CN110540701A - 一种低气味、高分散发泡母粒及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低气味、高分散发泡母粒及其在改性聚合物材料中的应用，属于材料技术领域。本发明包括以下重量份数的组分：发泡剂20‑70份，聚醚多元醇1‑20份，载体树脂30‑80份，气味改良剂1‑10份，分散剂0.5‑5份，界面改良剂1‑10份，助剂0.5‑2.0份，并公开了制备方法。本发明低气味、高分散发泡母粒中的气味去除剂在改性塑料加工过程中，与材料中产生气味的挥发分产生相互作用，利用挤出机真空口的真空负压作用将混合物抽离出改性聚合物熔体，有效降低改性塑料材料气味分子等有害挥发分含量，满足改性塑料产品越来越高的无毒、无味、无害要求。

Description

一种低气味、高分散发泡母粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体地说，涉及一种低气味、高分散发泡母粒及其在改性聚合物材料中的应用。
背景技术
相比传统材料，微发泡材料独特的芯层发泡、表面结皮三明治结构赋予了其保持优良力学强度和刚性情况下实现产品轻量化、加工能耗大幅降低的优势，在汽车零部件应用越来越多。近年来，随着汽车行业对材料散发性要求越来越严格，低气味、低VOC要求越来越高。而，发泡剂均为较低温度下皆可分解的物质，生产过程中往往会产生降解、散发问题，比如气味、VOC。甚至会影响改性塑料产品气味；另一方面，目前市场上发泡母粒普遍存在分散不均现象尤其是高含量发泡剂发泡母粒产品，分散不均问题更严重。
发明内容
为克服上述技术问题，本发明提供一种低气味、高分散发泡母粒，有效解决发泡母粒生产过程中气味分子等有害挥发分含量，满足产品越来越高的无毒、无味、无害要求。
为解决以上问题，本发明采用如下技术方案：
一种低气味、高分散发泡母粒，包括以下重量份数的组分：
发泡剂20-70份
载体树脂30-80份
聚醚多元醇1-20份
气味改良剂1-10份
分散剂0.5-5份
界面改良剂1-10份
助剂0.5-2.0份。
进一步方案，所述发泡剂为碳酸盐类、碳酸氢盐类、碱金属氢氧化物中的一种，粒径小于等于5μm，优选粒径为2mm碳酸氢盐类发泡剂，例如碳酸氢钠、碳酸氢钾等。
进一步方案，所述载体树脂为乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯-α烯烃共聚物、聚丙烯蜡、乙烯-丙烯酸酯共聚物中的一种，优选聚丙烯蜡。
进一步方案，所述聚醚多元醇为主链含有醚键、端基或侧基含有大于2个羟基的低聚物，例如丙二醇聚醚、三羟甲基丙烷聚醚、聚四氢呋喃等，优选三羟甲基丙烷聚醚。
进一步方案，所述气味改良剂为纳米碱金属氧化物、纳米碱金属氯化物、碱金属硫酸盐、碱金属硫酸盐、蒙脱石、多孔碳、分子筛、凹凸棒土中的一种或几种组合物，优选纳米碱金属氯化物与分子筛组合物。
进一步方案，所述分散剂为含高极性端基的功能性高分子，高极性端基为羟基、胺基、酸酐、酯基、异氰酸酯基中的一种或几种组合物，优选端基为羟基和胺基功能性高分子的组合物。
进一步方案，所述界面改良剂为表面活性剂，分子结构中同时具有亲水基团和疏水基团，其中，亲水基团包括羟基、酰胺基基和醚键等，疏水基团为碳原子数大于等于10的非极性烃链，优选疏水基团含有18个碳原子，亲水基团为羟基的烷基酚聚氧乙烯醚。
进一步方案，所述助剂包括抗氧剂和润滑剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010、 1098、168中的一种，优选抗氧剂1010；所述润滑剂为硬脂酸盐，优选硬脂酸钙。
一种低气味、高分散发泡母粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将载体树脂30-80份，聚醚多元醇1-20份，气味改良剂1-10份，分散剂0.5-5份，界面改良剂1-10份，助剂0.5-2.0份放入高速混合机中混合 1-3min，收得混合物料；
步骤二：将步骤一所得混合物料通过双螺杆挤出机料斗喂入挤出机，然后将发泡剂20-70份通过二阶侧喂料口喂入挤出机，经过塑化、挤出、造粒得到低气味、高分散发泡母粒。
有益效果
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
1、本发明发泡母粒通过配方设计，获得了明显的低气味、高分散特性。通过气味改良剂在发泡母粒加工过程中，与材料中产生酸碱气味组分产生物理或化学作用，将其除去，有效降低了发泡母粒产品气味等有害挥发分含量，满足微发泡产品越来越高的无毒、无味、无害要求。所选发泡剂及其分解产物气体无毒、无害、关键无味；超细粒径与高分散性可获得泡孔直径细腻、均匀度高的微发泡材料，有利于获得优良力学强度和刚性的微发泡产品。
2、本发明利用超支化分散剂的高极性官能度，可将界面改良剂分子固定在具有发泡剂表面，一方面，随着螺杆啮合剪切作用，实现高效分散，并且稳定这种分散作用，使得发泡剂在载体树脂中良好分散，发气量更加均匀、可控，避免发泡剂团聚及局部剧烈分解产生的发泡不均匀缺陷。另一方面，这种吸附作用类似于在发泡剂表面形成一层润滑保护膜，可以降低颗粒间的摩擦生热，与二阶喂料工艺相结合，有效避免发泡剂提前分解，损失。界面改良剂还可有效改善各组分间混合均匀性，改善母粒与改性塑料相容性，有效避免了因母粒加入产生对产品表观影响。
3、本发明发泡母粒可用于各种热塑性改性和热塑性非改性塑料材料，尤其适用于聚乙烯、聚丙烯、聚酯、ABS、聚酰胺类材料。
4、本发明母粒在使用时，可直接与改性塑料按照一定比例混合加入到挤出机中，无需添加特殊加工工艺要求，可实现产品低气味与轻量化双重特点。
附图说明
图1为对比例1发泡剂母粒分散效果的扫描电镜图；
图2本发明的母粒分散效果的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例
一种低气味、高分散发泡母粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将载体树脂30-80份，聚醚多元醇1-20份，气味改良剂1-10份，分散剂0.5-5份，界面改良剂1-10份，助剂0.5-2.0份放入高速混合机中混合 1-3min，收得混合物料；
步骤二：将步骤一所得混合物料通过双螺杆挤出机料斗喂入挤出机，然后将发泡剂20-70份通过二阶侧喂料口喂入挤出机，经过塑化、挤出、造粒得到低气味、高分散发泡母粒。
所述发泡剂为碳酸盐类、碳酸氢盐类、碱金属氢氧化物中的一种，粒径小于等于5μm，优选粒径为2mm碳酸氢盐类发泡剂，例如碳酸氢钠、碳酸氢钾等。
所述载体树脂为乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯-α烯烃共聚物、聚乙烯、聚丙烯蜡、乙烯-丙烯酸酯共聚物中的一种，优选乙烯醋酸乙烯共聚物。
所述聚醚多元醇为主链含有醚键、端基或侧基含有大于2个羟基的低聚物，例如丙二醇聚醚、三羟甲基丙烷聚醚、聚四氢呋喃等，优选三羟甲基丙烷聚醚。
所述气味改良剂为纳米碱金属氧化物、纳米碱金属氯化物、碱金属硫酸盐、碱金属硫酸盐、蒙脱石、多孔碳、分子筛、凹凸棒土中的一种或几种组合物，优选纳米碱金属氯化物与分子筛组合物。
所述分散剂为含高极性端基的功能性高分子，高极性端基为羟基、胺基、酸酐、酯基、异氰酸酯基中的一种或几种组合物，优选端基为羟基和胺基功能性高分子的组合物。
所述界面改良剂为表面活性剂，分子结构中同时具有亲水基团和疏水基团，其中，亲水基团包括羟基、酰胺基基和醚键等，疏水基团为碳原子数大于等于 10的非极性烃链，优选疏水基团含有18个碳原子，亲水基团为羟基的烷基酚聚氧乙烯醚。
所述助剂包括抗氧剂和润滑剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010、1098、168中的一种，优选抗氧剂1010；所述润滑剂为硬脂酸盐，优选硬脂酸钙。
按照上述方法，通过调整具体组分和份数，制备3种低气味、高分散发泡母粒，如下表1所示。
表1 3种低气味、高分散发泡母粒的配方
将表1中制备的气味去除母粒1、母粒2、母粒3按照质量百分比添加到微发泡材料配方中，在经混合、注塑等工艺，可得低气味、低散发、高表观微发泡材料。各配方具体实施例和对比例如下表2所示：
表3将气味去除母粒添加到改性聚丙烯中
表4对比例与实施例性能表
拉伸强度 弯曲模量 缺口冲击强度/23℃ 气味
检测标准 ISO 527 ISO 178 ISO 179 PV3900
单位 MPa MPa kJ/m<sup>2</sup> 级
本发明母粒1 2.5
本发明母粒2 2.5
本发明母粒3 2.5
对比例1 20 2000 25 4.5
实施例1 21.5 2100 26 3.0
实施例2 22 8050 25 3.0
实施例3 30 2850 32 3.5
由上表数据可以看出，与对比例相比，添加本发明发泡母粒的实施例，微发泡材料气味等级即有显著下降，同时，性能保持基本不变，有效改善了材料有害物质散发问题。同时，从图1、图2可以看出对比例母粒分散差，而本发明发泡母粒更加均匀，无任何团聚问题。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种低气味、高分散发泡母粒，其特征在于：包括以下重量份数的组分：
发泡剂20-70份
载体树脂30-80份
聚醚多元醇1-20份
气味改良剂1-10份
分散剂0.5-5份
界面改良剂1-10份
助剂0.5-2.0份。
2.根据权利要求1所述的低气味、高分散发泡母粒，其特征在于：所述发泡剂为碳酸盐类、碳酸氢盐类、碱金属氢氧化物中的一种，发泡剂的粒径小于等于5μm。
3.根据权利要求1所述的低气味、高分散发泡母粒，其特征在于：所述发泡剂为粒径为2mm碳酸氢盐类发泡剂。
4.根据权利要求1所述的低气味、高分散发泡母粒，其特征在于：所述载体树脂为乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯-α烯烃共聚物、聚丙烯蜡、乙烯-丙烯酸酯共聚物中的一种；
所述聚醚多元醇为丙二醇聚醚、三羟甲基丙烷聚醚、聚四氢呋喃中的一种；
所述气味改良剂为纳米碱金属氧化物、纳米碱金属氯化物、碱金属硫酸盐、碱金属硫酸盐、蒙脱石、多孔碳、分子筛、凹凸棒土中的一种或几种组合物。
5.根据权利要求1所述的低气味、高分散发泡母粒，其特征在于：所述载体树脂为聚丙烯蜡；
所述聚醚多元醇为三羟甲基丙烷聚醚；
所述气味改良剂为纳米碱金属氯化物与分子筛的组合物。
6.根据权利要求1所述的低气味、高分散发泡母粒，其特征在于：所述分散剂为含高极性端基的功能性高分子，高极性端基为羟基、胺基、酸酐、酯基、异氰酸酯基中的一种；
所述界面改良剂为表面活性剂，分子结构中同时具有亲水基团和疏水基团，其中，亲水基团包括羟基、酰胺基和醚键等，疏水基团为碳原子数大于等于10的非极性烃链。
7.根据权利要求6所述的低气味、高分散发泡母粒，其特征在于：所述分散剂为端基为羟基和胺基功能性高分子的组合物；
所述界面改良剂为疏水基团含有18个碳原子、亲水基团为羟基的烷基酚聚氧乙烯醚。
8.根据权利要求1所述的低气味、高分散发泡母粒，其特征在于：所述助剂包括抗氧剂和润滑剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010、1098、168中的一种；所述润滑剂为硬脂酸盐。
9.根据权利要求8所述的低气味、高分散发泡母粒，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010，所述润滑剂为硬脂酸钙。
10.权利要求1-9任一项所述的低气味、高分散发泡母粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将载体树脂30-80份，聚醚多元醇1-20份，气味改良剂1-10份，分散剂0.5-5份，界面改良剂1-10份，助剂0.5-2.0份放入高速混合机中混合1-3min，收得混合物料；
步骤二：将步骤一所得混合物料通过双螺杆挤出机料斗喂入挤出机，然后将发泡剂20-70份通过二阶侧喂料口喂入挤出机，经过塑化、挤出、造粒得到低气味、高分散发泡母粒。
11.权利要求10所述的发泡剂母粒在热塑性改性和非改性塑料材料的应用。
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