CN101560307B - 二步挤出成型制备低密度聚丙烯泡沫型材或珠粒的方法 - Google Patents

二步挤出成型制备低密度聚丙烯泡沫型材或珠粒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的二步挤出成型制备低密度聚丙烯泡沫型材或珠粒的方法，是先将聚丙烯30～80份，发泡剂10～40份，发泡促进剂0～15份，分散剂0～5份和成核剂0～10份，在发泡剂分解温度之下，聚丙烯粘流温度以上制备可发性母粒，然后再将高熔体强度聚丙烯20～99份，普通聚丙烯0～70份，可发性母粒1～10份一起塑化挤出，并加入超临界气体进行混炼，然后通过发泡成核装置，使之产生泡核，最终形成型材或珠粒。由于化学发泡剂在塑化挤出时部分分解发泡，因而不仅使熔体的粘度下降，便于超临界气体溶入分散，而且还因成型珠粒中保留的化学发泡剂可在二次加工中再次分解发泡，从而解决了在二次成型时易产生泡沫塌陷现象，影响二次成型制品的质量与外观的问题。

Description

二步挤出成型制备低密度聚丙烯泡沫型材或珠粒的方法
技术领域
本发明属于低密度聚丙烯泡沫型材和珠粒制备技术领域，具体涉及一种用物理化学发泡方式二步挤出成型制备低密度聚丙烯泡沫型材和珠粒的方法。
背景技术
聚丙烯(PP)材料具有机械性能好、无毒、相对密度低、耐热、耐化学药品、容易加工成型等优良特性，且性能价格比高，已成为五大通用合成树脂中增长速度最快、新品开发最为活跃的品种。发泡聚丙烯(EPP)作为最近十几年才出现的新型材料，具备了泡沫材料的质轻、隔热保温、弹性好等优点，同时相对于市场上常见的PVC、PS、PE、PU泡沫，具有更多不可比拟的优越性，如优良的耐热性(最高使用温度达130℃)，高温下制品的尺寸稳定性好，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，良好的抗应力开裂性，质轻，易于回收和无毒。目前日本、欧美等国家正大力推广EPP，使之已广泛用于日用品、建筑、包装、工业、农业、交通运输业、军事工业、航天工业等各个领域。
按EPP密度(ρ)范围不同分，可分为高密度EPP(ρ＞0.7g/cm3)、中密度EPP(ρ＝0.5-0.7g/cm3)和低密度EPP(ρ＜0.5g/cm3)。一般而言，化学发泡法获得的聚丙烯制品的密度为≥0.5g/cm3的中、高密度，而物理发泡法获得的聚丙烯制品密度多数为低密度，且低密度EPP制品很难由化学发泡法制得。
低密度EPP制品可分为直接使用的型材，如低密度EPP管、板、片、膜和各种几何形状横截面的密封条等，和用于二次成形EPP泡沫制品的原材料——低密度PP泡沫珠粒，低密度PP泡沫珠粒可通过模压成形包装件、汽车、飞机或电子电器上的隔热、减震件等。
低密度PP泡沫型材和珠粒通常采用物理发泡剂一步挤出成型，其工艺原理为：通过挤出机熔融熔体强度高的PP树脂，在挤出机熔化段某一位置，混入物理发泡剂，利用热和压力变化导致发泡剂在聚合物熔体中形成大量的气泡核，气泡核在适当温度和压力下膨胀，并通过口模和冷却定型装置形成EPP泡沫型材或珠粒。物理发泡法采用的物理发泡剂为空气、氮气、二氧化碳、碳氢化合物、氟里昂或液化丁烷气等。其中丁烷、戊烷、氮气和二氧化碳虽是工业上常用的无毒型的气体发泡剂，但丁烷、戊烷发泡剂因与空气混合后易引起爆炸，故其应用受到一定限制。而碳氢化合物、氟里昂等液体物理发泡剂则因环境污染等问题，工业化生产中已被逐渐淘汰。氮气和二氧化碳发泡剂虽属安全性环保气体发泡剂，在生产中应用较多，但是仅用氮气或二氧化碳作发泡剂制备低密度EPP泡沫型材和珠粒存在下列问题：①由于气体在聚合物中的溶解过程为扩散溶解，因而速度慢、耗时长，虽可通过提高温度和压力的技术措施来加快扩散速度，但气体溶入过程和均匀分散于高熔体强度PP熔体的过程控制较困难，并且对混合设备结构和工艺参数控制要求很高；②低密度EPP制造对气体发泡剂含量控制要求很高，当采用超临界气体发泡剂用量超过20％质量分数时，对超临界气体注入系统的计量、密闭、混合、压力控制要求很高，且泡孔均匀性较难控制；③低密度EPP珠粒因气体发泡剂在贮存过程中会有少量逸出，故在二次成型时易产生泡沫塌陷现象，影响二次成型制品的质量与外观。
Behravesh等(Amir H Behravesh，Chul B Park，Lewis K Cheungand Ronald DVenter.Extrusion of PolypropylenFoams With Hydrocerol and Isopentane.Journal Vinyl andAdditive Technology，1996，2(4)：349～357)用异戊烷和Hydrocerol(德国Boehringeringelgeim公司生产的一种吸热型发泡剂)对聚丙烯的挤出发泡过程进行了研究。这种Hydrocerol是碳酸氢钠与柠檬酸的一种混合物，加热分解以后会产生CO2、H2O、Na2CO3、C6H6O5、C5H6O4等物质。分解产生的CO2在挤出加工中起发泡剂的作用，其他分解物则在发泡过程中提供成核点之用。他们在实验中采用异戊烷作为物理发泡剂，Hydrocerol作为化学发泡剂与聚丙烯的混合物从料斗中喂入机筒，而异戊烷则在聚丙烯完全熔融时从挤出机螺杆处注入。Behravesh用Hydrocerol化学发泡剂改善异戊烷物理发泡材料的优点是：在挤出过程中Hydrocerol完全分解产生的气体不仅可使高熔体强度PP熔体粘度下降，便于物理发泡剂异戊烷均匀分散于熔体中，而且也使泡沫材料的泡孔密度上升和泡孔更加均匀。但是，该技术作为一步发泡法，仍未能解决低密度EPP珠粒因气体发泡剂在贮存过程中有少量逸出，在二次成型时易产生泡沫塌陷现象，影响二次成型制品的质量与外观的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种用物理化学发泡方式二步挤出成型低密度聚丙烯泡沫型材和珠粒的方法，该方法既能促进气体均匀分散在PP熔体中，以降低低密度EPP生产对混合设备结构和气体浓度等工艺参数控制的要求，又能在珠粒二次成型时，补充气体发泡剂，以提高制品质量和外观质量，使低密度EPP型材和珠粒二次加工制品的生产工艺更易推广应用。
本发明提供的二步挤出成型制备低密度聚丙烯泡沫型材或珠粒的方法，该方法的工艺步骤与条件如下：
1)制备可发性母粒  将聚丙烯30～80份，发泡剂10～40份，发泡促进剂0～15份，分散剂0～5份和成核剂0～10份，在发泡剂分解温度之下，聚丙烯粘流温度以上进行塑炼造粒；
2)制备低密度聚丙烯泡沫型材或珠粒  将高熔体强度聚丙烯20～99份，普通聚丙烯0～70份，可发性母粒1～10份一起，在温度140～220℃，螺杆转速30～300r/min下，于二阶螺杆挤出机中连续塑化挤出，并在混合物料完全熔化后，先加入按物料总重量计为3～20％的超临界气体进行混炼，然后让熔体/气体混合物通过具有10～50MPa压力降和500～20000MPa/S压力降变化速率的发泡成核装置，使之产生泡核，最后让熔体/气体混合物经过具有5～30MPa压力降的成型口模和冷却定型装置，固化泡孔，形成低密度发泡聚丙烯型材，或经过具有5～30MPa压力降的挤出条料口模和水环式切粒机，固化泡孔，形成低密度发泡聚丙烯珠粒。
本发明方法是先将化学发泡剂和聚丙烯载体树脂，或化学发泡剂、适当的添加剂——发泡调节剂、分散剂和成核剂中的至少一种和聚丙烯载体树脂等制成的母粒(以下称可发性母粒)，然后在高熔体强度聚丙烯或高熔体强度聚丙烯和普通聚丙烯中混入可发性母粒，当加热温度使聚丙烯熔化时，化学发泡剂部分分解，分解气体在聚丙烯熔体中原位生成气泡时，聚丙烯熔体强度下降，自由体积增加，立即混入超临界气体(物理气体发泡剂)，并通过调节熔体温度和压力，使均匀混合的含有大量气泡核的熔体通过具有一定压力降和压力降变化速率的成型模具，以及相应的辅机，最终成型为泡孔均匀的低密度EPP型材和珠粒。由于本发明可通过多种发泡剂并用及与发泡促进剂、分散剂配用，调节可发性母粒配方和用量，从而改变化学发泡剂的分解过程和特征，加之熔体在螺杆挤出机中停留时间较为短暂，使其中所含的化学发泡剂只是部分分解，因而在型材和珠粒中还保留有未分解的化学发泡剂，这些化学发泡剂在珠粒的二次加工过程中，当温度达到其分解温度时会再次分解发泡，从而解决了现有技术制备的低密度EPP珠粒因气体发泡剂在贮存过程中会有少量逸出，在二次成型时易产生泡沫塌陷现象，影响二次成型制品的质量与外观的问题。
以上方法中制备可发性母粒的聚丙烯为无规聚丙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或接枝聚丙烯中的至少一种。
以上方法所述的化学发泡剂为偶氮化合物、磺酰肼和氨基脲中的至少一种。其中偶氮化合物选自偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸钡和偶氮甲酰胺甲酸钾，磺酰肼选自对甲苯磺酰肼、苯磺酰肼、二磺酰肼二苯砜和4，4’-氧代双苯磺酰肼，氨基脲选自对甲苯磺酰氨基脲和4，4’-氧代双(苯磺酰氨基脲)。优选偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮甲酰胺甲酸钾、对甲苯磺酰肼、4，4’-氧代双苯磺酰肼、对甲苯磺酰氨基脲和4，4’-氧代双(苯磺酰氨基脲)。
以上方法所述的发泡促进剂为脂肪族酸、脂肪族金属皂和金属氧化物中的至少一种。其中脂肪族酸选自硬脂酸、羟基硬脂酸和月桂酸，脂肪族金属皂选自硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钡、硬脂酸铝和硬脂酸钙，金属氧化物选自氧化锌、氧化钛、氧化铝、氧化锑和氧化镁。优选硬脂酸、月桂酸、硬脂酸锌和硬脂酸钙、氧化锌、氧化钛和氧化镁。
以上方法所述的分散剂为硅油、烷烃、脂肪酸及其酯或脂肪酰胺中的任一种。其中硅油选自二甲基硅油、乙基硅油或甲基苯基硅油，烷烃选自白油、环烷油、微晶石蜡或聚丙烯蜡，脂肪酸及其酯选自硬脂酸、褐煤酯蜡、羟基硬脂酸甲酯、柠檬酸三(十八)酯或单硬脂酸甘油酯，脂肪酰胺选自介酸酰胺、硬脂酰胺、油酸酰胺、蓖麻醇酸酰胺、N，N’-甲撑双硬脂酸酰胺或N，N’-乙撑双硬脂酸酰胺。优选二甲基硅油、乙基硅油、甲基苯基硅油、白油、环烷油、微晶石蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸、褐煤酯蜡、单硬脂酸甘油酯、芥酸酰胺、N，N’-甲撑双硬脂酸酰胺或N，N’-乙撑双硬脂酸酰胺。
以上方法所述的成核剂为粒径0.05～10um的碳酸钙、滑石粉、二氧化钛、白炭黑和氧化锌中的至少一种。
以上方法所述的高熔体强度聚丙烯为熔体强度≥200mN的接枝聚丙烯、共聚聚丙烯或交联改性聚丙烯的任何一种；普通聚丙烯为均聚聚丙烯、无规聚丙烯、共聚聚丙烯或共混改性聚丙烯中任一种。其中交联改性聚丙烯或共混改性聚丙烯是按照刘容德等人公开的“聚丙烯熔体强度的改进方法(塑料科技，2003，5(11)：44～47)”来制备的。
以上方法所述的超临界气体为超临界二氧化碳或超临界氮气。具体是指在其临界点——即温度为31.26℃，压力为7.39MPa条件或其以上的二氧化碳，或在其临界点——即温度为-146.8℃，压力为3.4MPa条件或其以上的氮气。
本发明方法在塑炼造粒制备可发性母粒时，是采用普通塑料塑炼机与螺杆挤出造粒设备联用进行塑炼造粒，如密炼机与单螺杆挤出机联用、双辊塑炼机与单螺杆挤出机，或直接用双螺杆挤出机进行塑炼造粒。物料是在发泡剂分解温度之下，粘流温度以上先用塑料塑炼机塑炼5～10分钟，再用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出造粒。塑化挤出时采用双螺杆挤出机或二阶螺杆挤出机，二阶螺杆挤出机可以是下列挤出机组合中任何一种：一阶为双螺杆挤出机，二阶为单螺杆挤出机；一阶和二阶挤出机皆为单螺杆挤出机。
本发明具有以下优点：
①由于本发明是采用的化学发泡与物理发泡结合的二步法来制备低密度EPP的型材和珠粒，因而为制备低密度PP泡沫型材和珠粒开创了一种新的方法。
②由于本发明采用二步法，并是先将化学发泡剂加在可发性母粒中，然后使部分化学发泡剂在熔融挤出过程中分解发泡，这不仅使熔体的粘度显著下降，便于超临界气体溶入、均匀分散在熔体中，而且还可使挤出熔体温度降低，成型工艺控制容易，对生产设备结构的特殊要求降低、节能，又能提高泡孔密度，增加泡孔结构的均匀性，减小泡孔尺寸。
③由于本发明采用化学发泡辅助物理发泡，利用化学发泡剂分解气体部分代替物理发泡剂，因而可减少物理发泡剂的使用量，减小超临界流体注入口压力，减轻对生产设备结构和工艺控制的苛刻要求，达到用较少量的超临界流体得到更低密度的聚丙烯泡沫型材和珠粒的发泡效果。
④由于本发明可通过多种发泡剂并用及与发泡促进剂、分散剂配用，调节可发性母粒配方和用量，从而改变化学发泡剂的分解过程和特征，控制化学发泡剂在挤出过程中分解程度和残留量，因而可使部分化学发泡剂在珠粒二次成型时再次发泡，解决低密度EPP珠粒因气体发泡剂在贮存过程中会有少量逸出，在二次成型时易产生泡沫塌陷现象，影响二次成型制品的质量与外观的问题。因此，用物理化学发泡法挤出成型低密度聚丙烯泡沫型材和珠粒的方法易于得到推广应用。
⑤本发明还可通过调节发泡成核装置的压力降、压力降的变化速率和成型口模压力降，在较宽的范围内调节所得型材和珠粒的密度(0.01g/cm3至0.5g/cm3)和均匀孔径及分布。
具体实施方式
下面给出实施例，以对本发明进行更详细的说明，有必要指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本皴明所作的一些非本质的改进和调整仍应属于本发明的保护范围。
另外，值得说明的是，实施例10～18制得的珠粒或片材的表观密度和孔径是按以下方法测定的：
表观密度：将制得的珠粒或片材先用电子天平称得试样的质量，然后采用排水法测试试样的体积，表观密度则由以下公式计算而得：
ρ = M V
式中：ρ-表观密度g/cm3；M-试样质量g；V-试样体积cm3。
孔径：直接用扫描电镜观察测量。
实施例1～9为一步塑炼造粒制备可发性母粒的实施例，实施例10～18为二步挤出成型低密度聚丙烯泡沫型材或珠粒的实施例。
实施例1
将共聚聚丙烯(牌号8303)30份、偶氮二甲酰胺10份、乙基硅油5份、超细滑石粉(粒径为0.05～10um)1份混合均匀后，加入到双辊塑炼机上，在160-170℃下混炼7分钟后，将熔融片材喂入单螺杆挤出机挤出造粒，制得1#可发性母粒。单螺杆挤出机温度140-165℃，螺杆转速60r/min。
实施例2
将无规聚丙烯50份、偶氮二甲酸二异丙酯25份、硬脂酸锌5份、环烷油3份、超细白炭黑(粒径为0.05～10um)4份混合均匀后，加入到双辊塑炼机上，在150-160℃下混炼10分钟后，将熔融片材喂入单螺杆挤出机挤出造粒，制得2#可发性母粒。单螺杆挤出机温度140-160℃，螺杆转速40r/min。
实施例3
将接枝聚丙烯60份、对甲苯磺酰氨基脲30份、氧化锌10份混合均匀后，加入到密炼机中，在140-155℃下塑炼8分钟后，将团状熔料加入到单螺杆挤出机挤出造粒，制得3#可发性母粒。单螺杆挤出机温度160-195℃，螺杆转速80r/min。
实施例4
将均聚聚丙烯75份、4，4’-氧代双苯磺酰肼36份、氧化镁14份、硬脂酸1份、超细碳酸钙(粒径为0.05～10um)10份混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，在130-160℃下，螺杆转速100r/min，熔融挤出造粒，制得4#可发性母粒。
实施例5
将共聚聚丙烯20份、无规聚丙烯20份、4，4’-氧代双苯磺酰肼10份、偶氮二甲酰胺10份、硬脂酸2份、芥酸酰胺1份、超细滑石粉(粒径为0.05～10um)2份混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，在130-160℃下，螺杆转速200r/min，熔融挤出造粒，得到5#可发性母粒。
实施例6
将接枝聚丙烯50份、共聚聚丙烯20份、4，4’-氧代双苯磺酰肼15份、对甲苯磺酰氨基脲20份、月桂酸3份、褐煤酯蜡4份、二氧化钛(粒径为0.05～10um)6份混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，在130-160℃下，螺杆转速250r/min，熔融挤出造粒，制得6#可发性母粒。
实施例7
将无规聚丙烯10份、共聚聚丙烯40份、4，4’-氧代双苯磺酰肼10份、氧化镁4份、硬脂酸6份、超细白炭黑(粒径为0.05～10um)4份、二氧化钛4份混合均匀后，加入到双辊塑炼机上，在155-165℃下混炼5分钟后，将熔融片材喂入单螺杆挤出机挤出造粒，制得7#可发性母粒。单螺杆挤出机温度140-160℃，螺杆转速50r/min。
实施例8
将均聚聚丙烯40份、共聚聚丙烯40份、偶氮二甲酰胺10份、对甲苯磺酰氨基脲20份、硬脂酸锌12份、氧化锌3份混合均匀后，加入到双螺杆挤出机中，在140-175℃下，螺杆转速45r/min，熔融挤出造粒，得到8#可发性母粒。
实施例9
将无规聚丙烯10份、共聚聚丙烯40份、偶氮二甲酰胺6份、4，4’-氧代双苯磺酰肼6份混合均匀后，加入到双辊塑炼机上，在155-165℃下混炼5分钟后，将熔融片材喂入单螺杆挤出机挤出造粒，制得9#可发性母粒。单螺杆挤出机温度140-160℃，螺杆转速50r/min。
实施例10
将高熔体强度接枝聚丙烯98份、2#可发性母粒2份混合均匀后，加入直径(Φ)34、长径比(L/D)30的双螺杆挤出机与Φ60、L/D30单螺杆挤出机组合的二阶挤出机中连续塑化挤出，一阶双螺杆挤出机料筒温度140-195℃，螺杆转速200r/min，二阶螺杆挤出机料筒温度190-205℃，螺杆转速50r/min。当挤出机中的混合物料完全熔化后，按2.5Kg/h的注入量注入超临界二氧化碳(质量含量7.0％)，注入口压力35MPa，成核装置压力降27MPa、压力降变化速率13000MPa/s，挤出条料成型口模入口处压力8MPa、温度195℃，挤出后经水环式切粒机切粒并固化泡孔，制得低密度发泡聚丙烯珠粒。该珠粒孔径为Φ1-10μm，密度0.41g/cm3。
实施例11
将高熔体强度交联聚丙烯65份、普通共聚聚丙烯30份、7#可发性母粒5份混合均匀后，加入Φ34、L/D30的双螺杆挤出机与Φ60、L/D30的单螺杆挤出机组合的二阶挤出机中连续塑化挤出，一阶双螺杆挤出机料筒温度140-190℃，螺杆转速260r/min，二阶螺杆挤出机料筒温度185-190℃，螺杆转速70r/min。当挤出机中的混合物料完全熔化后，按4.8Kg/h的注入量注入超临界二氧化碳(质量含量10.0％)，注入口压力30MPa，成核装置压力降20MPa、压力降变化速率2200MPa/s，挤出条料成型口模入口处压力6MPa、温度185℃，挤出后经水环式切粒机切粒并固化泡孔，制得低密度发泡聚丙烯珠粒。该珠粒的孔径为Φ5-20μm，密度0.2g/cm3。
实施例12
将高熔体强度接枝聚丙烯80份、普通均聚聚丙烯15份、1#可发性母粒7份混合均匀后，加入Φ34、L/D30的双螺杆挤出机与Φ60、L/D30的单螺杆挤出机组合的二阶挤出机中连续塑化挤出，一阶双螺杆挤出机料筒温度140-180℃，螺杆转速280r/min，二阶螺杆挤出机料筒温度180-190℃，螺杆转速50r/min。当挤出机中的混合物料完全熔化后，按3.8Kg/h的注入量注入超临界氮气(质量含量11.0％)，注入口压力40MPa，成核装置压力降20MPa、压力降变化速率1000MPa/s，挤出条料成型口模入口处压力12MPa、温度195℃，挤出后经水环式切粒机切粒并固化泡孔，制得低密度发泡聚丙烯珠粒。该珠粒的孔径为Φ10-50μm，密度0.08g/cm3。
实施例13
将高熔体强度共聚聚丙烯30份、共混改性聚丙烯60份、8#可发性母粒10份混合均匀后，加入Φ45、L/D33的单螺杆挤出机与Φ70、L/D33的单螺杆挤出机组合的二阶挤出机中连续塑化挤出，一阶单螺杆挤出机料筒温度140-190℃，螺杆转速100r/min，二阶单螺杆挤出机料筒温度180-190℃，螺杆转速30r/min。当挤出机中的混合物料完全熔化后，按1.0Kg/h的注入量注入超临界氮气(质量含量3.0％)，注入口压力35MPa，成核装置压力降20MPa、压力降变化速率2000MPa/s，挤出条料成型口模入口处压力5MPa、温度195℃，挤出后经水环式切粒机切粒并固化泡孔，制得低密度发泡聚丙烯珠粒。该珠粒的孔径为Φ1-10μm，密度0.48g/cm3。
实施例14
将高熔体强度接枝聚丙烯50份、普通无规聚丙烯45份、6#可发性母粒5份混合均匀后，加入Φ45、L/D33的单螺杆挤出机与Φ70、L/D33的单螺杆挤出机组合的二阶挤出机中连续塑化挤出，一阶双螺杆挤出机料筒温度140-185℃，螺杆转速100r/min，二阶螺杆挤出机料筒温度185-210℃，螺杆转速30r/min。当挤出机中的混合物料完全熔化后，按1.0Kg/h的注入量注入超临界氮气(质量含量3.0％)，注入口压力30MPa，从N2注入至片材成型口模入口的压力降≤10MPa，片材成型口模入口温度195℃，口模模唇间隙0.1mm，三辊间隙0.5mm，三辊压光机距离口模出口3cm，三辊压光机的辊温25℃。挤出后经冷却定型装置定型并固化泡孔，制得低密度发泡聚丙烯片材。片材厚度0.56mm，孔径Φ10-50μm，密度0.45g/cm3。
实施例15
将高熔体强度交联聚丙烯92份、5#可发性母粒8份混合均匀后，加入Φ50、L/D33的单螺杆挤出机与Φ70、L/D33的单螺杆挤出机组合的二阶挤出机中连续塑化挤出，一阶单螺杆挤出机料筒温度140-185℃，螺杆转速100r/min，二阶螺杆挤出机料筒温度185-195℃，螺杆转速35r/min。当挤出机中的混合物料完全熔化后，按4.0Kg/h的注入量注入超临界二氧化碳(质量含量12.0％)，注入口压力50MPa，从CO2注入至片材成型口模入口的压力降≤15MPa，片材成型口模入口温度195℃，口模模唇间隙0.05mm，三辊间隙0.015mm，三辊压光机距离口模出口5.0cm，三辊压光机的辊温25℃。挤出后经冷却定型装置定型并固化泡孔，制得低密度发泡聚丙烯片材。片材厚度0.026mm，孔径Φ1-20μm，密度0.018g/cm3。
实施例16
将高熔体强度接枝聚丙烯25份、普通无规聚丙烯70份、3#可发性母粒5份混合均匀后，加入Φ34、L/D30的双螺杆挤出机与Φ60、L/D30的单螺杆挤出机组合的二阶挤出机中连续塑化挤出，一阶双螺杆挤出机料筒温度140-200℃，螺杆转速200r/min，二阶螺杆挤出机料筒温度195-220℃，螺杆转速40r/min。当挤出机中的混合物料完全熔化后，按3.0Kg/h的注入量注入超临界二氧化碳(质量含量8.0％)，注入口压力25MPa，从CO2注入至片材成型口模入口的压力降≤15MPa，片材成型口模入口温度195℃，口模模唇间隙0.01mm，三辊间隙0.04mm，三辊压光机距离口模出口3.5cm，三辊压光机的辊温45℃。挤出后经冷却定型装置定型并固化泡孔，制得低密度发泡聚丙烯片材。片材厚度0.058mm，孔径Φ10-40μm，密度0.34g/cm3。
实施例17
将高熔体强度共聚聚丙烯70份、普通均聚聚丙烯25份、4#可发性母粒5份混合均匀后，加入Φ34、L/D30的双螺杆挤出机与Φ60、L/D30的单螺杆挤出机组合的二阶挤出机中连续塑化挤出，一阶双螺杆挤出机料筒温度140-185℃，螺杆转速200r/min，二阶螺杆挤出机料筒温度185-195℃，螺杆转速40r/min。当挤出机中的混合物料完全熔化后，按4.0Kg/h的注入量注入超临界二氧化碳(质量含量11.0％)，注入口压力50MPa，从CO2注入至片材成型口模入口的压力降≤15MPa，片材成型口模入口温度195℃，口模模唇间隙1.0mm，三辊间隙3.5mm，三辊压光机距离口模出口3.5cm，三辊压光机的辊温75℃。挤出后经冷却定型装置定型并固化泡孔，制得低密度发泡聚丙烯片材。片材厚度4.5mm，孔径Φ1-20μm，密度0.14g/cm3。
实施例18
将高熔体强度接枝聚丙烯95份，9#可发性母粒5份混合均匀后，加入Φ34、L/D30的双螺杆挤出机与Φ60、L/D30的单螺杆挤出机组合的二阶挤出机中连续塑化挤出，一阶双螺杆挤出机料筒温度140-200℃，螺杆转速200r/min，二阶螺杆挤出机料筒温度195-220℃，螺杆转速40r/min。当挤出机中的混合物料完全熔化后，按4.0Kg/h的注入量注入超临界二氧化碳(质量含量10.6％)，注入口压力50MPa，从CO2注入至片材成型口模入口的压力降≤15MPa，片材成型口模入口温度195℃，口模模唇间隙0.01mm，三辊间隙0.04mm，三辊压光机距离口模出口3.0cm，三辊压光机的辊温60℃。挤出后经冷却定型装置定型并固化泡孔，制得低密度发泡聚丙烯片材。片材厚度0.058mm，孔径Φ10-40μm，密度0.18g/cm3。

Claims (6)

1.二步挤出成型制备低密度聚丙烯泡沫型材或珠粒的方法，该方法的工艺步骤与条件如下：
1)制备可发性母粒将聚丙烯30～80份，发泡剂10～40份，发泡促进剂0～15份，分散剂0～5份和成核剂0～10份，在发泡剂分解温度之下，聚丙烯粘流温度以上进行塑炼造粒；
2)制备低密度聚丙烯泡沫型材或珠粒将高熔体强度聚丙烯20～99份，普通聚丙烯0～70份，可发性母粒1～10份一起，在温度140～220℃，螺杆转速30～300r/min下，于双螺杆挤出机或二阶螺杆挤出机中连续塑化挤出，并在混合物料完全熔化后，先加入按物料总重量计为3～20％的超临界气体进行混炼，然后让熔体/气体混合物通过具有10～50MPa压力降和500～20000MPa/s压力降变化速率的发泡成核装置，使之产生泡核，最后让熔体/气体混合物经过具有5～30MPa压力降的成型口模和冷却定型装置，固化泡孔，形成低密度发泡聚丙烯型材，或经过具有5～30MPa压力降的挤出条料口模和水环式切粒机，固化泡孔，形成低密度发泡聚丙烯珠粒，
其中高熔体强度聚丙烯为熔体强度≥200mN的接枝聚丙烯、共聚聚丙烯或交联改性聚丙烯中的任一种；普通聚丙烯为均聚聚丙烯、无规聚丙烯、共聚聚丙烯、共混改性聚丙烯中的任一种。
2.根据权利要求1所述的二步挤出成型制备低密度聚丙烯泡沫型材或珠粒的方法，该方法所述的化学发泡剂为偶氮化合物、磺酰肼和氨基脲中的至少一种；发泡促进剂为脂肪族酸、脂肪族金属皂和金属氧化物中的至少一种；分散剂为硅油、烷烃、脂肪酸及其酯或脂肪酰胺中的任一种；成核剂为粒径0.05～10um的碳酸钙、滑石粉、二氧化钛、白炭黑和氧化锌中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的二步挤出成型制备低密度聚丙烯泡沫型材或珠粒的方法，该方法所述的化学发泡剂中的偶氮化合物选自偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮甲酰胺甲酸钾，磺酰肼选自对甲苯磺酰肼和4，4’-氧代双苯磺酰肼，氨基脲选自对甲苯磺酰氨基脲和4，4’-氧代双(苯磺酰氨基脲)。
4.根据权利要求2所述的二步挤出成型制备低密度聚丙烯泡沫型材或珠粒的方法，该方法所述的发泡促进剂中的脂肪族酸选自硬脂酸和月桂酸，脂肪族金属皂选自硬脂酸锌和硬脂酸钙，金属氧化物选自氧化锌、氧化钛和氧化镁。
5.根据权利要求2所述的二步挤出成型制备低密度聚丙烯泡沫型材或珠粒的方法，该方法所述的分散剂中的硅油选自二甲基硅油、乙基硅油和甲基苯基硅油，烷烃选自白油、环烷油、微晶石蜡和聚丙烯蜡，脂肪酸及其酯选自硬脂酸、褐煤酯蜡和单硬脂酸甘油酯，脂肪酰胺选自介酸酰胺、N，N’-甲撑双硬脂酸酰胺和N，N’-乙撑双硬脂酸酰胺。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的二步挤出成型制备低密度聚丙烯泡沫型材或珠粒的方法，该方法所述的超临界气体为超临界二氧化碳或超临界氮气。
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C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110330

Termination date: 20130519