CN117143386B - 一种汽车用发泡聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发泡聚丙烯技术领域，具体为一种汽车用发泡聚丙烯材料及其制备方法。包括以下步骤：步骤1：将TPCA粉末、羟基乙烯基醚、催化剂加入至溶剂中，酯化反应，得到支链剂；将引发剂、支链剂、乙烯基硅油在溶剂中均质化，得到支链溶液；将抗氧化剂在溶剂中均质化，得到抗氧化剂溶液；将等规聚丙烯、支链溶液、抗氧化剂溶液共混、挤出造粒、干燥，得到支链聚丙烯；步骤2：将相容剂、高硅滑石粉、支链聚丙烯、高结晶聚丙烯、交联剂依次混合、熔融挤出，得到聚丙烯原料；步骤3：将聚丙烯原料置于模具中，热压成型；将其使用钴源照射；然后进行二氧化碳发泡，得到发泡聚丙烯材料。
Description
技术领域
本发明涉及发泡聚丙烯技术领域，具体为一种汽车用发泡聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
微泡沫聚合物材料相较于传统的泡沫材料，具有更好的热稳定性、低导热率等综合性能而越来越受到关注；被广泛用于包装、交通、电子、航空航天等领域。其中，发泡聚丙烯材料更是因为轻质、耐热、耐化学等特性，在汽车、电气设备等领域应用尤为广泛。
其中，汽车用发泡聚丙烯材料通常需要对力学强度、抗冲击性能有要求；但是发泡聚丙烯材料中，聚丙烯虽然具有高熔点和高拉伸模量，但是其熔体强度低、线性分子结构中分子量分布范围较窄，在发泡过程中表面张力低、气泡容易破裂，不易形成均匀的泡沫结构，使得发泡后力学性能下降；同时，由于聚丙烯本身的特性，使其缺口冲击强度较低，在一定程度上限制了应用。此外，发泡聚丙烯材料如果具有阻燃性，可以进一步提高其在汽车上使用的安全性。
综上，改善发泡聚丙烯材料的性能，提高其应用性，制备一种汽车用发泡聚丙烯材料具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车用发泡聚丙烯材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种汽车用发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：(1)将柠檬酸、半胱胺在溶剂中均质化，得到混合溶液；将混合溶液进行水热反应，得到TPCA粉末；(2)将TPCA粉末、羟基乙烯基醚、催化剂加入至溶剂中，酯化反应，得到支链剂；(3)将引发剂、支链剂、乙烯基硅油在溶剂中均质化，得到支链溶液；将抗氧化剂在溶剂中均质化，得到抗氧化剂溶液；将等规聚丙烯、支链溶液、抗氧化剂溶液共混、挤出造粒、干燥，得到支链聚丙烯；
步骤2：将相容剂、高硅滑石粉、支链聚丙烯、高结晶聚丙烯、交联剂依次混合、熔融挤出，得到聚丙烯原料；
步骤3：将聚丙烯原料置于模具中，热压成型；将其使用钴源照射；然后进行二氧化碳发泡，得到发泡聚丙烯材料。
较为优化地，所述羟基乙烯基醚包括烯丙基羟乙基醚、二乙二醇单乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚中一种或多种；所述引发剂包括过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰中一种或多种。
其中，支链聚丙烯是：先将柠檬酸、半胱胺反应，制备得到5-氧代-3,5-二氢-2H-噻唑吡啶-7-羧酸，简称TPCA；然后利用羧基与羟基乙烯基醚中的羟基酯化制备得到含有不饱和双键、醚键、噻唑吡啶基团的支链剂；最后利用不饱和双键将支链剂、以及乙烯基硅油用于改性等规聚丙烯，得到支链聚丙烯。
其中，支链聚丙烯的引入，由于其支链链段中含有醚键、噻唑吡啶基团，有效增强了聚合物对二氧化碳的亲和性，增加了相互作用，从而利于二氧化碳发泡过程中气体的扩散速率，抑制了气泡的聚结，从而提高了泡孔呈现小而均匀的发泡过程，降低泡孔的破裂。另一方面，支链化过程，有效提高了分子纠缠度，从而提高了熔体强度，有效抑制泡孔在生长扩张力和卸压冲击力下的破坏。以此提高了发泡聚丙烯材料的力学强度。
其中，支链化聚丙烯的引入，由于含有支链，具有链的延伸，可以促进应力在分子链中的传递，因此，缠结的支链可以提高发泡聚丙烯材料的抗冲击性能。此外，由于支链中含有硅、氮、硫的相关链和基团，可以有效提高发泡聚丙烯材料的阻燃性能。
较为优化地，所述支链剂的原料包括以下质量份的组分：4～6份TPCA粉末、3～3.5份羟基乙烯基醚、0.05～0.1份催化剂；TPCA粉末的原料包括以下质量份的组分：10份柠檬酸、0.5～1.5份半胱胺。
较为优化地，所述支链聚丙烯的原料包括以下质量份的组分：90～95份等规聚丙烯、3～7份支链剂、2～3份乙烯基硅油、1.5～2.5份引发剂、0.5～1.5份抗氧化剂。
较为优化地，所述聚丙烯原料包括以下质量份的组分：62～65份高结晶聚丙烯、20～25份支链聚丙烯、10～18份相容剂、15～20份高硅滑石粉、1～2份交联剂。
较为优化地，所述相容剂由质量比为(1.5～2.5):(2.5～3.5)马来酸酐接枝聚丙烯、硅烷偶联剂改性聚丙烯组成。
其中，高硅滑石粉由于与聚丙烯之间存在差异性，会使得其分散性不好，从而降低了异性成核的位点，降低发泡均性；因此方案中，使用复合性相容性，有效提高高硅滑石粉的分散性和界面性能。
其中，马来酸酐接枝聚丙烯中马来酸酐基团可以有效提高高硅滑石粉与聚合物的相容性；由于方案中高硅滑石粉的添加量较多，为了进一步提高其均匀分散性。方案中，进一步引入了硅烷偶联剂改性聚丙烯，其是以偶联剂TCM-8118改性的，其含有碳碳双键的封端，其链段中含有异氰酸基，还含有硅氧键，有效提高了活性位点，提高了与高硅滑石粉的界面作用，从而有效增强了用于增强分散性和相容性。
其中，硅烷偶联剂改性聚丙烯中，是以中分子聚丙烯为基础制备得到的，中分子量聚丙烯在聚合物中的流动性更好；其接枝硅烷偶联剂后，使得其在内部有效降低了界面张力，增加了气体扩散性，有效降低了成核壁垒，降低了泡沫聚结性，从而产生高泡孔密的泡沫。同时其使用硅烷偶联剂改性后，提高了非均相成核位点，有效提高了韧性。此外含硅和异氰酸基团的存在，使其协同高硅滑石粉有效增强了阻燃性能。
较为优化地，所述硅烷偶联剂改性聚丙烯是由偶联剂TCM-8118改性中分子聚丙烯所得；其原料包括以下质量份的组分：93～96份中分子聚丙烯、4～7份偶联剂TCM-8118。
其中，具体制备过程为：将中分子聚丙烯、偶联剂TCM-8118、过氧化二叔丁基置于双螺杆挤出机中，在温度为180～185℃、转速为50～100rpm下，停留5～6分钟，挤出造粒，干燥，得到硅烷偶联剂改性聚丙烯；
较为优化地，步骤1中，所述水热反应温度为180～220℃；所述酯化反应温度为102～108℃；所述共混温度为175～185℃。
较为优化地，步骤2中，熔融挤出温度为190～210℃；步骤3中，钴源照射的吸收剂量为8～12kGy；二氧化碳发泡的温度为145～152℃，压力为20～30MPa。
较为优化地，一种汽车用发泡聚丙烯材料的制备方法制备得到的发泡聚丙烯材料。
与现有技术相比，有益效果如下：(1)方案中，通过改性制备一种含有醚键、噻唑吡啶基团、硅链的支链聚丙烯，有效提高气体分子扩散，提高熔体强度，增强发泡均匀性；从而提高发泡聚丙烯材料的力学强度、抗冲击性能。(2)使用复配型相容剂，通过引入多活性位的硅烷偶联剂改性聚丙烯，有效增强高硅滑石粉的分散性，提高发泡性能，从而协同支链聚丙烯提高聚丙烯材料的机械性能。(3)方案中，以高硅滑石粉为无机阻燃剂，协同支链聚丙烯、相容剂，有效增强发泡聚丙烯材料的阻燃性能，从而提高其应用性。
具体实施方式
下面将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。
需要说明的是，本发明所有涉及的原料的购买厂家没有任何特殊的限制示例性地包括：以下实施例中，高结晶聚丙烯的货号为7715E4，由东莞市金世祥塑胶原料有限公司提供；所述等规聚丙烯的型号为E140，品牌为陶氏杜邦；中分子聚丙烯的型号为HF350FB；由东莞市神牛化工有限公司提供；马来酸酐接枝聚丙烯货号为88888，品牌为百灵新材料；乙烯基硅油的货号为0231，品牌为世腾；TCM-8118偶联剂由佛山市天辰洁能环保材料有限公司提供；三烯丙基异氰脲酸酯的CAS号为1025-15-6、柠檬酸的CAS号为77-92-9、半胱胺的CAS号为60-23-1、烯丙基羟乙基醚的CAS号为111-45-5；高硅滑石粉的目数为3000目，由江西省华宇纳米新材料有限公司提供。以下份数按重量份计。
实施例1：一种汽车用发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备支链聚丙烯：(1)将10份柠檬酸、1份半胱胺溶解在100份纯水中，均质化，得到混合溶液；将该混合溶液置于水热反应釜中，在200℃下加入5小时，洗涤、干燥、研磨，得到TPCA粉末；(2)将5份的TPCA粉末、3.2份烯丙基羟乙基醚、0.1份对甲苯磺酸加入至50份甲苯中，在氮气保护下105℃反应6小时，反应结束后，将其过滤洗涤干燥，得到支链剂；(3)将2份过氧化二叔丁基、6份支链剂、2份乙烯基硅油加入至10份丙酮中搅拌均匀，得到支链溶液；将1份抗氧化剂1010加入至5份丙酮中搅拌均匀，得到抗氧化剂溶液；将92份等规聚丙烯置于双螺杆挤出机中，加入支链溶液，在温度为180℃、转速为50rpm下，共混4分钟，加入抗氧化剂溶液，共混1分钟；挤出造粒、干燥，得到支链聚丙烯；
制备硅烷偶联剂改性聚丙烯：将95份中分子聚丙烯、5份偶联剂TCM-8118、1份过氧化二叔丁基置于双螺杆挤出机中，在温度为180℃、转速为50rpm下，停留5分钟，挤出造粒，干燥，得到硅烷偶联剂改性聚丙烯；
步骤2：将15份相容剂(质量比为2:3的马来酸酐接枝聚丙烯、硅烷偶联剂改性聚丙烯)、18.5份高硅滑石粉、23份支链聚丙烯、62份高结晶聚丙烯、1.5份三烯丙基异氰脲酸酯依次加入密炼机中，在200℃下熔融挤出，得到聚丙烯原料；
步骤3：将聚丙烯原料置于模具中，在220℃下热压成型；置于充满氩气的封闭罐中，使用钴源常温辐照，吸收剂量为10kGy；然后将其转移至高压反应釜中，引入二氧化碳，在温度为150℃下、压力为25MPa下保压4小时，卸压、冷却，得到发泡聚丙烯材料。
实施例2：一种汽车用发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备支链聚丙烯：(1)将10份柠檬酸、1份半胱胺溶解在100份纯水中，均质化，得到混合溶液；将该混合溶液置于水热反应釜中，在200℃下加入5小时，洗涤、干燥、研磨，得到TPCA粉末；(2)将5份的TPCA粉末、3.2份烯丙基羟乙基醚、0.1份对甲苯磺酸加入至50份甲苯中，在氮气保护下105℃反应6小时，反应结束后，将其过滤洗涤干燥，得到支链剂；(3)将2份过氧化二叔丁基、6份支链剂、2份乙烯基硅油加入至10份丙酮中搅拌均匀，得到支链溶液；将1份抗氧化剂1010加入至5份丙酮中搅拌均匀，得到抗氧化剂溶液；将92份等规聚丙烯置于双螺杆挤出机中，加入支链溶液，在温度为180℃、转速为50rpm下，共混4分钟，加入抗氧化剂溶液，共混1分钟；挤出造粒、干燥，得到支链聚丙烯；
制备硅烷偶联剂改性聚丙烯：将95份中分子聚丙烯、5份偶联剂TCM-8118、1份过氧化二叔丁基置于双螺杆挤出机中，在温度为180℃、转速为50rpm下，停留5分钟，挤出造粒，干燥，得到硅烷偶联剂改性聚丙烯；
步骤2：将10份相容剂(质量比为2.5:2.5的马来酸酐接枝聚丙烯、硅烷偶联剂改性聚丙烯)、15份高硅滑石粉、25份支链聚丙烯、65份高结晶聚丙烯、2份三烯丙基异氰脲酸酯依次加入密炼机中，在200℃下熔融挤出，得到聚丙烯原料；
步骤3：将聚丙烯原料置于模具中，在220℃下热压成型；置于充满氩气的封闭罐中，使用钴源常温辐照，吸收剂量为10kGy；然后将其转移至高压反应釜中，引入二氧化碳，在温度为150℃下、压力为25MPa下保压4小时，卸压、冷却，得到发泡聚丙烯材料。
实施例3：一种汽车用发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：制备支链聚丙烯：(1)将10份柠檬酸、1份半胱胺溶解在100份纯水中，均质化，得到混合溶液；将该混合溶液置于水热反应釜中，在200℃下加入5小时，洗涤、干燥、研磨，得到TPCA粉末；(2)将5份的TPCA粉末、3.2份烯丙基羟乙基醚、0.1份对甲苯磺酸加入至50份甲苯中，在氮气保护下105℃反应6小时，反应结束后，将其过滤洗涤干燥，得到支链剂；(3)将2份过氧化二叔丁基、6份支链剂、2份乙烯基硅油加入至10份丙酮中搅拌均匀，得到支链溶液；将1份抗氧化剂1010加入至5份丙酮中搅拌均匀，得到抗氧化剂溶液；将92份等规聚丙烯置于双螺杆挤出机中，加入支链溶液，在温度为180℃、转速为50rpm下，共混4分钟，加入抗氧化剂溶液，共混1分钟；挤出造粒、干燥，得到支链聚丙烯；
制备硅烷偶联剂改性聚丙烯：将95份中分子聚丙烯、5份偶联剂TCM-8118、1份过氧化二叔丁基置于双螺杆挤出机中，在温度为180℃、转速为50rpm下，停留5分钟，挤出造粒，干燥，得到硅烷偶联剂改性聚丙烯；
步骤2：将18份相容剂(质量比为1.5:3.5的马来酸酐接枝聚丙烯、硅烷偶联剂改性聚丙烯)、20份高硅滑石粉、20份支链聚丙烯、62份高结晶聚丙烯、1份三烯丙基异氰脲酸酯依次加入密炼机中，在200℃下熔融挤出，得到聚丙烯原料；
步骤3：将聚丙烯原料置于模具中，在220℃下热压成型；置于充满氩气的封闭罐中，使用钴源常温辐照，吸收剂量为10kGy；然后将其转移至高压反应釜中，引入二氧化碳，在温度为150℃下、压力为25MPa下保压4小时，卸压、冷却，得到发泡聚丙烯材料。
对比例1：一种汽车用发泡聚丙烯材料的制备方法，不引入支链聚丙烯，其余与实施例1相同；包括以下步骤：
步骤1：制备硅烷偶联剂改性聚丙烯：将95份中分子聚丙烯、5份偶联剂TCM-8118、1份过氧化二叔丁基置于双螺杆挤出机中，在温度为180℃、转速为50rpm下，停留5分钟，挤出造粒，干燥，得到硅烷偶联剂改性聚丙烯；
步骤2：将15份相容剂(质量比为2:3的马来酸酐接枝聚丙烯、硅烷偶联剂改性聚丙烯)、18.5份高硅滑石粉、85份高结晶聚丙烯、1.5份三烯丙基异氰脲酸酯依次加入密炼机中，在200℃下熔融挤出，得到聚丙烯原料；
步骤3：将聚丙烯原料置于模具中，在220℃下热压成型；置于充满氩气的封闭罐中，使用钴源常温辐照，吸收剂量为10kGy；然后将其转移至高压反应釜中，引入二氧化碳，在温度为150℃下、压力为25MPa下保压4小时，卸压、冷却，得到发泡聚丙烯材料。
对比例2：一种汽车用发泡聚丙烯材料的制备方法，单一使用乙烯基硅油改性得到支链聚丙烯；其余与实施例1相同；包括以下步骤：
步骤1：制备支链聚丙烯：将2份过氧化二叔丁基、8份乙烯基硅油加入至10份丙酮中搅拌均匀，得到支链溶液；将1份抗氧化剂1010加入至5份丙酮中搅拌均匀，得到抗氧化剂溶液；将92份等规聚丙烯置于双螺杆挤出机中，加入支链溶液，在温度为180℃、转速为50rpm下，共混4分钟，加入抗氧化剂溶液，共混1分钟；挤出造粒、干燥，得到支链聚丙烯；
制备硅烷偶联剂改性聚丙烯：将95份中分子聚丙烯、5份偶联剂TCM-8118、1份过氧化二叔丁基置于双螺杆挤出机中，在温度为180℃、转速为50rpm下，停留5分钟，挤出造粒，干燥，得到硅烷偶联剂改性聚丙烯；
步骤2：将15份相容剂(质量比为2:3的马来酸酐接枝聚丙烯、硅烷偶联剂改性聚丙烯)、18.5份高硅滑石粉、23份支链聚丙烯、62份高结晶聚丙烯、1.5份三烯丙基异氰脲酸酯依次加入密炼机中，在200℃下熔融挤出，得到聚丙烯原料；
步骤3：将聚丙烯原料置于模具中，在220℃下热压成型；置于充满氩气的封闭罐中，使用钴源常温辐照，吸收剂量为10kGy；然后将其转移至高压反应釜中，引入二氧化碳，在温度为150℃下、压力为25MPa下保压4小时，卸压、冷却，得到发泡聚丙烯材料。
对比例3：一种汽车用发泡聚丙烯材料的制备方法，使用乙烯基硅烷偶联剂KH172制备硅烷偶联剂改性聚丙烯；其余与实施例1相同；包括以下步骤：
步骤1：制备支链聚丙烯：(1)将10份柠檬酸、1份半胱胺溶解在100份纯水中，均质化，得到混合溶液；将该混合溶液置于水热反应釜中，在200℃下加入5小时，洗涤、干燥、研磨，得到TPCA粉末；(2)将5份的TPCA粉末、3.2份烯丙基羟乙基醚、0.1份对甲苯磺酸加入至50份甲苯中，在氮气保护下105℃反应6小时，反应结束后，将其过滤洗涤干燥，得到支链剂；(3)将2份过氧化二叔丁基、6份支链剂、2份乙烯基硅油加入至10份丙酮中搅拌均匀，得到支链溶液；将1份抗氧化剂1010加入至5份丙酮中搅拌均匀，得到抗氧化剂溶液；将92份等规聚丙烯置于双螺杆挤出机中，加入支链溶液，在温度为180℃、转速为50rpm下，共混4分钟，加入抗氧化剂溶液，共混1分钟；挤出造粒、干燥，得到支链聚丙烯；
制备硅烷偶联剂改性聚丙烯：将95份中分子聚丙烯、5份乙烯基硅烷偶联剂KH172、1份过氧化二叔丁基置于双螺杆挤出机中，在温度为180℃、转速为50rpm下，停留5分钟，挤出造粒，干燥，得到硅烷偶联剂改性聚丙烯；
步骤2：将15份相容剂(质量比为2:3的马来酸酐接枝聚丙烯、硅烷偶联剂改性聚丙烯)、18.5份高硅滑石粉、23份支链聚丙烯、62份高结晶聚丙烯、1.5份三烯丙基异氰脲酸酯依次加入密炼机中，在200℃下熔融挤出，得到聚丙烯原料；
步骤3：将聚丙烯原料置于模具中，在220℃下热压成型；置于充满氩气的封闭罐中，使用钴源常温辐照，吸收剂量为10kGy；然后将其转移至高压反应釜中，引入二氧化碳，在温度为150℃下、压力为25MPa下保压4小时，卸压、冷却，得到发泡聚丙烯材料。
对比例4：一种汽车用发泡聚丙烯材料的制备方法，使用高结晶聚丙烯制备硅烷偶联剂改性聚丙烯，其余与实施例1相同；包括以下步骤：
步骤1：制备支链聚丙烯：(1)将10份柠檬酸、1份半胱胺溶解在100份纯水中，均质化，得到混合溶液；将该混合溶液置于水热反应釜中，在200℃下加入5小时，洗涤、干燥、研磨，得到TPCA粉末；(2)将5份的TPCA粉末、3.2份烯丙基羟乙基醚、0.1份对甲苯磺酸加入至50份甲苯中，在氮气保护下105℃反应6小时，反应结束后，将其过滤洗涤干燥，得到支链剂；(3)将2份过氧化二叔丁基、6份支链剂、2份乙烯基硅油加入至10份丙酮中搅拌均匀，得到支链溶液；将1份抗氧化剂1010加入至5份丙酮中搅拌均匀，得到抗氧化剂溶液；将92份等规聚丙烯置于双螺杆挤出机中，加入支链溶液，在温度为180℃、转速为50rpm下，共混4分钟，加入抗氧化剂溶液，共混1分钟；挤出造粒、干燥，得到支链聚丙烯；
制备硅烷偶联剂改性聚丙烯：将95份高结晶聚丙烯、5份偶联剂TCM-8118、1份过氧化二叔丁基置于双螺杆挤出机中，在温度为180℃、转速为50rpm下，停留5分钟，挤出造粒，干燥，得到硅烷偶联剂改性聚丙烯；
步骤2：将15份相容剂(质量比为2:3的马来酸酐接枝聚丙烯、硅烷偶联剂改性聚丙烯)、18.5份高硅滑石粉、23份支链聚丙烯、62份高结晶聚丙烯、1.5份三烯丙基异氰脲酸酯依次加入密炼机中，在200℃下熔融挤出，得到聚丙烯原料；
步骤3：将聚丙烯原料置于模具中，在220℃下热压成型；置于充满氩气的封闭罐中，使用钴源常温辐照，吸收剂量为10kGy；然后将其转移至高压反应釜中，引入二氧化碳，在温度为150℃下、压力为25MPa下保压4小时，卸压、冷却，得到发泡聚丙烯材料。
性能测试：将实施例和对比例中制备得到的发泡聚丙烯材料，进行性能测试。(1)参照GB/T528的标准，将发泡聚丙烯材料制备得到哑铃Ⅰ型试样，在万能拉力机上，以10mm/min进行拉伸试验，得到拉伸强度；(2)参照GB/T1093的标准，将发泡聚丙烯材料制备得到Ⅰ型试样，使用简支梁法，得到冲击强度；(3)参照GB/T2828.1的标准将发泡聚丙烯材料进行极限氧指数测试；所得数据如下表所示：
| 试样 | 拉伸强度(MPa) | 冲击强度(kJ/m2) | LOI(％) |
| 实施例1 | 36.8 | 20.3 | 28.3 |
| 实施例2 | 35.9 | 19.8 | 27.6 |
| 实施例3 | 35.7 | 19.4 | 28.7 |
| 对比例1 | 28.5 | 16.3 | 25.6 |
| 对比例2 | 33.2 | 18.6 | 26.4 |
| 对比例3 | 31.9 | 18.0 | 26.1 |
| 对比例4 | 33.7 | 18.3 | 27.0 |
结论：由上表的数据可知：支链聚丙烯对发泡聚丙烯有明显影响，当不引入支链聚丙烯时，由于未含有醚键、噻唑吡啶基团、硅链的支链链段，使得链的纠缠性下降，降低了聚合物的发泡性能，使得机械性能有明显下降，阻燃性能也随之下降。进一步地，使用单一乙烯基硅油改性时，性能下降，表明了支链剂的重要性。另一方面，对比例3～4表明了硅烷偶联剂改性聚丙烯中原料设置的重要性；使用乙烯基硅烷偶联剂KH172、或者高结晶聚丙烯，由于界面作用变化，使得性能有不同程度的下降。综上，本申请中制备得到了一种具有优异力学强度和抗冲击性能的发泡聚丙烯材料，同时其具有良好的阻燃性能。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种汽车用发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：（1）将柠檬酸、半胱胺在溶剂中均质化，得到混合溶液；将混合溶液进行水热反应，得到TPCA粉末；（2）将TPCA粉末、羟基乙烯基醚、催化剂加入至溶剂中，酯化反应，得到支链剂；（3）将引发剂、支链剂、乙烯基硅油在溶剂中均质化，得到支链溶液；将抗氧化剂在溶剂中均质化，得到抗氧化剂溶液；将等规聚丙烯、支链溶液、抗氧化剂溶液共混、挤出造粒、干燥，得到支链聚丙烯；
步骤2：将相容剂、高硅滑石粉、支链聚丙烯、高结晶聚丙烯、交联剂依次混合、熔融挤出，得到聚丙烯原料；
步骤3：将聚丙烯原料置于模具中，热压成型；将其使用钴源照射；然后进行二氧化碳发泡，得到发泡聚丙烯材料；
步骤1中，所述支链剂的原料包括以下质量份的组分：4~6份TPCA粉末、3~3.5份羟基乙烯基醚、0.05~0.1份催化剂；TPCA粉末的原料包括以下质量份的组分：10份柠檬酸、0.5~1.5份半胱胺；所述支链聚丙烯的原料包括以下质量份的组分：90~95份等规聚丙烯、3~7份支链剂、2~3份乙烯基硅油、1.5~2.5份引发剂、0.5~1.5份抗氧化剂；
步骤2中，所述聚丙烯原料包括以下质量份的组分：62~65份高结晶聚丙烯、20~25份支链聚丙烯、10~18份相容剂、15~20份高硅滑石粉、1~2份交联剂；所述相容剂由质量比为（1.5~2.5）:（2.5~3.5）马来酸酐接枝聚丙烯、硅烷偶联剂改性聚丙烯组成，所述硅烷偶联剂改性聚丙烯是由偶联剂TCM-8118改性中分子量聚丙烯所得；其原料包括以下质量份的组分：93~96份中分子量聚丙烯、4~7份偶联剂TCM-8118。
2.根据权利要求1所述的一种汽车用发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述羟基乙烯基醚包括烯丙基羟乙基醚、二乙二醇单乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚中一种或多种；所述引发剂包括过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰中一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种汽车用发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述水热反应温度为180~220℃；所述酯化反应温度为102~108℃；所述共混温度为175~185℃。
4.根据权利要求1所述的一种汽车用发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：步骤2中，熔融挤出温度为190~210℃；步骤3中，钴源照射的吸收剂量为8~12kGy；二氧化碳发泡的温度为145~152℃，压力为20~30MPa。
5.根据权利要求1~4任一项所述的一种汽车用发泡聚丙烯材料的制备方法制备得到的发泡聚丙烯材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311105811.3A CN117143386B (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种汽车用发泡聚丙烯材料及其制备方法 |
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| 双官能团界面改性剂对WPC综合性能的影响;李腊梅 等;林产工业;20160106;43(01);第32-35页 * |
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