DE112020005085T5 - Schäumbare polypropylenzusammensetzung und geschäumtes polypropylen sowie deren herstellungsverfahren - Google Patents

Schäumbare polypropylenzusammensetzung und geschäumtes polypropylen sowie deren herstellungsverfahren Download PDF

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Wenbin Liang
YinLing Zhang
Yi Ma
Zhi Cheng Zhang
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Original Assignee
China Energy Investment Corp Ltd
National Institute of Clean and Low Carbon Energy
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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich der geschäumten Kunststoff e, wobei eine schäumbare Polypropylenzusammensetzung und geschäumtes Polyprop ylen sowie deren Herstellungsverfahren veröffentlicht wurden. Die Polypropylenzusa mmensetzung enthält Polypropylen, Polypropylenmodifikator, Schaumbildner und geg ebenenfalls Keimbildner, wobei das Herstellungsverfahren des Polypropylenmodifikat ors Inkontaktbringen des polaren monomergepfropften Polypropylens mit der Kompo nente A zur Reaktion und Extrusionsgranulierung umfasst, wobei das polare Mono mer in dem polaren monomergepfropften Polypropylen in der Lage ist, chemisch m it der Komponente A zu reagieren; das polare Monomer aus mindestens einem von Dimethylaminomethacrylat, Epoxyacrylat, Isocyanurtrimellitat und Acrylamid ausge wählt ist, wobei die Komponente A aus mindestens einem von Polyisocyanat, Polye thylenoxid und einer aminhaltigen Substanz ausgewählt ist. Das geschäumte Polypro pylen weist einen Schäumungsgrad von 12 oder mehr und gleichzeitig hohe Zug- u nd Biegeeigenschaften auf.

Description

  • Technischer Bereich
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich der geschäumten Kunststoffe, insbesondere auf eine schäumbare Polypropylenzusammensetzung und geschäumtes Polypropylen sowie deren Herstellungsverfahren.
  • Hintergrundtechnik
  • Schaumstoff hat hervorragende Eigenschaften wie geringes Gewicht, niedrige Wärmeleitfähigkeit, Wärmedämmung, Schalldämmung und Puffern und findet breite Anwendung in täglichen Verwendungen, Verpackungen, Transportwesen, Bauwesen und in anderen Bereichen. Polypropylenharz ist weithin verfügbar und kostengünstig und weist als Schaumstoff im Vergleich zu herkömmlichen Schaumstoffen wie Polystyrol und Polyethylen überlegene Eigenschaften auf, wie z. B. eine höhere Steifigkeit, Härte, Schlagfestigkeit und Temperaturbeständigkeit. Wenn jedoch herkömmliche Polypropylenharze zum Schäumen verwendet werden, können sie nur in einem engen Betriebstemperaturbereich verarbeitet werden und sind schwer zu formen. Der Grund dafür ist, dass Polypropylen ein kristalliner Kunststoff ist und das Schäumen nur in der Nähe des Kristallschmelzpunkts stattfinden kann, während der Temperaturunterschied zwischen dem Schmelzpunkt und dem Aufbrechen der Poren beim Schäumen von herkömmlichen Polypropylenharz gering ist. Wenn herkömmliches Polypropylen die Schmelzkristallisationstemperatur erreicht, sinkt seine Schmelzviskosität rasch ab, und während des Kristallisationsprozesses wird eine große Menge an Kristallisationswärme freigesetzt, wodurch seine Schmelzviskosität und Schmelzfestigkeit weiter sinken. Daher ist die Schmelzfestigkeit von herkömmlichem Polypropylen gering und es kann sich nicht um die Poren wickeln, was leicht zum Entweichen von Lüften während des Schäumungsprozesses führen kann, was wiederum zum Zusammenfallen der Poren und zum Verschmelzen der Poren führt, wodurch es unmöglich wird, ausgezeichnete geschäumte Produkte herzustellen.
  • Zur Herstellung von Polypropylenschaumstoffen mit einem hohen Schäumungsgrad und homogenen Poren müssen zunächst die Eigenschaften des Polypropylenharzes verbessert werden. Zu den Möglichkeiten, die Eigenschaften von Polypropylen zu verbessern, gehören die Verwendung von Polypropylen mit hoher Schmelzfestigkeit, die teilweise Vernetzung von Polypropylen und die Modifizierung von Polypropylen durch Mischen. CN105273314A offenbart ein geschäumtes Polypropylen-Isoliermaterial unter Verwendung eines physikalischen Mischverfahrens, bei dem ataktisches Polypropylen und chloriertes Polyethylen als Basisharz des Schaumstoffs verwendet werden und die Schäumungseigenschaften von PP durch Zugabe geeigneter Mengen an chloriertem Polyethylen verbessert werden, während es gleichzeitig eine abhärtende Rolle spielt. CN103756124A offenbart ein Polypropylen-Schaumstoff mit einem Ethylen-Acrylsäure-Copolymer in der Zusammensetzung, das mit Polypropylen unter der Wirkung von Peroxid gepfropft werden kann, um lange verzweigte Polypropylenketten zu bilden und Polypropylen mit hoher Schmelzfestigkeit herzustellen.
  • CN104356305A offenbart ein Herstellungsverfahren von Polypropylen mit hoher Schmelzfestigkeit auf der Basis von Festphasenpfropfung, wobei die Rohmaterialzusammensetzung aus 100 Gew.-% Polypropylen, 0,01-1 Gew.-% Initiator, 0,1-5 Gew.-% polyfunktionellem Monomer und 0,1-5 Gew.-% Antioxidationsmittel besteht; die spezifischen Schritte sind: Zugabe des Polypropylens, des polyfunktionellen Monomers und des Antioxidationsmittels in einen Hochgeschwindigkeitsmischer, die Heiztemperatur des Behälters wird auf 90-120°C eingestellt und die Geschwindigkeit des Hochgeschwindigkeitsmischers beträgt 700-1400 U/min; dann wird der Initiator zugegeben und zur Reaktion für 10-60 Minuten lang gerührt; nach Beendigung der Reaktion wird die Mischung in den kalten Mischer gegeben, 0-0,5 Gew.-% Antioxidationsmittel werden zugegeben, dann wird die Mischung abgekühlt und entladen, um das genannte hochschmelzfeste Polypropylen zu erhalten.
  • US5047446 offenbart ein Herstellungsverfahren eines hochmolekularen, langkettig verzweigten Polypropylenmaterials aus einem geradkettigen, teilkristallinen, in der Regel festen Polypropylenmaterial, wobei das Verfahren einen Schritt der Bestrahlung des geradkettigen Polymermaterials mit hochenergetischer Ionenstrahlung und einen Schritt der Deaktivierung restlicher freier Gruppen in dem bestrahlten Polymermaterial durch Erhitzen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Modifikation des Verfahrens das Erhitzen des bestrahlten Polymermaterials für mindestens 10 Minuten in einem Temperaturbereich von 40°C-110°C zwischen den deaktivierten restlichen freien Gruppen umfasst.
  • US5414027 und US5541236 offenbaren ein im Allgemeinen festes, hochmolekulares, nichtlineares, im Wesentlichen gelfreies Acrylpolymermaterial mit dehnungshärtender Dehnungsviskosität und erhöhter Schmelzfestigkeit. Das hochschmelzfeste Polypropylen wird durch Vernetzung mit Hochenergie-Ionenbestrahlung hergestellt.
  • Außerdem kann das Schäumverfahren für Polypropylen in der Regel in physikalische und chemische Schäumverfahren unterteilt werden. Das physikalische Schäumverfahren erfordert ein spezielles Dosier-, Druck- und Einspritzsystem für das Schaumbildner, das in der Regel an der entsprechenden Stelle im Extruder zugegeben wird, wo das Polypropylen vollständig geschmolzen ist. Das chemische Schäumen von Polypropylen wird durch herkömmliche Extrusion hergestellt. CN105566751A offenbart ein hochkristallines Schaum-Master-Granulat des Polypropylenharzes und dessen Herstellungsverfahren unter Verwendung eines chemischen Schäumungsverfahrens, bei dem PP und LDPE als Basisharz verwendet werden, sowie chemisches Schaumbildner, Keimbildner, Schmiermittel, Tensid und andere Additive zugegeben werden, um sie in einem Hochleistungsmischer homogen zu mischen, und dann dem Doppelschneckenextruder zur Extrusionsgranulierung zugegeben werden, um ein hochkristallines Schaum-Master-Granulat des Polypropylens für den Spritzguss und das Schäumen des Polypropylens, geschäumte Platten, geschäumte Profile und geschäumte Rohrextrusion zu erhalten.
  • Darüber hinaus stellt die Firma Zote im Vereinigten Königreich mikrovernetzte, thermogeformte PP-Schaumstoffe her. Alveo in der Schweiz stellt ebenfalls strahlenvernetzte PP/PE-Schaumstoffe für die Automobilindustrie her.
  • Im Stand der Technik lässt sich der Schäumungsgrad von Polypropylen in der Regel durch die Zugabe von Polypropylen-Schmelzmodifikatoren erhöhen, aber die Anwendung geschäumter Kunststoffe wird durch die schlechten mechanischen Eigenschaften von geschäumten Polypropylenprodukten eingeschränkt. Daher ist es ein dringendes Problem in diesem Bereich, geschäumte Polypropylenprodukte mit hohem Schäumungsgrad und gleichzeitig guten mechanischen Eigenschaften zu erhalten.
  • Inhalte der Erfindung
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine schäumbare Polypropylenzusammen setzung und ein schäumbares Polypropylen sowie deren Herstellungsverfahren bereit zustellen, wobei die schäumbare Polypropylenzusammensetzung sowohl den Schäum ungsgrad des hergestellten schäumbaren Polypropylens erhöhen als auch das schäum bare Polypropylen mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften wie Zug- und B iegeeigenschaften versehen kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die Erfindung eine schäumbare Polypropylenzusammensetzung bereit, wobei die Zusammensetzung Polypropylen, Polypropylenmodifikator, Schaumbildner und gegebenenfalls Keimbildner enthält;
  • Wobei das Herstellungsverfahren des Polypropylenmodifikators Inkontaktbringen des polaren monomergepfropften Polypropylens der Formulierung (1) oder der Formulierung (2) mit der Komponente A zur Reaktion und Extrusionsgranulierung umfasst, wobei das polare Monomer in dem polaren monomergepfropften Polypropylen in der Lage ist, chemisch mit der Komponente A zu reagieren;
  • Wobei das polare Monomer in der Formulierung (1) mindestens eines von Maleinsä ureanhydrid, Acrylsäure, Acrylat, Methacrylsäure, Methacrylat, Vinyl-tert.-carbonat, Glycidylmethacrylat, Dimethylaminomethacrylat, Epoxyacrylat, Isocyanursäuretrimer u nd Acrylamid ist; und die Komponente A aus mindestens einem aus Polyisocyanat und Polyethylenoxid ausgewählt ist;
  • Wobei in der Formulierung (2) das polare Monomer aus mindestens einem von Dimethylaminomethacrylat, Epoxyacrylat, Isocyanurtrimellitat und Acrylamid ausgewählt ist; und die Komponente A aus mindestens einem von Polyisocyanat, Polyethylenoxid und einer aminhaltigen Substanz ausgewählt ist, wobei die aminhaltige Substanz aus mindestens einer von Verbindung I und Verbindung II ausgewählt ist, wobei die Verbindung I eine organische Substanz ist, die eine Amingruppe, eine Etherbindung und eine Arylgruppe enthält, und die Verbindung II ein Polyamin ist;
  • Wobei die Menge des polaren monomergepfropften Polypropylens 95-99,8 Gew.-% beträgt und die Menge der Komponente A 0,2-5 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht des polaren monomergepfropften Polypropylens und der Komponente A in jeder Formulierung.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die vorliegende Erfindung ein Verstellungsverfahren von geschäumtem Polypropylen bereit, wobei das Herstellungsverfahren Aufschäumen der schäumbaren Polypropylenzusammensetzung nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst, um geschäumtes Polypropylen zu erhalten.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die vorliegende Erfindung geschäumtes Polypropylen bereit, das nach dem Herstellungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
  • Durch Zugabe von polaren monomergepfropften Polypropylen, das durch die Verbindung A als Polypropylenmodifikator modifiziert ist, zu der schäumbaren Polypropylenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann ein geschäumtes Polypropylen mit einem größeren Schäumungsgrad und besseren mechanischen Eigenschaften hergestellt werden. Das geschäumte Polypropylen weist einen Schäumungsgrad von 12 oder mehr und gleichzeitig hohe Zug- und Biegeeigenschaften auf.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in den nachfolgenden spezifischen Ausführungsformen ausführlich beschrieben.
  • Figurenliste
    • 1 bis 3 zeigen rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen der Poren des in den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 hergestellten geschäumten Polypropylens.
  • Spezifische Ausführungsformen
  • Die Endpunkte und alle Werte der hier offengelegten Bereiche sind nicht auf diesen genauen Bereich oder Wert beschränkt, sondern sollen so verstanden werden, dass sie auch Werte in der Nähe dieser Bereiche oder Werte umfassen. Für numerische Bereiche können ein oder mehrere neue numerische Bereiche durch Kombination zwischen Endpunktwerten einzelner Bereiche, zwischen Endpunktwerten einzelner Bereiche und einzelnen Punktwerten sowie zwischen einzelnen Punktwerten miteinander erhalten werden, und diese numerischen Bereiche gelten als hier ausdrücklich offenbart.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die Erfindung eine schäumbare Polypropylenzusammensetzung bereit, wobei die Zusammensetzung Polypropylen, Polypropylenmodifikator, Schaumbildner und gegebenenfalls Keimbildner enthält.
  • Wobei das Herstellungsverfahren des Polypropylenmodifikators Inkontaktbringen des polaren monomergepfropften Polypropylens der Formulierung (1) oder der Formulierung (2) mit der Komponente A zur Reaktion und Extrusionsgranulierung umfasst.
  • Wobei das polare Monomer in der Formulierung (1) mindestens eines von Maleinsäureanhydrid, Acrylsäure, Acrylat, Methacrylsäure, Methacrylat, Vinyl-tert.-carbonat, Glycidylmethacrylat, Dimethylaminomethacrylat, Epoxyacrylat, Isocyanursäuretrimer und Acrylamid ist; die Komponente A aus mindestens einem aus Polyisocyanat und Polyethylenoxid ausgewählt ist; und das ausgewählte polare Monomer in Verbindung mit der ausgewählten Komponente A in einer chemischen Reaktion während der Reaktionsextrusion verwendet wird.
  • Das Acrylat in der genannten Formulierung (1) kann spezifisch aus mindestens einem von Ethylacrylat, Butylacrylat und Isooctylacrylat ausgewählt werden. Das Methacrylat kann spezifisch aus mindestens einem von Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, Butylmethacrylat und Hydroxyethylmethacrylat ausgewählt werden.
  • In der Formulierung (2) der vorliegenden Erfindung ist das polare Monomer aus einem oder mehreren von Dimethylaminomethacrylat, Epoxyacrylat, Isocyanurtrimethacrylat und Acrylamid ausgewählt; die Komponente A ist aus mindestens einem von Polyisocyanat, Polyethylenoxid und aminhaltigen Substanzen ausgewählt; und das ausgewählte polare Monomer wird in Verbindung mit der ausgewählten Komponente A in einer chemischen Reaktion während der Reaktionsextrusion verwendet.
  • Wenn die Komponente A in der vorliegenden Erfindung eine aminhaltige Substanz ist, ist das polare Monomer mindestens eines von Dimethylaminomethacrylat, Epoxy acrylat, Isocyanursäuretrimer und Acrylamid, die beide in Kombination miteinander und mit der Formulierung (1) sowohl eine verbesserte Schmelzfestigkeit des Polypr opylenmodifikators als auch verbesserte mechanische Eigenschaften des geschäumten Polypropylens erreichen können.
  • Wobei die Menge des polaren monomergepfropften Polypropylens in dem Polypropylenmodifikator 95-99,8 Gew.-%, vorzugsweise 97-99,5 Gew.-% beträgt und die Menge der Komponente A 0,2-5 Gew.-%, vorzugsweise 0,5-3 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht des polaren monomergepfropften Polypropylens und der Komponente A in jeder Formulierung.
  • In der vorliegenden Erfindung kann das Polyisocyanat jedes Polyisocyanat sein, das mit den polaren Monomeren chemisch reaktiv ist. Im Allgemeinen ist das Polyisocyanat aus einem oder mehreren von Diphenylmethandiisocyanat, 2,4-Toluoldiisocyanat, 2,6-Toluoldiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat und 4,4,4-Triphenylmethantriisocyanat ausgewählt. Bei dem Diphenylmethandiisocyanat handelt es sich vorzugsweise um 4,4-Diphenylmethandiisocyanat.
  • Wobei das Polyethylenoxid ein Molekulargewicht von 50 × 104 -200 × 104 g/mol hat.
  • In der vorliegenden Erfindung ist die aminhaltige Substanz aus Verbindung I und/oder Verbindung II ausgewählt. Die Verbindung I ist eine organische Substanz, die eine Amingruppe, eine Etherbindung und eine Arylgruppe enthält, die Verbindung II ist ein Polyamin, und die Verbindung I und die Verbindung II sind unterschiedlich.
  • Gemäß einer spezifischen Ausführungsform ist die Verbindung I eines oder mehrere von 4,4'-Diaminodiphenylether, Phenoxyanilin, 3,4'-Diaminodiphenylether und 3,3',4,4' -Tetraaminodiphenylether, vorzugsweise Phenoxyanilin und/oder 3,3',4,4'-Tetraaminodi phenylether.
  • In der vorliegenden Erfindung kann die Verbindung II eines oder mehrere von Alk yldiamine, Alkylidendiamine, Alkylidentriamine, Alkylentetraamine, Alkylenpentamine und Aryldiamine sein, beispielsweise eines oder mehrere von Alkylendiamin C2-12, Alkylidendiamin C2-12, Alkylentriamin C2-C12, Alkylentetramin C2-C12, Alkylenp entamin C2-C12 und Arylendiamin C6-C18 sein.
  • Gemäß einer spezifischen Ausführungsform ist die Verbindung II eines oder mehrer e von Tetraethylenpentamin, Triethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, p-Phenylendiamin, m-Phenylendiamin, 1,9-Diaminononan und 1,12-Diaminododecan; vorzugsweise Diethylentriamin und/oder 1,9-Diaminononan.
  • In der vorliegenden Erfindung kann das polare monomergepfropfte Polypropylen (au ch als Polypropylen-Pfropfpolar-Monomer bezeichnet) im Handel erhältlich sein oder durch bekannte Verfahren in diesem Bereich hergestellt werden, z. B. durch Lösun gspfropfen, Schmelzpfropfen, Festphasenpfropfen, Strahlungspfropfen, usw. Gemäß ei ner Ausführungsform umfasst die Herstellung des polaren monomergepfropften Poly propylens durch das Schmelzpfropfverfahren Mischen des polaren Monomers (1-10%) mit Polypropylen (90-99%) und Initiator (0,1-3%) sowie Zugabe in einen Doppelsc hneckenextruder zur Schmelzextrusion, wobei die Extrudertemperatur auf 160-230°C eingestellt ist, die Extrudergeschwindigkeit 100-400 U/min beträgt und die Vorschu bgeschwindigkeit auf 5-15 Hz eingestellt ist, wobei das Produkt nach dem Abkühle n in einem Wasserbad granuliert und getrocknet wird, um polares monomergepfropf tes Polypropylen zu erhalten. Der Initiator kann aus mindestens einem von Benzoyl peroxid, Laurylperoxid, Di-tert-butylperoxyisopropylbenzol, tert-Butylperoxybenzoat, Diisopropylperoxydicarbonat und 2,5-Dimethyl-2,5-bis(tert.-Butylperoxy)hexan ausgew ählt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das polare monomergepfropfte Polypropylen eine Pfropfungsrate von 0,1 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 2 Gew.-% auf. Das polare monomergepfropfte Polypropylen kann einen Schmelzindex (MI) von 30-600g/10min, vorzugsweise 45-350 g/10min bei 230°C und 2,16 kg aufweisen.
  • Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Polypropylenmodifikators kann die Reak tionsextrusion gemäß den üblichen Verfahren vorzugsweise bei einer Temperatur vo n 150-220°C für die vorliegende Erfindung durchgeführt werden. Die Geschwindigk eit des Extruders kann z. B. 50-100 U/min betragen und die Vorschubgeschwindigk eit kann z. B. 3-8 Hz betragen. Diese Reaktionsextrusion kann in verschiedenen Do ppelschneckenextrudern durchgeführt werden. Nach der Extrusionsgranulierung kann das Produkt bei 80-95°C für 30-120 Minuten getrocknet werden.
  • In der vorliegenden Erfindung können die schäumbare Polypropylenzusammensetzung und das Polypropylen aus homopolymerem Polypropylen, Blockcopolymer-Polypropylen, statistischem Copolymer-Polypropylen usw. ausgewählt werden, die durch verschiedene Polymerisationsverfahren erhalten werden. Vorzugsweise weist das Polypropylen einen Schmelzindex von 1-10 g/10min, noch vorzugsweise 2-4 g/10min bei 230°C und 2,16 kg auf. Die Molekulargewichtsverteilung des Polypropylens kann zum Beispiel 2-6 betragen. Das genannte Polypropylen ist im Handel erhältlich.
  • Die Erfindung ist nicht besonders auf das Schaumbildner in der schäumbaren Polypropylenzusammensetzung beschränkt, solange es das Aufschäumen des Polypropylens ermöglicht, was insbesondere ein chemisches oder physikalisches Schaumbildner sein kann. Vorzugsweise ist das chemische Schaumbildner aus mindestens einem von Azodicarbonamid (Schaumbildner AC), Natriumbicarbonat, Zitronensäure, Natriumbikarbonat, Ammoniumcarbonat, 4,4'-Oxobenzolsulfonylhydrazid ausgewählt. Vorzugsweise ist das physikalische Schaumbildner aus mindestens einem von Propan, Butan, Pentan, Isopentan, Hexan, Isohexan, N2, CO2, CH4, H2, Luft und Freon, noch vorzugsweise CO2, ausgewählt ist.
  • In der vorliegenden Erfindung beträgt die Menge des Polypropylens 75-91 Gew.-%, des Polypropylenmodifikators 5-15 Gew.-% und des Schaumbildners 4-10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der schäumbaren Polypropylenzusammensetzung.
  • In der vorliegenden Erfindung kann die schäumbare Polypropylenzusammensetzung wahlweise ein Keimbildner enthalten. Das Keimbildner kann aus mindestens einem von Talkum, Glimmer, Calciumcarbonat, Calciumoxid, Calciumcarbonat, Glimmer, Kaolin und Siliciumdioxid ausgewählt werden. Der Gehalt des Keimbildners kann im Bereich von 0-3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der schäumbaren Polypropylenzusammensetzung, liegen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die schäumbare Polypropylenzusammensetzung durch Extrusionsgranulierung des Polypropylens, des Polypropylenmodifikators, des Schaumbildners und des optionalen Keimbildners bei 150-180°C erhalten werden. Die schäumbare Polypropylenzusammensetzung wird in Granulatform als schäumbares Polypropylen-Master-Granulat erhalten, was die weitere Herstellung von geschäumtem Polypropylen erleichtert.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die vorliegende Erfindung ein Verstellungsverfahren von geschäumtem Polypropylen bereit, wobei das Herstellungsverfahren Aufschäumen der schäumbaren Polypropylenzusammensetzung nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst, um geschäumtes Polypropylen zu erhalten.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird das geschäumte Polypropylen durch ein Formsc häumverfahren hergestellt, wobei der Prozess des Aufschäumens insbesondere Forme n und Aufschäumen der schäumbaren Polypropylenzusammensetzung in Master-Gran ulat-Form (d. h. geschäumtes Polypropylen-Master-Granulat) und anschließendes Abk ühlen umfasst. In dieser Ausführungsform können die Komponenten der schäumbare n Polypropylenzusammensetzung bei 150-180°C gemischt und granuliert werden, um ein schäumbares Polypropylen-Master-Granulat zu erhalten, wobei das Schaumbildn er in der schäumbaren Polypropylenzusammensetzung ein chemisches Schaumbildner ist. In dieser Ausführungsform umfassen die Bedingungen für das Formen und Au fschäumen eine Temperatur von 180-210°C, einen Druck von 0,1-0,2 MPa und eine Press- und Formgebungszeit von 5-15 Minuten. Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Drücke sind alle Manometerdrücke. Die Temperatur der Abkühlung lie gt im Bereich von 128-140°C. Nach dieser Abkühlung wird die Form durch Druck entlastung geöffnet, um geschäumtes Polypropylen zu erhalten.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das geschäumte Polypropylen durch ein Extrusionsschäumverfahren hergestellt, wobei der Prozess des Aufschäumens gemeinsames Mischen und Aufschäumen der Komponenten der schäumbaren Polypropylenzusammensetzung auf einer Extrusionsschäumanlage umfasst. Wobei die Temperatur beim gemeinsamen Mischen 150-210°C sein und die Temperatur des Aufschäumens 150-180°C sein kann. Die Extrusionsschäumanlage umfasst einen Doppelschneckenextruder und einen Einschneckenextruder, die hintereinander geschaltet sind, wobei die Schäumungsphase im Einschneckenextruder durchgeführt wird. In dieser Ausführungsform enthält die schäumbare Polypropylenzusammensetzung vorzugsweise das Keimbildner.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die vorliegende Erfindung geschäumtes Polypropylen bereit, das nach dem Herstellungsverfahren hergestellt wird. Das geschäumte Polypropylen weist einen Schäumungsgrad von 12 oder mehr, eine Zugfestigkeit von > 2,0 MPa und einen Biegemodul von > 25 Mpa auf. In der Regel weist das geschäumte Polypropylen eine durchschnittliche Porengröße von ≤ 400 µm, vorzugsweise eine durchschnittliche Porengröße von ≤ 200 µm, zum Beispiel 50 µm, 100 µm, 150 µm, 200 µm auf.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von detaillierten Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
  • In den folgenden Ausführungsbeispielen und Vergleichsbeispielen,
  • (1) Hauptrohstoffe
  • Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Polypropylen, Modellnummer PO1020, erworben von ExxonMobil, mit einer Pfropfungsrate von 1,2 % und einem MI von 348 g/10 min; Polyethylenoxid mit einem Molekulargewicht von 1 Million g/mol, erworben von Aladdin;
  • Polypropylen L5E89 ist ein allgemeines lineares Polypropylen, erworben von der Zweigstelle Baotou der China Shenhua Coal to Liquid and Chemical Co., Ltd. Polypropylen WB 140 ist ein hochschmelzfestes Polypropylen, erworben von Borealis; PE100, Modellnummer 3490, erworben von Borealis.
  • (2) Charakterisierung und Leistungstest
  • Der Polypropylenmodifikator wurde mittels Infrarotspektroskopie mit einem Shimadzu IRPresidge-21 FTIR-Spektrometer analysiert.
  • Die Struktur der Poren der geschäumten Proben wurde mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie (REM) beobachtet: Die geschäumten Proben wurden in flüssigen Stickstoff getaucht und für 1 Stunde lang abgekühlt. Nach der Entnahme waren sie schnell spröde, und die Oberflächenmorphologie der Poren wurde nach dem Aufsprühen von Gold auf die spröde Bruchfläche mit dem REM beobachtet.
  • Die Zugfestigkeit wurde nach ISO 527-1 und die Biegefestigkeit nach ISO 178/A geprüft. Die angegebene Anzahl der Teile bezieht sich auf Gewichtsteile.
  • Die folgenden Ausführungsbeispiele dienen zur Veranschaulichung der Polypropylenzusammensetzungen und des geschäumten Polypropylens der vorliegenden Erfindung sowie deren Herstellungsverfahren.
  • Ausführungsbeispiel 1
  • (1) Herstellung von Polypropylenmodifikatoren
  • 99 Teile acrylsäuregepfropftes Polypropylen (Pfropfungsrate von 1,2 %, MI von 52 g/10 min) und 1 Teil 2,4-Toluoldiisocyanat wurden abgewogen und homogen gemischt. Das homogen gemischte Rohmaterial wurde einem HAAKE-Doppelschneckenextruder bei einer Extrusionstemperatur von 190 °C, einer Extrudergeschwindigkeit von 50 U/min und einer Vorschubgeschwindigkeit von 3 Hz zugeführt. Das Produkt nach der Extrusionsgranulierung wurde 60 Minuten lang bei 90°C getrocknet, um den Polypropylenmodifikator zu erhalten. Die Proben des Polypropylenmodifikators wurden einer IR-Analyse unterzogen. In den IR-Spektren erschienen die charakteristischen Peaks des durch die Reaktion von -NCO mit -OH gebildeten Carbamats bei 3350 cm-1 und 1540 cm-1, und der charakteristische Peak von -OH bei 3400 cm-1 - 3500 cm-1 nahm deutlich ab, während der charakteristische Peak der Estergruppe -C=O bei 1727 cm-1 deutlich zunahm, was darauf hindeutet, dass Acrylsäure mit Isocyanat reagierte und das hergestellte Produkt das Zielprodukt war.
  • (2) Herstellung von geschäumtem Polypropylen
  • 5 Teile Polypropylenmodifikator, 90 Teile L5E89 und 5 Teile Azodicarbonamid wurden abgewogen und im HAAKE-Doppelschneckenextruder gemischt, wobei die Extrusionstemperatur auf 180 °C, die Extrudergeschwindigkeit auf 100 U/min und die Vorschubgeschwindigkeit auf 7 Hz eingestellt wurden. Nach der Extrusionsgranulierung wurde die Mischung 30 Minuten lang bei 90 °C getrocknet, um ein schäumbares Polypropylen-Master-Granulat zu erhalten.
  • 20 g schäumbares Polypropylen-Master-Granulat wurde abgewogen und in eine Form von 10 cm Breite, 12 cm Länge und 1 mm Höhe gelegt, dann wurde es auf den unteren Tisch der Presse gelegt und die Pressplatte wurde geschlossen. Bei 200°C und einem Druck von 0,2 MPa wurde die Form 10 Minuten lang erhitzt und gepresst und dann auf 130°C abgekühlt, um geschäumtes Polypropylen herzustellen.
  • Die Eigenschaften des geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet, und die Struktur der Poren ist in der dargestellt.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Der Polypropylenmodifikator und das geschäumte Polypropylen wurden nach dem Verfahren im Ausführungsbeispiel 1 hergestellt, der Unterschied ist, dass 2,4-Toluoldiisocyanat bei der Herstellung des Polypropylenmodifikators durch eine gleiche Menge Hexamethylendiisocyanat ersetzt wurde, um das geschäumte Polypropylen herzustellen.
  • Die Eigenschaften des geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet, und die Struktur der Poren ist in der dargestellt.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • Der Polypropylenmodifikator und das geschäumte Polypropylen wurden nach dem Verfahren im Ausführungsbeispiel 1 hergestellt, der Unterschied ist, dass acrylsäuregepfropftes Polypropylen bei der Herstellung des Polypropylenmodifikators durch eine gleiche Menge Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Polypropylen ersetzt wurde, um das geschäumte Polypropylen herzustellen.
  • Die Eigenschaften des geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet, und die Struktur der Poren ist in der dargestellt.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • 5 Teile PE100, 90 Teile L5E89 und 5 Teile Azodicarbonamid wurden abgewogen und im HAAKE-Doppelschneckenextruder gemischt, wobei die Extrusionstemperatur auf 180 °C, die Extrudergeschwindigkeit auf 100 U/min und die Vorschubgeschwindigkeit auf 7 Hz eingestellt wurden. Nach der Extrusionsgranulierung wurde die Mischung 30 Minuten lang bei 90 °C getrocknet, um ein schäumbares Polypropylen-Master-Granulat zu erhalten. 20 g schäumbares Polypropylen-Master-Granulat wurde abgewogen und in eine Form von 10 cm Breite, 12 cm Länge und 1 mm Höhe gelegt, dann wurde es auf den unteren Tisch der Presse gelegt und die Pressplatte wurde geschlossen. Bei 200°C und einem Druck von 0,2 MPa wurde die Form 10 Minuten lang erhitzt und gepresst und dann auf 130°C abgekühlt, um geschäumtes Polypropylen herzustellen.
  • Die Eigenschaften des geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Fünf Teile WB140, 90 Teile L5E89 und 5 Teile Azodicarbonamid wurden abgewogen und im HAAKE-Doppelschneckenextruder gemischt, wobei die Extrusionstemperatur auf 180 °C, die Extrudergeschwindigkeit auf 100 U/min und die Vorschubgeschwindigkeit auf 7 Hz eingestellt wurden. Nach der Extrusionsgranulierung wurde die Mischung 30 Minuten lang bei 90 °C getrocknet, um ein schäumbares Polypropylen-Master-Granulat zu erhalten.
  • 20 g schäumbares Polypropylen-Master-Granulat wurde abgewogen und in eine Form von 10 cm Breite, 12 cm Länge und 1 mm Höhe gelegt, dann wurde es auf den unteren Tisch der Presse gelegt und die Pressplatte wurde geschlossen. Bei 200°C und einem Druck von 0,2 MPa wurde die Form 10 Minuten lang erhitzt und gepresst und dann auf 130°C abgekühlt, um geschäumtes Polypropylen herzustellen.
  • Die Eigenschaften des geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • 92 Teile L5E89 und 8 Teile Azodicarbonamid wurden abgewogen und im HAAKE-Doppelschneckenextruder gemischt, wobei die Extrusionstemperatur auf 160 °C, die Extrudergeschwindigkeit auf 100 U/min und die Vorschubgeschwindigkeit auf 5 Hz eingestellt wurden. Nach der Extrusionsgranulierung wurde die Mischung 60 Minuten lang bei 90 °C getrocknet, um ein schäumbares Polypropylen-Master-Granulat zu erhalten.
  • 20 g schäumbares Polypropylen-Master-Granulat wurde abgewogen und in eine Form von 10 cm Breite, 12 cm Länge und 1 mm Höhe gelegt, dann wurde es auf den unteren Tisch der Presse gelegt und die Pressplatte wurde geschlossen. Bei 200°C und einem Druck von 0,2 MPa wurde die Form 10 Minuten lang erhitzt und gepresst und dann auf 130°C abgekühlt, um geschäumtes Polypropylen herzustellen.
  • Die Eigenschaften des geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet.
  • Ausführungsbeispiel 4
  • (1) Herstellung von Polypropylenmodifikatoren
  • 99,4 Teile Isooctylacrylat-gepfropftes Polypropylen (Pfropfungsrate von 1,0 %, MI von 89 g/10 min) wurden abgewogen und mit 0,6 Teilen Polyethylenoxid homogen gemischt. Das homogen gemischte Rohmaterial wurde einem HAAKE-Doppelschneckenextruder bei einer Extrusionstemperatur von 190 °C, einer Extrudergeschwindigkeit von 50 U/min und einer Vorschubgeschwindigkeit von 5 Hz zugeführt. Das Produkt nach der Extrusionsgranulierung wurde 30 Minuten lang bei 90°C getrocknet, um den Polypropylenmodifikator zu erhalten.
  • (2) Herstellung von geschäumtem Polypropylen
  • 10 Teile Polypropylenmodifikator, 83 Teile L5E89 und 7 Teile Natriumbikarbonat wurden abgewogen und im HAAKE-Doppelschneckenextruder gemischt, wobei die Extrusionstemperatur auf 170 °C, die Extrudergeschwindigkeit auf 100 U/min und die Vorschubgeschwindigkeit auf 7 Hz eingestellt wurden. Nach der Extrusionsgranulierung wurde die Mischung 60 Minuten lang bei 90 °C getrocknet, um ein schäumbares Polypropylen-Master-Granulat zu erhalten.
  • 20 g schäumbares Polypropylen-Master-Granulat wurde abgewogen und in eine Form von 10 cm Breite, 12 cm Länge und 1 mm Höhe gelegt, dann wurde es auf den unteren Tisch der Presse gelegt und die Pressplatte wurde geschlossen. Bei 200°C und einem Druck von 0,1 MPa wurde die Form 8 Minuten lang erhitzt und gepresst und dann auf 135°C abgekühlt, um geschäumtes Polypropylen herzustellen.
  • Die Eigenschaften des geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Polypropylenmodifikator und geschäumtes Polypropylen wurden nach dem Verfahren im Ausführungsbeispiel 4 hergestellt, der Unterschied ist, dass Polyethylenoxid bei der Herstellung des Polypropylenmodifikators durch 4,4'-Diaminodiphenylether und Tetraethylenpentamin in einem Massenverhältnis von 1:1 ersetzt wurde.
  • Die Eigenschaften des hergestellten geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet.
  • Ausführungsbeispiel 5
  • (1) Herstellung von Polypropylenmodifikatoren
  • 98 Teile Acrylamid-gepfropftes Polypropylen (Pfropfungsrate von 2,0 %, MI von 104 g/10 min, Gleiches gilt im Folgenden) und 2 Teile 4,4-Diphenylmethandiisocyanat wurden abgewogen und homogen gemischt. Das homogen gemischte Rohmaterial wurde einem HAAKE-Doppelschneckenextruder bei einer Extrusionstemperatur von 190 °C, einer Extrudergeschwindigkeit von 50 U/min und einer Vorschubgeschwindigkeit von 5 Hz zugeführt. Das Produkt nach der Extrusionsgranulierung wurde 60 Minuten lang bei 95°C getrocknet, um den Polypropylenmodifikator zu erhalten.
  • (2) Herstellung von geschäumtem Polypropylen
  • 15 Teile Polypropylenmodifikator, 77 Teile L5E89 und 8 Teile Azodicarbonamid wurden abgewogen und im HAAKE-Doppelschneckenextruder gemischt, wobei die Extrusionstemperatur auf 190 °C, die Extrudergeschwindigkeit auf 100 U/min und die Vorschubgeschwindigkeit auf 7 Hz eingestellt wurden. Nach der Extrusionsgranulierung wurde die Mischung 60 Minuten lang bei 90 °C getrocknet, um ein schäumbares Polypropylen-Master-Granulat zu erhalten.
  • 20 g schäumbares Polypropylen-Master-Granulat wurde abgewogen und in eine Form von 10 cm Breite, 12 cm Länge und 1 mm Höhe gelegt, dann wurde es auf den unteren Tisch der Presse gelegt und die Pressplatte wurde geschlossen. Bei 210°C und einem Druck von 0,2 MPa wurde die Form 10 Minuten lang erhitzt und gepresst und dann auf 140°C abgekühlt, um geschäumtes Polypropylen herzustellen.
  • Die Eigenschaften des geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet.
  • Ausführungsbeispiel 6
  • (1) Herstellung von Polypropylenmodifikatoren
  • 98,8 Teile Acrylamid-gepfropftes Polypropylen und 1,2 Teile 4,4-Diphenylmethandiisocyanat wurden abgewogen und homogen gemischt. Das homogen gemischte Rohmaterial wurde einem HAAKE-Doppelschneckenextruder bei einer Extrusionstemperatur von 200 °C, einer Extrudergeschwindigkeit von 100 U/min und einer Vorschubgeschwindigkeit von 5 Hz zugeführt. Das Produkt nach der Extrusionsgranulierung wurde 30 Minuten lang bei 90°C getrocknet, um den Polypropylenmodifikator zu erhalten.
  • (2) Herstellung von geschäumtem Polypropylen
  • 5 Teile Polypropylenmodifikator, 90 Teile L5E89, 4 Teile Azodicarbonamid und 1 Teil Siliciumdioxid wurden abgewogen und homogen gemischt, und in den Doppels chneckenextruder zum Mitmischen und Extrudieren gegeben, wobei die Extrusionste mperatur auf 170 °C eingestellt wurde. Die Extrudergeschwindigkeit beträgt 150 U/ min und die Vorschubgeschwindigkeit beträgt 8 Hz, und dann wird das Extrusionss chäumen durchgeführt. Die Schäumtemperatur der Einschnecken-Extrusionsschäumanl age in Reihe mit dem Doppelschneckenextruder war auf 170°C eingestellt und das geschäumte Polypropylen wurde durch Extrusion hergestellt.
  • Die Eigenschaften des geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet.
  • Ausführungsbeispiel 7
  • (1) Herstellung von Polypropylenmodifikatoren
  • 99 Teile Isocyanursäuretrimellitat-gepfropftes Polypropylen (Pfropfungsrate von 1,6 %, MI von 78 g/10 min, Gleiches gilt im Folgenden) wurden abgewogen und mit 1 Teilen Phenoxyanilin homogen gemischt. Das homogen gemischte Rohmaterial wurde einem HAAKE-Doppelschneckenextruder bei einer Extrusionstemperatur von 200 °C, einer Extrudergeschwindigkeit von 70 U/min und einer Vorschubgeschwindigkeit von 3 Hz zugeführt. Das Produkt nach der Extrusionsgranulierung wurde 70 Minuten lang bei 90°C getrocknet, um den Polypropylenmodifikator zu erhalten.
  • (2) Herstellung von geschäumtem Polypropylen
  • 5 Teile Polypropylenmodifikator, 90 Teile L5E89 und 5 Teile Azodicarbonamid wurden abgewogen und im HAAKE-Doppelschneckenextruder gemischt, wobei die Extrusionstemperatur auf 180 °C, die Extrudergeschwindigkeit auf 100 U/min und die Vorschubgeschwindigkeit auf 7 Hz eingestellt wurden. Nach der Extrusionsgranulierung wurde die Mischung 30 Minuten lang bei 90 °C getrocknet, um ein schäumbares Polypropylen-Master-Granulat zu erhalten.
  • 20 g schäumbares Polypropylen-Master-Granulat wurde abgewogen und in eine Form von 10 cm Breite, 12 cm Länge und 1 mm Höhe gelegt, dann wurde es auf den unteren Tisch der Presse gelegt und die Pressplatte wurde geschlossen. Bei 200°C und einem Druck von 0,2 MPa wurde die Form 10 Minuten lang erhitzt und gepresst und dann auf 135°C abgekühlt, um geschäumtes Polypropylen herzustellen.
  • Die Eigenschaften des geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet.
  • Vergleichsbeispiel 5
  • Der Polypropylenmodifikator und das geschäumte Polypropylen wurden nach dem Verfahren im Ausführungsbeispiel 7 hergestellt, der Unterschied ist, dass Isocyanursäuretrimellitat-gepfropftes Polypropylen bei der Herstellung des Polypropylenmodifikators durch eine gleiche Menge Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Polypropylen ersetzt wurde.
  • Die Eigenschaften des hergestellten geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet.
  • Vergleichsbeispiel 6
  • (1) Herstellung von Polypropylenmodifikatoren
  • 99 Teile Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Polypropylen wurde abgewogen und mit 0,5 Teilen Phenoxyanilin und 0,5 Teilen p-Phenylendiamin homogen gemischt. Das homogen gemischte Rohmaterial wurde einem HAAKE-Doppelschneckenextruder bei einer Extrusionstemperatur von 200 °C, einer Extrudergeschwindigkeit von 100 U/min und einer Vorschubgeschwindigkeit von 7 Hz zugeführt. Nach der Extrusionsgranulierung wurde die Mischung 70 Minuten lang bei 90 °C getrocknet, um ein schäumbares Polypropylen-Master-Granulat zu erhalten.
  • (2) Herstellung von geschäumtem Polypropylen
  • Wie im Ausführungsbeispiel 7.
  • Die Eigenschaften des hergestellten geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet.
  • Ausführungsbeispiel 8
  • (1) Herstellung von Polypropylenmodifikatoren
  • 98,3 Teile epoxyacrylat-gepfropftes Polypropylen (Pfropfungsrate von 1,4 %, MI von 159 g/10 min) wurden abgewogen und mit 1,7 Teilen 1,9-Diaminononan homogen gemischt. Das homogen gemischte Rohmaterial wurde einem HAAKE-Doppelschneckenextruder bei einer Extrusionstemperatur von 200 °C, einer Extrudergeschwindigkeit von 100 U/min und einer Vorschubgeschwindigkeit von 5 Hz zugeführt. Das Produkt nach der Extrusionsgranulierung wurde 30 Minuten lang bei 90°C getrocknet, um den Polypropylenmodifikator zu erhalten.
  • (2) Herstellung von geschäumtem Polypropylen
  • 5 Teile Polypropylenmodifikator, 90 Teile L5E89 und 5 Teile Natriumbikarbonat wurden abgewogen und im HAAKE-Doppelschneckenextruder gemischt, wobei die Extrusionstemperatur auf 180 °C, die Extrudergeschwindigkeit auf 100 U/min und die Vorschubgeschwindigkeit auf 7 Hz eingestellt wurden. Nach der Extrusionsgranulierung wurde die Mischung 30 Minuten lang bei 90 °C getrocknet, um ein schäumbares Polypropylen-Master-Granulat zu erhalten.
  • 20 g schäumbares Polypropylen-Master-Granulat wurde abgewogen und in eine Form von 10 cm Breite, 12 cm Länge und 1 mm Höhe gelegt, dann wurde es auf den unteren Tisch der Presse gelegt und die Pressplatte wurde geschlossen. Bei 200°C und einem Druck von 0,2 MPa wurde die Form 10 Minuten lang erhitzt und gepresst und dann auf 135°C abgekühlt, um geschäumtes Polypropylen herzustellen.
  • Die Eigenschaften des geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet.
  • Ausführungsbeispiel 9
  • (1) Herstellung von Polypropylenmodifikatoren
  • 97,2 Teile Dimethylamino-Methacrylat-gepfropftes Polypropylen (Pfropfungsrate von 1,8 %, MI von 76 g/10 min) wurden abgewogen und mit 2,8 Teilen Diethylentriamin homogen gemischt. Das homogen gemischte Rohmaterial wurde einem HAAKE-Doppelschneckenextruder bei einer Extrusionstemperatur von 200 °C, einer Extrudergeschwindigkeit von 50 U/min und einer Vorschubgeschwindigkeit von 3 Hz zugeführt. Das Produkt nach der Extrusionsgranulierung wurde 120 Minuten lang bei 90°C getrocknet, um den Polypropylenmodifikator zu erhalten.
  • (2) Herstellung von Polypropylenmaterialien
  • 5 Teile Polypropylenmodifikator, 86 Teile L5E89 und 1 Teil Siliziumdioxid wurden abgewogen und homogen gemischt, und in den Doppelschneckenextruder zum Mitmischen und Extrudieren gegeben, während 3 Teile überkritisches CO2 durch das überkritische CO2-Injektionssystem hinzugefügt werden, wobei die Extrusionstemperatur auf 180 °C eingestellt wurde. Die Extrudergeschwindigkeit beträgt 150 U/min und die Vorschubgeschwindigkeit beträgt 8 Hz, und dann wird das Extrusionsschäumen durchgeführt. Die Schäumtemperatur der Einschnecken-Extrusionsschäumanlage in Reihe mit dem Doppelschneckenextruder war auf 160°C eingestellt und das geschäumte Polypropylen wurde durch Extrusion hergestellt.
  • Die Eigenschaften des geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet.
  • Vergleichsbeispiel 7
  • Der Polypropylenmodifikator und das geschäumte Polypropylen wurden nach dem Verfahren im Ausführungsbeispiel 9 hergestellt, der Unterschied ist, dass Dimethylamino-Methacrylat-gepfropftes Polypropylen bei der Herstellung des Polypropylenmodifikators durch eine gleiche Menge Methacrylsäure-gepfropftes Polypropylen ersetzt wurde (Pfropfungsrate von 1,5 %, MI von 94 g/10 min).
  • Die Eigenschaften des hergestellten geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet.
  • Ausführungsbeispiel 10
  • (1) Herstellung von Polypropylenmodifikatoren
  • 99,2 Teile Acrylamid-gepfropftes Polypropylen und 0,8 Teile Polyethylenoxid wurden abgewogen und homogen gemischt. Das homogen gemischte Rohmaterial wurde einem HAAKE-Doppelschneckenextruder bei einer Extrusionstemperatur von 200 °C, einer Extrudergeschwindigkeit von 50 U/min und einer Vorschubgeschwindigkeit von 3 Hz zugeführt. Das Produkt nach der Extrusionsgranulierung wurde 120 Minuten lang bei 90°C getrocknet, um den Polypropylenmodifikator zu erhalten.
  • (2) Herstellung von geschäumtem Polypropylen
  • Wie Ausführungsbeispiel 8. Die Eigenschaften des hergestellten geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet.
  • Ausführungsbeispiel 11
  • Der Polypropylenmodifikator und das geschäumte Polypropylen wurden nach dem Verfahren im Ausführungsbeispiel 10 hergestellt, der Unterschied ist, dass Acrylamid-gepfropftes Polypropylen bei der Herstellung des Polypropylenmodifikators durch eine gleiche Menge Isocyanursäuretrimellitat-gepfropftes Polypropylen ersetzt wurde.
  • Die Eigenschaften des hergestellten geschäumten Polypropylens sind in der Tabelle 1 aufgelistet. Tabelle 1
    Nr. Schäumungsgrad (Multiplikator) Durchschnittliche Porengröße (µm) Zugfestigkeit (MPa) Biegemodul (MPa)
    Ausführungsbeispiel 1 14 124 3,47 32,1
    Ausführungsbeispiel 2 13 118 3,98 35,9
    Ausführungsbeispiel 3 15 106 2,99 29,7
    Vergleichsbeispiel 1 6 498 4,3 86,2
    Vergleichsbeispiel 2 7 475 4,1 80,1
    Vergleichsbeispiel 3 3 580 4,8 93,5
    Ausführungsbeispiel 4 12 131 3,89 34,9
    Vergleichsbeispiel 4 13 352 1,32 21,5
    Ausführungsbeispiel 5 13 122 3,81 34,8
    Ausführungsbeispiel 6 14 138 3,12 30,5
    Ausführungsbeispiel 7 12 129 4,02 36,1
    Vergleichsbeispiel 5 6 548 4,03 79,1
    Vergleichsbeispiel 6 13 415 1,14 19,7
    Ausführungsbeispiel 8 12 141 3,95 35,8
    Ausführungsbeispiel 9 14 112 3,68 33,4
    Vergleichsbeispiel 7 5 562 4,07 78,6
    Ausführungsbeispiel 10 15 120 2,89 29,8
    Ausführungsbeispiel 11 14 139 3,15 31,1
  • Wie aus den Ergebnissen in der Tabelle 1 ersichtlich ist, kann das geschäumte Polypropylen, das aus der schäumbaren Polypropylenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, sowohl einen höheren Schäumungsgrad als auch bessere Zug- und Biegeeigenschaften aufweisen. Die durchschnittliche Porengröße des hergestellten geschäumten Polypropylenmaterials ist klein und beträgt nicht mehr als 200 µm. In Kombination mit den 1-3 kann auch beobachtet werden, dass das geschäumte Polypropylen, das aus der schäumbaren Polypropylenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, feine und gleichmäßige Poren und einen guten Schäumungseffekt aufweist.
  • Die geschäumten Produkte wurden durch Mischen von Polypropylen mit Polyethylen (PE100) bzw. handelsüblichem hochschmelzendem Polypropylen (WB140) ohne Zusatz von Polypropylenmodifikatoren in den Vergleichsbeispielen 1 bis 2 und anschließende Zugabe von Schaumbildnern gewonnen; im Vergleichsbeispiel 3 wurde nur Polypropylen und Schaumbildner zur Herstellung von geschäumtem Polypropylen verwendet. Die aus den Vergleichsbeispielen 1-3 erhaltenen geschäumten Produkte weist einen sehr geringen Schäumungsgrad von 3-7 mal.
  • Obwohl das nach dem Vergleichsbeispiel 6 hergestellte geschäumte Polypropylen einen höheren Schäumungsgrad von mehr als dem Zehnfachen aufweist, sind die Zugfestigkeit und der Biegemodul geringer und die mechanischen Eigenschaften schlechter als die des nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Schaumstoffs.
  • Die obige Beschreibung beschreibt im Detail die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Im Rahmen des technischen Konzepts der vorliegenden Erfindung sind verschiedene einfache Varianten der technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung, einschließlich Kombinationen einzelner technischer Merkmale in jeder anderen geeigneten Weise, möglich, und diese einfachen Varianten und Kombinationen gelten ebenfalls als in der vorliegenden Erfindung offenbart und fallen alle in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (13)

  1. Schäumbare Polypropylenzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung Polypropylen, Polypropylenmodifikator, Schaumbildner und gegebenenfalls Keimbildner enthält; Wobei das Herstellungsverfahren des Polypropylenmodifikators Inkontaktbringen des polaren monomergepfropften Polypropylens der Formulierung (1) oder der Formulierung (2) mit der Komponente A zur Reaktion und Extrusionsgranulierung umfasst, wobei das polare Monomer in dem polaren monomergepfropften Polypropylen in der Lage ist, chemisch mit der Komponente A zu reagieren; Wobei das polare Monomer in der Formulierung (1) mindestens eines von Maleinsä ureanhydrid, Acrylsäure, Acrylat, Methacrylsäure, Methacrylat, Vinyl-tert.-carbonat, Glycidylmethacrylat, Dimethylaminomethacrylat, Epoxyacrylat, Isocyanursäuretrimer u nd Acrylamid ist; und die Komponente A aus mindestens einem aus Polyisocyanat und Polyethylenoxid ausgewählt ist; Wobei das polare Monomer in der Formulierung (2) aus mindestens einem von Dimethylaminomethacrylat, Epoxyacrylat, Isocyanurtrimellitat und Acrylamid ausgewählt ist; und die Komponente A aus mindestens einem von Polyisocyanat, Polyethylenoxid und einer aminhaltigen Substanz ausgewählt ist, wobei die aminhaltige Substanz aus mindestens einer von Verbindung I und Verbindung II ausgewählt ist, wobei die Verbindung I eine organische Substanz ist, die eine Amingruppe, eine Etherbindung und eine Arylgruppe enthält, und die Verbindung II ein Polyamin ist; Wobei die Menge des polaren monomergepfropften Polypropylens 95-99,8 Gew.-% beträgt und die Menge der Komponente A 0,2-5 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht des polaren monomergepfropften Polypropylens und der Komponente A in jeder Formulierung.
  2. Schäumbare Polypropylenzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Polypropylens 75-91 Gew.-%, des Polypropylenmodifikators 5-15 Gew.-% und des Schaumbildners 4-10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der schäumbaren Polypropylenzusammensetzung, beträgt.
  3. Schäumbare Polypropylenzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyisocyanat aus einem oder mehreren von Diphenylmethand iisocyanat, 2,4-Toluoldiisocyanat, 2,6-Toluoldiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat, Hexa methylendiisocyanat und 4,4,4-Triphenylmethantriisocyanat ausgewählt ist, wobei das Diphenylmethandiisocyanat vorzugsweise 4,4-Diphenylmethandiisocyanat ist; Wobei vorzugsweise das Polyethylenoxid ein Molekulargewicht von 50×104 -200×10 4 g/mol hat.
  4. Schäumbare Polypropylenzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung I eines oder mehrere von 4,4'-Diaminodiphenylether, Phenoxyanilin, 3,4'-Diaminodiphenylether und 3,3',4,4'-Tetraaminodiphenylether ist; Wobei die Verbindung II eines oder mehrere von Alkylendiamin, Alkylidendiamin, Alkylentriamin, Alkylentetramin, Alkylenpentamin und Arylendiamin ist; Wobei vorzugsweise die Verbindung II eines oder mehrere von Alkylendiamin C2-1 2, Alkylidendiamin C2-12, Alkylentriamin C2-C12, Alkylentetramin C2-C12, Alkyle npentamin C2-C12 und Arylendiamin C6-C18 ist; Wobei vorzugsweise die Verbindung II eines oder mehrere von Tetraethylenpentami n, Triethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, p-Phenylendiamin, m-Phen ylendiamin, 1,9-Diaminononan und 1,12-Diaminododecan ist.
  5. Schäumbare Polypropylenzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das polare monomergepfropfte Polypropylen eine Pfropfungsrate v on 0,1-3 Gew.-%, vorzugsweise 0,5-2 Gew.-%, aufweist; Wobei vorzugsweise das Acrylat in der Formulierung (1) aus mindestens einem von Ethylacrylat, Butylacrylat und Isooctylacrylat ausgewählt ist, das Methacrylat aus mindestens einem von Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, Butylmethacrylat und Hydroxyethylmethacrylat ausgewählt ist; Wobei vorzugsweise die Temperatur bei der Reaktion und Extrusion 150-220°C beträgt.
  6. Schäumbare Polypropylenzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaumbildner aus mindestens einem von Azodicarbonamid, Natriumbicarbonat, Zitronensäure, Natriumbikarbonat, Ammoniumcarbonat und 4,4'-O xobenzolsulfonylhydrazid ausgewählt ist.
  7. Schäumbare Polypropylenzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaumbildner aus mindestens einem von Propan, Butan, Pentan, Isopentan, Hexan, Isohexan, N2, CO2, CH4, H2, Luft und Freon, vorzugsweise CO2, ausgewählt ist; Wobei vorzugsweise das Keimbildner aus mindestens einem von Talk, Glimmer, Calciumcarbonat, Calciumoxid, Kaolin und Siliciumdioxid ausgewählt ist.
  8. Schäumbare Polypropylenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die schäumbare Polypropylenzusammensetzung durch Extrus ionsgranulierung des Polypropylens, des Polypropylenmodifikators, des Schaumbildne rs und des optionalen Keimbildners bei 150-180°C erhalten wird.
  9. Herstellungsverfahren von geschäumtem Polypropylen, wobei das Herstellungsverf ahren Aufschäumen der schäumbaren Polypropylenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-8 umfasst, um geschäumtes Polypropylen zu erhalten.
  10. Herstellungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozess des Aufschäumens Formen der schäumbaren Polypropylenzusammensetzung in Form eines Master-Granulats zum Aufschäumen umfasst; Wobei die Bedingungen für das Formen und Aufschäumen eine Temperatur von 180-210°C, einen Druck von 0,1-0,2 MPa und eine Press- und Formgebungszeit von 5-15 Minuten umfassen.
  11. Herstellungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozess des Aufschäumens gemeinsames Mischen und Aufschäumen der Komponenten der schäumbaren Polypropylenzusammensetzung auf einer Extrusionsschäumanlage umfasst; Wobei die Temperatur beim gemeinsamen Mischen 150-210°C und die Temperatur des Aufschäumens 160-180°C beträgt.
  12. Geschäumtes Polypropylen, das nach dem Herstellungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 9-11 hergestellt wird.
  13. Geschäumtes Polypropylen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das geschäumte Polypropylen einen Schäumungsgrad von 12 oder mehr, eine Zugfestigkeit > 2,0 MPa und einen Biegemodul > 25 MPa aufweist; Wobei vorzugsweise das geschäumte Polypropylen eine durchschnittliche Porengröße von ≤ 200 µm aufweist.
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