CN103509203A

CN103509203A - 一种增强的聚丙烯发泡珠粒的制备方法

Info

Publication number: CN103509203A
Application number: CN201310439081.0A
Authority: CN
Inventors: 曾佳; 黄芸; 万惠忠; 朱民
Original assignee: WUXI ORINKO NEW MATERIAL Co Ltd
Current assignee: Wuxi Hi Tec Environmental Material Co ltd
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2033-09-24
Also published as: CN103509203B

Abstract

本发明涉及增强的聚丙烯发泡珠粒制备方法，包括以下步骤：a）通过两种聚丙烯树脂与结晶成核助剂，经挤出机混炼、挤出、拉丝、切粒制备成聚丙烯微粒；b）增强的聚丙烯发泡珠粒是将上述增强的聚丙烯微粒投入反应釜，然后进行加热加压，使聚丙烯微粒在高温高压下产生向外膨胀的内部压力，并在瞬间释放至大气，从而得到一定倍率的增强的聚丙烯发泡珠粒；步骤a）中，所述的两种聚丙烯树脂为一种易结晶的聚丙烯原料和一种高熔点的聚丙烯原料，高熔点聚丙烯的熔点在150℃～170℃；步骤a）中添加结晶成核剂；其中结晶成核剂占两种聚丙烯树脂添加量的重量百分比0.01%～2%；成核剂的粒径在0.5～2μm。

Description

一种增强的聚丙烯发泡珠粒的制备方法

技术领域

本发明涉及增强的聚丙烯发泡珠粒的制备方法，应用于汽车内饰件、包装材料、建筑材料、隔热材料等领域。

背景技术

发泡聚丙烯材料包括各类工程塑料，因其具有优异的机械强度、耐热性能、机械加工性、耐燃性和可再生利用性能而用于各种不同领域。例如，汽车内饰件，包装材料、建筑材料，隔热材料等。特别是在汽车等运输工具等领域中，发泡聚丙烯材料已经用于各种零部件，例如保险杠，遮阳板，工具箱，座椅等。

目前，对于比普通EPP具有更高强度以及更轻的质量的发泡聚丙烯制件的需求日益增长。例如，在汽车领域中，保险杠内芯、工具箱、吸能模块等等，都希望所采用的EPP具有较高的强度，以及优异的抗缓冲、抗冲击性能。在电子产品的包装箱、周转箱以及某些食品的运输容器也逐渐需要具有高强度的EPP产品。

至今，已知用于增强EPP的方法：

1.一种已知的方法，聚丙烯树脂与有机过氧化物在挤出机中共混，制备交联的聚丙烯，增强EPP，从而增强EPP制件的强度。

2.一种已知的方法，利用釜压式发泡的工艺，在分散体系中加入有机过氧化物，然后利用在升温过程中的过氧化物分解产生自由基引发聚丙烯粒子表面交联，增强聚丙烯。

3.一种已知的方法，将聚丙烯树脂与有机过氧化物和马来酸酐混合，将马来酸酐接枝到树脂上，增强EPP。

之前对于EPP的增加都是从交联的角度对单一粒子进行增强，一方面在实际生产中增加了成本，同时由于交联剂的加入在工艺控制上更为严格、繁琐；另一面，从环保角度讲，交联后的EPP限制其回收再利用的应用面。

由于聚丙烯的晶核生成速率比较慢，降低了结晶度，形成的球晶不够精细，导致聚丙烯在刚性上未能发挥至最佳性能。本发明的方法，仅利用结晶聚丙烯和高熔点聚丙烯结合的方式增强EPP，添加结晶成核剂，增大EPP粒子的结晶性，使得形成的球晶更为精细，从而增强粒子。整个过程不存在交联反应，完全可回收再利用，制备工艺简单，成型节省蒸汽，节约成本，是优于以上增强EPP制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度、优异缓冲性能和冲击吸收性能的发泡聚丙烯珠粒的制备方法。

本发明采用以下技术方案是：一种增强聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a）通过两种聚丙烯树脂与结晶成核助剂，经挤出机混炼、挤出、拉丝、切粒，制备成聚丙烯微粒。

b）增强的聚丙烯发泡珠粒是将上述增强的聚丙烯微粒投入反应釜，然后进行加热加压，使聚丙烯微粒在高温高压下产生向外膨胀的内部压力，并在瞬间释放至大气，从而得到一定倍率的增强的聚丙烯发泡珠粒。

所述加压方式采用注入超临界气体，进行汽化加压，加压压力P在0.5～6Mpa。

步骤a）中，所述的两种聚丙烯树脂为一种易结晶的聚丙烯原料和一种高熔点的聚丙烯原料，高熔点聚丙烯的熔点在150℃～170℃；

步骤a）中需要添加结晶成核剂。其中结晶成核剂占两种聚丙烯树脂添加量的重量百分比为0.01%～2%，颗粒的粒子在0.5～2μm。

高结晶与高熔点两种聚丙烯树脂质量比为10-90:90-10，尤其是高结晶与高熔点聚丙烯树脂质量比为90-60:10-40更好。

进一步，易结晶的聚丙烯及高熔点聚丙烯采用的是聚丙烯的均聚物或共聚物，共聚物包括二元或者三元。

进一步，所述的结晶成核剂为无机物或者有机物；无机成核剂包括氮化硼、碳酸钠、碳酸钾、二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝、滑石粉、碳酸镁等；有机成核剂包括苯甲酸、己二酸、二苯基醋酸、苯甲酸钠、硬脂酸钠、硬脂酸钙、醋酸钠、对苯酚磺酸钠、对苯酚磺酸钙、苯酚钠等；使用时是单一添加或组合添加。

进一步，结晶成核剂将无机和有机成核剂按1：2重量比添加。

进一步，步骤a）中，混炼时还包括添加助剂，所述助剂为分散剂、降烟剂、抗氧剂、抗静电剂、紫外吸收剂、阻燃剂、色母粒、气泡成核剂、偶联剂、稳定剂、润滑剂中的一种或几种，添加量为两种聚丙烯树脂总质量的1%～20%。

进一步，步骤b）中，所述反应釜内还包括助剂，所述助剂为分散剂、乳化剂、低电导率介质、表面活性剂、消泡剂中的一种或几种，优选分散剂、表面活性剂及消泡剂，添加量为改性聚丙烯微粒总质量的1%～10%。

进一步，步骤b）中，所述加压气体为氮气、氧气、二氧化碳、空气中一种或者多种。

本发明的有益效果：本发明在现有EPP珠粒的基础上，根据市场需求开发出一种具有高强度（弯曲强度提高20%以上）、高抗冲的EPP珠粒（抗冲击指标性能提高10%）。相对于现有的制备方法，在不采用交联的方式基础上制备高强度EPP，具有完全可回收再利用且制备方法简单的优势。同时，考虑成型成本问题，在成型时具有节省蒸汽的优势。

附图说明

图1是实施例1所得的增强的聚丙烯发泡珠粒扫描电镜照片（EPP珠粒断面的扫描电镜照片）。

图2是实施例1所得的增强的聚丙烯发泡珠粒的热晗值（DSC）分析曲线。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，实施例中所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。其中结晶成核剂添加量的重量是总的聚丙烯原料百分比为0.7%～1.3%。实施例中添加的结晶成核剂为氮化硼、二氧化硅、二氧化钛或三氧化二铝；但新的实施例表明：结晶成核剂将无机和有机成核剂按1：2重量比添加的工艺效果更好：氮化硼、二氧化硅、二氧化钛或三氧化二铝与苯甲酸、苯甲酸钠、硬脂酸钠均可组合添加，总体效果优于单一无机成核剂，得到下属结果：

实施案例：表1

表1为采用的不同种类的聚丙烯的基本性能参数。

结晶聚丙烯如采用二元共聚PP有上述效果（采用丙烯单体添加少量乙烯单体共同聚合得到的PP高分子聚合物），降低PP的结晶取向，改善尤其是低温下的聚合物的抗冲击性能。三元亦然。

以上结晶成核剂颗粒的直径主要分布在0.8～1.2μm，约占全部重量的80%以上。直径主要分布最好不要超过1.8μm。

表二：

表二为EPP粒子（尤其是结晶聚丙烯）的各项参数。混合类型中结晶聚丙烯1的质量占八成左右，高熔点聚丙烯2的质量占二成左右。

利用上述方法加工而成的发泡改性聚丙烯材料的体积为15～25cm³/g，泡孔结构为闭孔结构，并且泡孔密度高而均匀，图1为实施例1所得的发泡聚丙烯材料扫描电镜照片。该发泡聚丙烯材料在差式扫描量热仪（图2）上测量其热晗值时显示2个吸热峰，测量方法如下：将轻质颗粒样品在氮气中以10℃/分钟的速率从室温（10～40℃）加热到180℃。然后，把该样品冷却到60℃低温，再次通过在以10℃/分钟的速率加热到180℃进行热晗值曲线测定，会得到如图2所示的热晗值分析曲线。其中第一升温曲线会产生2个吸热峰，第1个吸热峰的顶点在两种聚丙烯材料熔点分界点的左边-20℃～0℃之间，第2个吸热峰的顶点在两种聚丙烯材料熔点分界点的右边0℃～20℃之间，为发泡聚丙烯的特征吸收峰，当第二次升温时此吸收峰消失。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种增强的聚丙烯发泡珠粒制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a）通过两种聚丙烯树脂与结晶成核助剂，经挤出机混炼、挤出、拉丝、切粒制备成聚丙烯微粒；

b）增强的聚丙烯发泡珠粒是将上述增强的聚丙烯微粒投入反应釜，然后进行加热加压，使聚丙烯微粒在高温高压下产生向外膨胀的内部压力，并在瞬间释放至大气，从而得到一定倍率的增强的聚丙烯发泡珠粒；

步骤a）中添加结晶成核剂；其中结晶成核剂占两种聚丙烯树脂添加量的重量百分比0.01%～2%；结晶成核剂的粒径在0.5～2μm。

2.根据权利要求1所述的增强的聚丙烯发泡珠粒制备方法，其特征在于，易结晶的聚丙烯及高熔点聚丙烯采用的是聚丙烯的均聚物或共聚物，共聚物包括二元或者三元。

3.根据权利要求1或2所述的增强的聚丙烯发泡珠粒制备方法，其特征在于，结晶成核剂为无机物或者有机物；无机成核剂包括氮化硼、碳酸钠、碳酸钾、二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝、滑石粉、碳酸镁等；有机成核剂包括苯甲酸、己二酸、二苯基醋酸、苯甲酸钠、硬脂酸钠、硬脂酸钙、醋酸钠、对苯酚磺酸钠、对苯酚磺酸钙、苯酚钠等；使用时是单一添加或组合添加。

4.根据权利要求3所述的增强的聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征在于，其中结晶成核剂占总的聚丙烯原料添加量的重量百分比为0.7%～1.3%。

5.根据权利要求4所述的增强的聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征在于，将无机和有机成核剂按1：2重量比添加。

6.根据权利要求1或4所述的增强的聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征在于，步骤a）中，混炼时还包括添加助剂，所述助剂为分散剂、降烟剂、抗氧剂、抗静电剂、紫外吸收剂、阻燃剂、色母粒、气泡成核剂、偶联剂、稳定剂、润滑剂中的一种或几种，添加量为两种聚丙烯树脂总质量的1%～20%。

7.根据权利要求1所述的增强的聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征在于，步骤b）中，所述反应釜内还包括助剂，所述助剂为分散剂、乳化剂、低电导率介质、表面活性剂、消泡剂中的一种或几种，优选分散剂、表面活性剂及消泡剂，添加量为改性聚丙烯微粒总质量的1%～10%。

8.根据权利要求1所述的增强的聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述加压气体为氮气、氧气、二氧化碳、空气中一种或者多种。

9.根据权利要求1所述的增强的聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征在于，高结晶与高熔点两种聚丙烯树脂质量比为10-90:90-10，尤其是高结晶与高熔点聚丙烯树脂质量比为90-60:10-40。