泡剂的熔体注入到模具中，经冷却定型后得到厚度为20mm单聚酯复合泡沫板。
96.对比例1：
97.将干燥好的pet树脂100份(熔点220℃)、异氰尿酸三缩水甘油酯(tgic)0.5份、抗氧剂1010 0.25份、滑石粉1.5份在高速混合机中混合5min。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的喂料斗中，进料量为1.0kg/h，通过计量泵将2份的超临界co2(即，发泡剂为主料2wt％)注入到挤出机中，所述超临界co2中含有2％(质量％)的异戊烷作为夹带剂。控制螺杆转速150rpm，机头温度210℃，后经口模挤出发泡，经成型冷却后得到厚度为20mm的聚酯泡沫板。挤出机分成9个区，分别是第ⅰ区～第
ⅸ
区，每个区的工作温度及其他工艺参数如表1所述。
98.对比例2：
99.将干燥好的pet树脂100份(熔点220℃)、异氰尿酸三缩水甘油酯(tgic)0.5份、抗氧剂1010 0.25份、滑石粉1.5份在高速混合机中混合5min。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的喂料斗中，进料量为2.0kg/h，通过计量泵将2份的超临界co2(即，发泡剂为主料2wt％)注入到挤出机中，所述超临界co2中不含有夹带剂。控制螺杆转速150rpm，机头温度210℃，模口刀速200rpm,得到珠状单聚酯复合材料泡沫。然后将珠状泡沫填入模具中，经成型冷却后得到厚度为20mm的单聚酯复合泡沫板。挤出机分成9个区，分别是第ⅰ区～第
ⅸ
区，每个区的工作温度及其他工艺参数如表1所述。
100.对比例3：
101.将干燥好的pet树脂100份(熔点220℃)、异氰尿酸三缩水甘油酯(tgic)0.5份、抗氧剂1010 0.25份、滑石粉2.0份在高速混合机中混合5min。将混合好的物料加入转动的注塑机中(注塑机螺杆直径为25mm，长径比为30)，进料量为1.5kg/h，通过计量泵将2份的超临界co2(即，发泡剂为主料2wt％)注入到挤出机中，所述超临界co2中含有4％(质量％)的异戊烷作为夹带剂。控制注塑机背压为20mpa，注塑机内熔体温度210℃，注塑机各段工艺参数见表2所示，将含有发泡剂的熔体混合物通过注射喷嘴注入模具中，经冷却定型后得到厚度为20mm聚酯泡沫板。
102.表1、实施例1～实施例8以及对比例1～对比例2样品制备的挤出机各段工艺参数
103.[0104][0105]
表2、实施例9～实施例12以及对比例3样品制备的注塑机各段工艺参数
[0106][0107]
(二)轻量化单聚酯复合材料性能测试：
[0108]
1、表观密度实验：
[0109]
将上述实施例1～实施例12以及对比例1～对比例3样品进行如下实验。发泡样品的表观密度ρf(g/cm3)使用排水法，按照astm d792-00标准进行测定，表观密度的计算公式：其中m1(g)为发泡样品的表观质量；m2(g)为发泡样品和装载物完全浸入水中后的表观质量；m3(g)为装载物完全浸入水中后的质量。
[0110]
发泡样品的发泡倍率由计算可得，其中，ρ0(g/cm3)为样品发泡前的密度。
[0111]
将所得的复合材料经液氮淬断，断面经喷金后，利用扫描电子显微镜(sem)观察材料的断面，并使用nano measurer软件分析电镜照片得到泡孔直径和泡孔密度。发泡样品的平均泡孔直径由计算可得，其中，n为sem照片统计区域内的泡孔个数，d为单个泡孔的直径。泡孔密度n(cm-3
)定义为单位体积发泡材料中泡孔的个数，由计算得到，其中，a(cm2)为sem照片面积。
[0112]
2、力学性能实验：
[0113]
将上述实施例1～实施例12以及对比例1～对比例3所得样品的压缩强度根据gb/t8813-2008测试，根据gb/t1040-2006测试复合材料的拉伸强度，根据gb/t9341-2000测试弯曲强度和弯曲模量，根据gb/t1043-1993测试缺口冲击强度。
[0114]
所得结果如下：
[0115]
表3、实施例1～实施例8以及对比例1～对比例2样品性能对比
[0116][0117]
根据表3可知：实施例1～8所得产物的性能优于对比例1和对比例2。
[0118]
表4、实施例9～实施例12以及对比例3样品性能对比
[0119][0120]
根据表4可知：实施例9～12所得产物的性能优于对比例3。
[0121]
根据图1～图4，可得知：涤纶纤维与pet树脂有较好的融合性，加入涤纶纤维的聚酯材料泡孔结构比未加入涤纶纤维或者加入玻璃纤维的更均一，孔径较小、发泡倍率高且规整度高。
[0122]
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。