專利名稱：一種聚丙烯樹脂發(fā)泡母料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚丙烯樹脂發(fā)泡母料及其制備方法，更具體的說，本發(fā)明涉及一種通過雙階擠出機加工制造聚丙烯樹脂發(fā)泡母料的方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯(PP)因具有耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和環(huán)保性等優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。一些發(fā)達國家正在大力發(fā)展聚丙烯發(fā)泡材料。聚丙烯擠出發(fā)泡一般采用物理法和化學(xué)法發(fā)泡，化學(xué)發(fā)泡發(fā)是在聚丙烯樹脂中加入化學(xué)發(fā)泡劑和其他助劑，混合均勻后在擠出機中擠出發(fā)泡。傳統(tǒng)的有機化學(xué)發(fā)泡劑多為放熱型發(fā)泡劑，即在分解過程中產(chǎn)生大量的熱，這樣使熔體強度本來就不高的聚丙烯熔體粘度變地更低，發(fā)泡劑分解出來的氣體不易保持在樹脂中，使發(fā)泡工藝難于控制。因此開發(fā)新型化學(xué)發(fā)泡劑，對聚丙烯發(fā)泡尤為重要。美國新澤西州的Feiro公司生產(chǎn)的牌號為N/A 的液態(tài)發(fā)泡劑母料，用于擠出低密度聚丙烯和高密度聚乙烯泡沫塑料。B. I. Chemical公司的HYDR0CER0L HP40P則適用于輕量PP桶發(fā)泡，所得制品可以作為食品包裝材料。國內(nèi)關(guān)于聚丙烯發(fā)泡劑開發(fā)相對較少，而且發(fā)泡成型中關(guān)于氣泡的質(zhì)量問題多是因為發(fā)泡劑分散不良造成的，同時以粉狀劑型為主的化學(xué)發(fā)泡劑產(chǎn)生的粉塵污染也給環(huán)境帶來影響。發(fā)泡劑母料的開發(fā)，不僅解決了發(fā)泡劑在基體中的分散，還解決了粉塵飛揚、劑量誤差等問題，簡化了生產(chǎn)工藝，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。盡管發(fā)泡母料有諸多優(yōu)點，但在聚丙烯發(fā)泡母料的開發(fā)中，聚丙烯熔點較高，在配混擠出中，發(fā)泡劑就提前分解。而采用LDPE或 EVA等熔點較低的材料作為基礎(chǔ)樹脂，又犧牲了聚丙烯泡沫材料的力學(xué)性能和熱性能。中國專利CN102089369 A公開了一種可以用于施加強剪切力的混煉成型、壓延成型、擠出成型和注塑成型等的、可以得到發(fā)泡倍率高且外觀品質(zhì)良好的發(fā)泡成型體的發(fā)泡成型用母料。但該母料是一種熱膨脹性微膠囊，殼體由聚合性單體自由聚合而成，充當(dāng)引發(fā)劑的過氧化物極易導(dǎo)致聚丙烯在成型過程中降解，因而不適用于聚丙烯發(fā)泡成型。且該母料生產(chǎn)工藝復(fù)雜，設(shè)備投入大，加工過程對環(huán)境造成污染。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高效環(huán)保的聚丙烯樹脂發(fā)泡母料及其制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
一種聚丙烯樹脂發(fā)泡母料，由包含如下重量份的組分加入到雙階擠出機中擠出造粒制備而成輻射改性聚丙烯100份無機發(fā)泡劑2-15 份有機發(fā)泡劑10-50 份成核劑O. 5-10 份潤滑劑O. 5-3 份其他助劑O. 1-1 份。優(yōu)選地，所述的輻射改性聚丙烯是利用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束輻射后的聚丙烯樹脂，輻射過程中高能射線吸收劑量為5 40kGy。進一步優(yōu)選地，輻射過程中高能射線吸收劑量為15 30kGy，所述的雙階擠出機，一階為平行雙螺桿擠出機，二階為單螺桿擠出機。優(yōu)選地，所述的無機發(fā)泡劑選自碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸氫鈉、檸檬酸和硼氫化鈉的一種或幾種的混合物。優(yōu)選地，所述的有機發(fā)泡劑選自偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、二亞硝基五次甲基四胺、4，4’_氧代雙苯磺肼、對甲苯磺酰氨基脲和聯(lián)二脲或三肼基三嗪的一種或幾種的混合物。優(yōu)選地，所述的成核劑選自碳酸鈣粉體、滑石粉和二氧化硅粉體的一種或幾種的混合物。優(yōu)選地，所述的潤滑劑選自石蠟、聚乙烯蠟和硬脂酸一種或幾種的混合物。優(yōu)選地，所述的其他助劑為四(3，5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯。進一步優(yōu)選地，所述的一種聚丙烯樹脂發(fā)泡母料，由包含如下重量份的組分加入到雙階擠出機中擠出造粒制備而成輻射改性聚丙烯100份、碳酸氫鈉1-10份、檸檬酸鈉 1-5份、偶氮二甲酰胺10-50份、滑石粉1-10份、四(3，5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯O. 1-1份、硬脂酸 O. 3-2份、石蠟 O. 1-0. 8份；其中所述的輻射改性聚丙烯是利用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束輻射后的聚丙烯樹脂，輻射過程中高能射線吸收劑量為 15 30kGy。一種聚丙烯樹脂發(fā)泡母料的制備方法，由包含如下重量份的組分加入到雙階擠出機中擠出造粒制備而成輻射改性聚丙烯100份、無機發(fā)泡劑2-15份、有機發(fā)泡劑10-50 份、成核劑O. 5-10份、潤滑劑O. 5-3份、其他助劑O. 1-1份；
其中所述的輻射改性聚丙烯是利用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束輻射后的聚丙烯樹脂，輻射過程中高能射線吸收劑量為5 40kGy ；
所述的無機發(fā)泡劑選自碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸氫鈉、檸檬酸和硼氫化鈉的一種或幾種的混合物；
所述的有機發(fā)泡劑選自偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、二亞硝基五次甲基四胺、4， 4’ -氧代雙苯磺肼、對甲苯磺酰氨基脲和聯(lián)二脲或三肼基三嗪的一種或幾種的混合物；
所述的成核劑選自碳酸鈣粉體、滑石粉和二氧化硅粉體的一種或幾種的混合物；所述的潤滑劑選自石蠟、聚乙烯蠟和硬脂酸一種或幾種的混合物；
所述的潤滑劑選自石蠟、聚乙烯蠟和硬脂酸一種或幾種的混合物；
所述的其他助劑為四(3，5- 二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯；
所述的雙階擠出機，一階為平行雙螺桿擠出機，二階為單螺桿擠出機。
進一步優(yōu)選地，所述的一種聚丙烯樹脂發(fā)泡母料的制備方法，由包含如下重量份的組分加入到雙階擠出機中擠出造粒制備而成輻射改性聚丙烯100份、碳酸氫鈉1-10份、 檸檬酸鈉1-5份、偶氮二甲酰胺10-50份、滑石粉1-10份、四(3，5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯O. 1-1份、硬脂酸 O. 3-2份、石蠟 O. 1-0. 8份；其中所述的輻射改性聚丙烯是利用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束輻射后的聚丙烯樹脂，輻射過程中高能射線吸收劑量為15 30kGy。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明涉及的聚丙烯樹脂發(fā)泡母料及其制備方法具有如下優(yōu)點和顯著的進步
(I)本發(fā)明的發(fā)泡母料中，基礎(chǔ)樹脂為輻射改性后，熔點較低的聚丙烯樹脂，化學(xué)發(fā)泡劑是多種發(fā)泡劑復(fù)配而成，在聚丙烯的發(fā)泡過程中，吸放熱平衡，保持了聚丙烯所具有的較高熔體強度，泡孔均勻致密，不破裂，同時并不犧牲聚丙烯優(yōu)良的力學(xué)性能和耐熱性能，可用于聚丙烯發(fā)泡板材、發(fā)泡管材和發(fā)泡型材的擠出。(2)在聚丙烯樹脂發(fā)泡母料的配方設(shè)計中，選用多種無機和有機的化學(xué)發(fā)泡劑復(fù)配，利用各組分分解的熱力學(xué)特性，調(diào)節(jié)發(fā)泡過程中發(fā)泡劑吸放熱平衡，保持了聚丙烯樹脂在氣泡長大過程中保持足夠的熔體強度。(3)通過對聚丙烯進行輻照改性，降低聚丙烯的分子量和結(jié)晶度，擴大分子量分布，從而降低聚丙烯樹脂的熔點。具體表現(xiàn)為一般聚丙烯的熔點為160-185°C，聚丙烯的熔融行為與材料的結(jié)晶度、分子量和分子量分布直接相關(guān)。本發(fā)明采用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束對聚丙烯進行輻射改性，調(diào)整合適的輻射劑量，改性后的聚丙烯主鏈發(fā)生β斷裂，也會有一部分支鏈的產(chǎn)生，結(jié)晶度降低，分子量變小，分量分布變寬，材料本身的熔點也降低至120-140°C。以這種低熔點的聚丙烯樹脂為基礎(chǔ)樹脂，加入多種化學(xué)發(fā)泡劑、成核劑、 潤滑劑等助劑在高速混合機中混合均勻，采用雙階擠出機制成母料的形式，使其在加工過程中分解更均勻，加工環(huán)境更清潔，是一種高效環(huán)保的材料和方法。
具體實施例方式以下是本發(fā)明的具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步描述，但是本發(fā)明的保護范圍并不限于這些實施例。凡是不背離本發(fā)明構(gòu)思的改變或等同替代均包括在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。實施例I聚丙烯樹脂發(fā)泡母料的制備
聚丙烯樹脂100千克，在電子加速器下經(jīng)高能電子束輻射，吸收劑量為15kGy，加入6 千克碳酸氫鈉、3千克檸檬酸鈉、30千克偶氮二甲酰胺，5千克滑石粉、500克四(3，5- 二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯、I千克硬脂酸和500克石蠟，在高速混合機中混合6分鐘，混合溫度40 V，轉(zhuǎn)速600-900r/min。出料后在C0PERI0N雙階擠出機中配混擠出，雙螺桿擠出機的9個加熱區(qū)溫度依次設(shè)定為110°C、115°C、120°C、125°C、125°C、130°C、130°C、 130°C、120°C，螺桿轉(zhuǎn)速為300r/min，單螺桿擠出機的3個加熱區(qū)溫度依次設(shè)定為130°C、 135°C、130°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 60r/min。實施例2聚丙烯樹脂發(fā)泡母料的制備
聚丙烯樹脂100千克，在電子加速器下經(jīng)高能電子束輻射，吸收劑量為20kGy，加入6千克碳酸氫鈉、3千克檸檬酸鈉、30千克偶氮二甲酰胺，5千克滑石粉、500克四(3，5- 二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯、I千克硬脂酸和500克石蠟，在高速混合機中混合6分鐘，混合溫度40 V，轉(zhuǎn)速600-900r/min。出料后在C0PERI0N雙階擠出機中配混擠出，雙螺桿擠出機的9個加熱區(qū)溫度依次設(shè)定為110°C、115°C、120°C、125°C、125°C、130°C、130°C、 130°C、120°C，螺桿轉(zhuǎn)速為300r/min，單螺桿擠出機的3個加熱區(qū)溫度依次設(shè)定為130°C、 135°C、130°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 100r/min。實施例3聚丙烯樹脂發(fā)泡母料的制備
聚丙烯樹脂100千克，在電子加速器下經(jīng)高能電子束輻射，吸收劑量為25kGy，加入6 千克碳酸氫鈉、3千克檸檬酸鈉、30千克偶氮二甲酰胺，5千克滑石粉、500克四(3，5- 二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯、I千克硬脂酸和500克石蠟，在高速混合機中混合6分鐘，混合溫度40 V，轉(zhuǎn)速600-900r/min。出料后在COPERION雙階擠出機中配混擠出，雙螺桿擠出機的9個加熱區(qū)溫度依次設(shè)定為110°C、115°C、120°C、125°C、125°C、130°C、130°C、 130°C、120°C，螺桿轉(zhuǎn)速為300r/min，單螺桿擠出機的3個加熱區(qū)溫度依次設(shè)定為130°C、 135°C、130°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 150r/min。實施例4聚丙烯樹脂發(fā)泡母料的制備
聚丙烯樹脂100千克，在電子加速器下經(jīng)高能電子束輻射，吸收劑量為30kGy，加入6 千克碳酸氫鈉、3千克朽1檬酸鈉、30千克偶氮二甲酰胺,5千克滑石粉、500克四(3，5- 二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯、I千克硬脂酸和500克石蠟，混合溫度40°C，轉(zhuǎn)速 600-900r/min。出料后在COPERION雙階擠出機中配混擠出，雙螺桿擠出機的9個加熱區(qū)溫度依次設(shè)定為 110°C、115°C、120°C、125°C、125°C、130°C、130°C、130°C、120°C，螺桿轉(zhuǎn)速為300r/min，單螺桿擠出機的3個加熱區(qū)溫度依次設(shè)定為130°C、135°C、130°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 200r/mino
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯樹脂發(fā)泡母料，其特征在于由包含如下重量份的組分加入到雙階擠出機中擠出造粒制備而成輻射改性聚丙烯 100份無機發(fā)泡劑2-15份有機發(fā)泡劑10-50份成核劑O. 5-10份潤滑劑O. 5-3份其他助劑O. i-ι份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚丙烯樹脂發(fā)泡母料，其特征在于所述的輻射改性聚丙烯是利用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束輻射后的聚丙烯樹脂，輻射過程中高能射線吸收劑量為 5 40kGy。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚丙烯樹脂發(fā)泡母料，其特征在于輻射過程中高能射線吸收劑量為15 30kGy，所述的雙階擠出機，一階為平行雙螺桿擠出機，二階為單螺桿擠出機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的聚丙烯樹脂發(fā)泡母料，其特征在于所述的無機發(fā)泡劑選自碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸氫鈉、朽1檬酸和硼氫化鈉的一種或幾種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的聚丙烯樹脂發(fā)泡母料，其特征在于所述的有機發(fā)泡劑選自偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、二亞硝基五次甲基四胺、4，4’_氧代雙苯磺肼、對甲苯磺酰氨基脲和聯(lián)二脲或三肼基三嗪的一種或幾種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的聚丙烯樹脂發(fā)泡母料，其特征在于所述的成核劑選自碳酸鈣粉體、滑石粉和二氧化硅粉體的一種或幾種的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的聚丙烯樹脂發(fā)泡母料，其特征在于所述的潤滑劑選自石蠟、聚乙烯蠟和硬脂酸一種或幾種的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的聚丙烯樹脂發(fā)泡母料，其特征在于所述的其他助劑為四(3，5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求I任意一項所述的聚丙烯樹脂發(fā)泡母料，其特征在于由包含如下重量份的組分加入到雙階擠出機中擠出造粒制備而成輻射改性聚丙烯100份、碳酸氫鈉 1-10份、檸檬酸鈉1-5份、偶氮二甲酰胺10-50份、滑石粉1-10份、四(3，5- 二叔丁基_4_羥基)苯丙酸季戊四醇酯O. 1-1份、硬脂酸 O. 3-2份、石蠟 O. 1-0. 8份；其中所述的輻射改性聚丙烯是利用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束輻射后的聚丙烯樹脂，輻射過程中高能射線吸收劑量為15 30kGy。
10.一種聚丙烯樹脂發(fā)泡母料的制備方法，由包含如下重量份的組分加入到雙階擠出機中擠出造粒制備而成輻射改性聚丙烯100份、無機發(fā)泡劑2-15份、有機發(fā)泡劑10-50 份、成核劑O. 5-10份、潤滑劑O. 5-3份、其他助劑O. 1-1份；其中所述的輻射改性聚丙烯是利用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束輻射后的聚丙烯樹脂，輻射過程中高能射線吸收劑量為5 40kGy ；所述的無機發(fā)泡劑選自碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸氫鈉、檸檬酸和硼氫化鈉的一種或幾種的混合物；所述的有機發(fā)泡劑選自偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、二亞硝基五次甲基四胺、4， 4’ -氧代雙苯磺肼、對甲苯磺酰氨基脲和聯(lián)二脲或三肼基三嗪的一種或幾種的混合物；所述的成核劑選自碳酸鈣粉體、滑石粉和二氧化硅粉體的一種或幾種的混合物的潤滑劑選自石蠟、聚乙烯蠟和硬脂酸一種或幾種的混合物；所述的潤滑劑選自石蠟、聚乙烯蠟和硬脂酸一種或幾種的混合物；所述的其他助劑為四(3，5- 二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯；所述的雙階擠出機，一階為平行雙螺桿擠出機，二階為單螺桿擠出機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚丙烯樹脂發(fā)泡母料及其制備方法。該發(fā)泡母料是以將一種輻照改性的聚丙烯樹脂為基本原料，加入化學(xué)發(fā)泡劑、成核劑、潤滑劑等助劑在高速混合機中混合均勻，再加入到雙階擠出機中擠出造粒，即得到聚丙烯樹脂發(fā)泡母料。本發(fā)明涉及的聚丙烯發(fā)泡母料可用于聚丙烯發(fā)泡板材、發(fā)泡管材和發(fā)泡型材的擠出，發(fā)泡產(chǎn)品模量高，耐熱性好，泡孔均勻，密度可調(diào)，為聚丙烯擠出發(fā)泡開辟了一條新途徑。
文檔編號C08J3/28GK102604223SQ20121006962
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者張沖, 歐小波, 胡圣飛, 謝偉, 陳長青 申請人:武漢富蒂亞新型材料有限公司