[發明專利]超臨界CO2法制備聚丙烯樹脂發泡顆粒的方法

有效

• 申請號: 201110230302.4
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102924742A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 梁偉;代汝軍;王海波;馬東坡;穆興文;馬俊杰
• 申請（專利權）人: 黑龍江鑫達企業集團有限公司
• 主分類號: C08J9/12
• 分類號: C08J9/12;C08L23/12;C08L51/06
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技術領域：

本發明涉及一種聚丙烯類樹脂發泡顆粒的制備方法，特別涉及一種利用超臨界CO₂溶脹滲透的方法，并加以一種或多種獨特的分散介質或分散助劑，以得到發泡工序中無相互熔融粘著的不同發泡倍率的發泡顆粒。

背景技術：

泡沫塑料具有質輕、隔熱、隔音、緩沖、比強度高、價格低廉等優點，因此在包裝業、工業、農業、交通運輸業、軍事工業、航天工業以及日用品領域得到廣泛應用。目前使用最廣泛的發泡材料主要有聚苯乙烯發泡材料(EPS)、聚氨酯發泡材料(EPU)和聚乙烯發泡材料(EPE)，但其在使用上都有一定的局限性。EPS不能降解，現在禁止使用；EPU中殘留有毒單體，且不能有效去除；EPE雖然無毒，但其耐熱性不好。聚丙烯發泡材料(EPP)以其能降解、無毒、耐高溫性能好、原料來源豐富、性價比高等優點逐漸成為目前研究和開發的熱點。

通用聚丙烯的發泡一直是個難題。通用聚丙烯屬于半結晶聚合物，結晶度較高，結晶區域氣體發泡劑不易擴散、溶解及成核，而非晶區域則相對比較容易；且等規聚丙烯熔體強度較低，不利于維持泡孔結構的穩定。人們采用通過研制高熔體強度聚丙烯、化學交聯、接枝和共混改性的方法來改進聚丙烯發泡難的缺點，所有方法都以提高聚丙烯的熔體強度，使得聚丙烯發泡溫度范圍變寬。

傳統的聚丙烯發泡方法通常可分為物理發泡和化學發泡兩種方法。隨著對環境保護、消費后塑料回收和制品性能性價比等要求的提高，以CO₂、N₂、丁烷和戌烷等物理發泡劑為主的物理發泡法得到廣泛重視。物理氣體發泡就是向聚合物基體中充入高壓氣體(如N₂、CO₂、丁烷、戌烷)保壓一段時間，使高分子與氣體形成均相體系，然后快速卸壓使聚合物發泡。

中國專利CN?101735517A報道了一種采用超臨界CO₂發泡改性聚丙烯的方法，其將改性后的聚丙烯置于高壓密閉容器中，在溫度為180℃-200℃，壓力為10MPa-30MPa的條件下保持20-70min，再迅速降至常壓，得到發泡材料。雖然該方法也得到發泡聚丙烯，但由于發泡溫度已高于絕大多數聚丙烯的熔點，在該發泡溫度下聚丙烯樹脂已處于黏流態，得到的發泡材料已不再保持顆料狀態，不利于泡沫模制品的后期成型加工。

中國專利CN?1518576A報道了一種聚丙烯類樹脂發泡粒子的制造方法，該專利在常規的物理發泡方法制備聚丙烯類樹脂發泡粒子的基礎上，通過控制發泡工藝中水性介質的電導率，并加入特定的無機分散助劑，得到可以防止發泡的工序中的粒子相互熔融粘著，同時保證成型時發泡粒子相互間的熔融粘著性優異的發泡粒子。該方法需控制水性分散介質的的電導率且還需添加特定的硅酸鋁鹽成份的無機類分散劑，增加了發泡工藝的復雜性，另外所用無機類分散劑或多或少會影響發泡粒子后期成型時的熔融粘著性。

中國專利CN?190804A提到了一種聚乙烯、聚苯乙烯熱塑性泡沫塑料用的二氧化碳組合發泡劑及其制備方法。該二氧化碳組合發泡劑是以液體二氧化碳為主要成份，醇類或烷類作為次要成份混合配制而成。采用該組合發泡劑可取代氟氯烴及低沸點烷烴以避免氟氯烴對臭氧層的破壞及烷烴對氣候變暖的影響，是一種相對環保的發泡劑。但是將CO₂與醇類或烷烴類混合作為組合發泡劑用于聚丙烯發泡的報道尚未見過。

發明內容：

本發明是針對現有的聚丙烯類樹脂物理發泡基礎上改進而得到的一種可防止發泡工序中粒子熔融粘著的不同發泡倍率的發泡顆粒的制備方法。其特點是發泡工序中樹脂粒子保持顆粒狀，發泡倍率可控，發泡工序簡單。

本發明的目的由下技術措施實現：

聚丙烯樹脂泡沫顆粒制備方法包括以下步驟：將聚丙烯粒子置于高壓反應釜中，保證粒子總體積不超過釜體積的二十分之一，以確保聚丙烯能夠有足夠的空間發泡成型，再向反應釜中加入一定量的醇類或烷烴類溶劑，加入量使其恰好浸漬聚丙烯粒子即可；再充入低壓CO₂將釜中空氣置換干凈，然后通入高壓CO₂使高壓釜內的壓力達到4MPa-10MPa，然后將高壓釜密閉；將高壓釜加熱至140-170℃，在壓力為10MPa-20MPa的條件下保持20min-70min，然后以5-20MPa/s的速度卸至常壓，將釜冷卻至30℃，得到發泡工序中無熔融粘著、倍率可控、泡孔均勻的發泡顆粒。

其中，聚丙烯樹脂選用高熔體強度的聚丙烯、共混改性的聚丙烯、交聯或接枝改性的聚丙烯中的任一種。