CN101352923B - 一种挤出物理发泡聚丙烯珠粒的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的挤出物理发泡聚丙烯珠粒的制备方法，是在螺杆挤出机的机筒中部设置注射口，机头安装套管式口模和模面切粒机，将聚丙烯发泡料及其助剂加入螺杆挤出机中，将烷烃发泡剂从注射口注入机筒中，聚丙烯发泡料与烷烃的重量比为10～25％，控制口模压力为5～30MPa，口模温度为110～150℃，使切粒后的物料在进入大气时发泡，经冷却、干燥，即可。本发明方法可实现聚丙烯发泡珠粒的连续挤出，能源消耗量小，采用烷烃发泡剂，对环境污染小，且发泡珠粒中发泡剂的残留量少，发泡倍率高。

Description

一种挤出物理发泡聚丙烯珠粒的制备方法 

技术领域

本发明涉及一种挤出发泡聚丙烯珠粒的生产工艺，属于聚合物发泡材料领域。 

背景技术

发泡聚丙烯塑料除了具有一般发泡制品质轻、隔热、隔音、缓冲防震、比强度高、价格低廉等特点外，还有良好的热稳定性(最高使用温度达120℃，而发泡聚苯乙烯、聚乙烯仅为70℃～80℃)，良好的耐应力开裂性能(这一性能是油腻食品包装所必需的)及高温下制品的尺寸稳定性，较高的韧性以及较高的拉伸强度和抗冲击强度，适宜和柔顺的表面，优异的微波适应性。而且，由于聚丙烯分子上存在一个甲基，其化学结构决定了聚丙烯本身的降解性能将明显优于聚苯乙烯和聚乙烯，使其有可能代替发泡聚苯乙烯制备绿色包装材料。所有这些特点使得发泡聚丙烯比发泡聚苯乙烯、聚乙烯、聚氨酯等在包装、日用和结构材料等各个领域都具有更大的优越性。 

发泡聚丙烯珠粒(EPP：Expanded Polypropylene)系聚丙烯为原料的串珠发泡珠粒，可以通过模压成型使其成形为设计形状的发泡制品。与可发性聚乙烯(EPE)和聚乙烯发泡片材相比，EPP的耐热性和尺寸稳定性都较好，并且可以减轻制品的重量。与可发性聚苯乙烯(EPS)相比，耐热性、抗冲击性、耐油性、耐化学品性和隔热性等均特别优越。 

生产EPP珠粒的方法包括釜内发泡法和挤出发泡法，自1982年JSP公司首先开发成功EPP以来，目前在世界范围内已有JSP、BASF、KANAKA等公司的多家工厂生产EPP，这些公司的EPP珠粒基本是通过釜内发泡法生产。挤出发泡方法是指将含有物理发泡剂的树脂熔融物，从机头口模挤出时由高压变为常压，溶于树脂熔融物内的气体膨胀而完成发泡，挤出和发泡一次完成，具有工艺流程简单、生产效率高等特点。 

当前公布的关于发泡聚丙烯珠粒产品的相关生产方法，主要包括以下三种方法： 

(1)CN1474849公开了一种釜内发泡聚丙烯珠粒的生产方法，该法是将把实质上非交联的聚丙烯树脂微粒分散于一种含有有机过氧化物的分散介质中而得到一种分散体，加热该分散体以使该有机过氧化物分解和使该表面改性聚丙烯树脂微粒的表面改性，使用一种发泡剂使该非交联、表面改性的聚丙烯树脂在釜内发泡得以发泡聚丙烯珠粒。该工艺的缺点是采用有机过氧化物对聚丙烯进行交联，增加了产品的不稳定性；未分解或没有反应完全的有机过氧化物残留于聚丙烯中，使产品的耐久性下降；釜内发泡是一种非连续的发泡方法，生产效率低。 

(2)CN1474849公开了一种制备聚丙烯珠粒和模塑制品的方法，该方法将可发泡聚丙烯树脂混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，并保压3分钟，然后打开高压釜使压力降至大气压，得到聚丙烯发泡珠粒，发泡倍率为1.8～90倍。该方法的缺点是发泡珠粒生产效率低，能源消耗大，由于发泡压力高，对高压釜的材料要求高。 

(3)CN1222563C公开了一种制备低熔点非交联聚丙烯树脂泡沫材料的方法，该方法以低熔点的无规共聚聚丙烯为原料，通过两台串联挤出机组，得到发泡聚丙烯粒料。该方法的缺点是采用低熔点的无规共聚聚丙烯，制得的产品熔点较低，不适用于高温场所使用。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续挤出、发泡倍率高、能耗小、环境污染小的物理发泡聚丙烯珠粒的制备方法。 

本发明的挤出物理发泡聚丙烯珠粒的制备方法，其特征是在螺杆挤出机的机筒中部设置注射口，机头安装套管式口模和模面切粒机，将聚丙烯发泡料及其助剂加入螺杆挤出机中，将烷烃发泡剂从注射口注入机筒中，烷烃与聚丙烯发泡料的重量比为10～25％，控制口模压力为5～30MPa，口模温度为110～150℃，使切粒后的物料在进入大气时发泡，经冷却、干燥，得到发泡聚丙烯珠粒。 

本发明中，所说的聚丙烯发泡料可以是高熔体强度聚丙烯、均聚聚丙烯、聚丙烯与聚乙烯混合料、无规聚丙烯、二元丙烯共聚物和三元丙烯共聚物中的一种或多种混合物。 

本发明中，所说的助剂可以采用成核剂、抗氧剂、抗收缩剂、化学发泡剂、交联剂和相容剂中的一种或多种混合物。其中抗氧剂可用抗氧剂3114、抗氧剂1010或抗氧剂量168等，抗收缩剂可为硬酯酸酣油酯，化学发泡剂可为CA发泡剂、偶氮化合物、磺酰肼类化合物或亚硝基化合物，成核剂可为碳酸钙、滑石粉、氧化镁、二氧化硅、碳黑、苯甲酸、对苯二酸或苯璜酸钠。一般，助剂用量为聚丙烯发泡料总重量的0.1～2％。 

本发明中，所说的烷烃发泡剂可以是正戊烷、异戊烷、丁烷和丙烷中的一种或多种混合物。 

本发明中，所用的螺杆挤出机可以是单螺杆挤出机、两台串联的单螺杆挤出机、同向双螺杆挤出机、异向双螺杆挤出机、锥形双螺杆挤出机或三螺杆挤出机。模面切粒机可用水环切粒机。 

本发明的有益效果在于：生产设备简单，实现聚丙烯发泡珠粒的连续挤出，能源消耗量小，本发明采用烷烃发泡剂，对环境污染小，且发泡珠粒中发泡剂的残留量少，发泡倍率高。 

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本发明，但本发明内容并不限于这些实施例。 

实施例1 

在单螺杆挤出机的机筒中部设置注射口，机头安装套管式口模和模面切粒机，将1Kg高熔体强度聚丙烯、0.004Kg滑石粉和0.002Kg抗氧化剂1010混合均匀后加入单螺杆挤出机中，将0.17Kg的丁烷发泡剂从注射口注入到机筒中，控制口模压力为5MPa，口模温度为130℃，使切粒后的物料在进入大气时发泡，经水环中冷却，在离心干燥机和流动床干燥机中进行干燥，得到发泡聚丙烯珠粒，珠粒的发泡倍率为25倍。 

实施例2 

在两台串联的单螺杆挤出机的机筒中部设置注射口，机头安装套管式口模和模面切粒机，将1Kg高熔体强度聚丙烯、0.25Kg均聚聚丙烯及其0.008Kg滑石粉、0.002Kg抗氧化剂168和0.006Kg硬酯酸酣油酯混合均匀后加入单螺杆挤出机中，将0.2Kg的正戊烷发泡剂从注射口注入到机筒中，控制口模压力为15MPa，口模温度为114℃，使切粒后的物料在进入大气时发泡，经水环中冷却，在离心干燥机和流动床干燥机中进行干燥，得到发泡聚丙烯珠粒，珠粒的发泡倍率为38倍。 

实施例3 

在两台串联的单螺杆挤出机的机筒中部设置注射口，机头安装套管式口模和模面切粒机，将1Kg高熔体强度聚丙烯、0.1Kg无规聚丙烯及其0.006Kg滑石粉、0.002Kg抗氧化剂1010和0.006Kg硬酯酸酣油酯混合均匀后加入单螺杆挤出机中，将0.25Kg的丙烷发泡剂从注射口注入到机筒中，控制口模压力为28MPa，口模温度为150℃，使切粒后的物料在进入大气时发泡，经水环中冷却，在离心干燥机和流动床干燥机中进行干燥，得到发泡聚丙烯珠粒，珠粒的发泡倍率为45倍。

Claims (5)

1.一种挤出物理发泡聚丙烯珠粒的制备方法，其特征是在螺杆挤出机的机筒中部设置注射口，机头安装套管式口模和模面切粒机，将聚丙烯发泡料及其助剂加入螺杆挤出机中，将烷烃发泡剂从注射口注入机筒中，烷烃与聚丙烯发泡料的重量比为10～25％，控制口模压力为5～30MPa，口模温度为110～150℃，使切粒后的物料在进入大气时发泡，经冷却、干燥，得到发泡聚丙烯珠粒。

2.根据权利要求1所述的挤出物理发泡聚丙烯珠粒的制备方法，其特征是所说的聚丙烯发泡料为高熔体强度聚丙烯、均聚聚丙烯、聚丙烯与聚乙烯混合料、无规聚丙烯、二元丙烯共聚物和三元丙烯共聚物中的一种或多种混合物。

3.根据权利要求1所述的挤出物理发泡聚丙烯珠粒的制备方法，其特征是所说的助剂为成核剂、抗氧剂、抗收缩剂、化学发泡剂、交联剂和相容剂中的一种或多种混合物。

4.根据权利要求1所述的挤出物理发泡聚丙烯珠粒的制备方法，其特征是所说的烷烃发泡剂为正戊烷、异戊烷、丁烷和丙烷中的一种或多种混合物。

5.根据权利要求3所述的挤出物理发泡聚丙烯珠粒的制备方法，其特征是所说的成核剂为碳酸钙、滑石粉、氧化镁、二氧化硅、碳黑、苯甲酸、对苯二酸或苯璜酸钠。