CN111171366A - 一种低密度聚丙烯珠粒泡沫及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微孔塑料制备技术领域，特别是涉及一种低密度聚丙烯珠粒泡沫及其制备方法与应用。按质量百分数计，所述泡沫的原料组成包括：80～98％PP、0.5～12％PTFE、0.5～10％滑石粉、2～10％超临界二氧化碳、0.1～1％质量分数的超临界氮气。发泡产品的发泡倍率可达54倍，发泡产品的密度可低至0.016g/cm3，泡孔平均尺寸小于40μm，发泡产品具有更细腻、更均匀、更规整、更高孔隙率的泡孔结构，闭孔率可达95％。

Description

一种低密度聚丙烯珠粒泡沫及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及微孔塑料制备技术领域，特别是涉及一种低密度聚丙烯珠粒泡沫及其制备方法与应用。
背景技术
聚丙烯(PP)珠粒泡沫是一种以聚丙烯为基体，通过发泡制得的具有多孔结构的珠粒状物质。与常规的聚苯乙烯(PS)珠粒泡沫，PP 珠粒泡沫具有更好的耐热性、耐腐蚀性、机械性能、消声减震性能和环保特性。PP珠粒泡沫可用于成型加工具有一定结构形状的泡沫产品，其产品具有优良的隔热性能、机械性能和耐候耐腐蚀性能，在隔热、减震缓冲、安全防护等领域具有十分广阔的应用前景。当前，PP 珠粒泡沫主要采用基于釜压发泡技术生产，并且一般需要经过两次釜压发泡才能够生产低密度的聚丙烯泡沫。釜压发泡法存在生产效率较低、工艺不稳定差、产品成品率不高等缺陷，且其生产过程存在一定安全隐患。与釜压发泡法相比，挤出发泡法制备PP珠粒泡沫，具有生产动化程度高、生产效率高、工艺稳定性好、产品结构与性能稳定性和均一性等明显优势。
发明内容
本发明提供了一种低密度聚丙烯珠粒泡沫及其制备方法与应用，该方法利用通过添加聚四氟乙烯增强聚丙烯的熔体强度，同时通过滑石粉增强泡孔成核，从而实现挤出发泡制备具有均匀闭孔结构的低密度聚丙烯珠粒泡沫。与当前的釜压发泡方法相比，本发明的方法具有工艺稳定性高、生产效率高、可操作性和安全性好等突出优势。
本发明第一目的：提供一种低密度聚丙烯珠粒泡沫。
本发明第二目的：提供一种低密度聚丙烯珠粒泡沫的制备方法。
本发明第三目的：提供所述低密度聚丙烯珠粒泡沫、制备方法的应用。
为实现上述发明目的，具体地，本发明公开了以下技术方案：
首先，本发明公开一种低密度聚丙烯珠粒泡沫，按质量百分数计，所述泡沫的原料组成包括：80～98％PP、0.5～12％PTFE、0.5～10％滑石粉、 0.9～10％超临界二氧化碳、0.1～1％超临界氮气。
进一步的，所述PP的含量为85～98％，进一步优选为90～95％。
进一步地，所述PTFE的含量为1～10％，为了获得较高的熔体强度，同时为了降低发泡阻力，以获得更低的泡沫密度，进一步优选为 2～8％。
进一步地，所述滑石粉的含量为1～8％，为了获得更好的泡孔异相成核效果和获得更低的泡沫密度，进一步优选为2～6％。
进一步地，所述二氧化碳的含量为2～9％，为了获得较低泡沫密度和更稳定的工艺窗口，二氧化碳的含量优选为3～7％。
进一步地，所述氮气的含量为0.1～0.8％，为了获得较好的泡孔成核效果和扩大发泡工艺窗口，进一步优选为0.2～0.6％。
其次，本发明公开所述低密度聚丙烯珠粒泡沫的制备方法，步骤为：
(1)将PP、PTFE、滑石粉按比例通过料斗加入到挤出机料筒中，待PP熔融并与PTFE、滑石粉初步混合后，向料筒中依次超临界二氧化碳和超临界氮气。
(2)待PP、PTFE、滑石粉、超临界二氧化碳、超临界氮气在挤出机料筒中充分混合均匀后挤出，然后挤出发泡。
(3)挤出发泡物经切粒、输运、干燥，即得低密度聚丙烯珠粒泡沫。
进一步地，所述挤出机为双螺杆共混挤出机料。
进一步地，步骤(1)中，所述挤出机料筒混合段的温度为 165～230℃，优选地为170～210℃。
进一步地，步骤(2)中，挤出后依次流经安装在双螺杆挤出机下游的静态混合器、齿轮泵、熔体冷却器、挤出口模挤出发泡。
可选地，所述静态混合器的温度为140～190℃，优选地为 150～170℃。
可选地，所述齿轮泵调控的上游熔体压力为6～20MPa，优选地为 8～18MPa。
可选地，所述齿轮泵的温度为140～190℃，优选地为150～170℃。
可选地，所述熔体冷却器的温度为100～160℃，优选地为 110～140℃。
可选地，所述挤出口模的温度为100～160℃，优选地为 110～140℃。
可选地，所述挤出口模的压力为10～25MPa，优选地为12～20MPa。
进一步地，步骤(3)中，所述切粒的温度为10～80℃，优选地为30～60℃。可选地，所述切粒的工序采用水下切粒装置进行。
最后，本发明公开所述低密度聚丙烯珠粒泡沫在包装、建筑、交通运输、安全防护等领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：PTFE可显著增强聚丙烯的熔体强度，同时滑石粉可以显著提高泡孔成核密度，从而能够通过挤出发泡直接制备具有均匀闭孔结构的聚丙烯珠粒泡沫，所制备聚丙烯珠粒泡沫的发泡倍率可达54倍，发泡产品的密度可低至0.017g/cm3，泡孔平均尺寸小于40μm，闭孔率可达95％。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明第一实施例中制备的低密度聚丙烯珠粒泡沫的效果图。
图2是本发明第一实施例中制备的低密度聚丙烯珠粒泡沫在扫描电镜下的内部泡孔结构。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了制备低密度、泡孔均匀、闭孔率高的PP珠粒泡沫，本发明提出了一种低密度聚丙烯珠粒泡沫及其制备方法，现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
第一实施例
原料包括：北欧化工生产的高熔体强度PP，牌号为WB140HMS，其密度为0.905g/cm3(@23℃)，熔融指数为2.1g/10min(@230℃ /2.16kg)。PTFE固体粉料由日本三菱化学株式会社生产，其型号为 A-3000。滑石粉为深圳市海扬粉体科技有限公司生产的塑料级滑石粉，其细度为5000目。超临界流体I为纯度99.9％的二氧化碳。超临界流体II为纯度99.5％的氮气。上述原料的添加量如表1所示。
表1
组分 PP PTFE 滑石粉 超临界二氧化碳 超临界氮气
添加量/质量百分数 余量 2.8 3.0 7.5 0.15
采用本实施例的上述原料制备低密度聚丙烯珠粒泡沫，包括如下步骤：将PP、PTFE、滑石粉按比例通过料斗加入挤出发泡专用设备的双螺杆挤出机料筒，待PP熔融并与PTFE、滑石粉初步混合后，通过安装在双螺杆挤出机料筒上的两个注气口，向料筒中依次注入的超临界二氧化碳和的超临界氮气。PP、PTFE、滑石粉、超临界流体在双螺杆挤出机中充分混合均匀后挤出，然后依次流经安装在双螺杆挤出机下游的静态混合器、齿轮泵、熔体冷却器、挤出口模等挤出发泡，挤出发泡物经水下切粒系统切粒、输运和干燥，从而最终得到PP珠粒泡沫。
本实施例的上述制备方法中，双螺杆温度设定为175℃；双螺杆挤出机料筒温度从料斗至挤出口依次设置为60℃–160℃–180℃–200℃–200℃–200℃–190℃–190℃–190℃–180℃–170℃–170℃，螺杆转速为25转/分钟；静态混合器的温度设定为150℃；齿轮泵的控制压力设定为10.5MPa，齿轮泵的温度设定为150℃；熔体冷却器的温度设定为125℃；挤出口模的温度设定为125℃，压力设定为13.0MPa；水下切粒刀具的转速设为500转/分钟；水下切粒系统提供的冷却水的温度设定为30℃，冷却水的压力设定为0.3MPa。
经过检测，本实施例制备的聚丙烯珠粒泡沫的发泡倍率约为52 倍，密度为0.0174g/cm3，平均泡孔直径为26.8μm，闭孔率为93.5％。
另外，图1和图2分别为本实施例制备的聚丙烯珠粒泡沫的实际效果图及其内部泡孔结构，可以看出，不仅泡孔均匀，而且泡孔基本上都处于闭合状态。
第二实施例
原料包括：沙特基础工业公司(SABIC)生产的无规共聚聚丙烯，其密度为0.905g/cm3(@23℃)，熔融指数为1.7g/10min(@230℃/2.16kg)。PTFE固体粉料由日本三菱化学株式会社生产，其型号为 A-3000。滑石粉为深圳市海扬粉体科技有限公司生产的塑料级滑石粉，其细度为10000目。超临界流体I为纯度99.9％的二氧化碳，超临界流体II为纯度99.5％的氮气。上述原料的添加量如表2所示。
表2
组分 PP PTFE 滑石粉 超临界二氧化碳 超临界氮气
添加量/质量百分数 余量 7.0 2.0 4.5 0.25
采用本实施例的上述原料制备低密度聚丙烯珠粒泡沫，步骤同第一实施例；区别在于：双螺杆温度设定为210℃；双螺杆挤出机料筒温度从料斗至挤出口依次设置为60℃–160℃–180℃–200℃–210℃–210℃–210℃–200℃–200℃–190℃–190℃–180℃，螺杆转速为40转/分钟；静态混合器的温度设定为160℃；齿轮泵的控制压力设定为12.5MPa，齿轮泵的温度设定为160℃；熔体冷却器的温度设定为130℃；挤出口模的温度设定为125℃，压力设定为 16.0MPa；水下切粒刀具的转速设为1200转/分钟；水下切粒系统提供的冷却水的温度设定为45℃，冷却水的压力设定为0.45MPa。
经过检测，本实施例制备的聚丙烯珠粒泡沫的发泡倍率约为41 倍，密度为0.0251g/cm3，平均泡孔直径为32.7μm，闭孔率为95.4％。
第三实施例
原料包括：日本聚丙烯集团生产的等规聚丙烯，其密度为 0.905g/cm3(@23℃)，熔融指数为5.0g/10min(@230℃/2.16kg)。PTFE 固体粉料由日本三菱化学株式会社生产，其型号为A-3000。滑石粉为深圳市海扬粉体科技有限公司生产的塑料级滑石粉，其细度为1000 目。超临界流体I为纯度99.9％的二氧化碳，超临界流体II为纯度 99.5％的氮气。上述原料的添加量如表3所示。
表3
组分 PP PTFE 滑石粉 超临界二氧化碳 超临界氮气
添加量/质量百分数 余量 3.0 5.0 10 0.6
采用本实施例的上述原料制备低密度聚丙烯珠粒泡沫，步骤同第一实施例；区别在于：双螺杆温度设定为220℃；双螺杆挤出机料筒温度从料斗至挤出口依次设置为60℃–160℃–200℃–210℃–220℃–220℃–220℃–220℃–210℃–200℃–180℃–180℃，螺杆转速为45转/分钟；静态混合器的温度设定为155℃；齿轮泵的控制压力设定为16MPa，齿轮泵的温度设定为150℃；熔体冷却器的温度设定为135℃；挤出口模的温度设定为125℃，压力设定为20MPa；水下切粒刀具的转速设为650转/分钟；水下切粒系统提供的冷却水的温度设定为65℃，冷却水的压力设定为0.6MPa。
经过检测，本实施例制备的聚丙烯珠粒泡沫的发泡倍率约为45 倍，密度为0.020g/cm3，平均泡孔直径为35.4μm，闭孔率为93％。
第四实施例
原料包括：沙特基础工业公司(SABIC)生产的无规共聚聚丙烯，其密度为0.905g/cm3(@23℃)，熔融指数为1.7g/10min(@230℃ /2.16kg)。PTFE固体粉料由日本三菱化学株式会社生产，其型号为 A-3000。滑石粉为深圳市海扬粉体科技有限公司生产的塑料级滑石粉，其细度为500目。超临界流体I为纯度99.9％的二氧化碳，超临界流体II为纯度99.5％的氮气。上述原料的添加量如表4所示。
表4
组分 PP PTFE 滑石粉 超临界二氧化碳 超临界氮气
添加量/质量百分数 余量 12 5.8 2.0 0.2
采用本实施例的上述原料制备低密度聚丙烯珠粒泡沫，步骤同第一实施例；区别在于：双螺杆温度设定为220℃；双螺杆挤出机料筒温度从料斗至挤出口依次设置为60℃–165℃–185℃–200℃–220℃–225℃–220℃–220℃–200℃–190℃–185℃–185℃，螺杆转速为40转/分钟；静态混合器的温度设定为140℃；齿轮泵的控制压力设定为8MPa，齿轮泵的温度设定为170℃；熔体冷却器的温度设定为110℃；挤出口模的温度设定为110℃，压力设定为12MPa；水下切粒刀具的转速设为500转/分钟；水下切粒系统提供的冷却水的温度设定为60℃，冷却水的压力设定为0.5MPa。
经过检测，本实施例制备的聚丙烯珠粒泡沫的发泡倍率约为49 倍，密度为0.022g/cm3，平均泡孔直径为30.1μm，闭孔率为92.8％。
第五实施例
原料包括：日本聚丙烯集团生产的等规聚丙烯，其密度为 0.905g/cm3(@23℃)，熔融指数为5.0g/10min(@230℃/2.16kg)。PTFE 固体粉料由日本三菱化学株式会社生产，其型号为A-3000。滑石粉为深圳市海扬粉体科技有限公司生产的塑料级滑石粉，其细度为5000 目。超临界流体I为纯度99.9％的二氧化碳，超临界流体II为纯度 99.5％的氮气。上述原料的添加量如表5所示。
表5
组分 PP PTFE 滑石粉 超临界二氧化碳 超临界氮气
添加量/质量百分数 余量 0.5 0.5 0.9 0.1
采用本实施例的上述原料制备低密度聚丙烯珠粒泡沫，步骤同第一实施例；区别在于：双螺杆温度设定为220℃；双螺杆挤出机料筒温度从料斗至挤出口依次设置为60℃–170℃–180℃–200℃–220℃–220℃–220℃–210℃–210℃–200℃–200℃–180℃，螺杆转速为35转/分钟；静态混合器的温度设定为170℃；齿轮泵的控制压力设定为18MPa，齿轮泵的温度设定为140℃；熔体冷却器的温度设定为100℃；挤出口模的温度设定为125℃，压力设定为20MPa；水下切粒刀具的转速设为700转/分钟；水下切粒系统提供的冷却水的温度设定为40℃，冷却水的压力设定为0.4MPa。
经过检测，本实施例制备的聚丙烯珠粒泡沫的发泡倍率约为43 倍，密度为0.0185g/cm3，平均泡孔直径为25.6μm，闭孔率为91.6％。
第六实施例
原料包括：北欧化工生产的高熔体强度PP，牌号为WB140HMS，其密度为0.905g/cm3(@23℃)，熔融指数为2.1g/10min(@230℃ /2.16kg)。PTFE固体粉料由日本三菱化学株式会社生产，其型号为 A-3000。滑石粉为深圳市海扬粉体科技有限公司生产的塑料级滑石粉，其细度为10000目。超临界流体I为纯度99.9％的二氧化碳，超临界流体II为纯度99.5％的氮气。上述原料的添加量如表6所示。
表6
组分 PP PTFE 滑石粉 超临界二氧化碳 超临界氮气
添加量/质量百分数 余量 2.0 10 2.2 0.8
采用本实施例的上述原料制备低密度聚丙烯珠粒泡沫，步骤同第一实施例；区别在于：双螺杆温度设定为175℃；双螺杆挤出机料筒温度从料斗至挤出口依次设置为60℃–170℃–200℃–200℃–200℃–200℃–185℃–185℃–185℃–180℃–170℃–170℃，螺杆转速为30转/分钟；静态混合器的温度设定为180℃；齿轮泵的控制压力设定为6MPa，齿轮泵的温度设定为190℃；熔体冷却器的温度设定为140℃；挤出口模的温度设定为100℃，压力设定为15.0MPa；水下切粒刀具的转速设为650转/分钟；水下切粒系统提供的冷却水的温度设定为10℃，冷却水的压力设定为0.3MPa。
经过检测，本实施例制备的聚丙烯珠粒泡沫的发泡倍率约为54 倍，密度为0.017g/cm3，平均泡孔直径为33.2μm，闭孔率为94.3％。
第七实施例
原料包括：沙特基础工业公司(SABIC)生产的无规共聚聚丙烯，其密度为0.905g/cm3(@23℃)，熔融指数为1.7g/10min(@230℃ /2.16kg)。PTFE固体粉料由日本三菱化学株式会社生产，其型号为 A-3000。滑石粉为深圳市海扬粉体科技有限公司生产的塑料级滑石粉，其细度为10000目。超临界流体I为纯度99.9％的二氧化碳，超临界流体II为纯度99.5％的氮气。上述原料的添加量如表7所示。
表7
组分 PP PTFE 滑石粉 超临界二氧化碳 超临界氮气
添加量/质量百分数 余量 8.0 1.0 0.5 0.5
采用本实施例的上述原料制备低密度聚丙烯珠粒泡沫，步骤同第一实施例；区别在于：双螺杆温度设定为175℃；双螺杆挤出机料筒温度从料斗至挤出口依次设置为60℃–180℃–190℃–200℃–200℃–200℃–180℃–180℃–180℃–170℃–160℃–160℃，螺杆转速为45转/分钟；静态混合器的温度设定为180℃；齿轮泵的控制压力设定为15MPa，齿轮泵的温度设定为160℃；熔体冷却器的温度设定为150℃；挤出口模的温度设定为140℃，压力设定为10MPa；水下切粒刀具的转速设为500转/分钟；水下切粒系统提供的冷却水的温度设定为70℃，冷却水的压力设定为0.35MPa。
经过检测，本实施例制备的聚丙烯珠粒泡沫的发泡倍率约为51 倍，密度为0.0196g/cm3，平均泡孔直径为27.4μm，闭孔率为95.2％。
第八实施例
原料包括：北欧化工生产的高熔体强度PP，牌号为WB140HMS，其密度为0.905g/cm3(@23℃)，熔融指数为2.1g/10min(@230℃ /2.16kg)。PTFE固体粉料由日本三菱化学株式会社生产，其型号为 A-3000。滑石粉为深圳市海扬粉体科技有限公司生产的塑料级滑石粉，其细度为10000目。超临界流体I为纯度99.9％的二氧化碳，超临界流体II为纯度99.5％的氮气。上述原料的添加量如表8所示。
表8
组分 PP PTFE 滑石粉 超临界二氧化碳 超临界氮气
添加量/质量百分数 余量 1.0 3.0 0.6 0.4
采用本实施例的上述原料制备低密度聚丙烯珠粒泡沫，步骤同第一实施例；区别在于：双螺杆温度设定为175℃；双螺杆挤出机料筒温度从料斗至挤出口依次设置为60℃–180℃–180℃–210℃–210℃–210℃–195℃–195℃–195℃–180℃–170℃–170℃，螺杆转速为25转/分钟；静态混合器的温度设定为190℃；齿轮泵的控制压力设定为20MPa，齿轮泵的温度设定为190℃；熔体冷却器的温度设定为155℃；挤出口模的温度设定为140℃，压力设定为20MPa；水下切粒刀具的转速设为600转/分钟；水下切粒系统提供的冷却水的温度设定为80℃，冷却水的压力设定为0.3MPa。
经过检测，本实施例制备的聚丙烯珠粒泡沫的发泡倍率约为44 倍，密度为0.0224g/cm3，平均泡孔直径为36.4μm，闭孔率为92.7％。
第九实施例
原料包括：日本聚丙烯集团生产的等规聚丙烯，其密度为 0.905g/cm3(@23℃)，熔融指数为5.0g/10min(@230℃/2.16kg)。PTFE 固体粉料由日本三菱化学株式会社生产，其型号为A-3000。滑石粉为深圳市海扬粉体科技有限公司生产的塑料级滑石粉，其细度为8000 目。超临界流体I为纯度99.9％的二氧化碳，超临界流体II为纯度 99.5％的氮气。上述原料的添加量如表9所示。
表9
组分 PP PTFE 滑石粉 超临界二氧化碳 超临界氮气
添加量/质量百分数 余量 10 6.0 3.0 1.0
采用本实施例的上述原料制备低密度聚丙烯珠粒泡沫，步骤同第一实施例；区别在于：双螺杆温度设定为175℃；双螺杆挤出机料筒温度从料斗至挤出口依次设置为60℃–165℃–180℃–200℃–200℃–200℃–190℃–190℃–190℃–180℃–170℃–170℃，螺杆转速为40转/分钟；静态混合器的温度设定为180℃；齿轮泵的控制压力设定为10MPa，齿轮泵的温度设定为170℃；熔体冷却器的温度设定为160℃；挤出口模的温度设定为125℃，压力设定为25MPa；水下切粒刀具的转速设为500转/分钟；水下切粒系统提供的冷却水的温度设定为10℃，冷却水的压力设定为0.5MPa。
经过检测，本实施例制备的聚丙烯珠粒泡沫的发泡倍率约为50 倍，密度为0.0233g/cm3，平均泡孔直径为24.7μm，闭孔率为90.8％。
第十实施例
原料包括：沙特基础工业公司(SABIC)生产的无规共聚聚丙烯，其密度为0.905g/cm3(@23℃)，熔融指数为1.7g/10min(@230℃ /2.16kg)。PTFE固体粉料由日本三菱化学株式会社生产，其型号为 A-3000。滑石粉为深圳市海扬粉体科技有限公司生产的塑料级滑石粉，其细度为8000目。超临界流体I为纯度99.9％的二氧化碳，超临界流体II为纯度99.5％的氮气。上述原料的添加量如表10所示。
表10
组分 PP PTFE 滑石粉 超临界二氧化碳 超临界氮气
添加量/质量百分数 余量 3.0 8.0 7.0 1.0
采用本实施例的上述原料制备低密度聚丙烯珠粒泡沫，步骤同第一实施例；区别在于：双螺杆温度设定为175℃；双螺杆挤出机料筒温度从料斗至挤出口依次设置为60℃–160℃–180℃–200℃–230℃–230℃–230℃–200℃–200℃–190℃–190℃–180℃，螺杆转速为45转/分钟；静态混合器的温度设定为180℃；齿轮泵的控制压力设定为16MPa，齿轮泵的温度设定为180℃；熔体冷却器的温度设定为160℃；挤出口模的温度设定为160℃，压力设定为18MPa；水下切粒刀具的转速设为650转/分钟；水下切粒系统提供的冷却水的温度设定为30℃，冷却水的压力设定为0.3MPa。
经过检测，本实施例制备的聚丙烯珠粒泡沫的发泡倍率约为53 倍，密度为0.0179g/cm3，平均泡孔直径为27.7μm，闭孔率为94.1％。
第十一实施例
原料包括：北欧化工生产的高熔体强度PP，牌号为WB140HMS，其密度为0.905g/cm3(@23℃)，熔融指数为2.1g/10min(@230℃ /2.16kg)。PTFE固体粉料由日本三菱化学株式会社生产，其型号为 A-3000。滑石粉为深圳市海扬粉体科技有限公司生产的塑料级滑石粉，其细度为8000目。超临界流体I为纯度99.9％的二氧化碳，超临界流体II为纯度99.5％的氮气。上述原料的添加量如表11所示。
表11
组分 PP PTFE 滑石粉 超临界二氧化碳 超临界氮气
添加量/质量百分数 余量 4.0 3.0 9.0 1.0
采用本实施例的上述原料制备低密度聚丙烯珠粒泡沫，步骤同第一实施例；区别在于：双螺杆温度设定为220℃；双螺杆挤出机料筒温度从料斗至挤出口依次设置为60℃–170℃–200℃–210℃–220℃–220℃–220℃–220℃–200℃–180℃–160℃–160℃，螺杆转速为30转/分钟；静态混合器的温度设定为155℃；齿轮泵的控制压力设定为16MPa，齿轮泵的温度设定为150℃；熔体冷却器的温度设定为135℃；挤出口模的温度设定为125℃，压力设定为20MPa；水下切粒刀具的转速设为650转/分钟；水下切粒系统提供的冷却水的温度设定为65℃，冷却水的压力设定为0.6MPa。
经过检测，本实施例制备的聚丙烯珠粒泡沫的发泡倍率约为46 倍，密度为0.0242g/cm3，平均泡孔直径为31.9μm，闭孔率为92.2％。
需要说明的是，TPU是一种热塑性弹性体材料，其发泡规律特性与聚丙烯(PP)存在较大差异。聚丙烯是一种难发泡材料，其原因是聚丙烯的熔体强度差，导致发泡时泡孔成核差、泡孔容易发生合并与塌陷、工艺窗口窄等问题。而且，目前的聚丙烯珠粒泡沫主要采用釜压发泡方法生产，存在成型效率低、工艺流程长、工艺可操作性差、生产存在安全隐患等问题。为解决这些问题，本发明提出利用挤出发泡法，制备聚丙烯珠粒泡沫，利用聚四氟乙烯改善聚丙烯的熔体强度，同时利用滑石粉增强泡孔成核，从而可直接通过挤出发泡制备具有均匀闭孔结构的低密度聚丙烯泡沫。另外，TPU泡沫的发泡倍率最高不会超过15倍，而本发明专利中PP泡沫的发泡倍率高达54倍。
以上所述仅为本发明的优选实施例，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。

Claims (10)

1.一种低密度聚丙烯珠粒泡沫，其特征在于，按质量百分数计，所述泡沫的原料组成包括：80～98％PP、0.5～12％PTFE、0.5～10％滑石粉、0.9～10％超临界二氧化碳、0.1～1％超临界氮气。
2.如权利要求1所述的低密度聚丙烯珠粒泡沫，其特征在于，所述PP的含量为85～98％，进一步优选为90～95％。
3.如权利要求1所述的低密度聚丙烯珠粒泡沫，其特征在于，所述PTFE的含量为1～10％，进一步优选为2～8％。
4.如权利要求1所述的低密度聚丙烯珠粒泡沫，其特征在于，所述滑石粉的含量为1～8％，进一步优选为2～6％。
5.如权利要求1-4任一项所述的低密度聚丙烯珠粒泡沫，其特征在于，所述二氧化碳的含量为2～9％，进一步优选为3～7％。
6.如权利要求1-4任一项所述的低密度聚丙烯珠粒泡沫，其特征在于，所述氮气的含量为0.1～0.8％，进一步优选为0.2～0.6％。
7.权利要求1-6任一项所述低密度聚丙烯珠粒泡沫的制备方法，其特征在于，步骤为：
(1)将PP、PTFE、滑石粉按比例通过料斗加入到挤出机料筒中，待PP熔融并与PTFE、滑石粉初步混合后，向料筒中依次超临界二氧化碳和超临界氮气；
(2)待PP、PTFE、滑石粉、超临界二氧化碳、超临界氮气在挤出机料筒中充分混合均匀后挤出，然后挤出发泡；
(3)挤出发泡物经切粒、输运、干燥，即得低密度聚丙烯珠粒泡沫。
8.如权利要求7所述低密度聚丙烯珠粒泡沫的制备方法，其特征在于，所述挤出机为双螺杆共混挤出机料；优选地，步骤(1)中，所述挤出机料筒混合段的温度为165～230℃，优选地为170～210℃；
或者，步骤(3)中，所述切粒的温度为10～80℃，更优选为30～60℃；优选地，所述切粒的工序采用水下切粒装置进行。
9.如权利要求7或8所述低密度聚丙烯珠粒泡沫的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，挤出后依次流经安装在双螺杆挤出机下游的静态混合器、齿轮泵、熔体冷却器、挤出口模挤出发泡；
优选地，所述静态混合器的温度为140～190℃，更优选为150～170℃；
优选地，所述齿轮泵的温度为140～190℃，更优选为150～170℃；
优选地，所述齿轮泵调控的上游熔体压力为6～20MPa，更优选为8～18MPa；
优选地，所述熔体冷却器的温度为100～160℃，更优选为110～140℃；
优选地，所述挤出口模的温度为100～160℃，更优选为110～140℃；
优选地，所述挤出口模的压力为10～25MPa，更优选为12～20MPa。
10.权利要求1-6任一项所述低密度聚丙烯珠粒泡沫在包装、建筑、交通运输、安全防护领域中的应用。
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