專利名稱：一種可控降解聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法，尤其涉及一種可控降解聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、高的使用溫度、優(yōu)異的可加工性、易于回收等優(yōu)點(diǎn)， 因而應(yīng)用領(lǐng)域日益增加，市場(chǎng)份額逐年攀升。將聚丙烯發(fā)泡粒子進(jìn)行模內(nèi)成型而成的聚丙烯發(fā)泡粒子成型體也保持聚丙烯樹脂的優(yōu)異性能，同時(shí)，聚丙烯發(fā)泡粒子成型體還具有泡沫材料所固有的緩沖性、絕緣性、輕量性等優(yōu)勢(shì)，因而被廣泛應(yīng)用于汽車保險(xiǎn)杠內(nèi)芯、車用吸收沖擊材料、緩沖包裝材料、建筑材料等中。多數(shù)情況下，發(fā)泡材料往往經(jīng)歷短時(shí)間使用后就被拋棄或者簡(jiǎn)單物理填埋，特別是用于緩沖包裝的發(fā)泡材料和不具有回收價(jià)值的低檔次泡沫材料。在我國(guó)，由于垃圾分裝并沒(méi)有真正實(shí)施，發(fā)泡材料被隨意丟棄的現(xiàn)象到處可見。難以環(huán)境降解的聚苯乙烯發(fā)泡材料制備的一次性餐盒、緩沖包裝等在中國(guó)乃至世界范圍內(nèi)已經(jīng)導(dǎo)致了 “白色污染”。單純的行政干預(yù)在短時(shí)間內(nèi)并不能解決“白色污染”帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，為了從根本上解決這一問(wèn)題，制備具有環(huán)境降解能力的聚合物基發(fā)泡材料勢(shì)在必行。聚丙烯在自然環(huán)境中受光和熱的影響，易于發(fā)生光氧化降解，不過(guò)完全降解成小分子物質(zhì)仍需數(shù)年時(shí)間。因此，制備一種具有可控環(huán)境降解能力的聚丙烯發(fā)泡粒子一直是科技工作者的研究熱點(diǎn)。目前制備聚丙烯發(fā)泡粒子所采用的聚丙烯近熔點(diǎn)發(fā)泡技術(shù)是指聚丙烯釜壓發(fā)泡的溫度窗口在其熔點(diǎn)附近。聚丙烯，特別是具有線性結(jié)構(gòu)的通用聚丙烯樹脂表現(xiàn)出較低的熔融指數(shù)，發(fā)泡溫度較低時(shí)聚丙烯樹脂的結(jié)晶度較大會(huì)抑制泡孔結(jié)構(gòu)的增長(zhǎng)；而發(fā)泡溫度較高時(shí)聚丙烯熔體強(qiáng)度小導(dǎo)致泡孔結(jié)構(gòu)聚并，因此，通用聚丙烯的發(fā)泡窗口僅有3°C 5°C，這對(duì)釜壓發(fā)泡設(shè)備的溫控裝置提出很高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可控降解聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法，該方法基于近熔點(diǎn)發(fā)泡技術(shù)，能夠降低聚丙烯的發(fā)泡溫度，拓寬聚丙烯的發(fā)泡窗口，制備得到具有可控環(huán)境降解能力的聚丙烯發(fā)泡粒子。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種可控降解聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法，包括如下步驟步驟1 將聚丙烯樹脂與生物塑料的共混物加到雙螺桿擠出機(jī)中，聚合物熔體經(jīng)雙螺桿擠壓造粒，得到聚合物粒料；按照質(zhì)量百分比計(jì)，在共混物中，所述的生物塑料的含量為 50% ；步驟2 將步驟1得到的聚合物粒料與適量的水、發(fā)泡劑投入到高壓釜中，在攪拌的條件下將高壓釜的溫度升高至預(yù)定的發(fā)泡溫度，恒溫恒壓飽和，使發(fā)泡劑滲透到聚合物粒料中；
步驟3 將高壓釜快速卸壓，聚合物粒料快速膨脹成聚合物發(fā)泡粒子；步驟4 將聚合物發(fā)泡粒子放入烘箱，進(jìn)行干燥處理。所述的步驟1中，生物塑料可以為聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚羥基脂肪酸酯、聚羥基丁酸酯、聚羥基丁酸戊酸共聚酯和聚丁二酸丁二醇酯中的一種或兩種以上的混合物。所述的步驟1中，聚丙烯樹脂可以為聚丙烯均聚物、聚丙烯無(wú)規(guī)共聚物和聚丙烯嵌段共聚物中的一種或兩種以上的混合物。所述的步驟1中，聚丙烯樹脂可以為聚丙烯與聚烯烴的共混物，其中聚丙烯可以為聚丙烯無(wú)規(guī)共聚物或聚丙烯嵌段共聚物，聚烯烴可以為聚乙烯、乙丙橡膠、EPDM、乙辛橡膠等。所述的發(fā)泡劑可以為丁烷、戊烷、HCFC-134a,HFC_245fa、HFC-152a, HFC_1234ze 等，所用的發(fā)泡劑含量為0. Ivol% IOvol%。所述的步驟2中還包含共發(fā)泡劑，所述的共發(fā)泡劑可以與步驟1得到的聚合物粒料、適量的水和發(fā)泡劑一起投入到高壓釜中，也可以在高壓釜的溫度升高至預(yù)定的發(fā)泡溫度后加入；所述的共發(fā)泡劑可以為丙酮、乙醇、氮?dú)饣蚨趸嫉取Ｋ龅牟襟E1中，聚丙烯樹脂與生物塑料的共混物中還包含成核劑，按照質(zhì)量百分比計(jì)，在聚丙烯樹脂、生物塑料以及成核劑所組成的共混物中，所述的成核劑的含量為為 0.01% 10%。所述的成核劑可以為碳酸鈣、碳黑、石墨、玻璃珠、云母、納米蒙托土、納米凹凸棒土、碳納米管、碳納米纖維、納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米晶須、石墨烯和納米磷灰石中的一種或兩種以上的混合物。所述的步驟2中，發(fā)泡溫度為65°C 100°C、飽和壓力為0. IMPa 2. 5MPa、飽和時(shí)間為0. 5小時(shí) 6小時(shí)。所述的步驟4中，聚合物發(fā)泡粒子在烘箱中的干燥溫度為60°C 95°C、干燥時(shí)間為10分鐘 24小時(shí)。本發(fā)明一種可控降解聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法是利用近熔點(diǎn)發(fā)泡技術(shù)，通過(guò)引入一定比例的生物塑料，制備具有可控降解的聚丙烯發(fā)泡粒子的方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)在聚丙烯樹脂中引入一定比例的生物塑料，利用生物塑料在自然環(huán)境下極易微生物降解的特點(diǎn)，通過(guò)生物塑料環(huán)境降解的協(xié)調(diào)效應(yīng)加速了聚丙烯發(fā)泡粒子的環(huán)境降解速度，進(jìn)而通過(guò)控制生物塑料的質(zhì)量百分比含量，實(shí)現(xiàn)控制聚丙烯發(fā)泡粒子環(huán)境降解速度的目的。(2)與現(xiàn)有制備聚丙烯發(fā)泡粒子的方法相比，本發(fā)明的制備方法通過(guò)引入生物塑料，一方面增加了發(fā)泡劑對(duì)聚丙烯樹脂的塑化作用，明顯降低了聚丙烯的發(fā)泡溫度，從而有助于降低發(fā)泡粒子制備過(guò)程中熱量的使用成本，另一方面拓寬了聚丙烯的發(fā)泡窗口，使聚丙烯的發(fā)泡窗口從目前的3°C 5°C拓寬到為10°C 27°C，從而降低了對(duì)釜壓發(fā)泡設(shè)備的溫控裝置要求。(3)與現(xiàn)有制備聚丙烯發(fā)泡粒子的方法相比，本發(fā)明的制備方法還優(yōu)選在步驟2 中包含如丙酮、乙醇、氮?dú)饣蚨趸嫉裙舶l(fā)泡劑，該共發(fā)泡劑對(duì)降低聚丙烯的發(fā)泡溫度， 拓寬聚丙烯的發(fā)泡窗口起了積極的作用。(4)與現(xiàn)有制備聚丙烯發(fā)泡粒子的方法相比，本發(fā)明的制備方法降低了發(fā)泡粒子在二次成型過(guò)程中所需的蒸氣溫度，從而降低了發(fā)泡粒子成形體制備過(guò)程中熱量的使用成本。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1聚丙烯/聚乳酸共混物發(fā)泡粒子的電鏡照片；圖2是對(duì)比實(shí)施例1中通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)制備得到的聚丙烯發(fā)泡粒子的電鏡照片。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例1 將聚丙烯、聚乳酸和云母的共混物加到雙螺桿擠出機(jī)中，按照質(zhì)量百分比計(jì)，聚乳酸占共混物的20%，云母占1%，聚合物熔體經(jīng)雙螺桿擠壓傳遞運(yùn)輸?shù)綌D出機(jī)?？?，經(jīng)水冷后造粒。所選用的?？谟?2個(gè)孔，每個(gè)孔具有0. 6毫米的直徑，所產(chǎn)生的聚合物粒料的直徑為0. 9毫米 1. 2毫米。將1千克聚合物粒料、5升水、6. Ovol^戊烷投入到高壓釜中，在攪拌的條件下將高壓釜的溫度分別升高至85°C、90°C、97. 5°C，恒溫恒壓飽和1. 5小時(shí)，使烷烴發(fā)泡劑滲透到樣品中。將高壓釜在30秒內(nèi)快速卸壓，釜內(nèi)物料以及液體物料快速噴出高壓釜放氣閥， 聚合物粒料在此過(guò)程中快速膨脹成發(fā)泡粒子。所制備的聚丙烯/聚乳酸共混物發(fā)泡粒子在烘箱干燥4h，干燥溫度為80°C。三個(gè)不同發(fā)泡溫度下所制備的聚丙烯/聚乳酸共混物發(fā)泡粒子均具有光潔的外觀結(jié)構(gòu)，膨脹比為分別為3倍、35倍、42倍。圖1所示為發(fā)泡粒子膨脹比為35倍時(shí)的電鏡照片。結(jié)果表明所制備的聚丙烯/聚乳酸共混物發(fā)泡粒子的泡孔形態(tài)均非常均勻；泡孔密度為 1. 5X107cells/cm3。該實(shí)施例說(shuō)明聚丙烯/聚乳酸共混物在85°C 97. 5°C時(shí)可以得到發(fā)泡粒子，即該共混物的發(fā)泡窗口為12.5°C。對(duì)比實(shí)施例1 為了與上述實(shí)施例1中的制備方法相比較，本對(duì)比實(shí)施例的制備條件基本與上述實(shí)施例1中的制備條件相同，所不同的是本對(duì)比實(shí)施例是將聚丙烯、云母加到雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)雙螺桿擠壓造粒，而不是將聚丙烯、聚乳酸和云母的共混物加到雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)雙螺桿擠壓造粒。本對(duì)比實(shí)施例1具體如下將聚丙烯加到雙螺桿擠出機(jī)中，聚合物熔體經(jīng)雙螺桿擠壓傳遞運(yùn)輸?shù)綌D出機(jī)?？?，經(jīng)水冷后造粒。所選用的?？谟?2個(gè)孔，每個(gè)孔具有0. 6毫米的直徑，所產(chǎn)生的聚合物粒料的直徑為0. 9毫米 1. 2毫米。將1千克聚合物粒料、5升水、6. Ovol^戊烷投入到高壓釜中，在攪拌的條件下將高壓釜的溫度分別升高至95°C、97°C、99°C，恒溫恒壓飽和1. 5小時(shí)，使烷烴發(fā)泡劑滲透到樣品中。將高壓釜在30秒內(nèi)快速卸壓，釜內(nèi)物料以及液體物料快速噴出高壓釜放氣閥，聚合物粒料在此過(guò)程中快速膨脹成發(fā)泡粒子。所制備的聚丙烯發(fā)泡粒子在烘箱干燥4小時(shí)， 干燥溫度為80°C。三個(gè)不同發(fā)泡溫度下所制備的聚丙烯發(fā)泡粒子均具有光潔的外觀結(jié)構(gòu)，膨脹比分別為2倍、32倍、43倍。圖2所示為發(fā)泡粒子膨脹比為32倍時(shí)的電鏡照片。結(jié)果表明所制備的聚丙烯發(fā)泡粒子的泡孔形態(tài)均非常均勻；泡孔密度為8. 7X106cellS/cm3。該實(shí)施例說(shuō)明聚丙烯在95°C 99°C時(shí)可以得到發(fā)泡粒子，即該聚丙烯的發(fā)泡窗口為 4°C。通過(guò)上述實(shí)施例1和對(duì)比實(shí)施例1的比較可以發(fā)現(xiàn)聚乳酸的引入可以降低聚丙烯的發(fā)泡溫度，顯著拓寬聚丙烯的發(fā)泡窗口，使發(fā)泡窗口從4°C拓寬到12.5°C。實(shí)施例2 將聚丙烯、聚丁二酸丁二醇酯和納米蒙脫土的共混物加到雙螺桿擠出機(jī)中，按照質(zhì)量百分比計(jì)，聚丁二酸丁二醇酯占共混物的30%，納米蒙脫土占1%，聚合物熔體經(jīng)雙螺桿擠壓傳遞運(yùn)輸?shù)綌D出機(jī)?？?，經(jīng)水冷后造粒。所選用的?？谟?2個(gè)孔，每個(gè)孔具有0.6 毫米的直徑，所產(chǎn)生的聚合物粒料的直徑為0. 9毫米 1. 2毫米。將1千克聚丙烯共混物、5升水、6. 0Vol%戊烷投入到高壓釜中，在攪拌的條件下將高壓釜的溫度分別升高至75°C、85°C、92°C，恒溫恒壓飽和1. 0小時(shí)，使烷烴發(fā)泡劑滲透到樣品中。將高壓釜在30秒內(nèi)快速卸壓，釜內(nèi)物料以及液體物料快速噴出高壓釜放氣閥， 聚合物粒料在此過(guò)程中快速膨脹成發(fā)泡粒子。所制備的聚丙烯/聚丁二酸丁二醇酯共混物發(fā)泡粒子在烘箱干燥4h，干燥溫度為60°C。三個(gè)不同發(fā)泡溫度下所制備的聚丙烯共混物發(fā)泡粒子具有光潔的外觀結(jié)構(gòu)，膨脹比為2倍、38倍、43倍。圖3所示為發(fā)泡粒子膨脹比為38倍時(shí)的電鏡照片。結(jié)果表明所制備聚丙烯共混物發(fā)泡粒子的泡孔形態(tài)均非常均勻；泡孔密度為4. 3X106cellS/cm3。該實(shí)施例說(shuō)明聚丙烯/聚丁二酸丁二醇酯共混物在75°C 92°C時(shí)可以得到發(fā)泡粒子，即該共混物的發(fā)泡窗口為17°C。對(duì)比實(shí)施例2:為了與上述實(shí)施例2中的制備方法相比較，本對(duì)比實(shí)施例的制備條件基本與上述實(shí)施例2中的制備條件相同，所不同的是本對(duì)比實(shí)施例是將聚丙烯、納米蒙脫土加到雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)雙螺桿擠壓造粒，而不是將聚丙烯、聚丁二酸丁二醇酯和納米蒙脫土的共混物加到雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)雙螺桿擠壓造粒。本對(duì)比實(shí)施例2具體如下將聚丙烯加到雙螺桿擠出機(jī)中，聚合物熔體經(jīng)雙螺桿擠壓傳遞運(yùn)輸?shù)綌D出機(jī)模口，經(jīng)水冷后造粒。所選用的?？谟?2個(gè)孔，每個(gè)孔具有0. 6毫米的直徑，所產(chǎn)生的聚合物粒料的直徑為0. 9毫米 1. 2毫米。將1千克聚合物粒料、5升水、6. Ovol^戊烷投入到高壓釜中，在攪拌的條件下將高壓釜的溫度分別升高至94°C、97°C、99°C，恒溫恒壓飽和1. 5小時(shí)，使烷烴發(fā)泡劑滲透到樣品中。將高壓釜在30秒內(nèi)快速卸壓，釜內(nèi)物料以及液體物料快速噴出高壓釜放氣閥，聚合物粒料在此過(guò)程中快速膨脹成發(fā)泡粒子。所制備的聚丙烯發(fā)泡粒子在烘箱干燥4小時(shí)， 干燥溫度為80°C。三個(gè)不同發(fā)泡溫度下所制備的聚丙烯發(fā)泡粒子均具有光潔的外觀結(jié)構(gòu)，膨脹比分別為3倍、37倍、48倍。該實(shí)施例說(shuō)明聚丙烯在94°C 99°C時(shí)可以得到發(fā)泡粒子，即該聚丙烯的發(fā)泡窗口為5°C。通過(guò)上述實(shí)施例2和對(duì)比實(shí)施例2的比較可以發(fā)現(xiàn)聚丁二酸丁二醇酯的引入可以降低聚丙烯的發(fā)泡溫度，顯著拓寬聚丙烯的發(fā)泡窗口，使發(fā)泡窗口從5°C拓寬到17°C。
實(shí)施例3 將聚丙烯和聚羥基丁酸酯的共混物加到雙螺桿擠出機(jī)中，按照質(zhì)量百分比計(jì)，聚羥基丁酸酯占共混物的5 %，聚合物熔體經(jīng)雙螺桿擠壓傳遞運(yùn)輸?shù)綌D出機(jī)?？冢?jīng)水冷后造粒。所選用的模口有12個(gè)孔，每個(gè)孔具有0. 6毫米的直徑，所產(chǎn)生的聚合物粒料的直徑為 0. 9毫米 1. 2毫米。將1千克聚合物粒料、5升水、4. 0vol% HFC_M5fa投入到高壓釜中，在攪拌的條件下將高壓釜的溫度分別升高至88°C、92°C、98°C，注入共發(fā)泡劑CO2使釜壓至IMPa，恒溫恒壓飽和6小時(shí)，使HFC發(fā)泡劑滲透到樣品中。將高壓釜在30秒內(nèi)快速卸壓，釜內(nèi)物料以及液體物料快速噴出高壓釜放氣閥，聚合物粒料在此過(guò)程中快速膨脹成發(fā)泡粒子。所制備的聚丙烯/聚羥基丁酸酯共混物發(fā)泡粒子在烘箱干燥池，干燥溫度為80°C。三個(gè)不同發(fā)泡溫度下所制備的聚丙烯/聚羥基丁酸酯共混物發(fā)泡粒子均具有光潔的外觀結(jié)構(gòu)，膨脹比為分別為4倍、32倍、37倍。該實(shí)施例說(shuō)明聚丙烯/聚羥基丁酸酯共混物在88°C 98°C時(shí)可以得到發(fā)泡粒子， 即該共混物的發(fā)泡窗口為10°c。對(duì)比實(shí)施例3:為了與上述實(shí)施例3中的制備方法相比較，本對(duì)比實(shí)施例的制備條件基本與上述實(shí)施例3中的制備條件相同，所不同的是本對(duì)比實(shí)施例沒(méi)有注入共發(fā)泡劑(X)2使釜壓至 IMPa0本對(duì)比實(shí)施例3具體如下將聚丙烯加到雙螺桿擠出機(jī)中，聚合物熔體經(jīng)雙螺桿擠壓傳遞運(yùn)輸?shù)綌D出機(jī)模口，經(jīng)水冷后造粒。所選用的?？谟?2個(gè)孔，每個(gè)孔具有0. 6毫米的直徑，所產(chǎn)生的聚合物粒料的直徑為0. 9毫米 1. 2毫米。將1千克聚合物粒料、5升水、4. 0vol% HFC_M5fa投入到高壓釜中，在攪拌的條件下將高壓釜的溫度分別升高至93°C、97°C、99°C，恒溫恒壓飽和6小時(shí)，使HFC發(fā)泡劑滲透到樣品中。將高壓釜在30秒內(nèi)快速卸壓，釜內(nèi)物料以及液體物料快速噴出高壓釜放氣閥，聚合物粒料在此過(guò)程中快速膨脹成發(fā)泡粒子。所制備的聚丙烯發(fā)泡粒子在烘箱干燥4小時(shí)， 干燥溫度為80°C。三個(gè)不同發(fā)泡溫度下所制備的聚丙烯發(fā)泡粒子均具有光潔的外觀結(jié)構(gòu)，膨脹比分別為3倍、觀倍、37倍。該實(shí)施例說(shuō)明聚丙烯在93°C 99°C時(shí)可以得到發(fā)泡粒子，即該聚丙烯的發(fā)泡窗口為7°C。通過(guò)上述實(shí)施例3和對(duì)比實(shí)施例3的比較可以發(fā)現(xiàn)聚羥基丁酸酯的引入以及共發(fā)泡劑(X)2的注入使釜壓至IMI^a可以降低聚丙烯的發(fā)泡溫度，顯著拓寬聚丙烯的發(fā)泡窗口，使發(fā)泡窗口從7°C拓寬到10°C。實(shí)施例4:將聚丙烯和聚羥基丁酸戊酸共聚酯的共混物加到雙螺桿擠出機(jī)中，按照質(zhì)量百分比計(jì)，聚羥基丁酸戊酸共聚酯占共混物的50 %，聚合物熔體經(jīng)雙螺桿擠壓傳遞運(yùn)輸?shù)綌D出機(jī)?？?，經(jīng)水冷后造粒。所選用的模口有12個(gè)孔，每個(gè)孔具有0. 6毫米的直徑，所產(chǎn)生的聚合物粒料的直徑為0. 9毫米 1. 2毫米。將1千克聚合物粒料、5升水、2. Ovol % HCFC-134a,以及共發(fā)泡劑0. 2vol %乙醇投入到高壓釜中，在攪拌的條件下將高壓釜的溫度升高至65°C、80°C、92°C，恒溫恒壓飽和2小時(shí)，使HCFC發(fā)泡劑滲透到樣品中。將高壓釜在30秒內(nèi)快速卸壓，釜內(nèi)物料以及液體物料快速噴出高壓釜放氣閥，聚合物粒料在此過(guò)程中快速膨脹成發(fā)泡粒子。所制備的聚丙烯 /聚羥基丁酸戊酸共聚酯共混物發(fā)泡粒子在烘箱干燥他，干燥溫度為60°C。三個(gè)不同發(fā)泡溫度下所制備的聚丙烯/聚羥基丁酸戊酸共聚酯共混物發(fā)泡粒子均具有光潔的外觀結(jié)構(gòu)，膨脹比為分別為3倍、觀倍、36倍。該實(shí)施例說(shuō)明聚丙烯/聚羥基丁酸戊酸共聚酯共混物在65°C 92°C時(shí)可以得到發(fā)泡粒子，即該共混物的發(fā)泡窗口為27°C。對(duì)比實(shí)施例4:為了與上述實(shí)施例4中的制備方法相比較，本對(duì)比實(shí)施例的制備條件基本與上述實(shí)施例4中的制備條件相同，所不同的是本對(duì)比實(shí)施例沒(méi)有添加共發(fā)泡劑0. 2Vol%乙醇投入到高壓釜中。本對(duì)比實(shí)施例4具體如下將聚丙烯加到雙螺桿擠出機(jī)中，聚合物熔體經(jīng)雙螺桿擠壓傳遞運(yùn)輸?shù)綌D出機(jī)?？冢?jīng)水冷后造粒。所選用的?？谟?2個(gè)孔，每個(gè)孔具有0. 6毫米的直徑，所產(chǎn)生的聚合物粒料的直徑為0. 9毫米 1. 2毫米。將1千克聚合物粒料、5升水、2. 0vol% HCFC_13^投入到高壓釜中，在攪拌的條件下將高壓釜的溫度分別升高至89°C、9rC、96°C，恒溫恒壓飽和6小時(shí)，使HCFC發(fā)泡劑滲透到樣品中。將高壓釜在30秒內(nèi)快速卸壓，釜內(nèi)物料以及液體物料快速噴出高壓釜放氣閥， 聚合物粒料在此過(guò)程中快速膨脹成發(fā)泡粒子。所制備的聚丙烯發(fā)泡粒子在烘箱干燥4小時(shí)，干燥溫度為80°C。三個(gè)不同發(fā)泡溫度下所制備的聚丙烯發(fā)泡粒子均具有光潔的外觀結(jié)構(gòu)，膨脹比分別為3倍、30倍、36倍。該實(shí)施例說(shuō)明聚丙烯在89°C 96°C時(shí)可以得到發(fā)泡粒子，即該聚丙烯的發(fā)泡窗口為12°C。通過(guò)上述實(shí)施例4和對(duì)比實(shí)施例4的比較可以發(fā)現(xiàn)聚羥基丁酸戊酸共聚酯以及共發(fā)泡劑0. 2vol %乙醇的添加可以降低聚丙烯的發(fā)泡溫度，顯著拓寬聚丙烯的發(fā)泡窗口， 使發(fā)泡窗口從7°C拓寬到27°C。本發(fā)明的最佳實(shí)施例已闡明，由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員做出的各種變化或改型都不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種可控降解聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法，其特征是包括如下步驟步驟1 將聚丙烯樹脂與生物塑料的共混物加到雙螺桿擠出機(jī)中，聚合物熔體經(jīng)雙螺桿擠壓造粒，得到聚合物粒料；按照質(zhì)量百分比計(jì)，在共混物中，所述的生物塑料的含量為 50% ；步驟2 將步驟1得到的聚合物粒料與適量的水、發(fā)泡劑投入到高壓釜中，在攪拌的條件下將高壓釜的溫度升高至預(yù)定的發(fā)泡溫度，恒溫恒壓飽和，使發(fā)泡劑滲透到聚合物粒料中；步驟3 將高壓釜快速卸壓，聚合物粒料快速膨脹成聚合物發(fā)泡粒子；步驟4 將聚合物發(fā)泡粒子放入烘箱，進(jìn)行干燥處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控降解聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法，其特征是所述的生物塑料是聚乳酸、聚己內(nèi)酯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚羥基脂肪酸酯、聚羥基丁酸酯、聚羥基丁酸戊酸共聚酯和聚丁二酸丁二醇酯中的一種或兩種以上的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控降解聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法，其特征是所述的聚丙烯樹脂可以是聚丙烯均聚物、聚丙烯無(wú)規(guī)共聚物和聚丙烯嵌段共聚物中的一種或兩種以上的混合物，也可以是聚丙烯與聚烯烴的共混物，其中聚丙烯樹脂是聚丙烯無(wú)規(guī)共聚物或聚丙烯嵌段共聚物，聚烯烴是聚乙烯、乙丙橡膠、EPDM或乙辛橡膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控降解聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法，其特征是所述的發(fā)泡劑為丁烷、戊烷、HCFC-134a, HFC_245fa、HFC-152a 和 HFC_1234ze 中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控降解聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法，其特征是所述的步驟2中還包含共發(fā)泡劑，所述的共發(fā)泡劑可以與步驟1得到的聚合物粒料、適量的水和發(fā)泡劑一起投入到高壓釜中，也可以在高壓釜的溫度升高至預(yù)定的發(fā)泡溫度后加入；所述的共發(fā)泡劑為丙酮、乙醇、氮?dú)夂投趸贾械囊环N。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控降解聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法，其特征是所述的聚丙烯樹脂與生物塑料的共混物中還包含成核劑，按照質(zhì)量百分比計(jì)，在聚丙烯樹脂、生物塑料以及成核劑所組成的共混物中，成核劑的含量為0.01% 10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種可控降解聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法，其特征是所述的成核劑是碳酸鈣、碳黑、石墨、玻璃珠、云母、納米蒙托土、納米凹凸棒土、碳納米管、碳納米纖維、納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米晶須、石墨烯和納米磷灰石中的一種或兩種以上的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的一種可控降解聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法，其特征是所述的步驟2中，發(fā)泡溫度為65°C 100°C、飽和壓力為0. IMPa 2. 5MPa、 飽和時(shí)間為0. 5小時(shí) 6小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的一種可控降解聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法，其特征是所述的步驟4中，聚合物發(fā)泡粒子在烘箱中的干燥溫度為60°C 95°C、干燥時(shí)間為10分鐘 24小時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的一種可控降解聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法，其特征是所述的聚合物發(fā)泡粒子的發(fā)泡窗口為10°c 27°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可控降解聚丙烯發(fā)泡粒子的制備方法，該方法利用近熔點(diǎn)發(fā)泡技術(shù)，在聚丙烯樹脂中引入一定比例的生物塑料，通過(guò)生物塑料環(huán)境降解的協(xié)調(diào)效應(yīng)加速了聚丙烯發(fā)泡粒子的環(huán)境降解速度，進(jìn)而通過(guò)控制生物塑料的質(zhì)量百分比含量，實(shí)現(xiàn)控制聚丙烯發(fā)泡粒子環(huán)境降解速度的目的，另外本發(fā)明的制備方法能夠降低聚丙烯的發(fā)泡溫度，拓寬聚丙烯的發(fā)泡窗口，使聚丙烯的發(fā)泡窗口從目前的3℃～5℃拓寬到為10℃～27℃，從而降低了對(duì)釜壓發(fā)泡設(shè)備的溫控裝置要求和發(fā)泡粒子成形體制備過(guò)程中熱量的使用成本。
文檔編號(hào)C08L23/12GK102174209SQ20111002662
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者吳飛, 文淵, 湯林奇, 翟文濤, 鄭文革 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所