CN106566074A - 一种抗静电聚丙烯发泡珠粒及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种抗静电聚丙烯发泡珠粒，聚丙烯基体组分构成为：聚丙烯树脂：83‑85份，成核剂：3.3‑3.5份，抗氧剂：1‑3份，润滑剂：0.5‑0.7份，填料：7‑9份；还包括抗静电体系，抗静电体系的组分构成为：乙氧基化烷基胺：55‑57份，甲基含氢硅油：15‑17份，羟基聚二甲基硅氧烷：5.3‑5.5份，乙烯基三甲氧基硅烷：7.1‑7.3份，聚磷酸铵：2‑4份，活性稀释剂：0.5‑0.7份，相容剂：0.5‑0.7份，偶联剂：1.5‑1.7份，流平剂：2.3‑2.5份。本发明通过加入抗静电体系，可以提高聚丙烯发泡珠粒的抗静电性能、力学性能、热稳定性能以及阻燃性能。

Description

一种抗静电聚丙烯发泡珠粒及其生产工艺
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯发泡材料的生产工艺，具体的说是一种抗静电聚丙烯发泡珠粒及其生产工艺。
背景技术
聚氨酯泡沫在发泡过程中存在对人体有害的异氰酸酯残留物，并且发泡材料无法回收利用。而聚苯乙烯（PS）发泡过程中通常会使用到氟氯烃化合物或丁烷，对环境有不利影响，产品降解困难且容易形成“白色污染”，联合国环保组织已决定停止使用PS发泡产品。交联聚乙烯泡沫塑料刚性较低，且最高使用温度为80℃。
对比泡沫塑料，聚丙烯发泡材料有很多优点：1) 聚丙烯（PP）刚性优于聚乙烯（PE），PP弯曲模量大约为1.52Gpa，PE仅为207Mpa，耐化学性与PE相似。2) 聚丙烯的玻璃化温度低于室温，抗冲击性能优于PS，而且相比PS泡沫的难回收性，聚丙烯泡沫是一种环境友好的材料。3) 聚丙烯有较高的热变形温度，可以在一些高温领域中应用。发泡聚丙烯通常能耐130℃的高温，比聚乙烯泡沫的最高使用温度80℃高得多。封闭式泡孔结构使其热导率不会因潮湿而受影响，因此可用作保温材料。4) 良好的低温特性：制品即使在-30℃时也表现出很好的性能。5) 能量吸收：由于PP发泡制品具有很好的吸收能量特性，具有优异的抗压吸能性能。广泛应用于汽车保险杠能量处理系统及其他防冲撞吸能部件。6) 尺寸形状恢复稳定性：PP发泡制品受多次连续撞击和挠曲变形后会很快恢复原始形状，而不产生永久形变。7) 质量轻且能够反复使用：PP发泡制品的密度能够达到很低水平，因此能大幅度降低重量，同时PP发泡制品柔韧性好，可反复使用，不易破碎；易回收再利用，易分解，制品不含对人体有毒有害的成分，燃烧不产生有毒物质。8) 具有良好的表面保护性和隔音性能：PP发泡制品是半硬质成形，具有适度的硬度、柔软性，不会擦伤、碰伤与其接触的物体，具有较好的表面保护性。目前EPP发泡粒子大都是通过间歇式发泡来实现的，由于生产工艺较复杂，成本较高。聚丙烯发泡珠粒具有良好的加工性能，但一般PP 发泡材料防静电性较差，使其在化工管道、容器等应用方面存在着缺陷，在与外界摩擦或剥离时易产生静电荷，而且电荷不易泄漏，在表面会不断积聚。聚丙烯表面带电后，若没有有效的泄漏通道，会吸附空气中的灰尘及污物。当人体接触到带静电的聚丙烯时，会产生触电的感觉，而且静电还可以引起电子设备的误动作，更严重的是静电积聚将会发生静电引力( 或斥力)、电击或火花放电现象，这在易燃、易爆物质环境条件下会酿成巨大灾害。为了避免静电的影响，必须对聚丙烯进行抗静电改性，以适应某些特殊场合。在聚合物基体中添加防静电剂是制备聚丙烯发泡珠粒防静电材料的主要方法之一，但加入抗静电剂后容易导致聚丙烯发泡珠粒力学性能低下，泡孔结构存在破损和塌陷的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：
⑴如何通过加入抗静电体系来提高聚丙烯发泡珠粒的抗静电性能；
⑵如何改善由于加入抗静电体系加入后导致聚丙烯发泡珠粒力学性能低下以及泡孔结构存在破损和塌陷的技术问题。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种抗静电聚丙烯发泡珠粒，包括聚丙烯基体，聚丙烯基体的重量份的组分构成为：聚丙烯树脂：83-85份，成核剂：3.3-3.5份，抗氧剂：1-3份，润滑剂：0.5-0.7份，填料：7-9份；还包括抗静电体系，抗静电体系的加入量为聚丙烯基体重量的5.7-6.3%；抗静电体系的重量份的组分构成为：乙氧基化烷基胺：55-57份，甲基含氢硅油：15-17份，羟基聚二甲基硅氧烷：5.3-5.5份，乙烯基三甲氧基硅烷：7.1-7.3份，聚磷酸铵：2-4份，活性稀释剂：0.5-0.7份，相容剂：0.5-0.7份，偶联剂：1.5-1.7份，流平剂：2.3-2.5份。
一种抗静电聚丙烯发泡珠粒的生产工艺，包括以下步骤：
㈠将各组分按比例均匀混合；
㈡将上述混合物经过双螺杆挤出机挤出造粒成可用于发泡的原料；
㈢取上述原料置于发泡专用挤出机，同时注入重量配比为5-15份的超临界二氧化碳做发泡剂，由发泡专用挤出机充分混合后，从口模挤出发泡并定型。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述的抗静电聚丙烯发泡珠粒，其中，成核剂为二氧化硅、碳酸钙、碳黑、石墨、滑石粉、无机氧化物的一种或一种以上混合物；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂168、抗氧剂1076 的一种或一种以上混合物；润滑剂为润滑剂EDS、润滑剂MB50-002、润滑剂LYSI-100的一种或一种以上混合物；填料为碳黑、石墨、氢氧化镁的一种或一种以上混合。
前述的抗静电聚丙烯发泡珠粒，其中，活性稀释剂为烷基缩水甘油醚、辛葵酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、甲苯缩水甘油醚、蓖麻油多缩水甘油醚中的一种或一种以上混合物；相容剂为马来酸酐接枝改性聚丙烯；偶联剂为乙烯基三丁酮肟基硅烷偶联剂、甲基乙烯基二氯硅烷偶联剂、甲基三丁酮肟基硅烷偶联剂中的一种或一种以上混合物；流平剂为异佛尔酮、二丙酮醇、氟改性丙烯酸、磷酸酯改性丙烯酸、丙烯酸、聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有机改性聚硅氧烷中的一种或一种以上混合物。
本发明的有益效果是：实验结果显示，本发明抗静电体系的加入能有效提高聚丙烯发泡珠粒的防静电性能，但通过SEM观测发现，乙氧基化烷基胺的加入使抗静电体系在聚丙烯基体中分散性较差，通过加入甲基含氢硅油、羟基聚二甲基硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷和聚磷，以及加入适量活性稀释剂、相容剂、偶联剂和流平剂后能够提高抗静电体系的分散性。另外，使用超临界CO2间歇发泡过程制备聚丙烯发泡珠粒时，抗静电体系的添加会使本发明聚丙烯发泡珠粒的力学性能相比聚丙烯基体有所下降，但添加了活性稀释剂、相容剂、偶联剂和流平剂后能使它们的力学性能有所改善；通过扫描电镜发现，乙氧基化烷基胺加入后发泡材料的泡孔结构存在破损和塌陷，而通过加入甲基含氢硅油、羟基聚二甲基硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷和聚磷酸，以及加入活性稀释剂、相容剂、偶联剂和流平剂后可以提高其与聚丙烯基体的相容性，使聚丙烯发泡珠粒的泡孔结构更规整，泡孔孔径减小，孔密度增大。综合结果显示，抗静电体系的加入量为聚丙烯基体重量的5.7-6.3%时，其抗静电性能、力学性能以及热稳定性三种性能达到一个平衡点，静电性能、力学性能以及热稳定性均较优。另外，本发明抗静电体系的加入还能有效改善聚丙烯发泡珠粒的阻燃性能，实验结果表明，当甲基含氢硅油、羟基聚二甲基硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷和聚磷酸铵加入聚丙烯基体后，能使极限氧指数从现有聚丙烯发泡珠粒的17%左右提升至本发明的29%左右，且活性稀释剂、相容剂、偶联剂和流平剂的加入存在协效作用，进一步显著提升本发明聚丙烯发泡珠粒的阻燃性能，使极限氧指数进一步提升至30%左右，同时增加了炭层强度，结果显示，本发明抗静电体系的加入可使聚丙烯发泡珠粒的极限氧指数达到30.2-30.5%，其阻燃效率高，且燃烧时烟量小，环境友好，获得了意想不到的技术效果。综上所述，本发明通过加入抗静电体系，可以提高聚丙烯发泡珠粒的抗静电性能、力学性能、热稳定性能以及阻燃性能。
具体实施方式
实施例1
本实施例是一种抗静电聚丙烯发泡珠粒，包括聚丙烯基体，聚丙烯基体的重量份的组分构成为：聚丙烯树脂：83份，成核剂：3.3份，抗氧剂：1份，润滑剂：0.5份，填料：7份；还包括抗静电体系，抗静电体系的加入量为聚丙烯基体重量的5.7%；抗静电体系的重量份的组分构成为：乙氧基化烷基胺：55份，甲基含氢硅油：15份，羟基聚二甲基硅氧烷：5.3份，乙烯基三甲氧基硅烷：7.1份，聚磷酸铵：2份，活性稀释剂：0.5份，相容剂：0.5份，偶联剂：1.5份，流平剂：2.3份。
其中，成核剂为二氧化硅、碳酸钙、碳黑、石墨、滑石粉、无机氧化物的一种或一种以上混合物；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂168、抗氧剂1076 的一种或一种以上混合物；润滑剂为润滑剂EDS、润滑剂MB50-002、润滑剂LYSI-100 的一种或一种以上混合物；填料为碳黑、石墨、氢氧化镁的一种或一种以上混合；活性稀释剂为烷基缩水甘油醚、辛葵酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、甲苯缩水甘油醚、蓖麻油多缩水甘油醚中的一种或一种以上混合物；相容剂为马来酸酐接枝改性聚丙烯；偶联剂为乙烯基三丁酮肟基硅烷偶联剂、甲基乙烯基二氯硅烷偶联剂、甲基三丁酮肟基硅烷偶联剂中的一种或一种以上混合物；流平剂为异佛尔酮、二丙酮醇、氟改性丙烯酸、磷酸酯改性丙烯酸、丙烯酸、聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有机改性聚硅氧烷中的一种或一种以上混合物。
本实施例的抗静电聚丙烯发泡珠粒的生产工艺，包括以下步骤：㈠将各组分按比例均匀混合；㈡将上述混合物经过双螺杆挤出机挤出造粒成可用于发泡的原料；㈢取上述原料置于发泡专用挤出机，同时注入重量配比为5-15份的超临界二氧化碳做发泡剂，由发泡专用挤出机充分混合后，从口模挤出发泡并定型。
实施例2
本实施例是一种抗静电聚丙烯发泡珠粒，包括聚丙烯基体，聚丙烯基体的重量份的组分构成为：聚丙烯树脂：84份，成核剂：3.4份，抗氧剂：2份，润滑剂：0.6份，填料：8份；还包括抗静电体系，抗静电体系的加入量为聚丙烯基体重量的6.1%；抗静电体系的重量份的组分构成为：乙氧基化烷基胺：56份，甲基含氢硅油：16份，羟基聚二甲基硅氧烷：5.4份，乙烯基三甲氧基硅烷：7.2份，聚磷酸铵：3份，活性稀释剂：0.6份，相容剂：0.6份，偶联剂：1.6份，流平剂：2.4份。
其中，成核剂为二氧化硅、碳酸钙、碳黑、石墨、滑石粉、无机氧化物的一种或一种以上混合物；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂168、抗氧剂1076 的一种或一种以上混合物；润滑剂为润滑剂EDS、润滑剂MB50-002、润滑剂LYSI-100 的一种或一种以上混合物；填料为碳黑、石墨、氢氧化镁的一种或一种以上混合；活性稀释剂为烷基缩水甘油醚、辛葵酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、甲苯缩水甘油醚、蓖麻油多缩水甘油醚中的一种或一种以上混合物；相容剂为马来酸酐接枝改性聚丙烯；偶联剂为乙烯基三丁酮肟基硅烷偶联剂、甲基乙烯基二氯硅烷偶联剂、甲基三丁酮肟基硅烷偶联剂中的一种或一种以上混合物；流平剂为异佛尔酮、二丙酮醇、氟改性丙烯酸、磷酸酯改性丙烯酸、丙烯酸、聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有机改性聚硅氧烷中的一种或一种以上混合物。
本实施例的抗静电聚丙烯发泡珠粒的生产工艺，包括以下步骤：㈠将各组分按比例均匀混合；㈡将上述混合物经过双螺杆挤出机挤出造粒成可用于发泡的原料；㈢取上述原料置于发泡专用挤出机，同时注入重量配比为5-15份的超临界二氧化碳做发泡剂，由发泡专用挤出机充分混合后，从口模挤出发泡并定型。
实施例3
本实施例是一种抗静电聚丙烯发泡珠粒，包括聚丙烯基体，聚丙烯基体的重量份的组分构成为：聚丙烯树脂：85份，成核剂：3.5份，抗氧剂：3份，润滑剂：0.7份，填料：9份；还包括抗静电体系，抗静电体系的加入量为聚丙烯基体重量的6.3%；抗静电体系的重量份的组分构成为：乙氧基化烷基胺：57份，甲基含氢硅油：17份，羟基聚二甲基硅氧烷：5.5份，乙烯基三甲氧基硅烷：7.3份，聚磷酸铵： 4份，活性稀释剂：0.7份，相容剂：0.7份，偶联剂：1.7份，流平剂：2.5份。
其中，成核剂为二氧化硅、碳酸钙、碳黑、石墨、滑石粉、无机氧化物的一种或一种以上混合物；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂168、抗氧剂1076 的一种或一种以上混合物；润滑剂为润滑剂EDS、润滑剂MB50-002、润滑剂LYSI-100 的一种或一种以上混合物；填料为碳黑、石墨、氢氧化镁的一种或一种以上混合；活性稀释剂为烷基缩水甘油醚、辛葵酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、甲苯缩水甘油醚、蓖麻油多缩水甘油醚中的一种或一种以上混合物；相容剂为马来酸酐接枝改性聚丙烯；偶联剂为乙烯基三丁酮肟基硅烷偶联剂、甲基乙烯基二氯硅烷偶联剂、甲基三丁酮肟基硅烷偶联剂中的一种或一种以上混合物；流平剂为异佛尔酮、二丙酮醇、氟改性丙烯酸、磷酸酯改性丙烯酸、丙烯酸、聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有机改性聚硅氧烷中的一种或一种以上混合物。
本实施例的抗静电聚丙烯发泡珠粒的生产工艺，包括以下步骤：㈠将各组分按比例均匀混合；㈡将上述混合物经过双螺杆挤出机挤出造粒成可用于发泡的原料；㈢取上述原料置于发泡专用挤出机，同时注入重量配比为5-15份的超临界二氧化碳做发泡剂，由发泡专用挤出机充分混合后，从口模挤出发泡并定型。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种抗静电聚丙烯发泡珠粒，包括聚丙烯基体，所述聚丙烯基体的重量份的组分构成为：聚丙烯树脂：83-85份，成核剂：3.3-3.5份，抗氧剂：1-3份，润滑剂：0.5-0.7份，填料：7-9份；其特征在于：还包括抗静电体系，所述抗静电体系的加入量为所述聚丙烯基体重量的5.7-6.3%；所述抗静电体系的重量份的组分构成为：乙氧基化烷基胺：55-57份，甲基含氢硅油：15-17份，羟基聚二甲基硅氧烷：5.3-5.5份，乙烯基三甲氧基硅烷：7.1-7.3份，聚磷酸铵：2-4份，活性稀释剂：0.5-0.7份，相容剂：0.5-0.7份，偶联剂：1.5-1.7份，流平剂：2.3-2.5份。
2.如权利要求1所述的抗静电聚丙烯发泡珠粒，其特征在于：所述成核剂为二氧化硅、碳酸钙、碳黑、石墨、滑石粉、无机氧化物的一种或一种以上混合物；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂168、抗氧剂1076 的一种或一种以上混合物；所述的润滑剂为润滑剂EDS、润滑剂MB50-002、润滑剂LYSI-100 的一种或一种以上混合物；所述填料为碳黑、石墨、氢氧化镁的一种或一种以上混合。
3.如权利要求1所述的抗静电聚丙烯发泡珠粒，其特征在于：所述活性稀释剂为烷基缩水甘油醚、辛葵酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、甲苯缩水甘油醚、蓖麻油多缩水甘油醚中的一种或一种以上混合物；所述相容剂为马来酸酐接枝改性聚丙烯；所述偶联剂为乙烯基三丁酮肟基硅烷偶联剂、甲基乙烯基二氯硅烷偶联剂、甲基三丁酮肟基硅烷偶联剂中的一种或一种以上混合物；所述流平剂为异佛尔酮、二丙酮醇、氟改性丙烯酸、磷酸酯改性丙烯酸、丙烯酸、聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有机改性聚硅氧烷中的一种或一种以上混合物。
4.如权利要求1或2或3所述的抗静电聚丙烯发泡珠粒，其特征在于：包括聚丙烯基体，所述聚丙烯基体的重量份的组分构成为：聚丙烯树脂：83份，成核剂：3.3份，抗氧剂：1份，润滑剂：0.5份，填料：7份；还包括抗静电体系，所述抗静电体系的加入量为所述聚丙烯基体重量的5.7%；所述抗静电体系的重量份的组分构成为：乙氧基化烷基胺：55份，甲基含氢硅油：15份，羟基聚二甲基硅氧烷：5.3份，乙烯基三甲氧基硅烷：7.1份，聚磷酸铵：2份，活性稀释剂：0.5份，相容剂：0.5份，偶联剂：1.5份，流平剂：2.3份。
5.如权利要求1或2或3所述的抗静电聚丙烯发泡珠粒，其特征在于：包括聚丙烯基体，所述聚丙烯基体的重量份的组分构成为：聚丙烯树脂：84份，成核剂：3.4份，抗氧剂：2份，润滑剂：0.6份，填料：8份；还包括抗静电体系，所述抗静电体系的加入量为所述聚丙烯基体重量的6.1%；所述抗静电体系的重量份的组分构成为：乙氧基化烷基胺：56份，甲基含氢硅油：16份，羟基聚二甲基硅氧烷：5.4份，乙烯基三甲氧基硅烷：7.2份，聚磷酸铵：3份，活性稀释剂：0.6份，相容剂：0.6份，偶联剂：1.6份，流平剂：2.4份。
6.如权利要求1或2或3所述的抗静电聚丙烯发泡珠粒，其特征在于：包括聚丙烯基体，所述聚丙烯基体的重量份的组分构成为：聚丙烯树脂：85份，成核剂：3.5份，抗氧剂：3份，润滑剂：0.7份，填料：9份；还包括抗静电体系，所述抗静电体系的加入量为所述聚丙烯基体重量的6.3%；所述抗静电体系的重量份的组分构成为：乙氧基化烷基胺：57份，甲基含氢硅油：17份，羟基聚二甲基硅氧烷：5.5份，乙烯基三甲氧基硅烷：7.3份，聚磷酸铵： 4份，活性稀释剂：0.7份，相容剂：0.7份，偶联剂：1.7份，流平剂：2.5份。
7.如权利要求1-3中任一权利要求所述抗静电聚丙烯发泡珠粒的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
㈠将各组分按比例均匀混合；
㈡将上述混合物经过双螺杆挤出机挤出造粒成可用于发泡的原料；
㈢取上述原料置于发泡专用挤出机，同时注入重量配比为5-15份的超临界二氧化碳做发泡剂，由发泡专用挤出机充分混合后，从口模挤出发泡并定型。
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