CN113201187A - 一种改性聚丙烯发泡专用料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性聚丙烯发泡专用料及其制备方法，所述改性聚丙烯发泡专用料包括以下重量份的原料：聚丙烯85‑95份、光稳定剂1‑2份、α成核剂0.5‑1份、抗氧剂1‑2份和助膨胀剂3‑10份；所述制备方法包括聚丙烯原料预处理、辅料预处理和发泡专用料制备工序。本发明所制备的改性聚丙烯发泡专用料可以大幅度降低釜压发泡所需的背压，从而降低材料釜压发泡背压过高带来的闭孔率降低以及撞伤严重的现象，可拓宽釜压发泡聚丙烯原料的选择范围。

Description

一种改性聚丙烯发泡专用料及制备方法
技术领域：
本发明涉及发泡聚丙烯原料制备的技术领域，具体涉及一种改性聚丙烯发泡专用料及制备方法。
背景技术：
常规聚丙烯发泡原料，特别是用于超临界二氧化碳釜压发泡领域的聚丙烯，一般选取无规共聚聚丙烯为原材料，而无规共聚聚丙烯作为原材料有一个特点，就是模量、熔点以及发泡时的背压呈正比关系，也就是说，若要获得较高模量的聚丙烯发泡材料，其釜压发泡生产过程所需背压也会越高，而较高的背压在釜压发泡中是不合适的，它会提高发泡材料最终的破孔率，增加发泡过程撞伤粒子的风险，从而降低材料原本的刚性以及产品外观。一般而言，模量超过1000MPa的原材料在发泡过程中所需的背压就会超过2.5MPa，1200MPa的原料发泡背压则在3.0MPa，在釜压发泡中发泡稳定性大大降低。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种改性聚丙烯发泡专用料及制备方法，从而克服上述现有技术中的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种改性聚丙烯发泡专用料，包括以下重量份的原料：聚丙烯85-95份、光稳定剂1-2份、α成核剂0.5-1份、抗氧剂1-2份和助膨胀剂3-10份。
所述聚丙烯选用无规共聚聚丙烯，熔点为150-160℃，模量为1200-1350Mpa。
所述光稳定剂选用无机紫外线吸收剂，具体为UL-944、UL-292、UL-622或UL-2246。
所述α成核剂的直径为3-10μm，具体为硼酸锌、二氧化硅、水滑石、碳酸钙、滑石粉中的一种或多种混合物。
所述抗氧剂选用抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或多种混合物。
所述助膨胀剂选用聚丙烯酸盐、聚酯多元醇或羧酸盐，所述助膨胀剂与水可进行络合反应。
一种改性聚丙烯发泡专用料的制备方法，包括以下步骤：
1）聚丙烯原料预处理：将聚丙烯原料放入烘箱内烘干处理，烘干后的聚丙烯原料过筛网除去细小颗粒杂质；
2）辅料预处理：将光稳定剂、α成核剂、抗氧剂、助膨胀剂分别放入烘箱内烘干处理后待用；
3）发泡专用料制备：将步骤1）处理后的聚丙烯原料与步骤2）处理后的光稳定剂、α成核剂、抗氧剂、助膨胀剂共同加入到双螺杆挤出机内进行混炼分散，混炼分散的温度为160-180℃，混炼分散后的物料由水下切粒机切粒得到单粒重量为10-12mg的改性聚丙烯发泡专用料。
所述步骤1）烘箱的温度为60-85℃，烘干处理时间为0.5-1小时，所述筛网的孔径为5-8mm。
所述步骤2）烘箱的温度为80-100℃，烘干处理时间为1-2小时。
所述步骤3）混炼分散时螺杆传动频率为50-300Hz。
本发明的具体原理如下：在高模量的聚丙烯原料中共混如助膨胀剂，有助于材料在釜压发泡的高温高压环境下，将水引入发泡单元内，通过水份的膨胀，均匀的带动材料泡孔的生长；与超临界二氧化碳发泡完全凭借增容二氧化碳达到发泡目的不同，水份的引入，极大降低了膨胀所需的釜内背压，仅需少量的成核剂催化，即可达到发泡中泡孔生成并均匀生长的作用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明在原料中加入助膨胀剂，并通过混炼分散的方式与模量较高的聚丙烯原料进行混合，所制备的改性聚丙烯发泡专用料可以大幅度降低釜压发泡所需的背压，从而降低材料釜压发泡背压过高带来的闭孔率降低以及撞伤严重的现象；可拓宽釜压发泡聚丙烯原料的选择范围。
附图说明：
图1为无规共聚聚丙烯原料、实施例1-实施例3制得的改性聚丙烯发泡专用料物料性能对比图；
图2为发泡实施例1-发泡实施例4的综合性能对比图；
图3为发泡实施例1制得的聚丙烯发泡珠粒泡孔电镜图；
图4为发泡实施例3制得的聚丙烯发泡珠粒泡孔电镜图；
具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
实施例1：
一种改性聚丙烯发泡专用料，包括以下重量份的原料：88份无规共聚聚丙烯、0.5份光稳定剂622、0.5份硼酸锌α成核剂、1份抗氧剂1010、10份聚丙烯酸钠助膨胀剂。
一种改性聚丙烯发泡专用料的制备方法，包括以下步骤：
1）聚丙烯原料预处理：将聚丙烯原料放入烘箱内70℃下烘干处理30分钟，烘干后的聚丙烯原料过筛网除去细小颗粒杂质，其中筛网孔径为6mm；
2）辅料预处理：将光稳定剂、α成核剂、抗氧剂、助膨胀剂分别放入烘箱内100℃下烘干处理2小时后待用；
3）发泡专用料制备：将步骤1）处理后的聚丙烯原料与步骤2）处理后的光稳定剂、α成核剂、抗氧剂、助膨胀剂共同加入到双螺杆挤出机内进行混炼分散，混炼分散的温度为180℃左右，螺杆转速控制在300Hz左右，混炼分散后的物料由水下切粒机切粒得到单粒重量为10mg的改性聚丙烯发泡专用料。
实施例2：
一种改性聚丙烯发泡专用料，包括以下重量份的原料：92份无规共聚聚丙烯、1份光稳定剂292、1份碳酸钙α成核剂、1份抗氧剂168、5份聚乙二醇助膨胀剂。
一种改性聚丙烯发泡专用料的制备方法，包括以下步骤：
1）聚丙烯原料预处理：将聚丙烯原料放入烘箱内60℃下烘干处理60分钟，烘干后的聚丙烯原料过筛网除去细小颗粒杂质，其中筛网孔径为8mm；
2）辅料预处理：将光稳定剂、α成核剂、抗氧剂、助膨胀剂分别放入烘箱内60℃下烘干处理2小时后待用；
3）发泡专用料制备：将步骤1）处理后的聚丙烯原料与步骤2）处理后的光稳定剂、α成核剂、抗氧剂、助膨胀剂共同加入到双螺杆挤出机内进行混炼分散，混炼分散的温度为180℃左右，螺杆转速控制在300Hz左右，混炼分散后的物料由水下切粒机切粒得到单粒重量为10mg的改性聚丙烯发泡专用料。
实施例3；
一种改性聚丙烯发泡专用料，包括以下重量份的原料：92份无规共聚聚丙烯、2份光稳定剂2246、1份水滑石α成核剂、1份抗氧剂1076、5份PEG-400助膨胀剂。
一种改性聚丙烯发泡专用料的制备方法，包括以下步骤：
1）聚丙烯原料预处理：将聚丙烯原料放入烘箱内70℃下烘干处理60分钟，烘干后的聚丙烯原料过筛网除去细小颗粒杂质，其中筛网孔径为6mm；
2）辅料预处理：将光稳定剂、α成核剂、抗氧剂、助膨胀剂分别放入烘箱内100℃下烘干处理2小时后待用；
3）发泡专用料制备：将步骤1）处理后的聚丙烯原料与步骤2）处理后的光稳定剂、α成核剂、抗氧剂、助膨胀剂共同加入到双螺杆挤出机内进行混炼分散，混炼分散的温度为180℃左右，螺杆转速控制在300Hz左右，混炼分散后的物料由水下切粒机切粒得到单粒重量为10mg的改性聚丙烯发泡专用料。
无规共聚聚丙烯原料、实施例1-实施例3制得的改性聚丙烯发泡专用料物料性能如附图1所示。
发泡实施例1：
1）按以下重量份准备原料：88份无规共聚聚丙烯、0.5份光稳定剂622、0.5份硼酸锌α成核剂、1份抗氧剂1010、10份色母，将以上物料经螺杆200℃分散后，再由切粒机切成长重比为2.0mm/1.0mg的预发泡微粒；
2）将预发泡微粒投入高压反应釜，控制水料比为2：1，同时添加1%高岭土分散剂以及1%黄油进行分散，控制反应釜温度为154℃、背压为3.6MPa进行发泡制得聚丙烯发泡珠粒；
上述制得的聚丙烯发泡珠粒的密度为80g/L，DSC为20J/g。
发泡实施例2：
1）按以下重量份准备原料：83份无规共聚聚丙烯、1份光稳定剂622、5份硼酸锌α成核剂、1份抗氧剂1010、10份色母，将以上物料经螺杆200℃分散后，再由切粒机切成长重比为2.0mm/1.0mg的预发泡微粒；
2）将预发泡微粒投入高压反应釜，控制水料比为2：1，同时添加1%高岭土分散剂以及1%黄油进行分散，控制反应釜温度为154℃、背压为3.0MPa进行发泡制得聚丙烯发泡珠粒；
上述制得的聚丙烯发泡珠粒的密度为55g/L，DSC为21J/g。
发泡实施例3：
1）按以下重量份准备原料：90份实施例1制得的改性聚丙烯发泡专用料、10份色母，将以上物料经螺杆200℃分散后，再由切粒机切成长重比为2.0mm/1.0mg的预发泡微粒；
2）将预发泡微粒投入高压反应釜，控制水料比为2：1，同时添加1%高岭土分散剂以及1%黄油进行分散，控制反应釜温度为154℃、背压为2.4MPa进行发泡制得聚丙烯发泡珠粒；
上述制得的聚丙烯发泡珠粒的密度为46g/L，DSC为20.5J/g。
发泡实施例4：
1）按以下重量份准备原料：90份实施例2制得的改性聚丙烯发泡专用料、10份色母，将以上物料经螺杆200℃分散后，再由切粒机切成长重比为2.0mm/1.0mg的预发泡微粒；
2）将预发泡微粒投入高压反应釜，控制水料比为2：1，同时添加1%高岭土分散剂以及1%黄油进行分散，控制反应釜温度为154℃、背压为2.2MPa进行发泡制得聚丙烯发泡珠粒；
上述制得的聚丙烯发泡珠粒的密度为50g/L，DSC为19.5J/g。
发泡实施例1—发泡实施例4的综合性能对比如附图2所示；
发泡实施例1制得的聚丙烯发泡珠粒泡孔电镜图如附图3所示；
发泡实施例3制得的聚丙烯发泡珠粒泡孔电镜图如附图4所示；
综合表明，采用本发明制备的聚丙烯发泡专用料明显发泡能力更强，在较低的发泡背压下，获得的发泡珠粒泡孔均匀，且整体强度得以保留，极大拓宽高模量发泡聚丙烯材料的使用范围，对有限的聚丙烯釜压发泡用料的使用方向有建设性作用。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种改性聚丙烯发泡专用料，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚丙烯85-95份、光稳定剂1-2份、α成核剂0.5-1份、抗氧剂1-2份和助膨胀剂3-10份。
2.根据权利要求1所述的一种改性聚丙烯发泡专用料，其特征在于，所述聚丙烯选用无规共聚聚丙烯，熔点为150-160℃，模量为1200-1350Mpa。
3.根据权利要求1所述的一种改性聚丙烯发泡专用料，其特征在于，所述光稳定剂选用无机紫外线吸收剂，具体为UL-944、UL-292、UL-622或UL-2246。
4.根据权利要求1所述的一种改性聚丙烯发泡专用料，其特征在于，所述α成核剂的直径为3-10μm，具体为硼酸锌、二氧化硅、水滑石、碳酸钙、滑石粉中的一种或多种混合物。
5.根据权利要求1所述的一种改性聚丙烯发泡专用料，其特征在于，所述抗氧剂选用抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或多种混合物。
6.根据权利要求1所述的一种改性聚丙烯发泡专用料，其特征在于，所述助膨胀剂选用聚丙烯酸盐、聚酯多元醇或羧酸盐，所述助膨胀剂与水可进行络合反应。
7.一种改性聚丙烯发泡专用料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）聚丙烯原料预处理：将聚丙烯原料放入烘箱内烘干处理，烘干后的聚丙烯原料过筛网除去细小颗粒杂质；
2）辅料预处理：将光稳定剂、α成核剂、抗氧剂、助膨胀剂分别放入烘箱内烘干处理后待用；
3）发泡专用料制备：将步骤1）处理后的聚丙烯原料与步骤2）处理后的光稳定剂、α成核剂、抗氧剂、助膨胀剂共同加入到双螺杆挤出机内进行混炼分散，混炼分散的温度为160-180℃，混炼分散后的物料由水下切粒机切粒得到单粒重量为10-12mg的改性聚丙烯发泡专用料。
8.根据权利要求7所述的一种改性聚丙烯发泡专用料的制备方法，其特征在于，所述步骤1）烘箱的温度为60-85℃，烘干处理时间为0.5-1小时，所述筛网的孔径为5-8mm。
9.根据权利要求7所述的一种改性聚丙烯发泡专用料的制备方法，其特征在于，所述步骤2）烘箱的温度为80-100℃，烘干处理时间为1-2小时。
10.根据权利要求7所述的一种改性聚丙烯发泡专用料的制备方法，其特征在于，所述步骤3）混炼分散时螺杆传动频率为50-300Hz。
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