CN106496626A - 一种无气味发泡剂母粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无气味发泡剂母粒及其制备方法，由发泡剂沉积在开孔型发泡聚烯烃粒子的多孔结构中形成，采用的碳酸氢钠和柠檬酸，原料来源广泛，成本低，其分解的产物碳酸钠和柠檬酸钠也是允许用于食品加工的物质，分解产生的气体为二氧化碳和水，都属于无毒无害的物质；本发明的发泡剂母粒中的发泡剂是通过常温方式进入到聚丙烯中，从而避免了发泡剂受到超过起始分解温度而分解的风险；本发明的发泡剂母粒采用的是聚丙烯树脂而非一般发泡母粒为了实现熔融造粒而使用低熔化温度塑料，从而避免了牺牲聚丙烯发泡材料的力学性能和热性能。
Description
技术领域
本发明涉及高分子技术领域，涉及一种母粒及其制备方法。
背景技术
注塑发泡能够降低塑料制品的重量，通常都是采用塑料颗粒与一定量的发泡母粒混合均匀后通过注塑机注塑成发泡塑料制品，所采用的发泡母粒一般都是采用低熔化温度的塑料例如低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）等作为载体树脂，加入发泡剂、加工助剂等混合均匀后通过塑料造粒机熔融挤出造粒而获得发泡母粒。目前市面上的发泡母粒都是采用低熔化温度的高分子材料作为载体树脂与发泡剂等助剂混合后，通过挤出机在高于载体树脂但低于发泡剂起始分解温度的温度区间范围中，熔融挤出造粒。由于发泡剂是热敏性材料，如果温度偏高很容易造成发泡剂提前分解。
申请号201410629463.4的发明专利公开了采用LDPE、发泡剂、成核剂、润滑剂、表面活性剂、其他助剂等混合均匀后通过双螺杆挤出机进行造粒。申请号201410505613.0的发明专利公开了采用LLDPE、EVA、发泡剂、成核剂、分散剂、抗氧剂等混合均匀后用密炼机密炼后再通过单螺杆挤出机 挤出造粒制得发泡母粒，引述专利申请号201410505613.0中的实施例1：(1)线性低密度聚乙烯30份 ( 重量份，下同 )，乙烯 - 醋酸乙烯共聚物20份，偶氮二甲酰胺20份，PE蜡20份、纳米碳酸钙10份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.1 份，(2)将上述原料放入高速混合机中混合5分钟后取出；(3)在密炼机中密炼 20 分钟，密炼结束后经单螺杆挤出机挤出造粒制的增韧发泡母粒。所述的密炼机温度设定为100-120℃，挤出机各段的温度范围为100-120℃。
申请号201110322117.8的发明专利公开了采用LDPE、LLDPE、EVA、发泡剂、分散剂、成核剂、抗氧剂等混合后在密炼机中密炼，再经过单螺杆挤出机挤出造粒制得母粒。
上述专利申请都采用LLDPE、LDPE、EVA等熔化温度较低的材料作为载体树脂，牺牲了聚丙烯发泡材料的力学性能和热性能，而且大多采用偶氮二甲酰胺等作为发泡剂，发泡剂分解产生氨气等刺激性气味的气体，造成加工现场环境污染，不能适用于食品包装、汽车内饰件等对气味有严格要求的领域。
发明内容
本发明的目的在于解决现有发泡母粒的不足，提供一种原材料来源广泛、成本低廉、环保无味的发泡母粒以及制备方法。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种无气味发泡剂母粒，由发泡剂沉积在开孔型发泡聚烯烃粒子的多孔结构中形成，其中开孔型发泡聚烯烃粒子的重量为70~90%，发泡剂的重量为10~30%。
所述的开孔型发泡聚烯烃粒子为带有毛细管的多孔结构的聚烯烃发泡材料。
所述开孔型发泡聚烯烃粒子的平均粒径为2~5mm，开孔率为50%以上，发泡倍率为15~30倍。
所述开孔型发泡聚烯烃发泡材料为开孔型发泡聚丙烯或开孔型发泡聚乙烯。
所述的发泡剂为碳酸氢钠或碳酸氢钠与有机酸的混合物。
所述有机酸为柠檬酸、酒石酸、草酸或苹果酸。
所述碳酸氢钠与有机酸的摩尔比为1~3：1。
所述碳酸氢钠与有机酸的优选摩尔比为3：1。
权利要求1所述无气味发泡剂母粒制备方法，包括以下步骤：
（1）将碳酸氢钠溶解于水中，形成饱和溶液；
（2）将开孔型发泡聚烯烃粒子放入搅拌装置中；
（3）启动搅拌装置，将碳酸氢钠饱和溶液喷洒到开孔型发泡聚烯烃粒子表面，使开孔型发泡聚烯烃粒子充分吸收碳酸氢钠饱和溶液到粒子毛细孔中；
（4）捞出充分吸收了碳酸氢钠饱和溶液的粒子，置于浅槽容器中放入带有强制换气的烘箱中，在不超过50℃热风干燥至水份蒸发完全；
（5）在水份蒸发过程中，碳酸氢钠从饱和溶液中结晶析出沉积在开孔型发泡聚烯烃粒子的毛细孔多孔结构中，完全去除水份从而获得含有碳酸氢钠的发泡剂母粒。
还包括以下步骤：
（6）将有机酸溶解于相应的有机溶剂中，形成饱和溶液；
（7）将完全除去水份的含有碳酸氢钠的发泡剂母粒置于搅拌装置中；
（8）启动搅拌装置，将有机酸饱和溶液喷洒到含有碳酸氢钠的发泡剂母粒表面，使得有机酸溶液通过毛细管渗透到多孔结构中；
（9）捞出充分吸收了有机酸溶液的粒子，置于浅槽容器中放入带有强制换气的烘箱中，在不超过50℃热风干燥至有机溶剂蒸发完全；
（10）在有机溶剂蒸发过程中，有机酸从饱和溶液中结晶析出沉积在开孔型发泡聚烯烃粒子的毛细孔多孔结构中与之前的碳酸氢钠结合在一起，完全去除有机溶剂从而获得含有碳酸氢钠和有机酸的发泡剂母粒。
本发明与现有技术相比较本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的发泡剂采用的碳酸氢钠和柠檬酸，原料来源广泛，成本低，都是允许用于食品加工的物质，其安全性是有保证的，其分解的产物碳酸钠和柠檬酸钠也是允许用于食品加工的物质，分解产生的气体为二氧化碳和水，都属于无毒无害的物质。相比之下采用偶氮二甲酰胺作为发泡剂的发泡母粒，其分解有氨气产生，属于刺激性气体，有害身体健康；（2）本发明的发泡剂母粒中的发泡剂是通过常温方式进入到聚丙烯中，而非通过熔融造粒方式，从而避免了发泡剂受到超过起始分解温度而分解的风险；（3）本发明的发泡剂母粒采用的是聚丙烯树脂而非一般发泡母粒为了实现熔融造粒而使用低熔化温度塑料，从而避免了牺牲聚丙烯发泡材料的力学性能和热性能。
具体实施方式
先采用专利号ZL200810111671.X中介绍的方法获得开孔型发泡聚丙烯粒子。
实施例1：
（1）将碳酸氢钠10克溶解于水中，形成饱和溶液；
（2）将开孔型发泡聚丙烯粒子90克放入搅拌装置中；
（3）启动搅拌装置，将碳酸氢钠饱和溶液喷洒到开孔型发泡聚丙烯粒子表面，使开孔型发泡聚丙烯粒子充分吸收碳酸氢钠饱和溶液到粒子毛细孔中；
（4）捞出充分吸收了碳酸氢钠饱和溶液的粒子，置于浅槽容器中放入带有强制换气的烘箱中，在不超过50℃热风干燥至水份蒸发完全；
（5）在水份蒸发过程中，碳酸氢钠从饱和溶液中结晶析出沉积在开孔型发泡聚烯烃粒子的毛细孔多孔结构中，完全去除水份从而获得含有碳酸氢钠的发泡剂母粒100克。
实施例2：
（1）将碳酸氢钠17克溶解于水中，形成饱和溶液；
（2）将开孔型发泡聚丙烯粒子70克放入搅拌装置中；
（3）启动搅拌装置，将碳酸氢钠饱和溶液喷洒到开孔型发泡聚丙烯粒子表面，使开孔型发泡聚丙烯粒子充分吸收碳酸氢钠饱和溶液到粒子毛细孔中；
（4）捞出充分吸收了碳酸氢钠饱和溶液的粒子，置于浅槽容器中放入带有强制换气的烘箱中，在不超过50℃热风干燥至水份蒸发完全；
（5）在水份蒸发过程中，碳酸氢钠从饱和溶液中结晶析出沉积在开孔型发泡聚烯烃粒子的毛细孔多孔结构中，完全去除水份从而获得含有碳酸氢钠的发泡剂母粒。
（6）将柠檬酸13克溶解于无水乙醇中，形成饱和溶液；
（7）将步骤（5）中完全除去水份的含有碳酸氢钠的发泡剂母粒置于搅拌装置中；
（8）启动搅拌装置，将柠檬酸饱和乙醇溶液喷洒到含有碳酸氢钠的发泡剂母粒表面，使得柠檬酸乙醇溶液通过毛细管渗透到多孔结构中；
（9）捞出充分吸收了柠檬酸乙醇溶液的粒子，置于浅槽容器中放入带有强制换气的烘箱中，在不超过50℃热风干燥至乙醇蒸发完全；
（10）在乙醇蒸发过程中，柠檬酸从饱和乙醇溶液中结晶析出沉积在开孔型发泡聚烯烃粒子的毛细孔多孔结构中与之前的碳酸氢钠结合在一起，完全去除乙醇从而获得含有碳酸氢钠和柠檬酸的发泡剂母粒100克。
本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种无气味发泡剂母粒，其特征在于：由发泡剂沉积在开孔型发泡聚烯烃粒子的多孔结构中形成，其中开孔型发泡聚烯烃粒子的重量为70~90%，发泡剂的重量为10~30%。
2.根据权利要求1所述的一种无气味发泡剂母粒，其特征在于：所述的开孔型发泡聚烯烃粒子为带有毛细管的多孔结构的聚烯烃发泡材料。
3.根据权利要求1所述的一种无气味发泡剂母粒，其特征在于：所述开孔型发泡聚烯烃粒子的平均粒径为2~5mm，开孔率为50%以上，发泡倍率为15~30倍。
4.根据权利要求2所述的一种无气味发泡剂母粒，其特征在于：所述开孔型发泡聚烯烃发泡材料为开孔型发泡聚丙烯或开孔型发泡聚乙烯。
5.根据权利要求1所述的一种无气味发泡剂母粒，其特征在于：所述的发泡剂为碳酸氢钠或碳酸氢钠与有机酸的混合物。
6.根据权利要求5所述的一种无气味发泡剂母粒，其特征在于：所述有机酸为柠檬酸、酒石酸、草酸或苹果酸。
7.根据权利要求5所述的一种无气味发泡剂母粒，其特征在于：所述碳酸氢钠与有机酸的摩尔比为1~3：1。
8.根据权利要求7所述的一种无气味发泡剂母粒，其特征在于：所述碳酸氢钠与有机酸的优选摩尔比为3：1。
9.权利要求1所述无气味发泡剂母粒制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将碳酸氢钠溶解于水中，形成饱和溶液；
（2）将开孔型发泡聚烯烃粒子放入搅拌装置中；
（3）启动搅拌装置，将碳酸氢钠饱和溶液喷洒到开孔型发泡聚烯烃粒子表面，使开孔型发泡聚烯烃粒子充分吸收碳酸氢钠饱和溶液到粒子毛细孔中；
（4）捞出充分吸收了碳酸氢钠饱和溶液的粒子，放入带有强制换气的烘箱中，在不超过50℃热风干燥至水份蒸发完全；
（5）在水份蒸发过程中，碳酸氢钠从饱和溶液中结晶析出沉积在开孔型发泡聚烯烃粒子的毛细孔多孔结构中，完全去除水份从而获得含有碳酸氢钠的发泡剂母粒。
10.根据权利要求9所述的无气味发泡剂母粒制备方法，其特征在于：还包括以下步骤：
（6）将有机酸溶解于相应的有机溶剂中，形成饱和溶液；
（7）将完全除去水份的含有碳酸氢钠的发泡剂母粒置于搅拌装置中；
（8）启动搅拌装置，将有机酸饱和溶液喷洒到含有碳酸氢钠的发泡剂母粒表面，使得有机酸溶液通过毛细管渗透到多孔结构中；
（9）捞出充分吸收了有机酸溶液的粒子，置于浅槽容器中放入带有强制换气的烘箱中，在不超过50℃热风干燥至有机溶剂蒸发完全；
（10）在有机溶剂蒸发过程中，有机酸从饱和溶液中结晶析出沉积在开孔型发泡聚烯烃粒子的毛细孔多孔结构中与之前的碳酸氢钠结合在一起，完全去除有机溶剂从而获得含有碳酸氢钠和有机酸的发泡剂母粒。
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