CN112080069A - 一种发泡聚丙烯木塑材料及其制备方法 - Google Patents

一种发泡聚丙烯木塑材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种发泡聚丙烯木塑材料及其制备方法，包括以下步骤：将凹凸棒土经过球磨粉碎，过筛，取第一预设量的凹凸棒土溶解于有机溶剂中，按比例称取第二预设量的化学发泡剂加入其中，预设温度下磁力搅拌一段时间形成混合溶液；将混合溶液进行高速离心，取底部沉淀物，用有机溶剂反复洗涤多次，放入真空烘箱中干燥，研磨成粉，过筛，得到负载有凹凸棒土的复合发泡剂；将第三预设量的复合发泡剂加入到熔融的聚丙烯木塑材料中，转移到预设形状的模具中，加热，复合发泡剂分解使其内部形成均匀且致密的孔洞结构，得到发泡聚丙烯木塑材料。本制备方法制单便捷，不需要超临界技术进行制备，制备难度低。

Description

一种发泡聚丙烯木塑材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及发泡聚丙烯木塑材料技术领域，尤其涉及一种发泡聚丙烯木塑材料及其制备方法。
背景技术
发泡聚丙烯木塑材料，具有相对密度小、热导率低、吸水性小、耐冲击振动等特点，广泛地用于机械设备、仪器仪表、家具等领域。然而，常见的发泡聚丙烯木塑材料通常采用超临界技术进行制备得到，制备技术难度较大。
发明内容
本发明为解决现有发泡聚丙烯木塑材料制备不便的技术问题，提供了一种发泡聚丙烯木塑材料及其制备方法。
本发明提供了一种发泡聚丙烯木塑材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，将凹凸棒土经过球磨粉碎，过筛，取第一预设量的凹凸棒土溶解于有机溶剂中，按比例称取第二预设量的化学发泡剂加入其中，预设温度下磁力搅拌一段时间形成混合溶液；
步骤S2，将混合溶液进行高速离心，取底部沉淀物，用有机溶剂反复洗涤多次，放入真空烘箱中干燥，研磨成粉，过筛，得到负载有凹凸棒土的复合发泡剂；
步骤S3，将第三预设量的复合发泡剂加入到熔融的聚丙烯木塑材料中，转移到预设形状的模具中，加热，复合发泡剂分解使其内部形成均匀且致密的孔洞结构，得到发泡聚丙烯木塑材料。
进一步地，所述有机溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
进一步地，所述化学发泡剂包括偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠和碳酸钠中的一种或多种。
进一步地，步骤S1中，凹凸棒土和化学发泡剂的比例为1:1～1:4。
进一步地，步骤S1中，所述搅拌时间为12h～48h，过筛的筛子为200目，预设温度为60℃。
进一步地，步骤S2中，所述真空烘箱的烘干温度为60℃～80℃，烘干时间为6h～24h，过筛的筛子为200目。
进一步地，步骤S3中，所述聚丙烯木塑材料以质量为单位包括：
40～70份的聚丙烯塑料，
20～50份的植物纤维粉，
5～10份的马来酸酐，
0.5～5份的防老剂，
0.5～5份的润滑剂，及
10～20份的无机填料。
进一步地，所述复合发泡剂与聚丙烯木塑材料的比例为1：100～1:500。
另一方面，本发明还提供一种发泡聚丙烯木塑材料，所述发泡聚丙烯木塑材料采用所述的制备方法制得。
本发明的有益效果是：本发明制备的发泡聚丙烯木塑材料通过在有机溶剂中将凹凸棒土和化学发泡剂混合，利用凹凸棒土丰富的内孔道和较大的比表面积，将化学发泡剂颗粒负载在凹凸棒土之中，再将此复合发泡剂加入到熔融的聚丙烯木塑材料中，在加工成型过程中复合发泡剂分解使其内部形成孔洞结构，具有强度高、密度轻、有良好的隔热保温性能等特点；本制备方法制单便捷，不需要超临界技术进行制备，制备难度低。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
本发明提供了一种发泡聚丙烯木塑材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，将凹凸棒土经过球磨粉碎，过筛，取第一预设量的凹凸棒土溶解于有机溶剂中，按比例称取第二预设量的化学发泡剂加入其中，预设温度下磁力搅拌一段时间形成混合溶液；
步骤S2，将混合溶液进行高速离心，取底部沉淀物，用有机溶剂反复洗涤多次，放入真空烘箱中干燥，研磨成粉，过筛，得到负载有凹凸棒土的复合发泡剂；
步骤S3，将第三预设量的复合发泡剂加入到熔融的聚丙烯木塑材料中，转移到预设形状的模具中，加热，复合发泡剂分解使其内部形成均匀且致密的孔洞结构，得到发泡聚丙烯木塑材料。
本发明制备的发泡聚丙烯木塑材料通过在有机溶剂中将凹凸棒土和化学发泡剂混合，利用凹凸棒土丰富的内孔道和较大的比表面积，将化学发泡剂颗粒负载在凹凸棒土之中，再将此复合发泡剂加入到熔融的聚丙烯木塑材料中，在加工成型过程中复合发泡剂分解使其内部形成孔洞结构，制备的发泡聚丙烯木塑材料具有强度高、密度轻、有良好的隔热保温性能等特点；本制备方法制单便捷，不需要超临界技术进行制备，制备难度低。
凹凸棒土是一种结构独特、性能优异的非金属黏土矿物，其价格低廉，特性突出，应用广泛。利用凹凸棒丰富的内孔洞和相对较大的比表面积来吸附化学发泡剂颗粒，使其不容易团聚，起到更好的分散作用。将制得的复合发泡剂与熔融的聚丙烯木塑材料混合，倒入到一定形状的模具中，使发泡剂在加工成型时分解产生气泡，从而实现加工与发泡同步进行。通过调节发泡剂和凹凸棒土的比例可以制备一系列不同孔体积和密度的发泡材料。制备的发泡聚丙烯木塑材料具有强度高、密度轻、无环境污染、无毒、有良好的力学性能等诸多特点。
由于凹凸棒土的丰富内孔道结构和较大的比表面积，能够对化学发泡剂颗粒起到很好的吸附和固定的作用，从而起到更好的的分散效果。将得到的复合发泡剂加入到熔融的聚丙烯木塑材料中，通过调整发泡剂的负载量，使发泡剂分解温度处于加工温度区间内，使其在加工成型时分解产生气泡，从而实现加工与发泡同步进行。
在一个可选实施例中，所述有机溶剂包括二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基乙酰胺（DMAC）、二甲基亚砜（DMSO）和N-甲基吡咯烷酮（NMP）中的一种或多种。
在一个可选实施例中，所述化学发泡剂包括偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠和碳酸钠中的一种或多种。
在一个可选实施例中，步骤S1中，凹凸棒土和化学发泡剂的比例为1:1～1:4。
在一个可选实施例中，步骤S1中，所述搅拌时间为12h～48h，过筛的筛子为200目，预设温度为60℃。
在一个可选实施例中，步骤S2中，所述真空烘箱的烘干温度为60℃～80℃，烘干时间为6h～24h，过筛的筛子为200目。
在一个可选实施例中，步骤S3中，所述聚丙烯木塑材料以质量为单位包括：
40～70份的聚丙烯塑料，
20～50份的植物纤维粉，
5～10份的马来酸酐，
0.5～5份的防老剂，
0.5～5份的润滑剂，及
10～20份的无机填料。
在一个可选实施例中，所述复合发泡剂与聚丙烯木塑材料的比例为1：100～1:500。
另一方面，本发明还提供一种发泡聚丙烯木塑材料，所述发泡聚丙烯木塑材料采用所述的制备方法制得。
本发明制备的发泡聚丙烯木塑材料通过在有机溶剂中将凹凸棒土和化学发泡剂混合，利用凹凸棒土丰富的内孔道和较大的比表面积，将化学发泡剂颗粒负载在凹凸棒土之中，再将此复合发泡剂加入到熔融的聚丙烯木塑材料中，在加工成型过程中复合发泡剂分解使其内部形成孔洞结构，具有强度高、密度轻、有良好的隔热保温性能等特点；本制备方法制单便捷，不需要超临界技术进行制备，制备难度低。
具体实施例如下：
实施例1
将凹凸棒土经过球磨粉碎，过200目筛子，取5g充分溶解于20ml二甲基亚砜中，再按等比例称取5g的偶氮二甲酰胺加入其中，60℃下磁力搅拌48h；
将混合溶液进行离心，取底部沉淀物，用二甲基亚砜反复洗涤多次，放入真空烘箱中60℃干燥12h，研磨成粉，过200目筛子，得到含有凹凸棒土的复合发泡剂；
将复合发泡剂按照1:500的比例在成型加工过程中加入到熔融的聚丙烯木塑材料中，转移到一定形状的模具中，加热，发泡剂分解使其内部形成均匀且致密的孔洞结构，得到发泡聚丙烯木塑材料。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (9)

1.一种发泡聚丙烯木塑材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将凹凸棒土经过球磨粉碎，过筛，取第一预设量的凹凸棒土溶解于有机溶剂中，按比例称取第二预设量的化学发泡剂加入其中，预设温度下磁力搅拌一段时间形成混合溶液；
步骤S2，将混合溶液进行高速离心，取底部沉淀物，用有机溶剂反复洗涤多次，放入真空烘箱中干燥，研磨成粉，过筛，得到负载有凹凸棒土的复合发泡剂；
步骤S3，将第三预设量的复合发泡剂加入到熔融的聚丙烯木塑材料中，转移到预设形状的模具中，加热，复合发泡剂分解使其内部形成均匀且致密的孔洞结构，得到发泡聚丙烯木塑材料。
2.如权利要求1所述的一种发泡聚丙烯木塑材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种发泡聚丙烯木塑材料的制备方法，其特征在于，所述化学发泡剂包括偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠和碳酸钠中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种发泡聚丙烯木塑材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，凹凸棒土和化学发泡剂的比例为1:1～1:4。
5.如权利要求1所述的一种发泡聚丙烯木塑材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述搅拌时间为12h～48h，过筛的筛子为200目，预设温度为60℃。
6.如权利要求1所述的一种发泡聚丙烯木塑材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述真空烘箱的烘干温度为60℃～80℃，烘干时间为6h～24h，过筛的筛子为200目。
7.如权利要求1所述的一种发泡聚丙烯木塑材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述聚丙烯木塑材料以质量为单位包括：
40～70份的聚丙烯塑料，
20～50份的植物纤维粉，
5～10份的马来酸酐，
0.5～5份的防老剂，
0.5～5份的润滑剂，及
10～20份的无机填料。
8.如权利要求1所述的一种发泡聚丙烯木塑材料的制备方法，其特征在于，所述复合发泡剂与聚丙烯木塑材料的比例为1：100～1:500。
9.一种发泡聚丙烯木塑材料，其特征在于，所述发泡聚丙烯木塑材料采用权利要求1~8任一项所述的制备方法制得。
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