專利名稱：一種超臨界法制備預(yù)發(fā)泡聚丙烯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料科學(xué)中的高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種利用超臨界法制備預(yù)發(fā)泡聚丙烯的制備方法。本發(fā)明改善了傳統(tǒng)發(fā)泡聚丙烯材料泡孔尺寸不均一、發(fā)泡密度及發(fā)泡率不理想的難題，并通過控制物理發(fā)泡劑充入量、壓力、溫度及釋壓的特殊工藝，獲得了適應(yīng)各領(lǐng)域要求的發(fā)泡聚丙烯塑料。利用本方法制備出的發(fā)泡材料，泡孔均一、發(fā)泡率高、 性能穩(wěn)定、工藝可操作性強(qiáng)，適應(yīng)工業(yè)化推廣生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
聚丙烯發(fā)泡材料是一種性能卓越的高結(jié)晶型聚合物/氣體復(fù)合材料，以其獨(dú)特而優(yōu)越的性能成為目前增長最快的環(huán)保新型抗壓緩沖隔熱材料，并在汽車行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。發(fā)泡PP制品具有極強(qiáng)的抗震吸能性能，形變后回復(fù)率高、很好的耐熱性、耐化學(xué)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(fā)泡PP還是一種環(huán)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(xué)性能，優(yōu)良的耐熱性能及利用環(huán)境保護(hù)的性質(zhì)，是繼傳統(tǒng)的聚苯乙烯發(fā)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(yīng)用前景。未經(jīng)過改性的PP樹脂，往往由于熔體強(qiáng)度不夠，而造成發(fā)泡材料泡孔不均，破裂、 合并和塌陷。最終的發(fā)泡PP產(chǎn)品，由于密度不一，在性能上也會不穩(wěn)定。因此，開發(fā)出熔體強(qiáng)度高、泡孔均一、性能穩(wěn)定及可工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)泡聚丙烯材料成為急需解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過將傳統(tǒng)聚丙烯樹脂原材料交聯(lián)處理，通過雙螺桿擠出工藝制備出高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)，然后在超臨界條件下，通過充入物理發(fā)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(qiáng)度聚丙烯、聚丙烯原材料樹脂及助劑在高壓自控反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)，最終得到預(yù)發(fā)泡聚丙烯材料。這種預(yù)發(fā)泡聚丙烯材料，泡孔均一，發(fā)泡倍率高，性能穩(wěn)定，抗沖擊性、抗震性及隔音效果高；相關(guān)工藝流程簡便，可操作性強(qiáng)，安全性、產(chǎn)量及效率高，適用于企業(yè)大規(guī)模量產(chǎn)要求。
具體實(shí)施例方式高熔體強(qiáng)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(fā)泡溫度較窄，而且難于控制。因此需要制備熔體強(qiáng)度高，適宜發(fā)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(lián)，同時通過添加無機(jī)填料與彈性體增加其熔程達(dá)到增加熔體強(qiáng)度的目的。由于添加組分復(fù)雜，極性與非極性組分的相容性成為影響HMSPP性能穩(wěn)定的關(guān)鍵。因此在共混擠出之前，無機(jī)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(lián)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(lián)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P0E、EPDM、EVA的一種或幾種組分的混合體或填充母料成核劑超細(xì)碳酸鈣、納米碳酸鈣、滑石粉、超細(xì)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(lián)劑、硅烷偶聯(lián)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(lián)劑(1-5份)+助交聯(lián)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(jīng)過高混后，由雙螺桿擠出機(jī)混合、熔融、擠出、冷卻、造粒及干燥，形成高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)。具體工藝參數(shù)入料溫度(160-190°C )，擠出機(jī)頭溫度(190-220°C )，熔融段溫度 (180-220°C )，螺桿轉(zhuǎn)速(150-300r/min)預(yù)發(fā)泡聚丙烯珠粒的制備HMSPP、助劑、蒸餾水組分投入自控反應(yīng)釜內(nèi)，通入高壓氣體，升溫到設(shè)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(nèi)的溶解度，最終提高發(fā)泡倍率及泡孔密度)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力后保壓一段時間，然后釋壓到設(shè)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(nèi)超臨界氣體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，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(chǎn)品從放料口放出。經(jīng)過常壓常溫冷卻定型，形成預(yù)發(fā)泡聚丙烯珠粒，而后經(jīng)過注塑機(jī)熔融并加以高壓蒸汽輔助發(fā)泡，最終形成發(fā)泡聚丙烯制品。各組分及工藝參數(shù)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)HMSPP 均聚PP、共聚PP、PP/PE的一種或幾種組分的混合體(100-300份)高壓氣體C02、N2的一種(注入壓力3-6. 5MPa)助劑KH550、KH560、NDZlOl、NDZ102中的一種或幾種組分的混合體(5_20份)成核劑超細(xì)碳酸鈣、納米碳酸鈣、滑石粉、超細(xì)滑石粉的一種或幾種組分的混合體(100-300 份)發(fā)泡壓力IO-2OMPa超臨界溫度40-100°C保壓時間4_20h釋壓壓力2_7MPa釋壓保壓時間0. 5-5min實(shí)例1 配方(I)HMSPP 制備
權(quán)利要求
1.一種利用超臨界流體法制備預(yù)發(fā)泡聚丙烯材料的方法，根據(jù)此方法制備的材料是一種具有高抗沖擊、高抗震及高隔音性能的高分子塑料材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)發(fā)泡聚丙烯材料的基體樹脂其特征是混合型高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)是共聚PP、均聚PP、LDPE、HDPE的一種或幾種組分的混合體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)發(fā)泡聚丙烯材料，其工藝特征性在于通過自控式高溫高壓反應(yīng)釜，通過高壓、充入高壓氣體、高溫、釋壓、保壓、降溫、釋壓到大氣壓的工藝路線，最終獲得預(yù)發(fā)泡聚丙烯材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)，其工藝特征性在于利用前處理及高混后，雙螺桿條件下，特定溫度、轉(zhuǎn)速控制，共混、熔融、擠出、冷卻、造粒、干燥，最終得到高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)顆粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)，加入了改性交聯(lián)劑，其特征性在于過氧化二異丙苯、叔丁基過氧化乙烷、過氧化苯甲酰二乙烯基苯、對苯二酚的一種或幾種組分的混合體。
全文摘要
本發(fā)明運(yùn)用超臨界流體法，利用物理發(fā)泡劑，將聚丙烯作增加熔體強(qiáng)度處理，并通過特殊的預(yù)發(fā)泡工藝，制備出高發(fā)泡率、發(fā)泡尺寸均一、高抗沖擊性及高穩(wěn)定性的預(yù)發(fā)泡聚丙烯材料。本產(chǎn)品所涉及的工藝，具有操作簡便、效率及產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)與推廣。本產(chǎn)品克服了傳統(tǒng)聚丙烯發(fā)泡塑料由于熔體強(qiáng)度不高而造成的氣孔合并、發(fā)泡率低、發(fā)泡材料性能不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，通過控制工藝參數(shù)，有效的獲得不同發(fā)泡倍率及泡孔尺寸、密度的聚丙烯發(fā)泡塑料產(chǎn)品，填補(bǔ)了國內(nèi)發(fā)泡塑料技術(shù)無法工業(yè)化生產(chǎn)的空白，是一種具有廣闊發(fā)展前景的新型發(fā)泡聚丙烯材料。
文檔編號C08L23/14GK102372855SQ201010258970
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者劉士濤, 孫劍, 楊鑫, 賈宇沖, 馬俊杰 申請人:哈爾濱鑫達(dá)高分子材料工程中心有限責(zé)任公司