CN102504426A - 发泡聚丙烯复合板材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发泡聚丙烯复合板材，该板材由发泡聚丙烯板材与单面或双面复合在发泡聚丙烯板材上的无纺布或PVC组成，所述发泡聚丙烯板材由重量份数的以下原材料组成：改性聚丙烯40-60份，共聚聚丙烯30-50份，玻璃纤维5-20份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物0-6份，聚乙烯0-10份，发泡剂AC或OT1-4份，引发泡剂0.5-2份，交联剂0.3-1份，阻燃剂0.2-0.4份以及矿物油0.2-0.5份。本发明还提供了该种产品的生产方法。本发明具有质量轻、热变形负荷温度高，不易变形，弯曲模量大、拉伸强度大、有缺口冲击强度大、收缩率低、回弹性好、韧性好，降噪、隔音效果好，易加工、不吸水，可再生利用的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制作汽车等交通工具的内装饰件和工业隔音降噪、包装等的发泡聚丙烯复合板材，同时本发明还提供了该种复合板材的制备方法，属高分子材料领域。
背景技术
舒适性、安全性、轻量化、废料可循环利用、环保性是当今汽车技术发展的主要趋势，这就要求汽车内饰材料轻质、隔热、抗冲击、隔音、环保、阻燃、热变形负荷温度高、可回收、节约资源。
目前用于汽车内室件的材料主要有ABS板材，PU板、GMT板材、麻纤维板材、PS发泡板材、改性PP板材等，它们都具有一定的使用价值，但同时也存在一些缺陷，其中，ABS板材适合大客车内装饰，不适合小轿车及其他车辆，它的密度大、质量重，隔音降噪差，隔热性差，不节省材料。PU板质轻，但脆性大，抗冲击力差，GMT板材质量轻，由于玻璃纤维不能与PP有机结合，在加工制件的过程中玻璃纤维易在空气中飞扬，刺激工人呼吸道及皮肤，边角废料不能回收，只能填埋，造成环境污染。麻纤维板质量轻，则易吸潮，生产的制件产生花斑，并有霉酸味，边角料不能回收，导致环境污染。PS发泡板硬度大，脆性大、抗冲击力差。这些都不能满足当今汽车技术发展的需求。因此人们希望能够制得一种不污染环境，可回收利用，抗冲击力好的汽车内装饰件板材。
聚丙烯简称PP，是一种结晶型聚合物，由于其具有较高的刚性、优良的力学性能、良好的热和化学稳定性，以及PP板材具有可降解性、环保性而广泛用于汽车内装饰件的制作。
目前用于汽车内装饰件的PP材料主要为改性PP板材，它们都存在热变形负荷温度低(仅有85-90度)、力学性能差、收缩率高、质量重、不能隔音降噪、减震等缺陷，这样的PP板材用于汽车内装饰件制作顶棚存在易变形，往下坍塌，使用寿命短等缺陷，现有的改性PP板材不是制作汽车内装饰件的最佳板材。寻找一种可回收利用、环保、不易变形、轻量化、力学强度高的能满足当今汽车技术发展的需求的复合PP发泡板材成了目前业内人士追寻的目标。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种环保、不易变形、轻量化、力学强度高的能满足当今汽车技术发展的需求的发泡聚丙烯复合板材，本发明还提供了该种发泡聚丙烯复合板材的制备方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种发泡聚丙烯复合板材，该板材由发泡聚丙烯板材与单面或双面复合在发泡聚丙烯板材上的无纺布或PVC组成，其特征在于：所述发泡聚丙烯板材由重量份数的以下原材料组成：改性聚丙烯40-60份，共聚聚丙烯30-50份，玻璃纤维5-20份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物0-6份，聚乙烯0-10份，发泡剂AC或OT1-4份，引发泡剂0.5-2份，交联剂0.3-1份，阻燃剂0.2-0.4份以及矿物油0.2-0.5份。
采用上述技术方案，在改性的聚丙烯材料中加入玻璃纤维进行增强发泡，对改性聚丙烯材料进行增强改性使得其热变形温度高、弯曲强度高、弯曲模量大，材质轻，消音降噪，且本发明无气味、易回收、可降解，对环境十分友好，能满足当今汽车技术发展的需求。
作为本发明的优选，由重量份数的以下组分组成：改性聚丙烯50-60份，共聚聚丙烯40-50份，玻璃纤维10-20份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3-5份，发泡剂AC或OT 2-3份，引发泡剂0.5-1份，交联剂0.5-1份，阻燃剂0.3份以及矿物油0.3-0.4份。
作为本发明的优选，为了使得物料均匀度更好，所述玻璃纤维由玻璃纤维和聚丙烯制成的母粒提供，该母粒中玻璃纤维的含量为40％，聚丙烯的含量为60％。
在上述技术方案中，所述引发泡剂为碳酸氢钠或/和柠檬酸钠。
在上述技术方案中，所述无纺布为克重30-220g/m2的涤纶无纺布或PP无纺布。
在上述技术方案中：所述发泡聚丙烯板材的发泡倍率为改性聚丙烯的2-3倍，发泡后密度为0.3-0.6g/cm3。
在上述技术方案中：所述聚乙烯为低压聚乙烯或者高压聚乙烯。
在上述技术方案中，为了使得发泡效果更好，所述改性聚丙烯为PE改性聚丙烯或POE改性聚丙烯或EVA改性聚丙烯。
本发明的制备方法是这样实现的：按照以下步骤完成：
(1)原材料预混：按权利要求1或2的各组分以及重量分数准备原材料，将改性聚丙烯、共聚聚丙烯、玻璃纤维、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯加入混合机中，搅拌混合均匀，再加入矿物油，搅拌混合均匀，然后在该混合物中加入发泡剂AC或OT、引发泡剂、交联剂以及阻燃剂，搅拌15-20min；
(2)挤出发泡板材：将上述混合好的物料送至挤出机中，物料在螺杆料筒中经电加热熔融、混炼，挤压、发泡、然后经挤出机挤出、模具定型得到发泡聚丙烯软板，所述料筒的温度为150-210℃，模具温度为160-180℃、压力为15-18个大气压，所述螺杆的转速为30-50转/分钟，所述挤出的发泡聚丙烯软板的温度为175-180℃；
(3)复合无纺布或PVC，利用挤出的发泡聚丙烯软板的余热单面或双面复合无纺布或PVC，然后一起经三辊辊压粘合，再经冷却定型后牵引至裁剪机按需要的规格裁剪，得到单面或双面复合无纺布或PVC的发泡聚丙烯复合板材。加入矿物油是为了使得改性聚丙烯、共聚聚丙烯、玻璃纤维、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的表面润湿。将发泡剂与助剂粘附在塑料原料上面。本发明加工工艺简单，易加工，加工能耗低，可采用连续作业，生产效率高。
本发明的有益效果是：本发明的板材质量轻、热变形负荷温度高，不易变形，弯曲模量大、拉伸强度大、有缺口冲击强度大、收缩率低、回弹性好、韧性好，降噪、隔音效果好，易加工、不吸水，且本发明的板材无气味、可再生利用、可降解，对环境十分友好。
具体实施方式
本发明中的EVA为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的缩写；
LDPE为低压聚乙烯的缩写；
HDPE为高压聚乙烯的缩写。
PE为聚乙烯的缩写
实施例1
1、准备原材料，LDPE改性聚丙烯50份，共聚聚丙烯50份，玻璃纤维5份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3份，发泡剂OT2份，碳酸氢钠1.5份，交联剂0.3份，阻燃剂0.4份以及矿物油0.3份，
2、将LDPE改性聚丙烯、共聚聚丙烯、玻璃纤维、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入混合机中，搅拌5min混合均匀，搅拌速度为100-150转/min，再向其中加入矿物油，搅拌至混合均匀，搅拌速度为100-150转/min，然后向其中加入发泡剂OT、碳酸氢钠、交联剂以及阻燃剂，搅拌15min至混合均匀；搅拌速度为100-150转/min，
3、将上述混合好的物料送至挤出机的加料斗中，物料在螺杆料筒中经电加热熔融、混炼，挤压、发泡，然后经挤出机挤出、模具定型得到发泡聚丙烯软板，所述料筒的温度为150-210℃，模具温度为160℃、压力为15-18个大气压，在这样的条件下，发泡效果好，所述螺杆的转速为30转/分钟；此挤出的发泡聚丙烯软板的温度为175-180度，
4、利用挤出的发泡聚丙烯软板的余热双面复合克重30g/m2和180g/m2的涤纶无纺布，其中面复合克重30g/m2的涤纶无纺布，另一面复合180g/m2的涤纶无纺布。然后一起经三辊辊压粘合，再经冷却定型后牵引至裁剪机按需要的规格裁剪，得到双面复合涤纶无纺布的发泡聚丙烯复合板材。
所得材料的性能如下：
密度0.3g/m3
弯曲模量1600MPa
弯曲强度40.3Mpa
拉伸强度37Mpa
断裂伸长率30％
有缺口冲击强度8KJ/m2
收缩率0.35％
热变形负荷温度108℃
燃烧特性≤50mm/min
实施例2
1、准备原材料，POE改性聚丙烯55份，共聚聚丙烯40份，玻璃纤维7份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物4份，发泡剂OT3份，碳酸氢钠0.5份，交联剂0.5份，阻燃剂0.3份以及矿物油0.3份，
2、将POE改性聚丙烯、共聚聚丙烯、玻璃纤维、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入混合机中，搅拌5min混合均匀，搅拌速度为100-150转/min，再向其中加入矿物油，搅拌至混合均匀，搅拌速度为100-150转/min，然后向其中加入发泡剂OT、碳酸氢钠、交联剂以及阻燃剂，搅拌15min至混合均匀；搅拌速度为100-150转/min，
3、将上述混合好的物料送至挤出机的加料斗中，物料在螺杆料筒中经电加热熔融、混炼，挤压、发泡，然后经挤出机挤出、模具定型得到发泡聚丙烯软板，所述料筒的温度为150-210℃，模具温度为170℃、压力为15-18个大气压，在这样的条件下，发泡效果好，所述螺杆的转速为40转/分钟；此挤出的发泡聚丙烯软板的温度为175-180度，
4、利用挤出的发泡聚丙烯软板的余热双面复合克重30g/m2和200g/m2的PP无纺布，其中一面复合克重30g/m2的PP无纺布，另一面复合200g/m2的PP无纺布。然后一起经三辊辊压定型，再经冷却定型后牵引至裁剪机按需要的规格裁剪，得到双面复合PP无纺布的发泡聚丙烯复合板材。
所得材料的性能如下：
密度0.4g/m3
弯曲模量1983MPa
弯曲强度44Mpa
拉伸强度38.2Mpa
断裂伸长率33％
有缺口冲击强度8.28KJ/m2
收缩率0.32％
热变形负荷温度110℃
燃烧特性≤34mm/min
实施例3
1、准备原材料，HDPE改性聚丙烯60份，共聚聚丙烯50份，玻璃纤维10份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5份，发泡剂AC(偶氮二甲酰胺)3份，柠檬酸钠1.5份，交联剂0.8份，阻燃剂0.4份以及矿物油0.4份，
2、将HDPE改性聚丙烯、共聚聚丙烯、玻璃纤维、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入混合机中，搅拌5min混合均匀，搅拌速度为100-150转/min，再向其中加入矿物油，搅拌至混合均匀，搅拌速度为100-150转/min，然后向其中加入发泡剂AC、柠檬酸钠、交联剂以及阻燃剂，搅拌15min至混合均匀；搅拌速度为100-150转/min，
3、将上述混合好的物料送至挤出机的加料斗中，物料在螺杆料筒中经电加热熔融、混炼，挤压、发泡，然后经挤出机挤出、模具定型得到发泡聚丙烯软板，所述料筒的温度为150-210℃，模具温度为170℃、压力为15-18个大气压，在这样的条件下，发泡效果好，所述螺杆的转速为50转/分钟；此挤出的发泡聚丙烯软板的温度为175-180度，
4、复合无纺布，利用挤出的发泡聚丙烯软板的余热单面复合克重220g/m2的PP无纺布，然后一起经三辊辊压定型，再经冷却定型后牵引至裁剪机按需要的规格裁剪，得到单面复合PP无纺布的发泡聚丙烯复合板材。
所得材料的性能如下：
密度0.5g/m3
弯曲模量2120MPa
弯曲强度47Mpa
拉伸强度38.5Mpa
断裂伸长率25％
有缺口冲击强度10KJ/m2
收缩率0.28％
热变形负荷温度120℃
燃烧特性≤25mm/min
实施例4
1、准备原材料，POE改性聚丙烯55份，共聚聚丙烯45份，玻璃纤维15份，LDPE10份，发泡剂AC4份，碳酸氢钠1.0份，交联剂1份，阻燃剂0.2份以及矿物油0.5份，
2、将POE改性聚丙烯、共聚聚丙烯、玻璃纤维、LDPE加入混合机中，搅拌5min混合均匀，搅拌速度为100-150转/min，再向其中加入矿物油，搅拌至混合均匀，搅拌速度为100-150转/min，然后向其中加入发泡剂AC、碳酸氢钠、交联剂以及阻燃剂，搅拌15min至混合均匀；搅拌速度为100-150转/min，
3、将上述混合好的物料送至挤出机的加料斗中，物料在螺杆料筒中经电加热熔融、混炼，挤压、发泡，然后经挤出机挤出、模具定型得到发泡聚丙烯软板，所述料筒的温度为150-210℃，模具温度为180℃、压力为15-18个大气压，在这样的条件下，发泡效果好，所述螺杆的转速为50转/分钟；此挤出的发泡聚丙烯软板的温度为175-180度；
4、利用挤出的发泡聚丙烯软板的余热对其一面复合PVC人造革，一面复合克重50g/m2的涤纶无纺布。然后一起经三辊辊压定型，再经冷却定型后牵引至裁剪机按需要的规格裁剪，得到双面复合的发泡聚丙烯复合板材。
所得材料的性能如下：
密度0.55g/m3
弯曲模量2230Mpa
弯曲强度49Mpa
拉伸强度40.6Mpa
断裂伸长率20％
有缺口冲击强度8.38KJ/m2
收缩率0.25％
热变形负荷温度129℃
燃烧特性≤20mm/min
实施例5
1、准备原材料，POE改性聚丙烯40份，共聚聚丙烯30份，玻璃纤维和PP母粒(其中含玻璃纤维40％，PP60％)50份，HDPE 8份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2份，发泡剂AC 1份，碳酸氢钠1份，柠檬酸钠0.5份，交联剂1份，阻燃剂0.3份以及矿物油0.5份；
2、将POE改性聚丙烯、共聚聚丙烯、玻璃纤维和PP母粒、HDPE、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入混合机中，搅拌5min混合均匀，搅拌速度为100-150转/min，再向其中加入矿物油，搅拌至混合均匀，搅拌速度为100-150转/min，然后向其中加入发泡剂AC、碳酸氢钠、柠檬酸钠、交联剂以及阻燃剂，搅拌15min至混合均匀；搅拌速度为100-150转/min，
3、将上述混合好的物料送至挤出机的加料斗中，物料在螺杆料筒中经电加热熔融、混炼，挤压、发泡，然后经挤出机挤出、模具定型得到发泡聚丙烯软板，所述料筒的温度为150-210℃，模具温度为180℃、压力为15-18个大气压，在这样的条件下，发泡效果好，所述螺杆的转速为50转/分钟；此挤出的发泡聚丙烯软板的温度为175-180度；
4、复合无纺布，利用挤出的发泡聚丙烯软板的余热一面复合克重190g/m2的涤纶无纺布，一面复合克重30g/m2的涤纶无纺布，然后一起经三辊辊压定型，再经冷却定型后牵引至裁剪机按需要的规格裁剪，得到双面复合涤纶无纺布的发泡聚丙烯复合板材。
所得材料的性能如下：
密度0.6g/m3
弯曲模量2200MPa
弯曲强度49Mpa
拉伸强度45Mpa
断裂伸长率21％
有缺口冲击强度8.22KJ/m2
收缩率0.3％
热变形负荷温度135℃
燃烧特性≤15mm/min
实施例6
1、准备原材料，POE改性聚丙烯55份，共聚聚丙烯45份，玻璃纤维和PP母粒(其中含玻璃纤维40％，PP60％)12.5份，发泡剂AC 2份，碳酸氢钠2份，交联剂1份，阻燃剂0.4份以及矿物油0.2份，
2、将PE改性聚丙烯、共聚聚丙烯、玻璃纤维和PP母粒加入混合机中，搅拌5min混合均匀，搅拌速度为100-150转/min，再向其中加入矿物油，搅拌至混合均匀，搅拌速度为100-150转/min，然后向其中加入发泡剂AC、碳酸氢钠、交联剂以及阻燃剂，搅拌15min至混合均匀；搅拌速度为100-150转/min，
3、将上述混合好的物料送至挤出机的加料斗中，物料在螺杆料筒中经电加热熔融、混炼，挤压、发泡，然后经挤出机挤出、模具定型得到发泡聚丙烯软板，所述料筒的温度为150-210℃，模具温度为180℃、压力为15-18个大气压，在这样的条件下，发泡效果好，所述螺杆的转速为50转/分钟；此挤出的发泡聚丙烯软板的温度为175-180度；
(4)利用挤出的发泡聚丙烯软板的余热一面复合PVC，一面复合克重60g/m2的涤纶无纺布，然后一起经三辊辊压定型，再经冷却定型后牵引至裁剪机按需要的规格裁剪，得到双面复合PVC的发泡聚丙烯复合板材。
所得材料的性能如下：
密度0.46g/m3
弯曲模量1970MPa
弯曲强度45.1Mpa
拉伸强度37.6Mpa
断裂伸长率29％
有缺口冲击强度8.35KJ/m2
收缩率0.4％
热变形负荷温度115℃
燃烧特性≤40mm/min
实施例7
1、准备原材料，EVA改性聚丙烯55份，共聚聚丙烯45份，玻璃纤维和PP母粒(其中含玻璃纤维40％，PP60％)25份，发泡剂OT4份，碳酸氢钠2份，交联剂1份，阻燃剂0.2份以及矿物油0.4份，
2、将POE改性聚丙烯、共聚聚丙烯、玻璃纤维和PP母粒加入混合机中，搅拌5min混合均匀，搅拌速度为100-150转/min，再向其中加入矿物油，搅拌至混合均匀，搅拌速度为100-150转/min，然后向其中加入发泡剂OT、碳酸氢钠、交联剂以及阻燃剂，搅拌15min至混合均匀；搅拌速度为100-150转/min，
3、将上述混合好的物料送至挤出机的加料斗中，物料在螺杆料筒中经电加热熔融、混炼，挤压、发泡，然后经挤出机挤出、模具定型得到发泡聚丙烯软板，所述料筒的温度为150-210℃，模具温度为175℃、压力为15-18个大气压，在这样的条件下，发泡效果好，所述螺杆的转速为50转/分钟；此挤出的发泡聚丙烯软板的温度为175-180度；
4、复合无纺布，利用挤出的发泡聚丙烯软板的余热一面复合克重220g/m2的PP无纺布，一面复合克重30g/m2的涤纶无纺布.然后一起经三辊辊压定型，再经冷却定型后牵引至裁剪机按需要的规格裁剪，得到双面复合PP无纺布的发泡聚丙烯复合板材。
密度0.53g/m3
弯曲模量1895MPa
弯曲强度45.2Mpa
拉伸强度37.7Mpa
断裂伸长率16.3％
有缺口冲击强度8.75KJ/m2
收缩率0.37％
热变形负荷温度118℃
燃烧特性≤25mm/min。
Claims (9)
1.一种发泡聚丙烯复合板材，该板材由发泡聚丙烯板材与单面或双面复合在发泡聚丙烯板材上的无纺布或PVC组成，其特征在于：所述发泡聚丙烯板材由重量份数的以下原材料组成：改性聚丙烯40-60份，共聚聚丙烯30-50份，玻璃纤维5-20份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物0-6份，聚乙烯0-10份，发泡剂AC或OT1-4份，引发泡剂0.5-2份，交联剂0.3-1份，阻燃剂0.2-0.4份以及矿物油0.2-0.5份。
2.根据权利要求1所述发泡聚丙烯复合板材，其特征在于：由重量份数的以下组分组成：改性聚丙烯50-60份，共聚聚丙烯40-50份，玻璃纤维10-20份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物3-5份，发泡剂AC或OT 2-3份，引发泡剂0.5-1份，交联剂0.5-1份，阻燃剂0.3份以及矿物油0.3-0.4份。
3.根据权利要求1所述发泡聚丙烯复合板材，其特征在于：所述玻璃纤维由玻璃纤维和聚丙烯制成的母粒提供，该母粒中玻璃纤维的含量为40％，聚丙烯的含量为60％。
4.根据权利要求1所述发泡聚丙烯复合板材，其特征在于：所述引发泡剂为碳酸氢钠或/和柠檬酸钠。
5.根据权利要求1所述发泡聚丙烯复合板材，其特征在于：所述无纺布为克重30-220g/m2的涤纶无纺布或PP无纺布。
6.根据权利要求1所述发泡聚丙烯复合板材，其特征在于：所述发泡聚丙烯板材的发泡倍率为改性聚丙烯的2-3倍，发泡后密度为0.3-0.6g/cm3。
7.根据权利要求1所述发泡聚丙烯复合板材，其特征在于：所述聚乙烯为低压聚乙烯或者高压聚乙烯。
8.根据权利要求1所述发泡聚丙烯复合板材，其特征在于：所述改性聚丙烯为PE改性聚丙烯或POE改性聚丙烯或EVA改性聚丙烯。
9.一种制备发泡聚丙烯复合板材的方法，其特征在于：按照以下步骤完成：
(1)、原材料预混：按权利要求1或2的各组分以及重量分数准备原材料，将改性聚丙烯、共聚聚丙烯、玻璃纤维、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯加入混合机中，搅拌混合均匀，再加入矿物油，搅拌混合均匀，然后在该混合物中加入发泡剂AC或OT、引发泡剂、交联剂以及阻燃剂，搅拌15-20min；
(2)挤出发泡板材：将上述混合好的物料送至挤出机中，物料在螺杆料筒中经电加热熔融、混炼，挤压、发泡、然后经挤出机挤出、模具定型得到发泡聚丙烯软板，所述料筒的温度为150-210℃，模具温度为160-180℃、压力为15-18个大气压，所述螺杆的转速为30-50转/分钟，所述挤出的发泡聚丙烯软板的温度为175-180℃；
(3)复合无纺布或PVC，利用挤出的发泡聚丙烯软板的余热单面或双面复合无纺布或PVC，然后一起经三辊辊压粘合，再经冷却定型后牵引至裁剪机按需要的规格裁剪，得到单面或双面复合无纺布或PVC的发泡聚丙烯复合板材。
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