[發(fā)明專(zhuān)利]一種聚丙烯發(fā)泡珠粒的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310271723.0
• 申請(qǐng)日: 2013-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104250401B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭鵬;呂明福;張師軍;畢福勇;鄒浩;張麗英;高達(dá)利;權(quán)慧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類(lèi)號(hào): C08L23/12
• 分類(lèi)號(hào): C08L23/12;C08F110/06;C08F4/649;C08F4/646;C08J9/12;C08K3/38;C08K3/36;C08K3/26;C08K3/22
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11372
• 代理人: 歐穎,盧綺琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子領(lǐng)域，進(jìn)一步地說(shuō)，是涉及一種聚丙烯發(fā)泡珠粒的制備方法。

背景技術(shù)

聚氨酯、聚苯乙烯和聚乙烯等軟質(zhì)與硬質(zhì)泡沫塑料是主要的傳統(tǒng)聚合物發(fā)泡塑料。近年來(lái)，聚丙烯發(fā)泡材料以其獨(dú)特而優(yōu)越的性能成為目前增長(zhǎng)最快的環(huán)保抗壓緩沖隔熱材料。與傳統(tǒng)的發(fā)泡材料相比，非交聯(lián)聚丙烯發(fā)泡材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能和環(huán)保性能。具體地，其具有優(yōu)良的耐熱性，使用溫度可達(dá)130℃；高溫下制品尺寸穩(wěn)定，維卡軟化點(diǎn)可達(dá)160℃；良好的力學(xué)性能，彎曲模量高，耐沖擊性能佳；環(huán)境友好性出色，燃燒時(shí)無(wú)有害氣體放出，易于回收，可重復(fù)利用；并具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性。聚丙烯發(fā)泡珠粒以聚丙烯為基礎(chǔ)樹(shù)脂，以無(wú)機(jī)或者有機(jī)物質(zhì)為發(fā)泡劑，采用物理發(fā)泡技術(shù)制備而成。

反應(yīng)釜間歇法制備聚丙烯發(fā)泡珠粒成為近年來(lái)制備聚丙烯發(fā)泡材料的研究熱點(diǎn)。泡孔直徑小于10mm且泡孔密度大于10⁹cells/cm³的微孔發(fā)泡珠粒具有比傳統(tǒng)發(fā)泡材料更優(yōu)的力學(xué)性能[Doroudiani,S.,Park,C.B.and Kortschot,M.T.(1998).Processing and Characterization of Microcellular Foamed High Density Polyethylene/Isotactic Polypropylene Blends,Polym.Eng.Sci.,38(7):1205–1215.]。為了提高發(fā)泡珠粒的力學(xué)性能，提高泡孔密度與均一度是一種有效途徑。此外，由于聚丙烯特殊的半結(jié)晶的性質(zhì)導(dǎo)致其發(fā)泡窗口較窄，不利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。熔體強(qiáng)度以及應(yīng)變硬化的提高有利于改善上述問(wèn)題，并得到力學(xué)性能良好的微孔發(fā)泡材料。通過(guò)調(diào)整分子量分布或引入支鏈結(jié)構(gòu)可以改善樹(shù)脂基體的熔體強(qiáng)度；其具體方法主要有：共混改性法、反應(yīng)擠出法、射線輻照法和聚合改性等方法。其中聚合改性法被業(yè)界認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)品性能最穩(wěn)定的工業(yè)化生產(chǎn)方法。該方法利用多個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)器制備寬分子量分布聚丙烯，而實(shí)現(xiàn)最終聚合物的高熔體強(qiáng)度。其通常是在不同聚合階段選擇性的加入氫調(diào)敏感性不同的外給電子體，通過(guò)調(diào)節(jié)不同反應(yīng)器內(nèi)的氫氣濃度，來(lái)調(diào)控分子量的大小，從而實(shí)現(xiàn)既包含高分子量級(jí)分又包含低分子量級(jí)分的聚丙烯制備，其中，高分子量級(jí)分保證了最終聚合物的熔體強(qiáng)度，而拓寬的分子量分布保證了其應(yīng)變硬化的發(fā)生并拓寬了發(fā)泡窗口。

聚丙烯釜式發(fā)泡工藝一般采用物理發(fā)泡劑，其特點(diǎn)是發(fā)泡過(guò)程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，較之化學(xué)發(fā)泡劑靠其自身分解產(chǎn)生氣體發(fā)泡，物理發(fā)泡劑的發(fā)泡倍率更大且更易控制，制品中無(wú)分解殘留物。常用的物理發(fā)泡劑有氟氯烴化合物、揮發(fā)性碳?xì)浠衔铮ㄕ⊥椤⒄焱椤愇焱椋O₂、N₂等。因氟氯烴化合物對(duì)臭氧層有很強(qiáng)的破壞作用，丁烷和戊烷的易燃易爆特性使之在加工過(guò)程中需要特殊的防爆處理，因此這類(lèi)物理發(fā)泡劑的應(yīng)用受到了限制。相比之下，惰性氣體發(fā)泡劑的應(yīng)用越來(lái)越受到人們的重視，其來(lái)源廣泛、成本低廉、環(huán)境友好。尤其是CO₂，它比丁烷等有機(jī)發(fā)泡劑在聚丙烯中有更好地相容性和擴(kuò)散性，飽和壓力更高。

在此基礎(chǔ)上，超臨界流體技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到聚合物發(fā)泡工藝中。超臨界流體是指溫度和壓力處于它的臨界溫度和臨界壓力之上的流體。超臨界流體具有與液體相近的密度和溶劑化能力，同時(shí)具有與氣體相近的粘度和擴(kuò)散系數(shù)。因此利用超臨界流體技術(shù)能大大提高發(fā)泡劑在聚合物中的溶解度，縮短飽和時(shí)間。超臨界流體在聚合物中的濃度可達(dá)到相當(dāng)高的水平，大約10～40%。在處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，有更多的氣泡核形成，可用來(lái)產(chǎn)生泡孔細(xì)密或微孔的泡沫材料，有利于制備發(fā)泡倍率較大的發(fā)泡制品。

本發(fā)明以寬分子量分布的高熔體強(qiáng)度聚丙烯為基體樹(shù)脂，添加超臨界流體發(fā)泡劑，制備一種微孔聚丙烯發(fā)泡珠粒，具有工藝簡(jiǎn)便，泡孔合并少，高孔密度，閉孔率高，密度可控和倍率高的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容