CN107987381A - 一种pp复合发泡材料及其制备方法和用途 - Google Patents

一种pp复合发泡材料及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种PP复合发泡材料及其制备方法和用途；PP复合发泡材料包括PP、PE、增强增韧辅料和加工助剂；所述增强增韧辅料采用改性竹浆纤维；其制备方法包括一次捏合、制备改性竹浆纤维、二次捏合和挤出成型；PP复合材料通过主要采用对人体有益的原料，来提高韧性和强度。

Description

一种PP复合发泡材料及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种PP复合发泡材料及其制备方法和用途。
背景技术
枕头是一种在睡觉时用于舒适的支持头部的寝具，一般由枕头套和枕头填塞物制成。枕头套通常是由类似棉织物的织物制得，在该枕头套的内部填塞枕头填塞物，以维持一定的体积。传统的枕头填塞物，大多采用棉、聚酯合成纤维、羽毛、海绵状物、由小豆、栗子得到的壳、粗糠或荞面壳等。
但是传统枕头填塞物存在下述缺陷：棉质物难以清洗，尤其是长时间使用会浸入汗渍难以除去；合成纤维难以坚固的支撑头部，造成头部和肩部的疼痛和疲劳；而长时间使用种子壳或荞面壳，会滋生霉菌、细菌等。
今年来开发了以合成树脂片制得的枕头填塞物，其具有增加重量和便于洗涤和使用方便的优点，但是其存在材质较硬，触摸感差，使用舒适度较差的缺陷。
PP发泡复合材料因原料易得、综合性能优异，应用广泛，是人们研究的热点。在将其应用到枕头填塞物时，由于材质轻硬度小，提高了人们的使用舒适度。
中国发明专利CN1978514B提供了一种枕头填塞物用抗菌性塑料珠粒，其通过将合成树脂聚乙烯PE、聚丙烯PP、抗菌剂、陶瓷和电气石混合挤出发泡成型而制得，该项技术由于采用电气石，制得的枕头填塞物可以释放阴离子和红外线，有利于人体的健康，同时采用发泡成型技术，获得了消费者喜爱的较轻比重和优异的蓬松感。但是该项技术的缺陷在于所得珠粒的承重能力差，长时间使用后易压扁变形，即即强度和韧性较差。
中国发明专利申请CN106750928A提供了一种高韧性PP发泡板及其制备方法，其原料包括聚丙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、α-赛隆、聚对苯二甲酸乙二醇酯、铝型材唱工业废渣、煤渣、硬木浆粕、二（十二烷硫基）二丁基锡、偶氮二异丁晴、滑石粉、芥酸酰胺、白泥纤维、纸筋粉、皂粒、对苯二甲酸二（2-乙基己）酯。该申请技术通过在PP发泡料中加入苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯提高了材料的机械强度和韧性；另外配方中添加的α-赛隆、硬木浆粕、白泥纤维、纸筋粉等，提高了材料的拉伸强度、耐磨性和抗冲击性。但是该项申请技术存在以下缺陷：1，采用的高分子增韧辅料为芳香类，且用量为聚丙烯基材的50%-70%，不适合用作人们每日都要使用的枕头的填塞物；2，其采用煤渣、工业废渣为原料，用量为聚丙烯基材的70%-100%，显然这有利于充分利用资源，但是这样成分不明的原料不适合应用在枕头上。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种PP复合材料，使其通过主要采用对人体有益的原料，来提高韧性和强度；同时本发明还提供了该PP复合材料的制备方法及其应用。
本发明采用的技术方案为，一种PP复合发泡材料，其包括如下组分：PP、PE、增强增韧辅料和加工助剂；所述增强增韧辅料采用改性竹浆纤维。
优化的，所述改性竹浆纤维采用天然松香树脂改性竹浆纤维。
优化的，所述加工助剂包括发泡剂、分散剂、阻燃剂、抗氧剂和防老剂。除增强增韧辅料外，功能助剂均可采用PP\PE复合材料领域通用的加工助剂，如通用无机或有机阻燃剂、抗氧剂168、抗氧剂1010、各种常用发泡剂、分散剂和抗老剂（即防老剂）。
优化的，所述发泡剂采用偶氮二甲酰胺；所述分散剂采用固体石蜡；所述阻燃剂采用氢氧化钠；所述抗氧剂采用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；防老剂采用N,N'-二甲苯基对苯二胺。
优化的，各组分的重量份为：PP 和PE 共100份、增强增韧辅料 30-50份；发泡剂1-5份、分散剂 0.5-3份、阻燃剂 5-10份、抗氧剂 0.5-3份；防老剂 0.5-3份；其中PP和PE的重量比为1:2-2:1。
本发明提供的上述PP复合发泡材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一，将PP、PE和加工助剂混合后，进行一次捏合，得到初料；步骤二，制备改性竹浆纤维；步骤三，将初料和改性竹浆纤维进行二次捏合、挤出成型得到PP复合发泡材料。
优化的，步骤二的操作包括将竹浆纤维粉碎、将天然松香树脂融化，再加入引发剂，三者充分混合，在150-200℃下反应2-5h，得到改性竹浆纤维。
优化的，竹浆纤维和天然松香树脂的重量比为1:(1-4)；引发剂采用过氧化环己酮，其添加量按照重量百分数计算，为竹浆纤维重量的0.5-10%。
优化的，一次捏合的温度为120-150℃，时间为2-5min；二次捏合的操作包括首先将初料加入捏合机中捏合2-5min，然后加入改性竹浆纤维，捏合1-3min。
发明提供的PP复合发泡材料的用途，所述PP复合发泡材料用作枕头填塞物。
竹浆纤维属于化学纤维中的再生纤维素纤维，先将竹子制成适合纺丝的竹浆粕，然后经湿法纺丝获得竹浆纤维。采用竹浆纤维作为原料，其具有来源丰富，生产成本低的优势；并且竹浆纤维自身具有较强的韧性和强度，其横截面布满了不规则的空隙，可以瞬间吸收并蒸发水分，具有极佳的透气、透湿性、较高的天然抗菌性。本发明采用改性竹浆纤维作为增强增韧辅料，为值得的PP复合材料带来了成本低、来源广、韧性强度好、透气、透湿、抗菌性好的优异性能。
天然松香树脂又称松脂，是由松类树干分泌出的树脂，在空气中呈粘滞液或块状固体，含松香和松节油，也称松香、松膏、松胶、松液、松肪。《神农本草经》载：治痈疽恶疮、头疡白秃、疥瘙风气，并安五脏，除热，久服可轻身延年。现代医学认为，其有除湿杀虫、拔毒生肌、止痒止痛功能，是外科常用药。临床常与其他药共研为细末涂搽患处，用来治疗疖、痈、湿疹、脓疱疮及刀伤皮肤出血不止等症状。另外取松香、羌活等量共研细末，用50度白酒调成糊状外敷，是治疗肩周炎较好的方剂。
本发明采用天然松香树脂对竹浆纤维进行改性，进一步增强了竹浆纤维的韧性和强度，同时提高了竹浆纤维与PP和PE相容性，也将天然松香树脂的天然、对人体无害、药用杀虫等特性引入PP复合发泡材料中。
本发明提供的制备方法，仅需要两次捏合、一次挤出成型，这样简单通用的方法即可，具有制备方法简单、设备通用、操作简便的特点；进一步，步骤二采用高温混合反应得到改性竹浆纤维，操作步骤简单，易推广；再进一步，二次捏合的温度与步骤二的温度相同，二次捏合采用分步法，先捏合初料，然后步骤二制得的改性竹浆纤维不用降温直接将其加入捏合机中，与初料一起捏合，省去了一般改性原料制备后的降温步骤，也节约了降温后的改性原料在捏合机中再次加热升温的能耗，使得制备方法具有时间短、步骤紧凑、节约能源的热点。
综上所述，本发明提供的PP复合发泡材料，其具有较轻的体重和舒适的蓬松感，具有较强的韧性和强度，采用对人体有益的原料，不仅来源广泛易得，而且透气透湿、有杀菌性、有药用价值，适合做枕头填塞物。
本发明的有益效果在于：其主要采用对人体有益的原料，来提高韧性和强度，具有原料广泛易得，产品性能好的特点；同时本发明还提供了该PP复合材料的制备方法，具有操作简便、设备通用、节约能源的特点；进一步，本发明提供的PP复合发泡材料应用枕头填塞物，具有使用、杀菌、药用综合性能优异的特点，大大提高了人们的使用舒适性。
具体实施方式
下面通过具体实施方式具体说明本发明。
本实施方式采用的技术方案为，一种PP复合发泡材料，其包括如下组分：PP、PE、增强增韧辅料和加工助剂；所述增强增韧辅料采用改性竹浆纤维。
其中，所述改性竹浆纤维采用天然松香树脂改性竹浆纤维。
其中，所述加工助剂包括发泡剂、分散剂、阻燃剂、抗氧剂和防老剂。
其中，所述发泡剂采用偶氮二甲酰胺；所述分散剂采用固体石蜡；所述阻燃剂采用氢氧化钠；所述抗氧剂采用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；防老剂采用N,N'-二甲苯基对苯二胺。
其中，各组分的重量份为：PP 和PE 共100份、增强增韧辅料 30-50份；发泡剂 1-5份、分散剂 0.5-3份、阻燃剂 5-10份、抗氧剂 0.5-3份；防老剂 0.5-3份；其中PP和PE的重量比为1:2-2:1。
本实施方式提供的上述PP复合发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将PP、PE和加工助剂混合后，进行一次捏合，得到初料；一次捏合的温度为120-150℃，时间为2-5min。
步骤二，制备改性竹浆纤维；其操作包括将竹浆纤维粉碎、将天然松香树脂融化，再加入引发剂，三者充分混合，在150-200℃下反应2-5h，得到改性竹浆纤维。竹浆纤维和天然松香树脂的重量比为1:(1-4)；引发剂采用过氧化环己酮，其添加量按照重量百分数计算，为竹浆纤维重量的0.5-10%。
步骤三，将初料和改性竹浆纤维进行二次捏合、挤出成型得到PP复合发泡材料。二次捏合的操作包括首先将初料加入捏合机中捏合2-5min，然后加入改性竹浆纤维，捏合1-3min。
本实施方式提供的PP复合发泡材料的用途：PP复合发泡材料用作枕头填塞物。
实施例1
本实施例提供的PP复合发泡材料各组分的重量份为：PP 和PE 共100份、增强增韧辅料30份；发泡剂 3份、分散剂 2份、阻燃剂 6份、抗氧剂 2份；防老剂 2份；其中PP和PE的重量比为1:1。
本实施例提供的上述PP复合发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将PP、PE和加工助剂混合后，进行一次捏合，得到初料；一次捏合的温度为130℃，时间为3min。
步骤二，制备改性竹浆纤维；其操作包括将竹浆纤维粉碎、将天然松香树脂融化，再加入引发剂，三者充分混合，在160-180℃下反应4h，得到改性竹浆纤维。竹浆纤维和天然松香树脂的重量比为1:1；引发剂采用过氧化环己酮，其添加量按照重量百分数计算，为竹浆纤维重量的6%。
步骤三，将初料和改性竹浆纤维进行二次捏合、挤出成型得到PP复合发泡材料。二次捏合的操作包括首先将初料加入捏合机中捏合4min，然后加入改性竹浆纤维，捏合2min。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，竹浆纤维和天然松香树脂的重量比为1:2。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，竹浆纤维和天然松香树脂的重量比为1:3。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于，竹浆纤维和天然松香树脂的重量比为1:4。
对比例1
本对比例提供的PP复合发泡材料与实施例1的区别在于，不添加增强增韧辅料。
本对比例提供的PP复合发泡材料各组分的重量份为：PP 和PE 共100份、发泡剂 3份、分散剂 2份、阻燃剂 6份、抗氧剂 2份；防老剂 2份；其中PP和PE的重量比为1:1。
本实施例提供的上述PP复合发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
首先将PP、PE和加工助剂混合后，进行一次捏合，得到初料；一次捏合的温度为130℃，时间为3min。
然后将初料加入捏合机中捏合4min，挤出发泡成型。
对比例2
本对比例提供的PP复合发泡材料与实施例1的区别在于，增强增韧辅料采用竹浆纤维。各组分的重量份为：PP 和PE 共100份、增强增韧辅料 30份；发泡剂 3份、分散剂 2份、阻燃剂 6份、抗氧剂 2份；防老剂 2份；其中PP和PE的重量比为1:1。
本对比例提供的上述PP复合发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
首先，将PP、PE和加工助剂混合后，进行一次捏合，得到初料；一次捏合的温度为130℃，时间为3min。
然后，将初料和竹浆纤维进行二次捏合、挤出成型得到PP复合发泡材料。二次捏合的操作包括首先将初料加入捏合机中捏合4min，然后加入竹浆纤维，捏合2min。
对比例3
本对比例提供的PP复合发泡材料与实施例1的区别在于，增强增韧辅料采用天然松香树脂。各组分的重量份为：PP 和PE 共100份、增强增韧辅料 30份；发泡剂 3份、分散剂 2份、阻燃剂 6份、抗氧剂 2份；防老剂 2份；其中PP和PE的重量比为1:1。
本对比例提供的上述PP复合发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
首先，将PP、PE和加工助剂混合后，进行一次捏合，得到初料；一次捏合的温度为130℃，时间为3min。
然后，将初料和天然松香树脂进行二次捏合、挤出成型得到PP复合发泡材料。二次捏合的操作包括首先将初料加入捏合机中捏合4min，然后加入竹浆纤维，捏合2min。
将实施例和对比例提供的PP复合发泡材料进行测试，按照测试标准ISO527测试拉伸强度（测量结果的单位为MPa）和断裂伸长率，按照测试标准ISO178测试弯曲模量（测量结果的单位为MPa），材料拉伸强度和弯曲模量值越高，强度越高；材料的断裂伸长率越高，韧性越好。将结果以及各实施例和对比例的制备特点列在表1中。
表1
由表1的数据对比可知，虽然实施例4的弯曲模量低于对比例1，但是实施例4断裂伸长率最高，拉伸强度较高；虽然对比例2的弯曲模量最高，实施例2的断裂伸长率也最低；而本发明提供的实施例的拉伸强度较高、断裂伸长率较高、弯曲模量较高，因此具有较高的韧性和强度，综合性能优异，优于对比例。

Claims (10)

1.一种PP复合发泡材料，其特征在于：其包括如下组分：PP、PE、增强增韧辅料和加工助剂；所述增强增韧辅料采用改性竹浆纤维。
2.根据权利要求1所述的PP复合发泡材料，其特征在于：所述改性竹浆纤维采用天然松香树脂改性竹浆纤维。
3.根据权利要求1所述的PP复合发泡材料，其特征在于：所述加工助剂包括发泡剂、分散剂、阻燃剂、抗氧剂和防老剂。
4.根据权利要求3所述的PP复合发泡材料，其特征在于：所述发泡剂采用偶氮二甲酰胺；所述分散剂采用固体石蜡；所述阻燃剂采用氢氧化钠；所述抗氧剂采用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；防老剂采用N,N'-二甲苯基对苯二胺。
5.根据权利要求4所述的PP复合发泡材料，其特征在于：各组分的重量份为：PP 和PE共100份、增强增韧辅料 30-50份；发泡剂 1-5份、分散剂 0.5-3份、阻燃剂 5-10份、抗氧剂0.5-3份；防老剂 0.5-3份；其中PP和PE的重量比为1:2-2:1。
6.根据权利要求2-5任意一项所述的PP复合发泡材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，将PP、PE和加工助剂混合后，进行一次捏合，得到初料；步骤二，制备改性竹浆纤维；步骤三，将初料和改性竹浆纤维进行二次捏合、挤出成型得到PP复合发泡材料。
7.根据权利要求6所述的PP复合发泡材料的制备方法，其特征在于：步骤二的操作包括将竹浆纤维粉碎、将天然松香树脂融化，再加入引发剂，三者充分混合，在150-200℃下反应2-5h，得到改性竹浆纤维。
8.根据权利要求7所述的PP复合发泡材料的制备方法，其特征在于：竹浆纤维和天然松香树脂的重量比为1:(1-4)；引发剂采用过氧化环己酮，其添加量按照重量百分数计算，为竹浆纤维重量的0.5-10%。
9.根据权利要求8所述的PP复合发泡材料的制备方法，其特征在于：一次捏合的温度为120-150℃，时间为2-5min；二次捏合的操作包括首先将初料加入捏合机中捏合2-5min，然后加入改性竹浆纤维，捏合1-3min。
10.根据权利要求1-5任意一项所述的PP复合发泡材料的用途，其特征在于：所述PP复合发泡材料用作枕头填塞物。
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周吓星: "竹粉增强聚丙烯发泡复合材料的研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

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