CN102286159A - 低温可膨胀石墨/聚合物发泡材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温可膨胀石墨/聚合物发泡材料的制备方法，该制备方法步骤是将聚合物与低温可膨胀石墨充分干燥后，按一定比例混合得到可发性聚合物，加热发泡可生成发泡聚合物；本发明使用低温可膨胀石墨作为发泡剂；成本低，且在制备成可发泡聚合物后，在进行发泡操作之前可放置相当长的时间仍具有可发泡性能。

Description

低温可膨胀石墨/聚合物发泡材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种低温可膨胀石墨/聚合物发泡材料的制备方法。
背景技术
聚合物发泡技术，是一种较新的成型技术。它将气体以分散相形式(闭孔结构)或第二连续相形式(开孔结构)混入聚合物中，成为所谓的发泡材料(聚合物-气体复合材料)。这种材料除具有减少材料使用而降低成本的一般作用外，还具有许多特殊性能，如吸收冲击和振动能量的能力显著提高等。到目前为止，聚合物发泡所使用的发泡剂有两种。一种是化学发泡剂，它是通过化学反应放出气体，特点是发泡材料的可放置时间较长，但成本较高；另一种是物理发泡剂，它是通过外界环境（如温度、压力等）的变化，使发泡剂的物理状态发生变化，从而产生发泡作用，它的特点是成本较低，但一般情况下难使发泡剂在发泡材料中停留较长时间，即很难在进行发泡之前于聚合物内存在较长时间，所以只能在发泡之前现场与聚合物混合。而且这两类发泡过程均是气体发泡过程即气体在聚合物弹性体或熔体中形成泡孔的过程，这一过程存在发泡气体过程中气体的分配和逃逸问题、塌泡和合泡等现象。
本发明提出了低温可膨胀石墨/聚合物发泡材料的制备方法，解决了上述提到的气体发泡过程的一些问题，制备的可发性聚合物在较长时间内具有可发泡性能。
发明内容
本发明的目的在于利用可膨胀石墨的膨胀作用使聚合物实现发泡，克服现有气体发泡过程的不足，同时提供一种低温可膨胀石墨/聚合物发泡材料的制备方法。
本发明提供的一种低温可膨胀石墨/聚合物发泡材料的制备方法，其步骤如下：
①选用合适的低温可膨胀石墨，将聚合物与低温可膨胀石墨充分干燥后，按一定比例混合得到可发性聚合物；
②将上述可发性聚合物加热发泡得到发泡聚合物。
上述步骤①中所选用的低温可膨胀石墨的颗粒度为50目至1000目，优选80目至500目。
上述步骤①中低温可膨胀石墨与聚合物的重量比为5:100至40:100，优选10:100至20:100。
上述步骤②中的加热温度为100℃至260℃，优选180℃至230℃。
上述步骤②中的加热方式可选择空气加热、电加热、油浴加热或微波加热等。
使用低温可膨胀石墨作为发泡剂，低温可膨胀石墨的选择要根据所用于聚合物及发泡条件、要求的发泡倍率等因素来进行。
本发明的聚合物可以是：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯及弹性体。
本发明所制备的可发性聚合物可以进行运输或放置，在较长时间内不会影响聚合物的发泡性能。
本发明所制备的材料，发泡和成型方法简单。
传统的聚丙烯发泡产品，是将已经发泡的PP颗粒放置模具中成型制成的。而发泡的PP是由树脂生产厂商来制造的，PP的发泡不能由成型者来完成，其原因是PP中不能将物理发泡剂保持在其中很长时间，化学发泡剂又不能满足要求。结果就造成了发泡PP产品的高成本，而高成本中很大一部分是发泡PP原料的运输费。而使用本发明后，就可以将发泡操作这一部分工作交由制品制造者进行，将会大大降低产品成本和价格。
本发明的有益效果是本发明使用低温可膨胀石墨作为发泡剂在聚合物发泡过程中使用。解决了气体发泡过程的气体的分配和逃逸问题、塌泡和合泡等现象，成本低，且制备的可发性聚合物在进行发泡操作之前可放置相当长的时间。
 
附图说明
图1、图5为本发明所述的发泡聚丙烯的扫描电镜图。
图2、图3、图4为本发明制备的发泡材料密度与低温可膨胀石墨的用量及发泡温度的关系图。
具体实施方式
实施例1
选用50目的低温可膨胀石墨，将低温可膨胀石墨与PP（MR=0.36g/10min）在60℃烘箱中烘3小时，按低温可膨胀石墨与聚丙烯的重量比例为15∶100混合，制得可发性PP。将上述制备的样品投入210℃硅油浴中发泡。测量密度为0.66g/cm3。扫描电镜图如图1所示。
实施例2
选用50目的低温可膨胀石墨，将低温可膨胀石墨与PP在60℃烘箱中烘3小时，然后按每100重量份PP加入5、10、15、20份低温可膨胀石墨制成混合物，即为可发性PP。将上述制备的样品投入220℃的硅油浴中发泡。测量密度，实验结果如图2所示。
实施例3
选用50目的低温可膨胀石墨，按每100份PP加入5、10、15、20份的低温可膨胀石墨制成可发性PP。将上述制备的样品投入180℃～260℃的硅油浴中发泡。测量密度，实验结果如图3所示。
实施例4
选用50目的低温可膨胀石墨，将低温可膨胀石墨与PP在60℃烘箱中烘3小时，按低温可膨胀石墨与聚丙烯的重量比例为15∶100混合，制得可发性PP。将上述制备的样品分别投入油浴、真空干燥箱。测量密度，实验结果如表1所以。
表1
Figure 2011101828769100002DEST_PATH_IMAGE001
实施例5
选用50目的低温可膨胀石墨，按重量每100份PP加入5、10、15、20份低温可膨胀石墨制成可发性PP。将坩埚放入烘箱中预热5min，然后将制备的可发性PP投入坩埚中受热发泡，制得发泡PP。测量密度，实验结果如图4所示。
实施例6
将PP中加入15份的鳞片石墨，混合均匀制备PP/石墨的混合物，然后投入到氧化插层体系中，利用PP较高的渗透性，使插层剂渗透进PP之中反应，使鳞片石墨原位转变成EG，制备可发性PP。然后在220℃的油浴中发泡，制备发泡PP材料。测量发泡材料的密度为0.79g/cm3，泡孔形貌分析如图5所示。
实施例7
选用50目的低温可膨胀石墨，将低温可膨胀石墨与聚乙烯在60℃烘箱中烘3小时，然后按每100重量份聚乙烯加入5、10、20、30份低温可膨胀石墨制成可发性PE。将上述制备的样品投入200℃～230℃的硅油浴中发泡。测量密度，实验结果如表2所示。
表2               密度单位：g/cm3
Figure 275914DEST_PATH_IMAGE002
实施例8
选用50目的低温可膨胀石墨，将低温可膨胀石墨与PP在60℃烘箱中烘3小时，按低温可膨胀石墨与聚合物的重量比例为15∶100混合，制得可发性聚合物。将上述制备的样品投入200℃～230℃的硅油浴中发泡。测量密度，实验结果如表3所示。
                            
  表3          密度单位：g/cm3
  PP PS POE
200℃ 0.77 0.81 0.90
210℃ 0.70 0.76 0.86
220℃ 0.66 0.66 0.89
230℃ 0.67 0.84 0.82
实施例9
    分别选用50目、80目、100目、500目的石墨制成低温可膨胀石墨，按低温可膨胀石墨与PP的重量比例为15∶100混合，制得可发性聚合物然后再220℃的红箱子发泡，测得密度分别为0.52g/cm3、0.60g/cm3、0.73g/cm3、0.79g/cm3。
实施例10
选用50目的低温可膨胀石墨，每100重量份PP加入15重量份的低温可膨胀石墨，制备可发性PP。在220℃的烘箱发泡，测量密度为0.52g/cm3，将上述制备的可发性PP样品放置3个月后，在220℃的烘箱中发泡，测量密度为0.54g/cm3；在室温下放置6个月后，在220℃的烘箱中发泡，测量密度为0.55g/cm3。

Claims (6)

1.一种低温可膨胀石墨/聚合物发泡材料的制备方法，其特征在于步骤如下：
①选用低温可膨胀石墨，将聚合物与低温可膨胀石墨充分干燥后，按一定比例混合得到可发性聚合物；
②将上述可发性聚合物加热发泡得到发泡聚合物；
上述步骤①中所选用的低温可膨胀石墨的颗粒度为50目至1000目；
上述步骤①中低温可膨胀石墨与聚合物的重量比为5:100至40:100；
上述步骤②中的加热温度为100℃至260℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：上述步骤①中所选用的低温可膨胀石墨的颗粒度为80目至500目。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：上述步骤①中低温可膨胀石墨与聚合物的重量比为10:100至20:100。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：上述步骤②中的加热温度为180℃至230℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：上述步骤②中的加热方式选择空气加热、电加热、油浴加热或微波加热。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：上述步骤①中的聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯或弹性体。
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