CN106750944A - 一种改性聚丙烯发泡珠粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改性聚丙烯发泡珠粒及其制备方法。本发明提供的改性聚丙烯发泡珠粒包括聚丙烯树脂、弹性体、泡孔成核剂、助剂，将上述混合物经过挤出机混炼、挤出造粒后投入发泡反应釜中升温加压至预设值，然后泄压至大气压即制备出产品。本发明提供的改性聚丙烯发泡珠粒韧性好，尤其是低温环境中材料使用时间更长，应用领域更宽；改性聚丙烯发泡珠粒具有抗老化、防紫外线等性质，使用的外加功能助剂量少；改性聚丙烯发泡珠粒的闭孔率高、形成的泡孔孔径均匀；本发明提供的改性聚丙烯发泡珠粒的制备方法工艺简单、操作方便，不需要开发新设备，利于实现工业化。

Description

一种改性聚丙烯发泡珠粒及其制备方法
技术领域
本发明属于聚合物泡沫材料领域，具体涉及一种改性聚丙烯发泡珠粒及其制备方法。
背景技术
发泡聚丙烯(Expanded polypropylene,EPP)是一种性能卓越的泡沫塑料。其具有质量轻、强度高、耐化学性好、耐高温、能量吸收特性优异等优点，并且还可以自然降解。因此，发泡聚丙烯被广泛应用于汽车、包装、军工和航天等领域中。
但现有技术中，聚丙烯发泡材料也存在耐候性不足、韧性较弱、低温下容易发脆等不足之处，这些不足之处无疑限制了聚丙烯发泡材料的应用。因此，近年来对于发泡聚丙烯进行性能改良的研究逐渐成为热点：如专利一种制备聚丙烯低温固相发泡珠粒的方法(CN104479165A)通过对聚丙烯在-50～10℃进行淬冷处理并进行低温固相发泡，虽然此方法能在一定程度上改善发泡聚丙烯材料的机械性能和耐候性，但此方法步骤条件较为苛刻，流程较为复杂，不利于工业化生产；又如专利一种增韧发泡母粒及其制备方法和用途(CN103059391A)通过预先制备含聚乙烯的发泡母粒，再将其应用到聚丙烯发泡材料中制备出高韧性的聚丙烯，该方法虽然可以避免采用物理发泡方式对聚丙烯材料进行发泡，但该方法使用的原料复杂，工艺流程长，且发泡效果不易调整。此外，物理发泡法所用的物理发泡剂成本相对较低，尤其是二氧化碳和氮气的成本低，又能阻燃、无污染，因此应用价值较高；而且物理发泡剂发泡后无残余物，对发泡塑料性能无损害。因此，能够开发出一种利用釜压式物理发泡，并且得到的聚丙烯发泡材料机械性能优的产品和制备方法对聚丙烯发泡材料的应用和工业化生产是十分必要的。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种能够改善发泡聚丙烯韧性、耐候性且制备方法简单易于工业化的改性聚丙烯发泡珠粒及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的改性聚丙烯发泡珠粒包括如下重量份组份：聚丙烯树脂1-90份、弹性体0.1-90份、泡孔成核剂0.01-10份、助剂0.01-20份。
进一步的，上述改性聚丙烯发泡珠粒中所述弹性体为聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶、热塑性弹性体中一种。
聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer，英文缩写POE)是美国DOW化学公司以茂金属为催化剂的具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的乙烯-辛烯共聚物。三元乙丙橡胶(Ethylene Propylene Diene Monomer，英文缩写EPDM)是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，是乙丙橡胶的一种。热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer，英文缩写TPE)是是常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的一类弹性体。
此处弹性体优选POE。因为在实验过程中发现，POE和聚丙烯复合时，POE在聚丙烯连续相中形成均匀的海-岛结构，由于POE与聚丙烯黏度相近，POE在聚丙烯基体中可形成更加细小的分散相。当材料收到冲击时，POE的加入可以在聚丙烯相中引发大量银纹，有效提高聚丙烯的常温、低温冲击强度，并且POE对聚丙烯的屈服强度具有明显的缓降效果。
进一步的，上述改性聚丙烯发泡珠粒中所述泡孔成核剂为碳酸钙、蒙脱土、柠檬酸、金属粉中的一种或多种。
进一步的，上述改性聚丙烯发泡珠粒中所述助剂为抗氧剂、阻燃剂、爽滑剂、抗静电剂、偶联剂、稳定剂中的一种或者多种。
进一步的，上述改性聚丙烯发泡珠粒中所述改性聚丙烯发泡珠粒的泡孔孔直径为50-300μm。
如上所述的改性聚丙烯发泡珠粒的制备方法包括步骤：
A.将聚丙烯树脂、弹性体、泡孔成核剂和助剂经挤出机混炼、挤出、拉丝、切粒制备得到改性聚丙烯发泡母粒；
B.将改性聚丙烯发泡母粒投入至发泡反应釜中，升温加压，使改性聚丙烯母粒在高温高压下达到聚丙烯-气体动态吸附平衡状态；
C.在材料熔点±10℃时，打开反应釜卸压阀门使釜内压力降至大气压制备得到改性聚丙烯发泡珠粒。
按照本发明方法制备的改性聚丙烯发泡珠粒本身具有抗老化和防紫外线的功能，可以少加或者不加抗老化和防紫外线的助剂，同时制备出的产品韧性好，使得制备所得的改性聚丙烯发泡母粒可安全应用到更广泛的领域中，尤其是温度零下的低温环境。本发明方法也十分简单易行，操作及工艺流程都十分简单易普及。
进一步的，上述改性聚丙烯发泡珠粒的制备方法中，所述挤出机各段温度范围在100-250℃，转速100-2000r/min。
进一步的，上述改性聚丙烯发泡珠粒的制备方法中，所述步骤B中升温加压条件为温度上升至100-200℃、压力加至0.1-10MPa。
进一步的，上述改性聚丙烯发泡珠粒的制备方法中所述气体为空气、氮气、二氧化碳中的一种或多种。
综上所述，本发明提供的改性聚丙烯发泡珠粒的韧性好，尤其是低温环境中材料韧性佳，应用领域更宽；并且具有抗老化、防紫外线等性质，使用的外加功能助剂量少；改性聚丙烯发泡珠粒的闭孔率高达90％、形成的泡孔孔径均匀；本发明提供的改性聚丙烯发泡珠粒的制备方法工艺简单、操作方便，利于实现工业化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明一实施例中弹性体POE在聚丙烯基体中均匀分散情况；
图2为本发明一实施例提供的改性聚丙烯发泡珠粒的内部泡孔结构。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，本发明所记载的实施例仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下述实施例中所用原料为重量份。
实施例1
(1)称取聚丙烯树脂85份、发泡成核剂1份、色母10份、抗氧剂2份、阻燃剂2份；
(2)将上述原料在单螺杆挤出机中挤出造粒制备出改性聚丙烯发泡母粒。挤出机各段温度设置在100-250℃，螺杆转速1500r/min；
(3)将上述改性聚丙烯发泡母粒投入到发泡反应釜中，升温加压至设定值后打开反应釜卸压阀门卸压至大气压，即制备得到改性聚丙烯发泡珠粒。将此发泡珠粒成型为板材并裁剪成力学性能测试样品，其性能测试结果见表1。
实施例2
(1)称取聚丙烯树脂80份、POE 5份、发泡成核剂1份、色母10份、抗氧剂2份、阻燃剂2份；
(2)将上述原料在单螺杆挤出机中挤出造粒制备出改性聚丙烯发泡母粒。挤出机各段温度设置在100-250℃，螺杆转速1500r/min；混炼时间为60min；
(3)将上述改性聚丙烯发泡母粒投入到发泡反应釜中，升温加压至设定值后打开反应釜卸压阀门卸压至大气压，即制备得到改性聚丙烯发泡珠粒。将此发泡珠粒成型为板材并裁剪成力学性能测试样品，其性能测试结果见表1。
实施例3
(1)称取聚丙烯树脂75份、POE 10份、发泡成核剂1份、色母10份、抗氧剂2份、阻燃剂2份；
(2)将上述原料在单螺杆挤出机中挤出造粒制备出改性聚丙烯发泡母粒。挤出机各段温度设置在100-250℃，螺杆转速1500r/min；混炼时间为5min；
(3)将上述改性聚丙烯发泡母粒投入到发泡反应釜中，升温加压至设定值后打开反应釜卸压阀门卸压至大气压，即制备得到改性聚丙烯发泡珠粒。将此发泡珠粒成型为板材并裁剪成力学性能测试样品，其性能测试结果见表1。
实施例4
(1)称取聚丙烯树脂70份、POE 15份、发泡成核剂1份、色母10份、抗氧剂2份、阻燃剂2份；
(2)将上述原料在单螺杆挤出机中挤出造粒制备出改性聚丙烯发泡母粒。挤出机各段温度设置在100-250℃，螺杆转速1500r/min；混炼时间为30min；
(3)将上述改性聚丙烯发泡母粒投入到发泡反应釜中，升温加压至设定值后打开反应釜卸压阀门卸压至大气压，即制备得到改性聚丙烯发泡珠粒。将此发泡珠粒成型为板材并裁剪成力学性能测试样品，其性能测试结果见表1。
表1实施例中样品力学性能测试结果
注：测试标准为GB/T 1040-2008，GB/T 1040-2006。
图1为实施例2中的弹性体POE在聚丙烯基体中均匀分散情况图，图2为实施例2所制备的改性聚丙烯发泡珠粒的内部泡孔结构图。从图1可以看出，利用本发明方法制备改性聚丙烯发泡珠的过程中，弹性体POE在聚丙烯基体中分散十分均匀；从图2可以看出；利用本发明方法制备的改性聚丙烯发泡珠粒泡孔尺寸十分均匀。

Claims (10)

1.一种改性聚丙烯发泡珠粒，其特征在于：包括如下重量份组份：聚丙烯树脂1-90份、弹性体0.1-90份、泡孔成核剂0.01-10份、助剂0.01-20份。
2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯发泡珠粒，其特征在于：所述弹性体为聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶、热塑性弹性体中一种。
3.根据权利要求2所述的改性聚丙烯发泡珠粒，其特征在于：所述弹性体为乙烯-辛烯共聚物。
4.根据权利要求1所述的改性聚丙烯发泡珠粒，其特征在于：所述泡孔成核剂为碳酸钙、蒙脱土、柠檬酸、金属粉中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的改性聚丙烯发泡珠粒，其特征在于：所述助剂为抗氧剂、阻燃剂、爽滑剂、抗静电剂、偶联剂、稳定剂中的一种或者多种。
6.根据权利要求1所述的改性聚丙烯发泡珠粒，其特征在于：所述改性聚丙烯发泡珠粒的泡孔孔直径为50-300μm。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的改性聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征在于：包括步骤：
A.将聚丙烯树脂、弹性体、泡孔成核剂和助剂经挤出机混炼、挤出、拉丝、切粒制备得到改性聚丙烯发泡母粒；
B.将改性聚丙烯发泡母粒投入至发泡反应釜中，升温加压，使改性聚丙烯母粒在高温高压下达到聚丙烯-气体动态吸附平衡状态；
C.在材料熔点±10℃时，打开反应釜的泄压阀门使釜内压力降压至大气压制备得到改性聚丙烯发泡珠粒。
8.根据权利要求7所述的改性聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征在于：所述挤出机各段温度范围在100-250℃，转速100-2000r/min。
9.根据权利要求7所述的改性聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征在于：所述步骤B中升温加压条件为温度上升至100-200℃、压力加至0.1-10MPa。
10.根据权利要求7所述的改性聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征在于：所述气体为空气、氮气、二氧化碳中的一种或多种。
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