CN117024879A - 一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料及其制备方法，涉及聚丙烯材料领域，解决不同注塑成型模具温度会影响发泡材料的发泡性能、力学性能及表面外观等的问题，按重量份计，包括30‑80份PP1，30‑80份PP2，0‑50份PP3，0.5‑5份发泡母粒，0.1‑4份其他助剂；本发明通过引入不同熔融指数、分子量及分子量分布的PP来降低材料粘度对温度的敏感性，使材料在不同降温速率下仍能保持稳定的粘度，进而改善制品性能对模具温度变化的依赖性，本发明注塑模具温度的变化对发泡改性料的泡孔形态和力学性能影响较小，在较宽的模具温度范围内，既保证材料力学性能几乎不变，又具备注塑发泡制品内泡孔形态高度一致的特性。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料领域，更具体的是涉及模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料技术领域。
背景技术
微发泡制品的性能主要由其泡孔形态决定，泡孔形态包括泡孔尺寸、泡孔密度及泡孔分布，而泡孔形态由发泡工艺和发泡材料特性决定。在化学微发泡注塑成型工艺中，成型工艺是影响发泡产品质量的重要因素，其中注塑成型时的模具温度对材料发泡行为、发泡过程、制品外观、制品尺寸、塑件变形、力学性能等都有不可低估的影响，因此，模具温度的变化，不能保证注塑制品稳定的高质量。在实际的注塑发泡制品工业化生产中，模具温度成为最难以控制的工艺参数，模具温度在设备的运行过程中可能波动10℃或更高。要保持模具温度的恒定，需要使用模温机，增加设备和运营成本的投入。模具温度的波动极大地影响了注塑发泡制品内的泡孔形态和外观质量，进而影响材料的最终使用性能。
此外，现有的聚丙烯微发泡材料在加工过程中材料粘度对温度的敏感性(即粘温敏感性)严重影响产品的发泡质量，尤其是模具温度的影响，不同的降温速率对材料粘度变化影响不同。粘温敏感性小的材料加工性能较好，在加工过程中，即使加工温度或模具温度有所变化，材料流动性也变化不大，易于控制操作，质量稳定。而粘温敏感性大的材料，在加工过程中必须严格控制温度(模具温度)，否则将影响产品质量。
现有改性聚丙烯微发泡制品的泡孔结构形貌、力学性能及表面外观等性能受模具温度影响较大，材料粘度对温度敏感性较高，且在不同的降温速率下粘度变化很大，因此，生产过程中很难得到性能稳定一致的高质量制品。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决上述不同注塑成型模具温度会影响发泡材料的发泡性能、力学性能及表面外观等的技术问题，本发明提供一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料及其制备方法。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料，按重量份计，所述聚丙烯微发泡材料包括30-80份PP1，30-80份PP2，0-50份PP3，0.5-5份发泡母粒，0.1-4份其他助剂。
本申请的技术方案中，通过引入不同熔融指数的PP1、PP2和PP3来降低材料粘度对温度的敏感性，使材料在不同降温速率下仍能保持稳定的粘度，进而改善制品性能对模具温度变化的依赖性，拓宽微发泡改性料注塑成型模具温度范围；通过优化材料配方，制备出了一种粘度随降温速率变化而变化较小的微发泡改性料，即注塑模具温度的变化对发泡改性料的泡孔形态和力学性能影响较小，在较宽的模具温度范围内，既保证材料力学性能几乎不变，又具备注塑发泡制品内泡孔形态高度一致的特性，解决了上述现有不同注塑成型模具温度会影响发泡材料的发泡性能、力学性能及表面外观等的技术问题。
进一步的，按重量份计，所述聚丙烯微发泡材料包括55份PP1，55份PP2，25份PP3，2.7份发泡母粒，2份其他助剂。
进一步的，所述发泡母粒包括碳酸氢钠，低密度聚乙烯。
进一步的，所述其他助剂包括抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂和分散剂中的一种或多种。
进一步的，PP1熔融指数为0.3-2g/10min，其分子量为30000-400000，PP2熔融指数为2-5g/10min，其分子量为10000-80000，PP3熔融指数为60-100g/10min，其分子量为5000-40000，三种PP的分子量分布指数为1.5-30。
一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按上述重量份，将PP1，PP2，PP3和其他助剂加入高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机挤出，造粒，得改性PP复合材料；
步骤2、将步骤1中所得改性PP复合材料在80℃下干燥4h后，立即与发泡母粒混合均匀，经注塑机在不同模具温度下制得改性PP微发泡复合材料，其中，双螺杆挤出温度条件为：一区140～160℃，二区160～175℃，三区至七区175～220℃,八区205～210℃，机头温度190～200℃，主机转速300r/min，喂料频率为14Hz；注塑温度条件为：一区180～200℃，二区200～215℃，三区210～220℃，射咀200～210℃，模具温度60～120℃。
进一步的，双螺杆挤出温度条件为：一区150℃，二区160℃，三区至七区175～220℃,八区205℃，机头温度200℃，主机转速300r/min，喂料频率为14Hz；注塑温度条件为：一区190℃，二区200℃，三区210℃，射咀210℃，模具温度90℃。
本发明的有益效果如下：
1、通过引入不同熔融指数、分子量及分子量分布的PP1、PP2和PP3来降低材料粘度对温度的敏感性，使材料在不同降温速率下仍能保持稳定的粘度，进而改善制品性能对模具温度变化的依赖性，拓宽微发泡改性料注塑成型模具温度范围；
2、通过优化材料配方，制备出了一种粘度随降温速率变化而变化较小的微发泡改性料，即注塑模具温度的变化对发泡改性料的泡孔形态和力学性能影响较小，在较宽的模具温度范围内，既保证材料力学性能几乎不变，又具备注塑发泡制品内泡孔形态高度一致的特性；
3、本发明采用化学微发泡注塑成型技术，制备方法简单，无需使用模温机，能降低生产成本，提高制品的良品率，同时保证注塑发泡制品性能高度一致稳定，能够进行大规模工业化生产；
4、就聚丙烯而言，相对分子质量及其分布和是否具有支链结构决定其熔体强度，其熔融指数和粘度之间关系可以由其分子量确定。熔体指数可以反映聚丙烯熔体的分子量，而聚丙烯熔体的分子量越高，分子间的相互作用就越强，从而使熔体强度也越高；另外，聚丙烯熔体的熔体指数也可以反映其分子结构，若分子结构越复杂，分子间的相互作用也会越强，从而使熔体强度也越高。而高熔体强度聚丙烯是一种熔体强度对温度和熔体流动速率不太敏感的聚丙烯；
5、通过改变不同熔融指数聚丙烯含量发现，50wt％配比的粘度对降温速率变化较小。低熔融指数聚丙烯(高熔体强度聚丙烯)具有较高的熔体强度和拉伸粘度，其拉伸粘度随剪切应力和时间的增加而增加，应变硬化行为促使泡孔稳定生长，抑制了泡孔壁的破坏。其加入可以有效提高改性PP复合材料的流变性能(熔体强度)和热稳定性，有效阻止发泡过程中气体的流失，减少泡孔合并或塌陷，进而形成泡孔均匀、泡孔结构好的聚丙烯发泡材料。
附图说明
图1是纯PP1在不同降温速率下粘度随温度变化曲线；
图2是纯PP2在不同降温速率下粘度随温度变化曲线；
图3是实施例4的改性PP在不同降温速率下粘度随温度变化曲线；
图4是实施例4的改性PP在不同模温下泡孔形貌对比图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料，总量为5公斤，以质量百分数计，所述聚丙烯微发泡材料包括45％PP1，50％PP2，4％PP3，2％发泡母粒，1％其他助剂。
按质量百分数计，所述其他助剂包括0.2％抗氧剂、0.2％光稳定剂、0.4％热稳定剂、0.2％分散剂。
发泡母粒包括碳酸氢钠和低密度聚乙烯，发泡母粒来自市售。
所述一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按上述量，将PP1，PP2，PP3和其他助剂加入高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机挤出，造粒，得改性PP复合材料；
步骤2、将步骤1中所得改性PP复合材料在80℃下干燥4h后，立即与发泡母粒混合均匀，经注塑机在不同模具温度下制得改性PP微发泡复合材料，其中，双螺杆挤出温度条件为：一区140℃，二区160℃，三区至七区175℃,八区205℃，机头温度190℃，主机转速300r/min，喂料频率为14Hz；注塑温度条件为：一区180℃，二区200℃，三区210℃，射咀200℃，模具温度80℃。
本实施例中，PP1熔融指数为0.3g/10min，其分子量约30000-400000，PP2熔融指数为4g/10min，其分子量约10000-80000，PP3熔融指数为80g/10min，其分子量约5000-40000，PP1、PP2和PP3的分子量分布指数分别为10、6、1.5。
实施例2
本实施例提供一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料，总量为5公斤，按质量百分数计，所述聚丙烯微发泡材料包括49％PP1，49％PP2，3％发泡母粒，2％其他助剂。
按质量百分数计，所述其他助剂包括0.5％抗氧剂、0.4％光稳定剂、0.5％热稳定剂、0.6％分散剂。
发泡母粒包括碳酸氢钠和低密度聚乙烯，发泡母粒来自市售。
所述一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按上述量，将PP1，PP2和其他助剂加入高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机挤出，造粒，得改性PP复合材料；
步骤2、将步骤1中所得改性PP复合材料在80℃下干燥4h后，立即与发泡母粒混合均匀，经注塑机在不同模具温度下制得改性PP微发泡复合材料，其中，双螺杆挤出温度条件为：一区160℃，二区175℃，三区至七区220℃,八区210℃，机头温度200℃，主机转速300r/min，喂料频率为14Hz；注塑温度条件为：一区200℃，二区215℃，三区220℃，射咀210℃，模具温度100℃。
本实施例制备的一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料在不同模温下的性能参数如表1所示。
表1实施例2制备的一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料在不同模温下的性能参数
本实施例中，PP1熔融指数为1.9g/10min，其分子量约30000-400000，PP2熔融指数为3g/10min，其分子量约10000-80000，PP1、PP2的分子量分布指数分别为25、3。
实施例3
如图1到4所示，本实施例提供一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料，总量为5公斤，按质量百分数计，所述聚丙烯微发泡材料包括48％PP1，40％PP2，8％PP3，2％发泡母粒，4％其他助剂。
按质量百分数计，所述其他助剂包括0.5％抗氧剂、0.5％光稳定剂、1％热稳定剂、2％分散剂。
发泡母粒包括碳酸氢钠和低密度聚乙烯，发泡母粒来自市售。
所述一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按上述量，将PP1，PP2，PP3和其他助剂加入高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机挤出，造粒，得改性PP复合材料；
步骤2、将步骤1中所得改性PP复合材料在80℃下干燥4h后，立即与发泡母粒混合均匀，经注塑机在不同模具温度下制得改性PP微发泡复合材料，其中，双螺杆挤出温度条件为：一区150℃，二区160℃，三区至七区175℃,八区205℃，机头温度200℃，主机转速300r/min，喂料频率为14Hz；注塑温度条件为：一区190℃，二区200℃，三区210℃，射咀210℃，模具温度80℃。
本实施例中，PP1熔融指数为2g/10min，其分子量约30000-400000，PP2熔融指数为3g/10min，其分子量约10000-80000，PP3熔融指数为60g/10min，其分子量约5000-40000，PP1、PP2和PP3的分子量分布指数分别为18、4、2。
实施例4
本实施例提供一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料，总量为5公斤，按质量百分数计，所述聚丙烯微发泡材料包括43.5％PP1，43.5％PP2，10％PP3，2％发泡母粒，3％其他助剂。
按质量百分数计，所述其他助剂包括0.5％抗氧剂、0.5％光稳定剂、1％热稳定剂、1％分散剂。
发泡母粒包括碳酸氢钠和低密度聚乙烯，发泡母粒来自市售。
所述一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按上述量，将PP1，PP2，PP3和其他助剂加入高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机挤出，造粒，得改性PP复合材料；
步骤2、将步骤1中所得改性PP复合材料在80℃下干燥4h后，立即与发泡母粒混合均匀，经注塑机在不同模具温度下制得改性PP微发泡复合材料，其中，双螺杆挤出温度条件为：一区150℃，二区165℃，三区至七区200℃,八区208℃，机头温度195℃，主机转速300r/min，喂料频率为14Hz；注塑温度条件为：一区190℃，二区210℃，三区215℃，射咀205℃，模具温度120℃。
本实施例中，PP1熔融指数为1.5g/10min，其分子量约30000-400000，PP2熔融指数为4g/10min，其分子量约10000-80000，PP3熔融指数为80g/10min，其分子量约5000-40000，PP1、PP2和PP3的分子量分布指数分别为20、5、2.5。
实施例5
本实施例提供本实施例提供一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料，总量为5公斤，按质量百分数计，所述聚丙烯微发泡材料包括40％PP1，40％PP2，19.5％PP3，2％发泡母粒，0.5％其他助剂。
按质量百分数计，所述其他助剂包括0.1％抗氧剂、0.1％光稳定剂、0.1％热稳定剂、0.2％分散剂。
发泡母粒包括碳酸氢钠和低密度聚乙烯，发泡母粒来自市售。
所述一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按上述量，将PP1，PP2，PP3和其他助剂加入高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机挤出，造粒，得改性PP复合材料；
步骤2、将步骤1中所得改性PP复合材料在80℃下干燥4h后，立即与发泡母粒混合均匀，经注塑机在不同模具温度下制得改性PP微发泡复合材料，其中，双螺杆挤出温度条件为：一区150℃，二区160℃，三区至七区190℃,八区208℃，机头温度200℃，主机转速300r/min，喂料频率为14Hz；注塑温度条件为：一区190℃，二区210℃，三区220℃，射咀210℃，模具温度100℃。
本实施例中，PP1熔融指数为0.5g/10min，其分子量约30000-400000，PP2熔融指数为3.5g/10min，其分子量约10000-80000，PP3熔融指数为100g/10min，其分子量约5000-40000，PP1、PP2和PP3的分子量分布指数为25、4、1.5。
上述实施例中，总量为聚丙烯微发泡材料不含发泡母粒的量，其中，发泡母粒是在注塑的时候另外加入的，其质量百分数按占总量(聚丙烯微发泡材料不含发泡母粒的总量)计算。
Claims (7)
1.一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料，其特征在于，按重量份计，所述聚丙烯微发泡材料包括30-80份PP1，30-80份PP2，0-50份PP3，0.5-5份发泡母粒，0.1-4份其他助剂。
2.根据权利要求1所述的一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料，其特征在于，按重量份计，所述聚丙烯微发泡材料包括55份PP1，55份PP2，25份PP3，2.7份发泡母粒，2份其他助剂。
3.根据权利要求1或2所述的一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料，其特征在于，所述发泡母粒包括碳酸氢钠，低密度聚乙烯。
4.根据权利要求1或2所述的一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料，其特征在于，所述其他助剂包括抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂和分散剂中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料，其特征在于，PP1熔融指数为0.3-2g/10min，其分子量为30000-400000，PP2熔融指数为2-5g/10min，其分子量为10000-80000，PP3熔融指数为60-100g/10min，其分子量为5000-40000，PP1、PP2和PP3的分子量分布指数为1.5-30。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种模温敏感性低的聚丙烯微发泡材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、按上述重量份，将PP1，PP2，PP3和其他助剂加入高速混合机中混合均匀，经双螺杆挤出机挤出，造粒，得改性PP复合材料；
步骤2、将步骤1中所得改性PP复合材料在80℃下干燥4h后，立即与发泡母粒混合均匀，经注塑机在不同模具温度下制得改性PP微发泡复合材料，其中，双螺杆挤出温度条件为：一区140～160℃，二区160～175℃，三区至七区175～220℃,八区205～210℃，机头温度190～200℃，主机转速300r/min，喂料频率为14Hz；注塑温度条件为：一区180～200℃，二区200～215℃，三区210～220℃，射咀200～210℃，模具温度60～120℃。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：双螺杆挤出温度条件为：一区150℃，二区160℃，三区至七区175～220℃，八区205℃，机头温度200℃，主机转速300r/min，喂料频率为14Hz；注塑温度条件为：一区190℃，二区200℃，三区210℃，射咀210℃，模具温度90℃。
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