CN112574515A - 一种聚丙烯发泡材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚丙烯发泡材料及其制备方法，按重量份计包括如下组分：聚丙烯树脂65～90份；增韧剂1～20份；低密度聚乙烯1～20份、滑石粉5～15份、相容剂0.1～1份、助剂0.2～2份和发泡剂；所述相容剂为聚烯烃类接枝物，所述聚烯烃类接枝物为为PP接枝马来酸酐、POE接枝马来酸酐或者PE接枝马来酸酐，所述增韧剂为乙烯‑丁烯共聚物、乙烯‑辛烯共聚物。本发明的聚丙烯发泡材料搭配聚丙烯树脂、低密度聚乙烯、作为增韧剂的乙烯‑丁烯共聚物、乙烯‑辛烯共聚物以及作为相容剂的聚烯烃类接枝物后可以提高熔体强度、减小泡孔直径、发泡更均匀，提高了聚丙烯发泡材料的发泡性能，而且可显著提高聚丙烯发泡材料发泡成型后的冲击性能。

Description

一种聚丙烯发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子复合材料领域，具体涉及一种聚丙烯发泡材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)具有密度低、易加工、力学性能优异等优点，已广泛应用在汽车工业、家电及机械领域。对于汽车工业，聚丙烯主要应用在汽车内外饰零部件上，内饰件如仪表板、门板和立柱等，外饰件如保险杠、挡泥板、导流板等。随着节能减排和汽车轻量化的逐年推进，发泡成型聚丙烯技术在汽车零部件领域也在不断推广，二次开模发泡用聚丙烯材料正在由第一代(20％滑石粉填充)向第二代(10％滑石粉填充)过渡，并且已经开始第三代(无填充)的研发。
为了提高聚丙烯材料的发泡性能，人们进行了很多研究，特别是在高熔体强度聚丙烯的开发和挑选方面，以及发泡剂的机理和性能方面都进行了很深的研究，获得了很好的发泡倍率和外观。但发泡后的冲击性能降低很多，限制了产品的应用范围。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种聚丙烯发泡材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种聚丙烯发泡材料，按重量份计包括如下组分：聚丙烯树脂65～90份；增韧剂1～20份；低密度聚乙烯(LDPE)1～20份、滑石粉5～15份、相容剂0.1～1份、助剂0.2～2份和发泡剂；所述相容剂为聚烯烃类接枝物，所述聚烯烃类接枝物为PP接枝马来酸酐、POE接枝马来酸酐，所述增韧剂为乙烯-丁烯共聚物或者乙烯-辛烯共聚物。
上述的聚丙烯发泡材料搭配聚丙烯树脂、低密度聚乙烯、作为增韧剂的乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物以及作为相容剂的聚烯烃类接枝物后可以提高熔体强度、减小泡孔直径、发泡更均匀，提高了聚丙烯发泡材料的发泡性能，而且可显著提高聚丙烯发泡材料发泡成型后的机械性能。
优选地，所述聚丙烯发泡材料按重量份计包括如下组分：聚丙烯树脂65～90份；增韧剂11～17份；低密度聚乙烯2～10份、滑石粉5～15份、相容剂0.1～1份、助剂0.2～2份和发泡剂，所述发泡剂占所述聚丙烯发泡材料重量的2％～3％。
发明人通过研究发现，上述重量配比的聚丙烯发泡材料发泡成型后具有更优异的机械性能。
优选地，所述增韧剂的密度为0.857～0.868g/cm3，所述增韧剂在190℃和2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率为0.3～30g/10min。
优选地，所述助剂包括抗氧剂、光稳定剂、和润滑剂中的至少一种。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类或亚磷酸酯类抗氧剂。
优选地，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸金属盐类化合物。
优选地，所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯树脂，所述共聚聚丙烯树脂在230℃和2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率为30～150g/10min。
优选地，所述低密度聚乙烯的密度为0.915～0.928g/cm3，所述低密度聚乙烯在190℃和2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率为0.2～20g/10min，所述滑石粉的目数为1250～5000。
本发明还提供上述任一所述聚丙烯发泡材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：将聚丙烯发泡材料中的组分按照重量配比混合后熔融混炼挤出造粒，注塑成发泡材料。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种聚丙烯发泡材料及其制备方法，本发明的聚丙烯发泡材料搭配聚丙烯树脂、低密度聚乙烯、作为增韧剂的乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物以及作为相容剂的聚烯烃类接枝物后可以提高熔体强度、减小泡孔直径、发泡更均匀，提高了聚丙烯发泡材料的发泡性能，而且很大程度保持了冲击性能。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
作为本发明实施例的一种聚丙烯发泡材料，按重量份计包括如下组分：聚丙烯树脂70份；增韧剂17份；低密度聚乙烯3份、滑石粉10份、相容剂0.5份、助剂和发泡剂3份；相容剂为聚烯烃类接枝物，聚烯烃类接枝物为PP接枝马来酸酐，增韧剂为乙烯-辛烯共聚物；
增韧剂为乙烯-辛烯共聚物，密度为0.864g/cm3，增韧剂在190℃和2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率为13g/10min，来源：美国DOW；
助剂包括0.2份的抗氧剂1010、0.2份的抗氧剂168、0.2份的光稳定剂3808PP5和0.2份的硬脂酸钙；
聚丙烯树脂为共聚聚丙烯树脂，共聚聚丙烯树脂在230℃和2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率为103g/10min，来源：韩国SK；
低密度聚乙烯的密度为0.925g/cm3，低密度聚乙烯在190℃和2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率为2.0g/10min，来源：埃克森美孚，滑石粉的目数为3000，来源：辽宁艾海滑石。
实施例2
作为本发明实施例的一种聚丙烯发泡材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：聚丙烯树脂70份；增韧剂14份；低密度聚乙烯6份、滑石粉10份、相容剂0.5份、助剂和发泡剂3份。
实施例3
作为本发明实施例的一种聚丙烯发泡材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：聚丙烯树脂70份；增韧剂11份；低密度聚乙烯9份、滑石粉10份、相容剂0.5份、助剂和发泡剂3份。
实施例4
作为本发明实施例的一种聚丙烯发泡材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：聚丙烯树脂70份；增韧剂17份；低密度聚乙烯3份、滑石粉10份、相容剂0.5份、助剂和发泡剂3份；
增韧剂为乙烯-丁烯共聚物，密度为0.865g/cm3，增韧剂在190℃和2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率为5g/10min，来源：美国DOW。
实施例5
作为本发明实施例的一种聚丙烯发泡材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：聚丙烯树脂70份；增韧剂14份；低密度聚乙烯6份、滑石粉10份、相容剂0.5份、助剂和发泡剂3份；
增韧剂为乙烯-丁烯共聚物，密度为0.865g/cm3，增韧剂在190℃和2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率为5g/10min，来源：美国DOW。
实施例6
作为本发明实施例的一种聚丙烯发泡材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：聚丙烯树脂70份；增韧剂11份；低密度聚乙烯9份、滑石粉10份、相容剂0.5份、助剂和发泡剂3份；相容剂为聚烯烃类接枝物，聚烯烃类接枝物为PP接枝马来酸酐，增韧剂为乙烯-丁烯共聚物；
增韧剂为乙烯-丁烯共聚物，密度为0.865g/cm3，增韧剂在190℃和2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率为5g/10min，来源：美国DOW。
实施例7
作为本发明实施例的一种聚丙烯发泡材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：增韧剂在190℃和2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率为0.3g/10min。
实施例8
作为本发明实施例的一种聚丙烯发泡材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：增韧剂在190℃和2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率为5g/10min。
实施例9
作为本发明实施例的一种聚丙烯发泡材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：增韧剂在190℃和2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率为30g/10min。
实施例10
作为本发明实施例的一种聚丙烯发泡材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：增韧剂的密度为0.857g/cm3。
实施例11
作为本发明实施例的一种聚丙烯发泡材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：聚丙烯树脂70份；增韧剂14份；低密度聚乙烯6份、滑石粉10份、相容剂1份。
实施例12
作为本发明实施例的一种聚丙烯发泡材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：所述低密度聚乙烯的密度为0.928g/cm3。
实施例13
作为本发明实施例的一种聚丙烯发泡材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：聚烯烃类接枝物为POE接枝马来酸酐，增韧剂为乙烯-辛烯共聚物。
实施例14
作为本发明实施例的一种聚丙烯发泡材料，本实施例与实施例1的唯一区别为：聚烯烃类接枝物为PE接枝马来酸酐，增韧剂为乙烯-辛烯共聚物。
对比例1
作为本发明对比例的一种聚丙烯发泡材料，本对比例与实施例1的唯一区别为：按重量份计包括如下组分：聚丙烯树脂70份；增韧剂20份；滑石粉10份、助剂和发泡剂；相容剂为聚烯烃类接枝物，聚烯烃类接枝物为PP接枝马来酸酐。即不包括低密度聚乙烯。
对比例2
作为本发明对比例的一种聚丙烯发泡材料，按重量份计包括如下组分：聚丙烯树脂70份；增韧剂17份；低密度聚乙烯3份、滑石粉10份、助剂和发泡剂；聚烯烃类接枝物为PP接枝马来酸酐，增韧剂为乙烯-辛烯共聚物。即不包括相容剂。
对比例3
作为本发明对比例的一种聚丙烯发泡材料，本对比例与实施例2的唯一区别为：用HDPE替换实施例1中的LDPE。
对比例4
作为本发明对比例的一种聚丙烯发泡材料，本对比例与实施例2的唯一区别为：用低密度聚乙烯替换乙烯-丁烯共聚物。
效果例1
将实施例1-实施例14、对比例1-对比例4的聚丙烯发泡材料，按照重量配比在克劳斯吗啡注射机上注塑成发泡实验板，在普通注射机上注塑标准实验样条，用于测试拉伸强度、简支梁缺口冲击强度、弯曲强度和弯曲模量。
设置对照组样品18组，18组对照组样品分别一一对应实施例1-实施例14、对比例1-对比例4，对照组样品与对应的实施例或对比例的唯一区别就是不包括发泡剂，将除发泡剂以外的组分按照重量配比在高速混合机中混合30秒，混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为170～220℃，螺杆转速为350～450转/分，挤出造粒，然后通过注射机成型，得到发泡和非发泡的聚丙烯实验样条。用于测试拉伸强度、简支梁缺口冲击强度、弯曲强度和弯曲模量。如表1和表2所示，发泡倍率为1.6倍，发泡倍率的计算公式为：发泡倍率＝发泡后壁厚/发泡前壁厚。
性能测试方法
(1)拉伸强度：采用Zwick Z005电子万能试验机进行测试。
(2)简支梁缺口冲击强度：采用Zwick HIT5.5P电子显示冲击仪进行测试。
(3)弯曲强度和弯曲模量：采用Zwick Z005电子万能试验机进行测试。
表1不发泡(无发泡剂)对照组的聚丙烯实验样条的机械性能
Figure BDA0002833548570000071
Figure BDA0002833548570000081
表2发泡后的聚丙烯实验样条的机械性能
Figure BDA0002833548570000082
Figure BDA0002833548570000091
由表1和表2可知，聚丙烯树脂、低密度聚乙烯、作为增韧剂的乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物或者苯乙烯共聚物以及作为相容剂的聚烯烃类接枝物搭配制备聚丙烯发泡材料，提高了聚丙烯发泡材料的发泡性能，而且可显著提高聚丙烯发泡材料发泡成型后的机械性能，机械性能保持率显著提升。上述搭配在缺少低密度聚乙烯、作为增韧剂的乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物或者苯乙烯共聚物以及作为相容剂的聚烯烃类接枝物后，虽然对于不发泡的聚丙烯塑料条的机械性能影响很小，但是却会显著地影响聚丙烯发泡材料的机械性能，发明人通过搭配聚丙烯树脂、低密度聚乙烯、作为增韧剂的乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物或者苯乙烯共聚物以及作为相容剂的聚烯烃类接枝物搭配制备聚丙烯发泡材料，显著改善了聚丙烯发泡材料的发泡性能和机械性能。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种聚丙烯发泡材料，其特征在于，按重量份计包括如下组分：聚丙烯树脂65～90份；增韧剂1～20份；低密度聚乙烯1～20份、滑石粉5～15份、相容剂0.1～1份、助剂0.2～2份和发泡剂；所述相容剂为聚烯烃类接枝物，所述聚烯烃类接枝物为PP接枝马来酸酐、POE接枝马来酸酐或者PE接枝马来酸酐，所述增韧剂为乙烯-丁烯共聚物或者乙烯-辛烯共聚物。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述聚丙烯发泡材料按重量份计包括如下组分：聚丙烯树脂65～90份；增韧剂11～17份；低密度聚乙烯3～9份、滑石粉5～15份、相容剂0.1～1份、助剂0.2～2份和发泡剂，所述发泡剂占所述聚丙烯发泡材料重量的2％～3％。
3.根据权利要求1或2所述的聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述增韧剂的密度为0.857～0.87g/cm3，所述增韧剂在190℃和2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率为0.3～30g/10min。
4.根据权利要求1或2所述的聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述助剂包括抗氧剂、光稳定剂、和润滑剂中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类或亚磷酸酯类抗氧剂，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
6.根据权利要求4所述的聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述发泡剂为：碳酸氢盐类发泡剂。
7.根据权利要求4所述的聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸金属盐类化合物。
8.根据权利要求1或2所述的聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯树脂，所述共聚聚丙烯树脂在230℃和2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率为30～150g/10min。
9.根据权利要求1或2所述的聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述低密度聚乙烯的密度为0.915～0.928g/cm3，所述低密度聚乙烯在190℃和2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率为0.2～20g/10min，所述滑石粉的目数为1250～5000。
10.如权利要求1-9任一所述聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将聚丙烯发泡材料中的组分按照重量配比混合后熔融混炼挤出造粒，注塑成发泡材料。
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