CN101245159A - 一种聚烯烃发泡颗粒料的制造方法 - Google Patents

一种聚烯烃发泡颗粒料的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚烯烃发泡颗粒料的制造方法。是将聚烯烃树脂组合物与发泡剂在挤出机中充分混合后从挤出机模口挤出，然后由安装于模口处的切刀直接切成颗粒。该切粒方式为模面热切，包括水下切粒，水环(喷水)切粒或气流切粒。所述的聚烯烃树脂组合物的组份和重量配比如下：聚烯烃树脂：50％～97％，聚烯烃树脂改性剂：0～49％，成核剂：0.5～3％。本发明的效果是采用了模面热切切粒方式，通过添加聚烯烃树脂改性剂，不必对挤出机机身温度进行严格控制，并对发泡颗粒进行有效的冷却，得到了理想的发泡颗粒。该颗粒回弹性优秀，发泡倍率可调范围广，性能优越，后成型简单，克服了传统挤出发泡颗粒的缺点。

Description

一种聚烯烃发泡颗粒料的制造方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种聚烯烃发泡颗粒料的制造方法。
背景技术
现有技术中制备聚烯烃发泡颗粒料的制造方法主要有三种：所谓的“多步升温发泡法”，包括在一个压力容器内，使少量的发泡剂渗透到树脂颗粒中，冷却后取出包含有发泡剂的树脂颗粒并转移到一个发泡罐中，把发泡罐加热到适于发泡的温度，使树脂颗粒发泡，从而得到低发泡比的发泡颗粒，在压力容器中，把一种无机气体压入发泡颗粒的气室中，得到可发泡的发泡颗粒，然后通过加热使可发泡的颗粒发泡，得到更高发泡比的发泡颗粒；和所谓的“急骤发泡法”，包括在压力容器中，在一种分散剂的存在下，把树脂颗粒和一种发泡剂分散到水中，在高温高压下，使发泡剂渗透到树脂颗粒中，然后从容器较低的一端把树脂颗粒混合物排放到低压的大气中，从而得到发泡的颗粒；及“挤出机生产颗粒法”，包括将树脂和发泡剂加入到挤出机中，使发泡剂和树脂混合充分，通过挤出模头处的压力突然释放，得到发泡的树脂条并用切刀切成颗粒。
CN1222563C(2005年10月12日公告授权)公开了一种制备低熔点非交联聚丙烯树脂粒料型泡沫材料的方法，该方法以低熔点的无规共聚聚丙烯为原料，两台挤出机串联，并严格控制挤出机各段的设定温度得到发泡聚丙烯颗粒料。该方法为典型的“挤出法生产颗粒法”。
CN02803474.0(2004年3月24日公布)公布了一种制备低熔点的非交联的聚丙烯树脂粒料型泡沫材料的方法，该方法同样以低熔点的无规共聚聚丙烯为原料，两台挤出机串联，并严格控制挤出机各段的温度，通过特殊设计的挤出机头和冷却抽提装置，得到了发泡聚丙烯颗粒料。该方法也为“挤出法生产颗粒法”。
CN1474849(2004年2月11日公开)公开了一种制备聚丙烯颗粒和模塑制品的方法，该方法将可发泡聚丙烯树脂组合物微粒放入含有分散剂、发泡剂、表面活性剂的高压釜中，然后升温到发泡温度，并保持3分钟，然后打开高压釜释放压力到大气压，得到聚丙烯发泡颗粒，表观密度为10～500kg/m3，发泡倍率1.8～90倍。该专利为典型的“急骤发泡法”。
申请号为99100924.X和93119271.4的名为“制备发泡丙烯聚合物制品的方法”公布了一种在发泡剂存在下挤出熔体强度为5～40cN的丙烯聚合物。该专利对树脂的熔体强度有要求。
多步升温发泡法和急骤发泡法，造价高，前期设备投入较大，均为间歇式生产，生产周期长，效率低，且为高温高压下操作，对设备的要求高。急骤发泡法在生产过程中产生大量的废水，回收利用困难。
挤出法生产颗粒可以连续化生产，成本较低，但存在回弹性差，发泡倍率低，后成型困难等缺点。同样目前国内挤出法生产颗粒的厂家多采用无规共聚聚丙烯为主原料，通过严格控制挤出机机身温度，采用两台挤出机串联和特殊设计的模口和切粒设备，制得发泡颗粒料。这在无形之中造成了工艺控制的难度，在一定程度上限制了应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低，可以连续化生产，颗粒密度可调范围广，性能优越的聚烯烃发泡颗粒的制造方法。它在传统的“挤出法生产颗粒法”的基础上进行了配方修改和切粒方法的改进，客服了回弹性差，发泡倍率低，后成型困难等缺点。
本发明是这样实现的，将聚烯烃树脂组合物与发泡剂在挤出机中充分混合后从挤出机模口挤出，其中该聚烯烃树脂组合物的组份和重量配比如下：
a)聚烯烃树脂：50％～97％
b)聚烯烃树脂改性剂：0～49％
c)成核剂：0.5～3％
发泡剂的添加量一般为该聚烯烃树脂组合物的5％～20％。
挤出成型的聚合物树脂发泡体由安装在口模处的旋转切刀直接切成颗粒。该切粒方式为模面热切，包括水下切粒，水环(喷水)切粒和气流切粒，这样可以得到松散堆积密度为10kg/m3～800kg/m3的发泡颗粒。其中，松散堆积密度包括颗粒内外孔及颗粒间空隙的松散颗粒堆积体的平均密度，用处于自然堆积状态的颗粒物料的总质量除以堆积物料的总体积求得。
适用于本发明的聚合物树脂组分中的聚烯烃树脂是特别限定的，包括低密度聚乙烯，中密度聚乙烯，高密度聚乙烯，线性低密度聚乙烯，聚丙烯，乙烯和丙烯的共聚物，乙烯或丙烯与其它α-烯烃的共聚物，乙烯和醋酸乙烯、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、乙烯醇等的共聚物，其混合物和它们中任何可以使用的。
上述“其它α-烯烃”的例子包括1-丁烯，1-戊烯，1-己烯，4-甲基-1-戊烯等，并且共聚物可以是任何无规共聚物和嵌段共聚物。
本发明中的聚合物组分中的聚烯烃树脂，优选宽分子量分布和在高分子量一侧的树脂，轻度交联类型的树脂和长链支链类型的树脂。
本发明专利中的聚烯烃树脂改性剂没有特别限定，它的例子包括天然橡胶，聚异丁烯，聚异戊二烯，氯丁二烯橡胶，丁基橡胶，丁腈橡胶，乙丙橡胶，三元乙丙橡胶等天然或合成的橡胶；，聚丁烯，氯化聚乙烯，乙烯或丙烯的热塑性弹性体等烯烃弹性体，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯，其氢化产物等苯乙烯弹性体；聚酯类弹性体；聚酰胺类弹性体；聚氨酯类弹性体等多种热塑性弹性体。这些橡胶或热塑性弹性体组分可以单独或以两种或更多的混合作为改性剂使用。
根据本发明，热塑性烯烃类弹性体适合作为上述的橡胶或热塑性弹性体组分。烯烃弹性体是具有烯烃组分和二元乙丙橡胶形成微相分离状态的结构的弹性体，并且和上述的聚烯烃树脂有良好的相容性。
本发明所用的挤出机可以是单螺杆挤出机，两台串联形式的单螺杆挤出机，同向双螺杆挤出机，同向双螺杆挤出机串联单螺杆挤出机，异向双螺杆挤出机，锥形双螺杆挤出机，三螺杆挤出机中的一种。
为了得到合适尺寸泡孔的颗粒，需要加入成核剂，如滑石粉，二氧化硅，氧化铝，二氧化钛，沸石，碳酸钙，碳酸镁，硫酸钡，氧化锌，胶体硅，氢氧化铝，炭黑，二亚苄基山梨醇，碳酸氢钠与柠檬酸的混合物中的一种或多种。
有的时候为了特定的需要，可以加入其它可以用于泡沫塑料的各种助剂，如结晶成核剂，增塑剂，润滑剂，着色剂，紫外线吸收剂，抗氧剂，填料，增强剂，抗静电剂等。
本发明中所用的发泡剂常选择沸点低于25℃的气体或液体发泡剂。例如丁烷，丙烷，异丁烷，氮气，二氧化碳。如选择沸点高于25℃的发泡剂时，如戊烷，己烷时，常常得到憋泡的发泡颗粒料。
本发明由于采用了模面热切切粒方式，通过添加聚烯烃树脂改性剂，不需要对机身温度进行严格的控制，并及时对发泡颗粒进行了有效的冷却，得到了理想的发泡珠粒。该珠粒回弹性优秀，发泡倍率可调范围广，后成型容易，性能优越的发泡颗粒，有效的客服了传统挤出发泡颗粒的缺点。
具体实施方式
为了更详细的说明本发明，提供以下优选实施例。但本发明内容并不限于这些实施例。
实施例1.
将97份重量的低密度聚乙烯和3份重量的滑石粉，经加料口加料到直径为90mm，长径比为50的单螺杆挤出机中，将其量等于聚烯烃树脂组合物重量20％的异丁烷和丁烷的混合物加入到挤出机中，挤出机中加入气体的位置离进料口为16D(D＝螺杆直径)，即16×90mm＝1440mm。由聚合物、成核剂和发泡剂构成的熔融物料在挤出机中经充分混合后经水下切粒机组切成发泡颗粒。该发泡颗粒的松散堆积密度为24kg/m3。该发泡颗粒表面光滑，泡孔细腻，整体为圆形。
实施例2.
将85份重量的低密度聚乙烯，14.5份重量的乙烯热塑性弹性体和0.5份重量的滑石粉，经加料口加料到直径为90mm，长径比为50的单螺杆挤出机中，将其量等于聚烯烃树脂组合物重量15％的异丁烷加入到挤出机中，挤出机中加入气体的位置离进料口为16D(D＝螺杆直径)，即16×90mm＝1440mm。由聚合物、成核剂和发泡剂构成的熔融物料在挤出机中经充分混合后经水下切粒机组切成发泡颗粒。该发泡颗粒的松散堆积密度为20kg/m3。该发泡颗粒表面光滑，泡孔细腻，整体为圆形。
实施例3.
将50份重量的无规聚丙烯，30份重量的乙烯热塑性弹性体，19份的乙丙橡胶和1份重量的碳酸氢钠和柠檬酸的混合物经加料口加料到直径为50mm，长径比为40的平行双螺杆挤出机中，将其量等于聚烯烃树脂组合物重量5％的二氧化碳加入到挤出机中，挤出机中加入气体的位置离进料口为12D(D＝螺杆直径)，即12×50mm＝600mm。由聚合物、成核剂和发泡剂构成的熔融物料在挤出机中经充分混合后经水环(喷水)切粒机组切成发泡颗粒。该发泡颗粒的松散堆积密度为750kg/m3。该发泡颗粒表面光滑，泡孔细腻，整体为圆形。
实施例4
将60份重量的等规长支链聚丙烯，30份重量的丙烯与乙烯的无规共聚物，8份重量的聚异丁烯和2份重量的氧化锌经加料口加料到直径为120mm，长径比为50的单螺杆挤出机中，将其量等于聚烯烃树脂组合物重量18％的异丁烷加入到挤出机中，挤出机中加入气体的位置离挤出机中加入气体的位置离进料口为16D(D＝螺杆直径)，即16×120mm＝1920mm。由聚合物、成核剂和发泡剂构成的熔融物料在挤出机中经充分混合后经气流切粒机组切成发泡颗粒。该发泡颗粒的松散堆积密度为30kg/m3。该发泡颗粒表面光滑，泡孔细腻，整体为椭圆形。
实施例5
将80份重量的等规长支链聚丙烯，10份重量的丙烯与乙烯的嵌段共聚物，8份重量的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)和2份重量的碳酸氢钠经加料口加料到直径为150mm，长径比为50的单螺杆挤出机中，将其量等于聚烯烃树脂组合物重量10％的异丁烷和戊烷的混合物加入到挤出机中，挤出机中加入气体的位置离挤出机中加入气体的位置离进料口为16D(D＝螺杆直径)，即16×150mm＝2400mm。由聚合物、成核剂和发泡剂构成的熔融物料在挤出机中经充分混合后经水下切粒机组切成发泡颗粒。该发泡颗粒的松散堆积密度为45kg/m3。该发泡颗粒表面光滑，泡孔细腻，整体为圆形。
实施例6
将60份重量的等规长支链聚丙烯，10份重量的高密度聚乙烯，10份重量的线性低密度聚乙烯，18份重量的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯和2份重量的滑石粉经加料口加料到直径为120mm，长径比为50的单螺杆挤出机中，将其量等于聚烯烃树脂组合物重量8％的戊烷加入到挤出机中，挤出机中加入气体的位置离挤出机中加入气体的位置离进料口为16D(D＝螺杆直径)，即16×120mm＝1920mm。由聚合物、成核剂和发泡剂构成的熔融物料在挤出机中经充分混合后经水环(喷水)切粒机组切成发泡颗粒。该发泡颗粒的松散堆积密度为60kg/m3。该发泡颗粒表面光滑，泡孔细腻，整体为圆形。
实施例7
将70份重量的低密度聚乙烯，15份重量的线性低密度聚乙烯，13份重量的乙烯热塑性弹性体和2份重量的氧化锌和滑石粉的混合物经加料口加料到直径为120mm，长径比为50的单螺杆挤出机中，将其量等于聚烯烃树脂组合物重量5％的异丁烷加入到挤出机中，挤出机中加入气体的位置离挤出机中加入气体的位置离进料口为16D(D＝螺杆直径)，即16×120mm＝1920mm。由聚合物、成核剂和发泡剂构成的熔融物料在挤出机中经充分混合后经水下切粒机组切成发泡颗粒。该发泡颗粒的松散堆积密度为100kg/m3。该发泡颗粒表面光滑，泡孔细腻，整体为椭圆形。
实施例8
将90份重量的等规长支链聚丙烯，5份重量的乙烯和醋酸乙烯的共聚物，4份重量的乙烯热塑性弹性体和1份重量的滑石粉的混合物经加料口加料到直径为50mm，长径比为40的平行双螺杆挤出机中，将其量等于聚烯烃树脂组合物重量15％的异丁烷加入到挤出机中，挤出机中加入气体的位置离挤出机中加入气体的位置离进料口为16D(D＝螺杆直径)，即16×50mm＝800mm。由聚合物、成核剂和发泡剂构成的熔融物料在挤出机中经充分混合后经水下切粒机组切成发泡颗粒。该发泡颗粒的松散堆积密度为30kg/m3。该发泡颗粒表面光滑，泡孔细腻，整体为椭圆形。
本发明公开和提出的聚烯烃发泡颗粒料的制造方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变原料、工艺参数、结构设计等环节实现。本发明的产品和方法已通过较佳实施例进行了描述。相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和产品进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (9)

1. 一种聚烯烃发泡颗粒料的制造方法，其特征是将聚烯烃树脂组合物与发泡剂在挤出机中充分混合后从挤出机模口挤出，然后由安装于模口处的切刀直接切成颗粒。
2. 如权利要求1所述的聚烯烃发泡颗粒料的制造方法，其特征在于该切粒方式为模面热切，包括水下切粒，水环(喷水)切粒或气流切粒。
3. 如权利要求1所述的一种聚烯烃发泡颗粒料的制造方法，其特征是所述的聚烯烃树脂组合物的组份和重量配比如下：
a)聚烯烃树脂：50％97％
b)聚烯烃树脂改性剂：0～49％
c)成核剂：0.5～3％。
4. 如权利要求1所述的一种聚烯烃发泡颗粒料的制造方法，其特征是所述的发泡剂包括：正丁烷、丙烷、异丁烷、氮气或二氧化碳中的一种或他们的混合物；其添加量为聚烯烃树脂组合物重量的5％～20％。
5. 如权利要求3所述的一种聚烯烃发泡颗粒料的制造方法，其特征是所述的聚烯烃树脂包括低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、等规聚丙烯、乙烯和丙烯的共聚物或乙烯和丙烯与其它α-烯烃的三元共聚物中的一种或他们的混合物。
6. 如权利要求5所述的一种聚烯烃发泡颗粒料的制造方法，其特征是所述的其它α-烯烃包括1-丁烯、1-戊烯、1-己烯和4-甲基-1-戊烯。
7. 如权利要求3所述的一种聚烯烃发泡颗粒料的制造方法，其特征是所述的聚烯烃树脂改性剂包括：天然橡胶、聚异丁烯、聚异戊二烯、氯丁二烯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶或三元乙丙橡胶的天然或合成的橡胶；聚丁烯，氯化聚乙烯，乙烯或丙烯的热塑性弹性体等烯烃弹性体，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯，其氢化产物等苯乙烯弹性体；聚酯类弹性体；聚酰胺类弹性体；聚氨酯类弹性体等多种热塑性弹性体。这些橡胶或热塑性弹性体组分可以单独或以两种或更多的混合使用。
8. 如权利要求1所述的一种聚烯烃发泡颗粒料的制造方法，其特征是所述的成核剂包括滑石粉、二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、沸石、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、氧化锌、胶体硅、氢氧化铝、炭黑、二亚苄基山梨醇或碳酸氢钠与柠檬酸的混合物中的一种或多种。
9. 如权利要求1或2所述的一种聚烯烃发泡颗粒料的制造方法，其特征是所述的发泡颗粒的松散堆积密度为10kg/m3～800kg/m3。
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Open date: 20080820