本發(fā)明涉及聚丙烯發(fā)泡材料技術(shù)領域，尤其涉及一種吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料，以及該材料的制備方法。

背景技術(shù)：

聚丙烯樹脂具有質(zhì)輕、原料來源豐富、性能價格比優(yōu)越、以及優(yōu)良的耐熱性、耐化學腐蝕性、易于回收等特點，是世界上產(chǎn)量增長最快的通用熱塑性樹脂，隨著聚丙烯產(chǎn)量的迅速增長，聚丙烯發(fā)泡材料的研究與開發(fā)成為近年來的熱點，研究發(fā)現(xiàn)聚丙烯發(fā)泡材料具有眾多優(yōu)點：1)聚丙烯(pp)剛性優(yōu)于聚乙烯(pe)，耐化學性與pe相似；2)聚丙烯的玻璃化溫度低于室溫，抗沖擊性能優(yōu)于ps，并且是一種環(huán)境友好的材料；3)聚丙烯有較高的熱變形溫度，通常能耐130℃的高溫，可以在一些高溫領域中應用，而且封閉式泡孔結(jié)構(gòu)使其熱導率不會因潮濕而受影響，因此可用作保溫材料；4)具有良好的低溫特性，pp發(fā)泡制品即使在-30℃時也表現(xiàn)出很好的性能；5)具有優(yōu)異的抗壓吸能性能；6)具有形狀、尺寸恢復穩(wěn)定性，pp發(fā)泡制品在受多次連續(xù)撞擊和撓曲變形后仍能夠很快恢復原始形狀，而不產(chǎn)生永久形變；7)質(zhì)輕且能夠反復使用，pp發(fā)泡制品柔韌性好，可反復使用，不易破碎，易回收再利用，易分解，制品不含對人體有毒有害的成分，燃燒不產(chǎn)生有毒物質(zhì)；8)具有良好的表面保護性和隔音性能，pp發(fā)泡制品是半硬質(zhì)成形，具有適度的硬度、柔軟性，不會擦傷、碰傷與其接觸的物體，具有較好的表面保護性。盡管聚丙烯發(fā)泡產(chǎn)品具有比重輕、彈性好、抗震抗壓、變形恢復率高、吸收性能好、耐油、耐酸、耐堿、耐各種化學溶劑、不吸水、絕緣、耐熱，無毒無味等眾多良好的性能和應用前景，但聚丙烯泡沫的開發(fā)難度較大，而且聚丙烯發(fā)泡材料本身存在著絕緣不能導電、導電不能導波、導波但不能吸波等技術(shù)問題，在軍事、航空、航海、電力系統(tǒng)及民用等特殊系統(tǒng)領域的運用受到限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料，該材料除具有普通聚丙烯發(fā)泡材料的綜合優(yōu)良性能外，還具有良好的導電性、吸波性和導波性，可應用于軍事、安保、電力等特殊系統(tǒng)領域。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料，主要由以下組分制成：聚丙烯60-80份、導電炭黑10-30份、分散劑1-3份、發(fā)泡劑1-5份、抗氧化劑1-5份；所述導電炭黑的純度為90％-99.9％。

本發(fā)明的吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料由原料聚丙烯與導電炭黑，在發(fā)泡劑及其它輔劑的作用下，發(fā)生質(zhì)變，由堅硬的實心固體轉(zhuǎn)變成柔軟且富有彈性的發(fā)泡材料，通過嚴格限定導電炭黑的用量，和導電炭黑的純度，精細控制導電炭黑在發(fā)泡材料內(nèi)部的蜂窩式組織結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)的電導性能，使發(fā)泡材料具備導電性能，賦予發(fā)泡材料摩擦不產(chǎn)生靜電，或可作為短暫性導電介質(zhì)的性能優(yōu)勢，并在具備高導電性能的同時，由發(fā)泡材料形成的成品結(jié)構(gòu)將電波導走，實現(xiàn)導波，進一步地，通過發(fā)泡材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對聲波的吸收，實現(xiàn)吸波、導波的對聲波完美吸收，解決傳統(tǒng)發(fā)泡材料本身存在的絕緣不導電、導電不導波、導波不吸波的技術(shù)難題。本發(fā)明獲得的吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料，具有導電性、導波性、和吸波性，以及良好的熱塑性、光穩(wěn)定性，比重輕、彈性好、抗震抗壓、變形恢復率高、吸收性能好，耐油、耐酸、耐堿、耐各種化學溶劑、不吸水、耐熱(-40～130℃)、無毒無味等眾多優(yōu)良的綜合性能，適用于軍事、航空、航海、電力系統(tǒng)、生活、民用、汽車等領域以及一些特殊系統(tǒng)的應用。

作為對上述技術(shù)方案的限定，所述聚丙烯包括聚丙烯母?；蚍鬯榈木郾┏尚图?。

制備吸波、導波發(fā)泡材料的原料組分中，聚丙烯可以使用聚丙烯母粒，也可以使用粉碎后的聚丙烯成型件，尤其可以使用回收的廢棄聚丙烯成型件，利于聚丙烯原料回收再利用。

作為對上述技術(shù)方案的限定，所述分散劑為分散劑nno或石蠟。

作為對上述技術(shù)方案的限定，所述抗氧化劑為抗氧劑bht、季戊四醇酯、或4,4′-硫代雙中的一種。

作為對上述技術(shù)方案的限定，所述發(fā)泡劑為十二烷基硫酸鈉。

作為對上述技術(shù)方案的限定，所述導電炭黑的用量為10-25份。

同時，本發(fā)明還提供了一種如上所述的吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

a、將聚丙烯與分散劑、發(fā)泡劑、抗氧化劑混合后，攪拌均勻，得到預混料；

b、將導電炭黑加入到預混料中，繼續(xù)攪拌均勻后，轉(zhuǎn)入到單螺桿擠出機擠出，然后水冷卻、拉絲、風干切粒，得到聚丙烯材料微粒；

c、將聚丙烯材料微粒進行釜壓式物理發(fā)泡，在發(fā)泡溫度152-155℃、發(fā)泡壓力2.3-3.0mpa條件下進行第一次發(fā)泡，得到聚丙烯發(fā)泡顆粒；將聚丙烯發(fā)泡顆粒養(yǎng)生4小時以上，然后吹入儲料罐加壓6個小時以上，最后在發(fā)泡溫度140℃以上，發(fā)泡壓力3-10mpa條件下進行第二次發(fā)泡，得到產(chǎn)品所需倍數(shù)的吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料。

本發(fā)明提供的制備吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料的方法，是將其它原料組分預混后，再加入導電炭黑，然后經(jīng)由單螺桿擠出機擠出、拉絲、切粒成均勻的微粒，之后通過釜壓式物理發(fā)泡過程進行第一次發(fā)泡，使原料聚丙烯和導電炭黑產(chǎn)生質(zhì)變，運用類似爆米花高壓及饅頭制作原理，將實心、堅硬的導電聚丙烯微粒固體發(fā)泡成外部看似光滑、內(nèi)部似蜂窩狀、且柔軟富有彈性的泡體，整個微粒全方位放大導致各原料組分在單位面積含量發(fā)生變化并因為含量變化導致性能改變，尤其單位體積導電炭黑含量的變化引起電導性改變，得到泡體顆粒，再經(jīng)養(yǎng)生、加壓后，進行第二次發(fā)泡，放大到產(chǎn)品所需倍率，使各組分含量再次發(fā)生變化，電導性能隨導電炭黑在發(fā)泡的泡體內(nèi)含量再次變化，最終產(chǎn)生導電、吸波及導波的性能。

作為對上述技術(shù)方案的限定，所述步驟a中攪拌轉(zhuǎn)速為1000-1200轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間為3-5分鐘；所述步驟b中攪拌轉(zhuǎn)速為1000-1200轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間為1-3分鐘；得到的聚丙烯材料微粒的長度為0.8-1.2mm，質(zhì)量為0.8-1.2g。

作為對上述技術(shù)方案的限定，步驟b中所述單螺桿擠出機的加工溫度為：一區(qū)溫度180℃，二區(qū)溫度為190℃，三區(qū)溫度為195℃，四區(qū)溫度為200℃，五區(qū)溫度為215℃，六區(qū)溫度為225℃，七區(qū)溫度為235℃，八區(qū)溫度為240℃；所述單螺桿擠出機的主機轉(zhuǎn)速1120-1400轉(zhuǎn)/分鐘。

作為對上述技術(shù)方案的限定，步驟c中所述養(yǎng)生操作為常溫、常壓下放置；所述儲料罐加壓條件為加壓到7mpa以上。

進一步限定制備方法中預混料攪拌條件、加入導電炭黑后攪拌條件、獲得的聚丙烯材料微粒大小、以及單螺桿擠出機的工作條件等參數(shù)，控制吸波、導波發(fā)泡材料的發(fā)泡制備反應更有效，獲得的材料性能更優(yōu)越。

綜上所述，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，獲得的吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料，是將原料聚丙烯與導電炭黑，在發(fā)泡劑及其它輔劑的作用下，發(fā)生質(zhì)變，形成發(fā)泡材料，并通過限定導電炭黑的用量控制導電炭黑在發(fā)泡材料內(nèi)部的蜂窩式組織結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)的電導性能，使發(fā)泡材料不僅具有普通聚丙烯發(fā)泡材料的綜合優(yōu)良性能，尤其具備良好的導電性、導波性、和吸波性，解決了傳統(tǒng)發(fā)泡材料本身存在的絕緣不導電、導電不導波、導波不吸波的技術(shù)難題，適用于軍事、航空、航海、電力系統(tǒng)、生活、民用、汽車等領域以及一些特殊系統(tǒng)的應用。本發(fā)明提供的吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料的制備方法，以釜壓式物理發(fā)泡過程，通過兩次發(fā)泡，將實心、堅硬的導電聚丙烯微粒固體發(fā)泡成外部看似光滑、內(nèi)部似蜂窩狀、且柔軟富有彈性的泡體，并經(jīng)由發(fā)泡作用改變導電炭黑在泡體內(nèi)含量的變化，賦予發(fā)泡材料優(yōu)良的吸波、導波、及吸波的性能，對于發(fā)泡材料生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，具有重要意義。

具體實施方式

下面將結(jié)合實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例

本實施例涉及吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料及其制備。

實施例1

一種吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料，其組分配方為：聚丙烯73-80份、導電炭黑10-17份、分散劑3份、發(fā)泡劑4份、抗氧化劑3份；所述導電炭黑的純度為99％；

吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料的制備按以下步驟進行：

a、將按比例稱量的聚丙烯、分散劑、發(fā)泡劑、抗氧化劑都加入到高速攪拌機中，以1200轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌轉(zhuǎn)速，攪拌3分鐘，得到預混料；

b、將稱量的導電炭黑加入到高速攪拌機中與預混料混合，以1200轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌轉(zhuǎn)速，繼續(xù)攪拌2分鐘后，將攪拌均勻的全部物料轉(zhuǎn)入到單螺桿擠出機擠出，然后水冷卻、拉絲、風干切粒，得到長度為0.9mm，質(zhì)量為0.9g，導電炭黑含量均勻的聚丙烯材料微粒；所述單螺桿擠出機的加工溫度為：一區(qū)溫度180℃，二區(qū)溫度為190℃，三區(qū)溫度為195℃，四區(qū)溫度為200℃，五區(qū)溫度為215℃，六區(qū)溫度為225℃，七區(qū)溫度為235℃，八區(qū)溫度為240℃；所述單螺桿擠出機的主機轉(zhuǎn)速為1350轉(zhuǎn)/分鐘；

c、將聚丙烯材料微粒進行釜壓式物理發(fā)泡，即在反應釜中加入水將微粒完全泡過，不停攪拌加熱到發(fā)泡溫度152℃，然后加壓至發(fā)泡壓力2.3mpa，保壓10分鐘后放料，得到聚丙烯發(fā)泡顆粒，由于聚丙烯發(fā)泡顆粒的大小不符合產(chǎn)品需求，需將發(fā)泡顆粒在養(yǎng)生袋養(yǎng)生即常溫、常壓條件下放置4小時以上，然后吹入儲料罐進行加壓6個小時以上，所述加壓壓力達到7mpa以上，再分批加入到二發(fā)機即利用蒸汽的溫度與壓力精準控制顆粒大小的儀器，在發(fā)泡溫度155℃，發(fā)泡壓力4.5mpa條件下，進行第二次發(fā)泡，得到產(chǎn)品所需倍數(shù)如22-25倍的吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料。

獲得的上述吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料，經(jīng)電阻儀測試表面電阻為10⁶-10¹¹歐姆，導電炭黑含量越高，表面電阻越小，可作為吸波材料，即摩擦產(chǎn)生很少或不產(chǎn)生靜電。

實施例2

一種吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料，其組分配方為：聚丙烯76-80份、導電炭黑15-19份、分散劑2份、發(fā)泡劑2份、抗氧化劑1份；所述導電炭黑的純度為99％；

吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料的制備按以下步驟進行：

a、將按比例稱量的聚丙烯、分散劑、發(fā)泡劑、抗氧化劑都加入到高速攪拌機中，以1100轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌轉(zhuǎn)速，攪拌5分鐘，得到預混料；

b、將稱量的導電炭黑加入到高速攪拌機中與預混料混合，以1100轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌轉(zhuǎn)速，繼續(xù)攪拌3分鐘后，將攪拌均勻的全部物料轉(zhuǎn)入到單螺桿擠出機擠出，然后水冷卻、拉絲、風干切粒，得到長度為0.8mm，質(zhì)量為0.9g，導電炭黑含量均勻的聚丙烯材料微粒；所述單螺桿擠出機的加工溫度為：一區(qū)溫度180℃，二區(qū)溫度為190℃，三區(qū)溫度為195℃，四區(qū)溫度為200℃，五區(qū)溫度為215℃，六區(qū)溫度為225℃，七區(qū)溫度為235℃，八區(qū)溫度為240℃；所述單螺桿擠出機的主機轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)/分鐘

c、將聚丙烯材料微粒進行釜壓式物理發(fā)泡，即在反應釜中加入水將微粒完全泡過，不停攪拌加熱到發(fā)泡溫度153℃，然后加壓至發(fā)泡壓力2.5mpa，保壓10分鐘后放料，得到聚丙烯發(fā)泡顆粒，由于聚丙烯發(fā)泡顆粒的大小不符合產(chǎn)品需求，需將發(fā)泡顆粒在養(yǎng)生袋養(yǎng)生即常溫常壓下放置4小時以上，然后吹入儲料罐進行加壓6個小時以上，所述加壓壓力達到7mpa以上，再分批加入到二發(fā)機即利用蒸汽的溫度與壓力精準控制顆粒大小的儀器，在發(fā)泡溫度160℃，發(fā)泡壓力5mpa條件下，進行第二次發(fā)泡，得到產(chǎn)品所需倍數(shù)的吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料。

獲得的上述吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料，經(jīng)電阻儀測試表面電阻為10⁶-10⁸歐姆，導電炭黑含量越高，表面電阻越小，可作為吸收電波(即聲音)材料，可用于民用ktv、電影院等，軍用防雷達檢測等，航空、航海機身減輕重量且消音功能等材料。

實施例3

一種吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料，其組分配方為：聚丙烯顆粒70-76份、導電炭黑19-25份、分散劑3份、發(fā)泡劑1份、抗氧化劑1份；所述導電炭黑的純度為99％；

吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料的制備按以下步驟進行：

a、將按比例稱量的聚丙烯、分散劑、發(fā)泡劑、抗氧化劑都加入到高速攪拌機中，以1000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌轉(zhuǎn)速，攪拌3分鐘，得到預混料；

b、將稱量的導電炭黑加入到高速攪拌機中與預混料混合，以1200轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌轉(zhuǎn)速，繼續(xù)攪拌2分鐘后，將攪拌均勻的全部物料轉(zhuǎn)入到單螺桿擠出機擠出，然后水冷卻、拉絲、風干切粒，得到長度為0.9mm，質(zhì)量為0.9g，導電炭黑含量均勻的聚丙烯材料微粒；所述單螺桿擠出機的加工溫度為：一區(qū)溫度180℃，二區(qū)溫度為190℃，三區(qū)溫度為195℃，四區(qū)溫度為200℃，五區(qū)溫度為215℃，六區(qū)溫度為225℃，七區(qū)溫度為235℃，八區(qū)溫度為240℃；所述單螺桿擠出機的主機轉(zhuǎn)速1120轉(zhuǎn)/分鐘；

c、將聚丙烯材料微粒進行釜壓式物理發(fā)泡，即在反應釜中加入水將微粒完全泡過，不停攪拌加熱到發(fā)泡溫度152.6℃，然后加壓至發(fā)泡壓力2.3mpa，保壓10分鐘后放料，得到聚丙烯發(fā)泡顆粒，由于聚丙烯發(fā)泡顆粒的大小不符合產(chǎn)品需求，需將發(fā)泡顆粒在養(yǎng)生袋養(yǎng)生4小時以上，然后吹入儲料罐進行加壓6個小時以上，所述加壓壓力達到7mpa以上，再分批加入到二發(fā)機即利用蒸汽的溫度與壓力精準控制顆粒大小的儀器，在發(fā)泡溫度150℃，發(fā)泡壓力4mpa條件下，進行第二次發(fā)泡，得到產(chǎn)品所需倍數(shù)的吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料。

獲得的上述吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料，經(jīng)電阻儀測試表面電阻為10³-10⁵歐姆，導電炭黑含量越高，表面電阻越小，可作為吸波、導波材料，依據(jù)“法拉第籠”原理，將此聚丙烯發(fā)泡材料做成鳥籠形狀，其表面每個點等電位，因此是個等勢體，當電波遇到此物體通過地線變成“0”電勢，里面不受電波影響，電磁波無法穿透，形成了屏蔽且永久不可攻破的屏蔽；可應用于軍事實驗室、精密儀器、防干擾系統(tǒng)，國家重要會議室，信息傳輸防干擾系統(tǒng)，各種高等重要考試，電力系統(tǒng)優(yōu)良導電介質(zhì)等。

導電炭黑在發(fā)泡后泡體里面的含量會導致不同的效果，其中導電系數(shù)只是其中的一個測試標準，用來表征導電炭黑的含量。吸波、導波性能是利用聚丙烯發(fā)泡材料本身的包容性將導電炭黑包容在內(nèi)，使導電炭黑在一定含量時吸收聲音，含量過多會反彈聲音，含量過少吸收聲音效果差。

綜上所述，本發(fā)明的吸波、導波聚丙烯發(fā)泡材料，可以制成顆粒或成型件，具有導電性、導波性、和吸波性，以及普通聚丙烯發(fā)泡材料的綜合優(yōu)良性能，適用于軍事、航空、航海、電力系統(tǒng)、生活、民用、汽車等領域以及一些特殊系統(tǒng)的應用。