CN111438958A - 一种聚丙烯发泡材料的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯发泡材料的生产方法，涉及发泡材料生产技术领域。本发明包括如下步骤：S01、原料准备：聚丙烯25‑35份、聚乙烯38‑50份、发泡剂5.5‑13份、润滑剂0.83份、抗氧剂及辅助抗氧剂1.24份、交联助剂0.25份、热塑性弹性体7‑15份、食用油0.22份以及色母0.29‑1.6份；S02、混料搅拌；S03、一次造粒；S04、二次造粒；S05、搅拌烘干；S06、挤成母板；S07、母板委外辐照；S08、发泡；S09、后处理。本发明通过双螺杆造粒，解决聚丙烯的高熔点以及发泡剂分解温度低的问题，实现原料的均匀分散；确保母料的均匀熔融，保证产品质量的稳定性。

Description

一种聚丙烯发泡材料的生产方法
技术领域
本发明属于发泡材料生产技术领域，特别是涉及一种聚丙烯发泡材料的生产方法。
背景技术
辐射交联聚乙烯发泡材料，具有细密的闭孔结构，光滑的外表.优良的回弹性，较高的力学强度。优异的隔热、防水性能.优良的耐老化性和耐化学腐蚀性，可进行复合、粘接、切割等二次成型加工。而随着汽车内饰要求的不断提高，其耐温性差、硬度低等因素已不能满足高档汽车内饰的要求，所以聚丙烯发泡材料在汽车上的应用逐渐产生。
辐射交联聚乙烯发泡材料配方组成：聚乙烯、发泡剂、敏化剂、阻燃剂、色母等。根据产品规格确定低密度聚乙烯、发泡剂、敏化剂和阻燃剂添加量，实现产品相近功能。
目前同类产品主要以聚乙烯发泡材为主，其主要缺点是：耐温性差(最高110)，硬度低(25倍硬度25-30)。生产设备、工艺简单，无法解决聚丙烯熔点高，发泡剂分解温度低的矛盾，限制了聚丙烯在发泡材料中的使用。现有的密炼、造粒设备和挤出工艺有以下不足：(1)密炼设备及工艺：在使用过程中，存在密炼温度低、时间短、物料相融性差，无法满足高熔点物料的熔融要求。(2)造粒设备及工艺：造粒挤出为单螺杆且行程短，无法确保聚丙烯和其他物料的充分融合。(3)母板挤出：由于聚丙烯熔温高、发泡剂分解温度低、所以挤出加工工艺窄、加工难度大，目前聚乙烯的挤出工艺已无法实现聚丙烯母板的挤出。
随着应用市场的发展和生产技术的进步，通过添加相应生产设备和加工工艺调整，可以实现聚丙烯发泡材料的批量生产。
发明内容
本发明提供了一种聚丙烯发泡材料的生产方法，解决了以上问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种聚丙烯发泡材料的生产方法，包括如下步骤：
S01、原料准备：按如下配重份数准备原料：聚丙烯25-35份、聚乙烯38-50份、发泡剂5.5-13份、润滑剂0.83份、抗氧剂及辅助抗氧剂1.24份、交联助剂0.25份、热塑性弹性体7-15份、食用油0.22份以及色母0.29-1.6份；
S02、混料搅拌：将步骤S01中除去发泡剂和交联助剂外的原料按所需要比重进行精准称重，混合并均匀搅拌；
S03、一次造粒：将S02中混合料通过双螺杆挤出机于200℃一次造粒；
S04、二次造粒：经S03一次造粒的母料加入原料中相应份数的发泡剂和交联助剂进行搅拌均匀，通过双螺杆挤出机于150℃二次造粒；
S05、搅拌烘干：经S04二次造粒的母料经120℃时长90分钟加热搅拌烘干；
S06、挤成母板：经S05搅拌烘干后的烘干料经单螺杆挤出机于155℃挤成母板；
S07、母板委外辐照：将经S06步骤获得的母板进行委外辐照；
S08、发泡：经步骤S07辐照后的母板于网速1.5m/min，发泡温度220℃水平发泡；
S09、后处理：根据需求进行在线裁切为相应规格或在线收卷。
进一步地，所述S03步骤一次造粒是根据发泡剂分解温度，在确保物料熔融的前提下，按照发泡剂分解温度就低原则，确保发泡剂均匀分散的同时实现母料的二次熔融。
进一步地，所述S06步骤挤成母板是在母料烘干的基础上，根据配方原料物性，设定相应的挤出工艺，包括挤出机机身温度、转速、螺杆冷却水的大小设定。
本发明相对于现有技术包括有以下有益效果：
1、解决聚丙烯发泡材料的造粒和挤出问题，为聚丙烯发泡材料的正常生产奠定基础。
2、双螺杆造粒：解决现有造粒过程中，密炼温度低、时间短、物料相融性差的问题，满足聚丙烯高熔点、发泡剂分解温度低的熔融要求；解决现有造粒单螺杆挤出机行程短，无法保证聚丙烯和其他物料充分融合的问题。通过一次造粒解决聚丙烯的高熔点及原料的均匀分散；通过二次造粒解决发泡剂分解温度低的问题，在确保母料均匀分散的同时，确保产品的质量和材料的稳定生产。
3、单螺杆挤出：由于聚丙烯熔温高、发泡剂分解温度低，导致聚丙烯母板挤出加工工艺窄，生产难度大，本发明解决单螺杆挤出机机身温度高而螺杆冷却水水温波动给聚丙烯母板挤出造成的影响，确保聚丙烯母板的正常生产。
4、聚丙烯发泡材料在提高材料硬度的同时，耐温性能也有大幅提高，最高可达130度，是目前高端汽车耐温内饰发泡材料的首选，具有广阔的应用前景，是聚乙烯发泡材料无法实现的新型产品。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种聚丙烯发泡材料的生产方法的步骤图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明的一种聚丙烯发泡材料的生产方法，聚丙烯发泡材以聚丙烯为主要原料，添加发泡剂、交联助剂及其他辅料，经高能电子辐照交联后高温发泡制作而成。本发明通过生产工艺的创新来解决聚丙烯高熔点和发泡剂低分解之间的矛盾，实现聚丙烯发泡材料原料的造粒、挤出，确保产品的质量和生产的稳定。
具体为：
造粒：由于聚丙烯的熔点高，按照目前工艺，密炼温度低、均匀性差，无法实现聚丙烯母料的造粒，所以选用双螺杆挤出机解决母料造粒问题。通过一次造粒，解决聚丙烯的高熔点，实现原料的均匀分散；通过二次造粒克服发泡剂分解温度低的问题，在满足母料均匀分散的同时，保证产品的质量和材料的稳定生产。
挤出：由于聚丙烯的加工温度高、工艺窄，挤出温度及螺杆水温的波动会直接影响母板的质量，目前挤出工艺无法满足聚丙烯母板的要求；本发明在挤出时根据聚丙烯熔点高、发泡剂分解温度低的特性设置相应机身温度，同时控制螺杆冷却水，避免由于螺杆水温波动引起的母板变化；
本发明为聚丙烯发泡材的生产工艺设计：
a,为实现聚丙烯发泡，本发明提供生产工艺设计：
1、双螺杆造粒:包括一次造粒、二次造粒。
一次造粒：包括混料①、造粒②，混料①为根据配方物料熔点，剔除分解温度低的原料，进行原料的准确称重和均匀搅拌，在混料过程中为了确保各种原料的搅拌均匀，添加少量食用油，增加原料之间的粘性；造粒②为根据物料熔融温度的不同，进行高熔点物料的造粒，在保证物料物性不发生变化的情况下，采用熔点就高原则，设置200℃挤出温度，确保聚丙烯和其他原料的完全熔融。
一区 二区 三区 四区 五区 六区 七区 八区 九区 机头 主机转速 喂料转速
140 165 200 200 200 200 195 183 170 166 275 22
表1：一次造粒双螺杆挤出机工作参数表
二次造粒：包括混料③、造粒④，混料③为一次母料、发泡剂和交联助剂的准确称重，然后进行均匀搅拌；造粒④为根据发泡剂分解温度，在确保物料熔融的前提下，按发泡剂分解温度就低原则，设置150℃挤出温度，实现发泡剂、交联助剂和其他原料的充分熔合；
Figure BDA0002414291500000061
表2：二次造粒双螺杆挤出机工作参数表
2、单螺杆挤出：包括烘干⑤、挤出⑥；
烘干⑤为二次母料的准确称重，设定120温度℃、90分钟烘干时间，确保母料的干燥无水分；挤出⑥为在母料烘干的基础上，根据母料的物性，设定相应的挤出工艺，按照发泡剂分解温度就低原则，确保所有物料完全熔融的情况下，充分考虑聚丙烯熔点高、加工工艺窄、加工难度大的特点，设定精确的机身温度、主机转速，减小螺杆冷却水，实现单螺杆挤出机聚丙烯发泡材料母板的稳定生产。
一区 二区 三区 四区 五区 六区 流道 模具 主机转速
135 145 155 155 152 149 152 152 13.0
表3：单螺杆挤出工作参数表
3、挤出母板委外辐照，水平发泡。
本聚丙烯发泡材料由以下方法制备得到：
原料：聚丙烯、聚乙烯、发泡剂、润滑剂、抗氧剂、辅助抗氧剂、交联助剂、热塑性弹性体、食用油、色母。
工艺步骤：
1、双螺杆造粒：包括一次造粒、二次造粒；
2、单螺杆挤出：包括加热搅拌烘干、挤出；
3、辐照：母板委外辐照；
4、发泡：母板水平发泡、收卷；
工艺条件：
双螺杆造粒：原料称重并搅拌均匀；
Figure BDA0002414291500000071
表4：造粒工艺表
单螺杆挤出：温度120℃，时间90分钟搅拌烘干；挤出工艺表
Figure BDA0002414291500000072
表5：挤出工艺表
辐照：委外辐照，剂量7.8M 2层1次
Figure BDA0002414291500000073
表6：发泡工艺表
所用设备：
造粒：混料机、双螺杆挤出机；
挤出：加热搅拌烘干机、单螺杆挤出机；
发泡：三段式水平发泡炉；
辅机：修边机、测厚仪、裁切刀、收卷机。
该化学品的结构表征：红外、紫外、质谱、核磁等或物理化学或生物化学特性参数罗列。
Figure BDA0002414291500000081
表7、发泡材料物性表
目前聚丙烯发泡材料主要用于高档汽车顶棚，行李舱内衬及空调机的蒸汽阻尼板、侧护板、门内板吸能保护垫、缓冲垫、头枕、遮阳板、仪表保温板及车门内侧隔热保温。
实施例1：
AQ2505.5B(25倍5.5mm辐射交联聚丙烯发泡材料)的制备
原料：聚丙烯25份、聚乙烯50份、发泡剂13份、润滑剂0.83份、抗氧剂及辅助抗氧剂1.24份、交联助剂0.25份、热塑性弹性体7份、食用油0.22份以及色母1.6份。
制备工艺：
(1)将原料中聚丙烯、聚乙烯、润滑剂、抗氧剂、辅助抗氧剂、热塑性弹性体、食用油以及色母称重混合并搅拌均匀；
(2)将混合料通过双螺杆挤出机200℃一次造粒；
(3)一次母料加入发泡剂和交联助剂搅拌均匀，通过双螺杆挤出机150℃二次造粒；
(4)二次母料经过120℃90分钟加热搅拌烘干；
(5)烘干料经过单螺杆挤出机155℃挤成母板；
(6)母板委外辐照；
(7)辐照母板经网速1.5m/min，发泡温度220℃水平发泡；
(8)根据客户要求在线裁切为相应规格。
实施例2：
AQ1503BE(15倍3mm电子交联聚丙烯发泡材料)的制备
原料：聚丙烯30份、聚乙烯38份、发泡剂7份、润滑剂0.83份、抗氧剂及辅助抗氧剂1.24份、交联助剂0.25份、热塑性弹性体15份、食用油0.22份以及色母0.43份。
制备工艺：
(1)将原料中聚丙烯、聚乙烯、润滑剂、抗氧剂、辅助抗氧剂、热塑性弹性体、食用油以及色母称重混合并搅拌均匀；
(2)将混合料通过双螺杆挤出机200℃一次造粒；
(3)一次母料加入发泡剂和交联助剂搅拌均匀，通过双螺杆挤出机150℃二次造粒；
(4)二次母料经过120℃90分钟加热搅拌烘干；
(5)烘干料经过单螺杆挤出机155℃挤成母板；
(6)母板委外辐照；
(7)辐照母板经网速2.2m/min，发泡温度226℃水平发泡；
(8)根据客户要求在线收卷。
实施例3：
AQ1003BE(10倍3mm电子交联聚丙烯发泡材料)的制备
原料：聚丙烯35份、聚乙烯40份、发泡剂5.5份、润滑剂0.83份、抗氧剂及辅助抗氧剂1.24份、交联助剂0.25份、热塑性弹性体7份、食用油0.22份以及色母0.29份。
制备工艺：
(1)将原料中聚丙烯、聚乙烯、润滑剂、抗氧剂、辅助抗氧剂、热塑性弹性体、食用油以及色母称重混合并搅拌均匀；
(2)将混合料通过双螺杆挤出机200℃一次造粒；
(3)一次母料加入发泡剂和交联助剂搅拌均匀，通过双螺杆挤出机150℃二次造粒；
(4)二次母料经过120℃90分钟加热搅拌烘干；
(5)烘干料经过单螺杆挤出机155℃挤成母板；
(6)母板委外辐照；
(7)辐照母板经网速2.0m/min，发泡温度224℃水平发泡；
(8)根据客户要求在线裁切为相应规格。
有益效果：
1、解决聚丙烯发泡材料的造粒和挤出问题，为聚丙烯发泡材料的正常生产奠定基础。
2、双螺杆造粒：解决现有造粒过程中，密炼温度低、时间短、物料相融性差的问题，满足聚丙烯高熔点、发泡剂分解温度低的熔融要求；解决现有造粒单螺杆挤出机行程短，无法保证聚丙烯和其他物料充分融合的问题。通过一次造粒解决聚丙烯的高熔点及原料的均匀分散；通过二次造粒解决发泡剂分解温度低的问题，在确保母料均匀分散的同时，确保产品的质量和材料的稳定生产。
3、单螺杆挤出：由于聚丙烯熔温高、发泡剂分解温度低，导致聚丙烯母板挤出加工工艺窄，生产难度大，本发明解决单螺杆挤出机机身温度高而螺杆冷却水水温波动给聚丙烯母板挤出造成的影响，确保聚丙烯母板的正常生产。
4、聚丙烯发泡材料在提高材料硬度的同时，耐温性能也有大幅提高，最高可达130度，是目前高端汽车耐温内饰发泡材料的首选，具有广阔的应用前景，是聚乙烯发泡材料无法实现的新型产品。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.一种聚丙烯发泡材料的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01、原料准备：按如下配重份数准备原料：聚丙烯25-35份、聚乙烯38-50份、发泡剂5.5-13份、润滑剂0.83份、抗氧剂及辅助抗氧剂1.24份、交联助剂0.25份、热塑性弹性体7-15份、食用油0.22份以及色母0.29-1.6份；
S02、混料搅拌：将步骤S01中除去发泡剂和交联助剂外的原料按所需要比重进行精准称重，混合并均匀搅拌；
S03、一次造粒：将S02中混合料通过双螺杆挤出机于200℃一次造粒；
S04、二次造粒：经S03一次造粒的母料加入原料中相应份数的发泡剂和交联助剂进行搅拌均匀，通过双螺杆挤出机于150℃二次造粒；
S05、搅拌烘干：经S04二次造粒的母料经120℃时长90分钟加热搅拌烘干；
S06、挤成母板：经S05搅拌烘干后的烘干料经单螺杆挤出机于155℃挤成母板；
S07、母板委外辐照：将经S06步骤获得的母板进行委外辐照；
S08、发泡：经步骤S07辐照后的母板于网速1.5m/min，发泡温度220℃水平发泡；
S09、后处理：根据需求进行在线裁切为相应规格或在线收卷。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯发泡材料的生产方法，其特征在于，所述S03步骤一次造粒是根据发泡剂分解温度，在确保物料熔融的前提下，按照发泡剂分解温度就低原则，确保发泡剂均匀分散的同时实现母料的二次熔融。
3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯发泡材料的生产方法，其特征在于，所述S06步骤挤成母板是在母料烘干的基础上，根据配方原料物性，设定相应的挤出工艺，包括挤出机机身温度、转速、螺杆冷却水的大小设定。
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