[發明專利]一種超臨界法制備預發泡聚丙烯

無效

• 申請號: 201010258970.3
• 申請日: 2010-08-20
• 公開（公告）號: CN102372855A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 賈宇沖;楊鑫;馬俊杰;劉士濤;孫劍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱鑫達高分子材料工程中心有限責任公司
• 主分類號: C08J9/12
• 分類號: C08J9/12;C08L23/14;C08L23/12;C08L23/06;C08K5/14;C08J3/24
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技術領域

本發明屬于材料科學中的高分子復合材料領域，涉及一種利用超臨界法制備預發泡聚丙烯的制備方法。本發明改善了傳統發泡聚丙烯材料泡孔尺寸不均一、發泡密度及發泡率不理想的難題，并通過控制物理發泡劑充入量、壓力、溫度及釋壓的特殊工藝，獲得了適應各領域要求的發泡聚丙烯塑料。利用本方法制備出的發泡材料，泡孔均一、發泡率高、性能穩定、工藝可操作性強，適應工業化推廣生產。

背景技術

聚丙烯發泡材料是一種性能卓越的高結晶型聚合物/氣體復合材料，以其獨特而優越的性能成為目前增長最快的環保新型抗壓緩沖隔熱材料，并在汽車行業得到廣泛應用。發泡PP制品具有極強的抗震吸能性能，形變后回復率高、很好的耐熱性、耐化學腐蝕性、耐油性和隔熱性，另外，其重量輕，可大幅度減輕物品重量。發泡PP還是一種環保材料，不僅可以回收再利用，而且可以自然降解，不會造成白色污染，被稱為綠色泡沫。聚丙烯泡沫由于其良好的力學性能，優良的耐熱性能及利用環境保護的性質，是繼傳統的聚苯乙烯發泡(EPS)，聚氨酯泡沫(EPU)，及聚乙烯泡沫(EPE)，之后的新一代泡沫材料，有廣泛的應用前景。未經過改性的PP樹脂，往往由于熔體強度不夠，而造成發泡材料泡孔不均，破裂、合并和塌陷。最終的發泡PP產品，由于密度不一，在性能上也會不穩定。因此，開發出熔體強度高、泡孔均一、性能穩定及可工業化生產的發泡聚丙烯材料成為急需解決的難題。

發明內容：

本發明通過將傳統聚丙烯樹脂原材料交聯處理，通過雙螺桿擠出工藝制備出高熔體強度聚丙烯(HMSPP)，然后在超臨界條件下，通過充入物理發泡劑(高壓氣體)，控制壓力、氣體充入量、溫度、保壓時間、釋壓方式及降溫方式條件，將高熔體強度聚丙烯、聚丙烯原材料樹脂及助劑在高壓自控反應釜內反應，最終得到預發泡聚丙烯材料。這種預發泡聚丙烯材料，泡孔均一，發泡倍率高，性能穩定，抗沖擊性、抗震性及隔音效果高；相關工藝流程簡便，可操作性強，安全性、產量及效率高，適用于企業大規模量產要求。

具體實施方式：

高熔體強度聚丙烯制備

普通的HMSPP常選用共聚PP為樹脂基體，但是共聚PP剛性不足；而均聚PP雖然剛性好，但是發泡溫度較窄，而且難于控制。因此需要制備熔體強度高，適宜發泡溫度寬，溫度容易控制的混合型HMSPP。本專利制備HMSPP的方法，主要采用PP與PE交聯，同時通過添加無機填料與彈性體增加其熔程達到增加熔體強度的目的。由于添加組分復雜，極性與非極性組分的相容性成為影響HMSPP性能穩定的關鍵。因此在共混擠出之前，無機組分、基體樹脂及彈性體需做表面處理。

具體工藝如下，將如下組分：

基體樹脂：均聚PP、共聚PP、LDPE、HDPE的一種或幾種組分的混合體交聯劑：過氧化二異丙苯、叔丁基過氧化乙烷、過氧化苯甲酰的一種或幾種組分的混合體

助交聯劑：二乙烯基苯、對苯二酚的一種或兩種組分的混合體

彈性體：POE、EPDM、EVA的一種或幾種組分的混合體或填充母料

成核劑：超細碳酸鈣、納米碳酸鈣、滑石粉、超細滑石粉的一種或幾種組分的混合體

表面處理劑：硬脂酸鈣、鈦酸酯偶聯劑、硅烷偶聯劑中的一種活幾種組分的混合體

按照如下配比：

基體樹脂(1000份)+交聯劑(1-5份)+助交聯劑(1-3份)+彈性體(50-200份)+成核劑(50-300份)+表面處理劑(10-30份)

經過高混后，由雙螺桿擠出機混合、熔融、擠出、冷卻、造粒及干燥，形成高熔體強度聚丙烯(HMSPP)。

具體工藝參數：入料溫度(160-190℃)，擠出機頭溫度(190-220℃)，熔融段溫度(180-220℃)，螺桿轉速(150-300r/min)

預發泡聚丙烯珠粒的制備

HMSPP、助劑、蒸餾水組分投入自控反應釜內，通入高壓氣體，升溫到設定溫度(溫度控制在大于高壓氣體超臨界溫度以上、小于PP熔融溫度，即通過PP珠粒的軟化，增加高壓氣體在PP珠粒內的溶解度，最終提高發泡倍率及泡孔密度)，當達到設定壓力后保壓一段時間，然后釋壓到設定壓力，保壓一段時間，由于溫度壓力等條件的改變，PP珠粒內超臨界氣體處于不穩定狀態，致使微孔氣泡合并長大，然后迅速降溫冷卻，釋壓到常壓，將產品從放料口放出。經過常壓常溫冷卻定型，形成預發泡聚丙烯珠粒，而后經過注塑機熔融并加以高壓蒸汽輔助發泡，最終形成發泡聚丙烯制品。

各組分及工藝參數如下：

PP樹脂：均聚PP、共聚PP的一種或兩種組分的混合體(1000份)