CN113831646A - 一种聚丙烯泡沫的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚丙烯泡沫的制备方法，具体包括以下步骤：首先称取一定比例的发泡助剂和成核剂前驱体，研磨均匀后筛分，然后加入混合机，并将PP树脂、发泡剂、交联剂、抗氧剂依次加入，在一定条件下混合一段时间,得到混合物后，将混合物加入双螺杆挤出机，在一定条件下挤出辊压成薄片，而后发泡得到聚丙烯泡沫。本发明的有益效果：本发明的聚丙烯泡沫以氧化锌作为发泡助剂，降低AC发泡剂的发泡温度，从而提高发泡时PP熔体强度，增强配方的发泡性能；与氧化锌原位生成含锌的成核剂，在解决了外加成核剂难以分散的同时，增加了PP发泡体的β相的相对含量，极大的提高了材料的韧性，使得材料泡孔细密均匀，总体性能良好。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料复合领域，具体是一种聚丙烯泡沫的制备方法。
背景技术
聚丙烯（PP）发泡材料由于具有优异的力学性能，突出的耐高温稳定性、耐环境应力开裂性，以及良好的降解性等优点，被广泛用于汽车、建筑、体育、包装等领域。但是ＰＰ属于半结晶型聚合物，其熔体强度较低，发泡困难，且在熔融冷却过程中结晶速度慢，易产生大的球晶，在球晶的界面处易产生应力集中现象，从而导致材料力学性能下降，使得聚丙烯发泡材料存在耐候性不足、韧性较弱、低温下容易发脆等缺点,限制了聚丙烯发泡材料的应用。
因此,近年来对于发泡聚丙烯进行性能改良的研究逐渐成为热点。在众多改性方法中，β成核剂通过诱导PP生成β晶型，极大的改善了PP冲击韧性，是一种简单、高效的改性方法。同时，原位法制成核剂可以保证成核剂在聚丙烯泡沫中良好的分散性，也保证了成核剂发挥其高效高选择性的作用。例如：文献[张振东等，一种用于增韧改性PP树脂的成核剂母粒及其制备方法，CN110105666A]中通过超声处理后的β成核剂硫酸钙晶引诱PP生成β-晶型，并利用超声波技术将成核剂均匀分散，使得PP结晶温度和速率提高，也增加了PP材料的韧性。文献[陈厚忠等，一种高抗冲PP-R管材及其制备方法，CN202011140683.2] 中加入了β成核剂母粒，为有机金属盐类成核剂造粒，使管材的强度、韧性得到了提升。除此之外，可以加入发泡助剂，降低发泡温度，使PP泡沫更易发泡。在文献[王伟等，发泡助剂和成核剂对聚乙烯发泡材料的影响,现代塑料加工应用，2016，28（5）,38-40] 中，验证了添加发泡助剂可以提高材料的发泡速率，改善材料孔泡结构；由此可知，聚丙烯发泡材料具有巨大的发展潜力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚丙烯泡沫的制备方法，来改善聚丙烯发泡材料的发泡困难、韧性较弱、成核剂难分散的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚丙烯泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：按照质量分数比制备以下材料，包括90-100份的PP树脂、10-30的发泡剂、0.3-6份的发泡助剂、0.5-2份的交联助剂、0.05-0.1份的抗氧剂和0.1-2份的成核剂前驱体；步骤二：首先将发泡助剂核成核剂前驱体研磨均匀后筛分，最后将混合物加入混合机内混合均匀；步骤三：将PP树脂、发泡剂、交联剂、抗氧剂依次加入混合机进行混合，最后将混合物加入双螺杆挤出机，利用双螺杆挤出机挤出辊压成薄片，而后发泡得到聚丙烯泡沫。
作为本发明进一步的方案：所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
作为本发明进一步的方案：所述发泡助剂为氧化锌。
作为本发明进一步的方案：所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰的中的一种或两种混合物。
作为本发明进一步的方案：所述抗氧剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168的一种或两种混合物。
作为本发明进一步的方案：所述成核剂前驱体具体为低分子量聚酰胺酸。
作为本发明进一步的方案：所述混合机混合温度为120-160℃，压强为0.5-10MPa的条件下混合5-15min，而后用双螺杆在150-190℃条件下挤出成型并发泡。
作为本发明进一步的方案：所述成核剂前驱体与发泡助剂二者的比例在1:1-3，筛分取粒径小于 200 目。
作为本发明进一步的方案：在步骤一至步骤三中通过添加β成核剂、发泡助剂来提高材料的发泡速率，改善材料的泡孔结构，提高聚丙烯泡沫韧性，使得泡孔细密均匀，性能良好。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种聚丙烯泡沫的制备方法,本发明的聚丙烯发泡材料通过添加二元羧酸来诱导PP生成大量的、稳定的β晶型，β晶型的结构排列较为疏松，球晶与球晶之间的接触面不存在明显的分界线。当受到外力作用时，疏松排列的结构会形成大量的银纹、微裂孔或者纤维状网络结构，从而吸收外力，增加PP的韧性。
而且采用结晶诱导PP生成β晶型的方法对PP其它性能影响较小，制得PP泡沫材料冲击强度提升约147％，拉伸强度下降约14.6％，弯曲模量下降约15.3％。同时添加了发泡助剂氧化锌来提高材料的发泡速率，改善材料的泡孔结构，使得泡孔细密均匀，性能良好。通过DSC曲线可知：AC分解温度从221℃下降到168℃，分解速率变快，PP发泡材料泡孔尺寸分布相对均一细密。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，一种聚丙烯泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：按照质量分数比制备以下材料，包括90-100份的PP树脂、10-30的发泡剂、0.3-6份的发泡助剂、0.5-2份的交联助剂、0.05-0.1份的抗氧剂和0.1-2份的成核剂前驱体；步骤二：首先将发泡助剂核成核剂前驱体研磨均匀后筛分，最后将混合物加入混合机内混合均匀；步骤三：将PP树脂、发泡剂、交联剂、抗氧剂依次加入混合机进行混合，最后将混合物加入双螺杆挤出机，利用双螺杆挤出机挤出辊压成薄片，而后发泡得到聚丙烯泡沫。
进一步地，一种聚丙烯泡沫的制备方法，所述PP树脂为共聚PP树脂；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，所述发泡助剂为氧化锌，所述交联剂为过氧化二异丙苯，过氧化苯甲酰的一种或两种混合物，所述抗氧剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168的一种或两种混合物，所述成核剂前驱物为碳六到碳八的二酸及由它们制备的低分子量聚酰胺酸。
进一步地，一种聚丙烯泡沫的制备方法，所述混合机混合温度为120-150℃，压强为0.5-10MPa的条件下混合5-15min，而后用双螺杆在150-190℃条件下挤出辊压并发泡成型。
进一步地，一种聚丙烯泡沫的制备方法，所述成核剂前驱体与发泡助剂二者的比例在1:1-3，筛分取粒径小于 200 目。
实施例一：
首先称取2份庚二酸与2份氧化锌，研磨均匀后筛分，然后加入混合机，并将100份PP树脂、20份偶氮二甲酰胺、1份过氧化苯甲酰、0.08份抗氧化剂168依次加入混合机中，在120℃，2MPa的条件下混合10min，得到混合物后，将混合物加入双螺杆150-190℃挤出机辊压成薄片后发泡得到聚丙烯泡沫。
实施例二：
首先称取0.1份己二酸与0.3份氧化锌，研磨均匀后筛分，然后加入混合机，并将90份PP树脂、10份偶氮二甲酰胺、0.5份过氧化二异丙苯、0.05份抗氧化剂1010依次加入混合机中，在150℃，0.5MPa的条件下混合15min，得到混合物后，将混合物加入双螺杆150-190℃挤出机辊压成薄片后发泡得到聚丙烯泡沫。
实施例三：
首先称取2份辛二酸与4份氧化锌，研磨均匀后筛分，然后加入混合机，并将100份PP树脂、25份偶氮二甲酰胺、2份过氧化二异丙苯、0.08份抗氧化剂1010、依次加入混合机中，在140℃，4MPa的条件下混合5min，得到混合物后，将混合物加入双螺杆150-190℃挤出机辊压成薄片后发泡得到聚丙烯泡沫。
实施例四：
首先称取2份己二酸所制备的低分子量聚酰胺酸与6份氧化锌，研磨均匀后筛分，然后加入混合机，将100份PP树脂、30份偶氮二甲酰胺、2份过氧化苯甲酰、0.1份抗氧化剂168与抗氧化剂1010混合物依次加入混合机中，并在170℃，10MPa的条件下混合5 min,得到混合物后，将混合物加入双螺杆150-190℃挤出机辊压成薄片，而后发泡得到聚丙烯泡沫。
实施例五：
首先称取1份辛二酸所制备的低分子量聚酰胺酸与3份氧化锌，研磨均匀后筛分，然后加入混合机，将95份PP树脂、30份偶氮二甲酰胺、2份过氧化二异丙苯、0.1份抗氧化剂168依次加入混合机中，并在140℃，8MPa的条件下混合5min，得到混合物后，将混合物加入双螺杆150-190℃挤出机辊压成薄片后发泡得到聚丙烯泡沫。
实施例六：
首先称取1份己二酸所制备的低分子量聚酰胺酸与2份氧化锌，研磨均匀后筛分，然后加入混合机，将90份PP树脂、20份偶氮二甲酰胺、1份过氧化二异丙苯、0.08份抗氧化剂1010依次加入混合机中，并在150℃，6MPa的条件下混合10min，得到混合物后，将混合物加入双螺杆150-190℃挤出机辊压成薄片后发泡得到聚丙烯泡沫。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种聚丙烯泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一：按照质量分数比制备以下材料，包括90-100份的PP树脂、10-30的发泡剂、0.3-6份的发泡助剂、0.5-2份的交联助剂、0.05-0.1份的抗氧剂和0.1-2份的成核剂前驱体； 步骤二：首先将发泡助剂核成核剂前驱体研磨均匀后进行筛分，最后将混合物加入混合机内混合均匀； 步骤三：将PP树脂、发泡剂、交联剂、抗氧剂依次加入混合机进行混合，最后将混合物加入双螺杆挤出机，利用双螺杆挤出机挤出辊压成薄片，而后发泡得到聚丙烯泡沫。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯泡沫的制备方法，其特征在于：所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯泡沫的制备方法，其特征在于：所述发泡助剂为氧化锌。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯泡沫的制备方法，其特征在于：所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰的中的一种或两种混合物。
5.根据权利要求1所述的一种聚丙烯泡沫的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168的一种或两种混合物。
6.根据权利要求1所述的一种聚丙烯泡沫的制备方法，其特征在于：所述成核剂前驱体具体为低分子量聚酰胺酸。
7.根据权利要求1所述的一种聚丙烯泡沫的制备方法，其特征在于：所述混合机混合温度为150-170℃，压强为0.5-10MPa的条件下混合5-15min，而后用双螺杆在150-190℃条件下挤出造粒。
8.根据权利要求1所述的一种聚丙烯泡沫的制备方法，其特征在于：所述成核剂前驱体与发泡助剂二者的比例在1:1-3，筛分取粒径小于 200 目。
9.根据权利要求1所述的一种聚丙烯泡沫的制备方法，其特征在于：在步骤一至步骤三中通过添加β成核剂、发泡助剂来提高材料的发泡速率，改善材料的泡孔结构，提高聚丙烯泡沫韧性，使得泡孔细密均匀，性能良好。
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