[發明專利]一種脈動剪切力場作用下發泡聚丙烯材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010512657.8
• 申請日: 2010-10-20
• 公開（公告）號: CN102453278A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 公維光;朱成;鄭柏存;林珩;易紅玲;魏婷;武易明;孟圓圓
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08J9/06;C08J9/10;B29C44/60
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所 31230
• 代理人: 朱小晶

【技術領域】

本發明涉及聚丙烯材料技術領域，具體地說，是一種脈動剪切力場作用下發泡聚丙烯材料及其制備方法。

【背景技術】

聚丙烯(PP)發泡材料與聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PP)、聚乙烯(PE)以及EVA發泡材料相比，其綜合性能更突出，如具有優良的耐熱性、力學性能和良好的環境適應性等優點，使得發泡聚丙烯材料在食品包裝材料，建筑材料，汽車用材料，體育器材，化工材料等方面的應用越來越廣泛。而聚丙烯發泡材料的這些優點又與材料本身的微觀結構有關，即發泡材料制品的泡孔形貌與尺寸決定了材料的最終使用范圍和場合。由于普通聚丙烯是結晶型聚合物，熔體強度低，其擠出發泡的加工溫度范圍很窄，人們采用接枝交聯、輻射等方法對普通聚丙烯進行改性，提高其熔體強度后進行發泡。如采用輻射、化學交聯等工藝以提高發泡體系的熔體強度，制備出聚丙烯發泡制品。美國專利US4766159，是采用輻射交聯的工藝方法制備出發泡聚丙烯材料。該專利采用均聚或共聚聚丙烯，或二者與無規共聚聚丙烯共混樹脂為基體樹脂原料，配合使用化學發泡劑AC及過氧化物交聯劑等加工成型后，經輻照后再進行發泡。但由于聚丙烯容易降解，在交聯過程中聚丙烯分子的降解和交聯會同時進行，這對發泡材料制品的最終使用性能和力學性能等都將產生影響，泡孔尺寸的均勻性不容易得到控制。公開日為2006年11月15日的中國專利CN1861368A，公開的是一種非交聯聚丙烯發泡材料的生產方法，該方法采用的是超臨界二氧化碳等作為發泡劑，得到的發泡聚丙烯珠粒密度為28-86Kg/m3，上述公開的發泡聚丙烯制品及生產方法中，采用超臨界氣體作為發泡劑，對設備和工藝都有非常苛刻的要求，需要專用壓力容器和耐壓防泄漏管道，需要較高的安全防護和消防配置。

目前聚丙烯的發泡方法中的擠出發泡是指：將含發泡劑的樹脂熔融物體系，由機頭模口擠出時因高壓迅速變為常壓，而溶于樹脂熔融物內的氣體發生減壓膨脹作用，冷卻即得到含泡孔結構的聚丙烯發泡材料。但由于普通擠出發泡法是將物料混煉和發泡成型在螺桿擠出機中一次性完成，造成了混煉效果不理想或者背壓不足等現象發生。使得發泡制品微觀泡孔結構尺寸不均，難以控制連續擠出發泡的穩定性。

【發明內容】

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種脈動剪切力場作用下發泡聚丙烯材料及其制備方法。本發明直接采用高熔體強度聚丙烯，以改進普通聚丙烯熔體強度不足的缺陷，通過調節發泡制品的泡孔微觀形貌結構與尺寸，達到可控發泡制品的泡孔以應用在不同領域的目的。通過在普通擠出工藝過程中引入脈動剪切作用，使得擠出發泡過程的機器復雜程度降低、加工過程簡單化、生產效率高、產品微觀形態隨時可調、生產成本降低。推廣應用則可以推動聚丙烯在熱成型和發泡材料領域的廣泛使用性。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種脈動剪切力場作用下發泡聚丙烯材料，其原料組成為：基體高熔體強度聚丙烯樹脂以100份質量計，其他物料添加按基體樹脂質量百分比計，有機化學發泡劑0.1～10.0wt％，發泡助劑0.1～1.0wt％，成核劑0.1～1.5wt％，液體加工助劑0.1～0.5wt％；成型工藝中料筒進料段溫度為145～170℃，螺桿加工區溫度為180～215℃，模頭區溫度為155～170℃，螺桿轉速為6～80轉/min，脈動剪切力場的振幅為0.01～1.00mm，頻率為1～60Hz，擠出發泡制品經空氣或者冷卻水冷卻定型成品；

所述的高熔體強度聚丙烯樹脂，其熔體強度為0.5～0.8N，其用量按100份質量計，其他物料添加參照基體樹脂質量計；

所述的有機化學發泡劑，其特征在于可以是偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁睛、亞硝基化合物或檸檬酸系發泡劑；本發明優選偶氮二甲酰胺作為主體發泡劑，其用量為0.1～10.0％，優選用量0.4～3.5wt％；

所述的發泡劑助劑，其為有機鋅類和鋅氧化物，其中有機硬脂酸鋅與氧化鋅用量比例是9∶1，有機鋅不僅起調節發泡劑分解溫度的作用，還能改善聚丙烯加工性能，復配用量占發泡制品質量為0.1～1.0wt％，優選用量0.1～0.5wt％；

所述的成核劑，其使用1250目～5000目超細無機成核劑，選自二氧化硅、滑石粉、蒙脫土和碳酸鈣其中的一種或幾種復配使用；優選3250目二氧化硅作為成核劑，其用量為0.1～1.5wt％，優選用量0.5～1.2wt％；

所述的液體加工助劑，其選自白油或液體石蠟油，加工助劑的作用是改善物料相容分散性，改進物料加工過程中的流暢均勻性；優選液體石蠟油作為加工助劑，其用量為0.1～0.5wt％，優選0.2～0.3wt％。