CN101735517A - 等规聚丙烯发泡材料的制备方法 - Google Patents

等规聚丙烯发泡材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

等规聚丙烯发泡材料的制备方法，它涉及发泡材料的制备方法。本发明解决了现有的方法制备的等规聚丙烯发泡材料的泡孔尺寸大小不均均，发泡倍率低的问题。本发明先用二氧化硅或/和低密度聚乙烯将等规聚丙烯改性，然后放入高压釜内，充入二氧化碳气体，然后在温度为180℃～200℃，在压力为10MPa～30MPa的条件下保持20min～70min，再迅速降至常压，得到发泡材料。本发明的方法得到的发泡材料的发泡倍率为16～23，泡孔均匀，平均直径约为30μm～60μm。可以用于在日用品、包装、工业、农业、交通运输业、军事工业、航天工业领域。

Description

等规聚丙烯发泡材料的制备方法
技术领域
本发明涉及发泡材料的制备方法。
背景技术
塑料发泡材料具有质轻、隔热、隔音、比强度高、价格低廉等优点，在日用品、包装、工业、农业、交通运输业、军事工业、航天工业等领域得到广泛应用。应用广泛的聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等发泡材料都不易降解，废弃后对环境造成严重的“白色污染”，因此开发可降解的发泡材料已成为当务之急。等规聚丙烯(IPP)是一种通用的聚丙烯，具有优异的耐热性、热绝缘性和环境友好性，当用于制备发泡材料时，因为等规聚丙烯属于半结晶聚合物，结晶度较高，结晶区域气体发泡剂不易扩散、溶解及成核，而非晶区域则相对比较容易；且等规聚丙烯熔体强度较低，不利于维持泡孔结构的稳定，现有的方法制备的等规聚丙烯发泡材料的泡孔尺寸大小不均均，发泡倍率最大仅为10～13，发泡倍率较低。
发明内容
本发明是为了解决现有的方法制备的等规聚丙烯发泡材料的泡孔尺寸大小不均均，发泡倍率较低的问题，提供等规聚丙烯发泡材料的制备方法。
本发明的等规聚丙烯发泡材料的制备方法，按以下步骤进行：一、将按质量百分比1％～6％的二氧化硅粉和94％～99％的等规聚丙烯粉混合均匀，先放在50℃～100℃的烘箱中预热5min～10min，然后加入到辊温为150℃～185℃的双辊开炼机中混炼10min～40min，最后再经料筒温度为150℃～185℃的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出1次～3次，得到二氧化硅改性的等规聚丙烯；二、将经步骤一得到的二氧化硅改性的等规聚丙烯加入到高压釜内，然后通入二氧化碳使高压釜内的压力达到4MPa～7MPa，然后将高压釜密闭；三、将高压釜加热至180℃～200℃，在压力为10MPa～30MPa的条件下保持20min～70min，然后将高压釜在0.1s～2s内降至常压，得到发泡材料；该方法采用的改性物质为气相二氧化硅粉，无毒无味的，利用二氧化硅粉对等规聚丙烯进行改性，操作简单，易于工业化；发泡材料的发泡倍率为16～20，泡孔尺寸大小均匀，平均直径约为30μm～50μm。
本发明的等规聚丙烯发泡材料的制备方法，还可以按以下步骤进行：一、将按质量百分比10％～40％的低密度聚乙烯和60％～90％的等规聚丙烯粉混合均匀，然后先放在50℃～100℃的烘箱中预热5min～10min，再经料筒温度为150℃～185℃的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出1次～3次，得到低密度聚乙烯改性的等规聚丙烯；二、将经步骤一得到的低密度聚乙烯改性的等规聚丙烯加入到高压釜内，然后通入二氧化碳使高压釜内的压力达到4MPa～7MPa，然后将高压釜密闭；三、将高压釜加热至180℃～200℃，在压力为10MPa～30MPa的条件下保持20min～70min，然后将高压釜在0.1s～2s内降至常压，得到发泡材料；该方法采用的改性物质为低密度聚乙烯，无毒无味的，利用低密度聚乙烯对等规聚丙烯进行改性，操作简单，易于工业化；发泡材料的发泡倍率为17～20，泡孔结构匀称，平均直径约为40μm～60μm。
本发明的等规聚丙烯发泡材料的制备方法，还可以按以下步骤进行：一、将按质量百分比1％～6％的二氧化硅粉、10％～40％的低密度聚乙烯和54％～89％的等规聚丙烯粉混合均匀，先放在50℃～100℃的烘箱中预热5min～10min，然后加入到辊温为150℃～185℃的双辊开炼机中混炼10min～40min，最后再经料筒温度为150℃～185℃的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出1次～3次，得到二氧化硅和低密度聚乙烯共同改性的等规聚丙烯；二、将经步骤一得到的二氧化硅和低密度聚乙烯共同改性的等规聚丙烯加入到高压釜内，然后通入二氧化碳使高压釜内的压力达到4MPa～7MPa，然后将高压釜密闭；三、将高压釜加热至180℃～200℃，在压力为10MPa～30MPa的条件下保持20min～70min，然后将高压釜在0.1s～2s内降至常压，得到发泡材料；该方法采用的改性物质为气相二氧化硅粉和低密度聚乙烯，均无毒无味的，利用气相二氧化硅粉和低密度聚乙烯对等规聚丙烯进行改性，操作简单，易于工业化；改性后发泡材料的发泡倍率为17～23，泡孔结构匀称，平均直径约为30μm～50μm。
附图说明
图1是具体实施方式十二得到的等规聚丙烯发泡材料的扫描电镜图；图2是具体实施方式二十四得到的等规聚丙烯发泡材料的扫描电镜图；图3是具体实施方式三十八得到的等规聚丙烯发泡材料的扫描电镜图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的等规聚丙烯发泡材料的制备方法，按以下步骤进行：一、将按质量百分比1％～6％的二氧化硅粉和94％～99％的等规聚丙烯粉混合均匀，先放在50℃～100℃的烘箱中预热5min～10min，然后加入到辊温为150℃～185℃的双辊开炼机中混炼10min～40min，最后再经料筒温度为150℃～185℃的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出1次～3次，得到二氧化硅改性的等规聚丙烯；二、将经步骤一得到的二氧化硅改性的等规聚丙烯加入到高压釜内，然后通入二氧化碳使高压釜内的压力达到4MPa～7MPa，然后将高压釜密闭；三、将高压釜加热至180℃～200℃，在压力为10MPa～30MPa的条件下保持20min～70min，然后将高压釜在0.1s～2s内降至常压，得到发泡材料。
本实施方式的等规聚丙烯发泡材料的制备方法采用的改性物质为气相二氧化硅粉，无毒无味的，利用二氧化硅粉对等规聚丙烯进行改性，操作简单，易于工业化；改性后发泡材料的发泡倍率为16～20，泡孔尺寸大小均匀，平均直径约为30μm～50μm。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中的二氧化硅粉的粒径为20nm～40nm。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中的二氧化硅粉的粒径为30nm。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三不同的是：步骤一中将按质量百分比2％～5％的二氧化硅粉和95％～98％的等规聚丙烯粉混合均匀。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四不同的是：步骤一中将按质量百分比3％的二氧化硅粉和97％的等规聚丙烯粉混合均匀。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五不同的是：步骤一中混合粉末先放在50℃～100℃的烘箱中预热6min～9min，然后加入到辊温为160℃～180℃的双辊开炼机中混炼15min～35min，最后再经料筒温度为160℃～180℃的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六不同的是：步骤一中混合粉末先放在80℃的烘箱中预热8min，然后加入到辊温为170℃的双辊开炼机中混炼20min，最后再经料筒温度为170℃的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出2次。其它与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七不同的是：步骤二中高压釜内的压力达到4.5MPa～6.5MPa，其它与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八不同的是：步骤二中高压釜内的压力达到6MPa，其它与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九不同的是：步骤三中将高压釜加热至182℃～198℃，在压力为12MPa～28MPa的条件下保持25min～60min。其它与具体实施方式一至九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十不同的是：步骤三中将高压釜加热至190℃，在压力为20MPa的条件下保持40min。其它与具体实施方式一至十相同。
具体实施方式十二：本实施方式的等规聚丙烯发泡材料的制备方法，按以下步骤进行：一、将按质量百分比1％的二氧化硅粉和99％的等规聚丙烯粉混合均匀，先放在100℃的烘箱中预热5min，然后加入到前辊温度为150℃、后辊温度为185℃的双辊开炼机中混炼20min，最后再经料筒温度为180℃的双螺杆挤出机挤出1次，得到二氧化硅改性的等规聚丙烯；二、将经步骤一得到的二氧化硅改性的等规聚丙烯加入到高压釜内，然后通入二氧化碳使高压釜内的压力达到5MPa，然后将高压釜密闭；三、将高压釜加热至190℃，在压力为16MPa的条件下保持60min，然后将高压釜在2s内降至常压，得到发泡材料。
本实施方式得到的等规聚丙烯发泡材料的扫描电镜图如图1所示，从图1可以看出，发泡材料的泡孔大小均匀，平均直径为30μm，泡孔密度为581.0万个/立方厘米，发泡倍率为16.3。
具体实施方式十三：本实施方式的等规聚丙烯发泡材料的制备方法，按以下步骤进行：一、将按质量百分比10％～40％的低密度聚乙烯和60％～90％的等规聚丙烯粉混合均匀，然后先放在50℃～100℃的烘箱中预热5min～10min，再经料筒温度为150℃～185℃的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出1次～3次，得到低密度聚乙烯改性的等规聚丙烯；二、将经步骤一得到的低密度聚乙烯改性的等规聚丙烯加入到高压釜内，然后通入二氧化碳使高压釜内的压力达到4MPa～7MPa，然后将高压釜密闭；三、将高压釜加热至180℃～200℃，在压力为10MPa～30MPa的条件下保持20min～70min，然后将高压釜在0.1s～2s内降至常压，得到发泡材料。
本实施方式制备的等规聚丙烯发泡材料采用的改性物质为低密度聚乙烯，无毒无味的，利用低密度聚乙烯对等规聚丙烯进行改性，操作简单，易于工业化；改性后发泡材料的发泡倍率为17～20，泡孔结构匀称，平均直径约为40μm～60μm。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式十三不同的是：步骤一中将按质量百分比15％～35％的低密度聚乙烯和65％～85％的等规聚丙烯粉混合均匀。其它与具体实施方式十三相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式十三或十四不同的是：步骤一中将按质量百分比25％的低密度聚乙烯和75％的等规聚丙烯粉混合均匀。其它与具体实施方式十三或十四相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式十三至十五不同的是：步骤一中混合粉末先放在60℃～90℃的烘箱中预热6min～9min，再经料筒温度为155℃～180℃的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出。其它与具体实施方式十三至十五相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式十三至十六不同的是：步骤一中混合粉末先放在80℃的烘箱中预热8min，再经料筒温度为170℃的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出2次。其它与具体实施方式十三至十六相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式十三至十七不同的是：步骤二中高压釜内的压力为4.5MPa～6.8MPa。其它与具体实施方式十三至十七相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式十三至十八不同的是：步骤二中高压釜内的压力为6MPa。其它与具体实施方式十三至十八相同。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式十三至十九不同的是：步骤三中将高压釜加热至185℃～195℃。其它与具体实施方式十三至十九相同。
具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式十三至二十不同的是：步骤三中将高压釜加热至190℃。其它与具体实施方式十三至二十相同。
具体实施方式二十二：本实施方式与具体实施方式十三至二十一不同的是：步骤三中高压釜在压力为12MPa～28MPa的条件下保持25min～65min。其它与具体实施方式十三至二十一相同。
具体实施方式二十三：本实施方式与具体实施方式十三至二十二不同的是：步骤三中高压釜在压力为20MPa的条件下保持40min。其它与具体实施方式十三至二十二相同。
具体实施方式二十四：本实施方式的等规聚丙烯发泡材料的制备方法，按以下步骤进行：一、将按质量百分比17％的低密度聚乙烯和83％的等规聚丙烯粉混合均匀，然后先放在100℃的烘箱中预热5min，再经料筒温度为175℃的单螺杆挤出机挤出3次，得到低密度聚乙烯改性的等规聚丙烯；二、将经步骤一得到的低密度聚乙烯改性的等规聚丙烯加入到高压釜内，然后通入二氧化碳使高压釜内的压力达到5MPa，然后将高压釜密闭；三、将高压釜加热至192℃，在压力为22MPa的条件下保持55min，然后将高压釜在2s内降至常压，得到发泡材料。
本实施方式得到的等规聚丙烯发泡材料的扫描电镜图如图2所示，从图2可以看出，泡孔结构匀称，泡孔大小均匀，平均直径约为40μm，泡孔密度约为621.5万个/立方厘米，发泡材料的发泡倍率为17.4。
具体实施方式二十五：本实施方式的等规聚丙烯发泡材料的制备方法，按以下步骤进行：一、将按质量百分比1％～6％的二氧化硅粉、10％～40％的低密度聚乙烯和54％～89％的等规聚丙烯粉混合均匀，先放在50℃～100℃的烘箱中预热5min～10min，然后加入到辊温为150℃～185℃的双辊开炼机中混炼10min～40min，最后再经料筒温度为150℃～185℃的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出1次～3次，得到二氧化硅和低密度聚乙烯共同改性的等规聚丙烯；二、将经步骤一得到的二氧化硅和低密度聚乙烯共同改性的等规聚丙烯加入到高压釜内，然后通入二氧化碳使高压釜内的压力达到4MPa～7MPa，然后将高压釜密闭；三、将高压釜加热至180℃～200℃，在压力为10MPa～30MPa的条件下保持20min～70min，然后将高压釜在0.1s～2s内降至常压，得到发泡材料。
本实施方式采用的改性物质为气相二氧化硅粉和低密度聚乙烯，均无毒无味的，利用气相二氧化硅粉和低密度聚乙烯对等规聚丙烯进行改性，操作简单，易于工业化；改性后发泡材料的发泡倍率为17～23，泡孔结构匀称，平均直径约为30μm～50μm。
具体实施方式二十六：本实施方式与具体实施方式二十五不同的是：步骤一中的二氧化硅粉的粒径为20nm～40nm。其它与具体实施方式二十五相同。
具体实施方式二十七：本实施方式与具体实施方式二十五或二十六不同的是：步骤一中的二氧化硅粉的粒径为30nm。其它与具体实施方式二十五或二十六相同。
具体实施方式二十八：本实施方式与具体实施方式二十五至二十七不同的是：步骤一中将按质量百分比2％～5％的二氧化硅粉、15％～35％的低密度聚乙烯和60％～83％的等规聚丙烯粉混合均匀。其它与具体实施方式二十五至二十七相同。
具体实施方式二十九：本实施方式与具体实施方式二十五至二十八不同的是：步骤一中步骤一中将按质量百分比4％的二氧化硅粉、25％的低密度聚乙烯和70％的等规聚丙烯粉混合均匀。其它与具体实施方式二十五至二十八相同。
具体实施方式三十：本实施方式与具体实施方式二十五至二十九不同的是：步骤一中先将混合粉末放在60℃～90℃的烘箱中预热6min～9min，然后加入到辊温为155℃～175℃的双辊开炼机中混炼15min～35min，最后再经料筒温度为155℃～175℃的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出。其它与具体实施方式二十五至二十九相同。
具体实施方式三十一：本实施方式与具体实施方式二十五至三十不同的是：步骤一中先将混合粉末放在80℃的烘箱中预热8min，然后加入到辊温为165℃的双辊开炼机中混炼25min，最后再经料筒温度为165℃的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出2次。其它与具体实施方式二十五至三十相同。
具体实施方式三十二：本实施方式与具体实施方式二十五至三十一不同的是：步骤二中高压釜内的压力为4.5MPa～6.8MPa。其它与具体实施方式二十五至三十一相同。
具体实施方式三十三：本实施方式与具体实施方式二十五至三十二不同的是：步骤二中高压釜内的压力为6MPa。其它与具体实施方式二十五至三十二相同。
具体实施方式三十四：本实施方式与具体实施方式二十五至三十三不同的是：步骤三中将高压釜加热至185℃～195℃。其它与具体实施方式二十五至三十三相同。
具体实施方式三十五：本实施方式与具体实施方式二十五至三十四不同的是：步骤三中将高压釜加热至190℃。其它与具体实施方式二十五至三十四相同。
具体实施方式三十六：本实施方式与具体实施方式二十五至三十五不同的是：步骤三中高压釜在压力为12MPa～28MPa的条件下保持25min～65min。其它与具体实施方式二十五至三十五相同。
具体实施方式三十七：本实施方式与具体实施方式二十五至三十六不同的是：步骤三中高压釜在压力为20MPa的条件下保持40min。其它与具体实施方式二十五至三十六相同。
具体实施方式三十八：本实施方式的等规聚丙烯发泡材料的制备方法，按以下步骤进行：一、将按质量百分比1.5％的二氧化硅粉、16.5％的低密度聚乙烯和82％的等规聚丙烯粉混合均匀，先放在100℃的烘箱中预热5min，然后加入到前辊温为160℃、后辊温度为180℃的双辊开炼机中混炼10min，最后再经料筒温度为180℃的双螺杆挤出机挤出1次，得到二氧化硅和低密度聚乙烯共同改性的等规聚丙烯；二、将经步骤一得到的二氧化硅和低密度聚乙烯共同改性的等规聚丙烯加入到高压釜内，然后通入二氧化碳使高压釜内的压力达到5MPa，然后将高压釜密闭；三、将高压釜加热至196℃，在压力为22MPa的条件下保持60min，然后将高压釜在2s内降至常压，得到发泡材料。
本实施方式得到的等规聚丙烯发泡材料的扫描电镜图如图3所示，从图3可以看出，泡孔结构匀称，泡孔大小均匀，平均直径约为35μm，泡孔密度约为756.8万个/立方厘米，发泡材料的发泡倍率为18.6。

Claims (10)

1.等规聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于等规聚丙烯发泡材料的制备方法按以下步骤进行：一、将按质量百分比1％～6％的二氧化硅粉和94％～99％的等规聚丙烯粉混合均匀，先放在50℃～100℃的烘箱中预热5min～10min，然后加入到辊温为150℃～185℃的双辊开炼机中混炼10min～40min，最后再经料筒温度为150℃～185℃的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出1次～3次，得到二氧化硅改性的等规聚丙烯；二、将经步骤一得到的二氧化硅改性的等规聚丙烯加入到高压釜内，然后通入二氧化碳使高压釜内的压力达到4MPa～7MPa，然后将高压釜密闭；三、将高压釜加热至180℃～200℃，在压力为10MPa～30MPa的条件下保持20min～70min，然后将高压釜在0.1s～2s内降至常压，得到发泡材料。
2.根据权利要求1所述的等规聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于步骤一中的二氧化硅粉的粒径为20nm～40nm。
3.根据权利要求1或2所述的等规聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于步骤一中将按质量百分比2％～5％的二氧化硅粉和95％～98％的等规聚丙烯粉混合均匀。
4.根据权利要求3所述的等规聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于步骤一中混合粉末先放在50℃～100℃的烘箱中预热6min～9min，然后加入到辊温为160℃～180℃的双辊开炼机中混炼15min～35min，最后再经料筒温度为160℃～180℃的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出。
5.根据权利要求1、2或4所述的等规聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于步骤二中高压釜内的压力达到4.5MPa～6.5MPa。
6.根据权利要求5所述的等规聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于步骤三中将高压釜加热至182℃～198℃，在压力为12MPa～28MPa的条件下保持25min～60min。
7.等规聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于等规聚丙烯发泡材料的制备方法按以下步骤进行：一、将按质量百分比10％～40％的低密度聚乙烯和60％～90％的等规聚丙烯粉混合均匀，然后先放在50℃～100℃的烘箱中预热5min～10min，再经料筒温度为150℃～185℃的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出1次～3次，得到低密度聚乙烯改性的等规聚丙烯；二、将经步骤一得到的低密度聚乙烯改性的等规聚丙烯加入到高压釜内，然后通入二氧化碳使高压釜内的压力达到4MPa～7MPa，然后将高压釜密闭；三、将高压釜加热至180℃～200℃，在压力为10MPa～30MPa的条件下保持20min～70min，然后将高压釜在0.1s～2s内降至常压，得到发泡材料。
8.根据权利要求7所述的等规聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于步骤一中将按质量百分比15％～35％的低密度聚乙烯和65％～85％的等规聚丙烯粉混合均匀。
9.等规聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于等规聚丙烯发泡材料的制备方法按以下步骤进行：一、将按质量百分比1％～6％的二氧化硅粉、10％～40％的低密度聚乙烯和54％～89％的等规聚丙烯粉混合均匀，先放在50℃～100℃的烘箱中预热5min～10min，然后加入到辊温为150℃～185℃的双辊开炼机中混炼10min～40min，最后再经料筒温度为150℃～185℃的单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出1次～3次，得到二氧化硅和低密度聚乙烯共同改性的等规聚丙烯；二、将经步骤一得到的二氧化硅和低密度聚乙烯共同改性的等规聚丙烯加入到高压釜内，然后通入二氧化碳使高压釜内的压力达到4MPa～7MPa，然后将高压釜密闭；三、将高压釜加热至180℃～200℃，在压力为10MPa～30MPa的条件下保持20min～70min，然后将高压釜在0.1s～2s内降至常压，得到发泡材料。
10.根据权利要求9所述的等规聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于步骤一中将按质量百分比2％～5％的二氧化硅粉、15％～35％的低密度聚乙烯和60％～83％的等规聚丙烯粉混合均匀。
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CN105885241A (zh) * 2016-05-05 2016-08-24 无锡会通轻质材料股份有限公司 一种颜色均匀且熔接性能高的发泡聚丙烯珠粒的制备方法
CN114316452A (zh) * 2022-01-04 2022-04-12 苏州浩纳新材料科技有限公司 一种超疏水发泡聚丙烯及其制备方法

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