本發(fā)明涉及改性高分子材料領(lǐng)域，特別涉及一種薄壁發(fā)泡材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

在汽車輕量化趨勢(shì)的推動(dòng)下，微發(fā)泡材料通過(guò)發(fā)泡劑成核發(fā)泡制成空氣填充的具有致密表層和發(fā)泡芯層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，具有密度較低的優(yōu)點(diǎn)，制品減重效果顯著。但化學(xué)發(fā)泡方式制備的微發(fā)泡聚丙烯在注射成型過(guò)程中普遍存在氣痕、料花甚至起皮分層等的表觀問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用的解決方案為在模腔預(yù)充反壓氣體，同時(shí)為了提高減重比例而使用二次開(kāi)模技術(shù)，然而這些都會(huì)極大的提高注塑設(shè)備，模具的投入成本，綜合成本降低不夠明顯。同另外，高發(fā)泡倍率帶來(lái)輕質(zhì)的同時(shí)，也會(huì)造成材料力學(xué)性能的嚴(yán)重衰減，二次開(kāi)模制件的厚度在3.0mm以上，制件的厚度相對(duì)較大，為保持制件的性能導(dǎo)致整體減重有限。

目前，主流的微發(fā)泡制品壁厚在2.5～3.0mm左右，受微發(fā)泡材料結(jié)構(gòu)上存在的不起減重作用的致密表層的影響，在致密表層處，因發(fā)泡成核的速度低于熔體冷卻的速度，致密表層不發(fā)泡，降低壁厚會(huì)造成發(fā)泡芯層厚度的降低，最終導(dǎo)致材料的重量降低比重降低。同時(shí)，降低制件厚度會(huì)造成填充熔體困難，熔體壓力降低嚴(yán)重，造成制件缺膠、流痕、料花等表觀缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可薄壁發(fā)泡的微發(fā)泡材料，其減重效果顯著且所得的制件具有良好的表觀效果，同時(shí)提供了該微發(fā)泡材料的制備方法。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種薄壁微發(fā)泡材料，其按原料重量百分比計(jì)包括如下組分：

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述功能性混合助劑由吸濕劑和催化劑混合而成。再進(jìn)一步地，所述催化劑為氧化鋅，所述吸濕劑為氧化鈣。具體地，加入的吸濕劑可吸收發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的水分，避免出現(xiàn)水花，使得成品具有良好的表觀效果，而加入的催化劑可促進(jìn)發(fā)泡劑分解從而有利于提高材料的發(fā)泡速度。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高熔指母粒由共聚聚丙烯與過(guò)氧化物共混擠出，其熔融指數(shù)＞1000g/10min。具體地，利用過(guò)氧化物可降解共聚聚丙烯基體的作用從而制成高熔指母粒，有效地提高了聚丙烯基體的熔融指數(shù)，本發(fā)明中的過(guò)氧化物優(yōu)選為雙二五硫化劑或dcp硫化劑，其能使材料在薄壁注塑成型過(guò)程中表現(xiàn)出優(yōu)異的充模能力。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述乙烯基彈性體選自乙烯-丁烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物中的至少兩種。具體地，乙烯基彈性體的不結(jié)晶特性降低了熔體的冷卻速度，增加了氣泡成核和泡孔增大時(shí)間。本發(fā)明中乙烯基彈性體各組分的熔融指數(shù)＜5g/10min。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述聚丙烯為熔融指數(shù)＜5g/10min的高熔體強(qiáng)度共聚聚丙烯。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述填料的目數(shù)為3000～5000目。具體地，本發(fā)明的填料進(jìn)一步優(yōu)選為目數(shù)為3000～5000目的滑石粉。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述抗氧劑選自受阻酚類抗氧劑和/或亞磷酸酯類抗氧劑。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述發(fā)泡劑選自偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁氰和碳酸氫鈉中的至少一種。

本發(fā)明所采取的另一個(gè)技術(shù)方案是：一種如上所述的薄壁微發(fā)泡材料的制備方法為：按原料百分比計(jì)將除發(fā)泡劑外的各組分共混后擠出造粒，再與發(fā)泡劑共混后加入到注塑機(jī)中，在模具厚度＜2.5mm、工藝溫度為240℃、注射速度為60mm/s、注射壓力為50bar、注射時(shí)間為3s、無(wú)保壓、冷卻時(shí)間為10s的條件下注塑成型，得成品。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，注塑過(guò)程中模具厚度優(yōu)選≤2mm，其可使微發(fā)泡材料的薄壁化效果更顯著。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)原料組分及其配比的優(yōu)化，添加高熔指母粒提高了材料的充模能力，添加功能性混合助劑，提高發(fā)泡劑的分解速度，同時(shí)添加的乙烯基彈性體具備的不結(jié)晶特性降低了熔體的冷卻速度，增加了氣泡成核和泡孔增大時(shí)間，使得其發(fā)泡形成的致密表層變薄及發(fā)泡芯層變厚，即實(shí)現(xiàn)了微發(fā)泡材料的薄壁發(fā)泡，其減重效果顯著同時(shí)避免了因材料充模能力差而導(dǎo)致注塑成型后的表觀缺陷。

具體實(shí)施方式

一種薄壁微發(fā)泡材料，其按原料重量百分比計(jì)包括如下組分：

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述功能性混合助劑由吸濕劑和催化劑混合而成。再進(jìn)一步地，所述催化劑為氧化鋅，所述吸濕劑為氧化鈣。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述高熔指母粒由共聚聚丙烯與過(guò)氧化物共混擠出，其熔融指數(shù)＞1000g/10min。本發(fā)明中的過(guò)氧化物優(yōu)選為雙二五硫化劑或dcp硫化劑。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述乙烯基彈性體選自乙烯-丁烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物中的至少兩種。本發(fā)明中乙烯基彈性體各組分的熔融指數(shù)＜5g/10min。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述聚丙烯為熔融指數(shù)＜5g/10min的高熔體強(qiáng)度共聚聚丙烯。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述填料的目數(shù)為3000～5000目。具體地，本發(fā)明的填料進(jìn)一步優(yōu)選為目數(shù)為3000～5000目的滑石粉。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述抗氧劑選自受阻酚類抗氧劑和/或亞磷酸酯類抗氧劑。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述發(fā)泡劑選自偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁氰和碳酸氫鈉中的至少一種。

本發(fā)明的薄壁微發(fā)泡材料的制備方法為：按原料百分比計(jì)將除發(fā)泡劑外的各組分共混后擠出造粒，再與發(fā)泡劑共混后加入到注塑機(jī)中，在模具厚度＜2.5mm、工藝溫度為240℃、注射速度為60mm/s、注射壓力為50bar、注射時(shí)間為3s、無(wú)保壓、冷卻時(shí)間為10s的條件下注塑成型，得成品。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，注塑過(guò)程中模具厚度優(yōu)選≤2mm，其可使微發(fā)泡材料的薄壁化效果更顯著。

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，以便于所屬技術(shù)領(lǐng)域的人員對(duì)本發(fā)明的理解。有必要在此特別指出的是，實(shí)施例只是用于對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)熟練人員，根據(jù)上述發(fā)明內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出的非本質(zhì)性的改進(jìn)和調(diào)整，應(yīng)仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。同時(shí)下述所提及的原料未詳細(xì)說(shuō)明的，均為市售產(chǎn)品；未詳細(xì)提及的工藝步驟或制備方法為均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的工藝步驟或制備方法。

實(shí)施例1

一種薄壁微發(fā)泡材料，按原料重量百分比計(jì)將50％的聚丙烯、5％的乙烯基彈性體、37％的高熔指母粒、5％的填料、3％的功能性混合助劑和0.4％的抗氧劑共混后擠出造粒，再與1％的發(fā)泡劑共混加入到注塑機(jī)中，在模具厚度為2mm、工藝溫度為240℃、注射速度為60mm/s、注射壓力為50bar、注射時(shí)間為3s、無(wú)保壓、冷卻時(shí)間為10s的條件下注塑成型，得實(shí)施例1成品。

實(shí)施例2

一種薄壁微發(fā)泡材料，按原料重量百分比計(jì)將40％的聚丙烯、15％的乙烯基彈性體、37％的高熔指母粒、5％的填料、3％的功能性混合助劑和0.4％的抗氧劑共混后擠出造粒，再與1％的發(fā)泡劑共混加入到注塑機(jī)中，在模具厚度為2mm、工藝溫度為240℃、注射速度為60mm/s、注射壓力為50bar、注射時(shí)間為3s、無(wú)保壓、冷卻時(shí)間為10s的條件下注塑成型，得實(shí)施例2成品。

實(shí)施例3

一種薄壁微發(fā)泡材料，按原料重量百分比計(jì)將40％的聚丙烯、15％的乙烯基彈性體、39％的高熔指母粒、5％的填料、1％的功能性混合助劑和0.4％的抗氧劑共混后擠出造粒，再與1％的發(fā)泡劑共混加入到注塑機(jī)中，在模具厚度為2mm、工藝溫度為240℃、注射速度為60mm/s、注射壓力為50bar、注射時(shí)間為3s、無(wú)保壓、冷卻時(shí)間為10s的條件下注塑成型，得實(shí)施例3成品。

實(shí)施例4

一種薄壁微發(fā)泡材料，按原料重量百分比計(jì)將31％的聚丙烯、10％的乙烯基彈性體、50％的高熔指母粒、5％的填料、3％的功能性混合助劑和0.4％的抗氧劑共混后擠出造粒，再與1％的發(fā)泡劑共混加入到注塑機(jī)中，在模具厚度為2mm、工藝溫度為240℃、注射速度為60mm/s、注射壓力為50bar、注射時(shí)間為3s、無(wú)保壓、冷卻時(shí)間為10s的條件下注塑成型，得實(shí)施例4成品。

對(duì)比例1

一種微發(fā)泡材料，按原料重量百分比計(jì)將76％的聚丙烯、15％的乙烯基彈性體、5％的填料、3％的功能性混合助劑和0.4％的抗氧劑共混后擠出造粒，再與1％的發(fā)泡劑共混加入到注塑機(jī)中，在模具厚度為2mm、工藝溫度為240℃、注射速度為60mm/s、注射壓力為90bar、注射時(shí)間為3s、無(wú)保壓、冷卻時(shí)間為10s的條件下注塑成型，得對(duì)比例1對(duì)照樣。

對(duì)比例2

一種微發(fā)泡材料，按原料重量百分比計(jì)將50％的聚丙烯、42％的高熔指母粒、5％的填料、3％的功能性混合助劑和0.4％的抗氧劑共混后擠出造粒，再與1％的發(fā)泡劑共混加入到注塑機(jī)中，在模具厚度為2mm、工藝溫度為240℃、注射速度為60mm/s、注射壓力為50bar、注射時(shí)間為3s、無(wú)保壓、冷卻時(shí)間為10s的條件下注塑成型，得對(duì)比例2對(duì)照樣。

對(duì)比例3

一種微發(fā)泡材料，按原料重量百分比計(jì)將50％的聚丙烯、42％的高熔指母粒、5％的乙烯基彈性體、3％的功能性混合助劑和0.4％的抗氧劑共混后擠出造粒，再與1％的發(fā)泡劑共混加入到注塑機(jī)中，在模具厚度為2mm、工藝溫度為240℃、注射速度為60mm/s、注射壓力為50bar、注射時(shí)間為3s、無(wú)保壓、冷卻時(shí)間為10s的條件下注塑成型，得對(duì)比例3對(duì)照樣。

對(duì)比例4

一種微發(fā)泡材料，按原料重量百分比計(jì)將50％的聚丙烯、40％的高熔指母粒、5％的乙烯基彈性體、5％的填料和0.4％的抗氧劑共混后擠出造粒，再與1％的發(fā)泡劑共混加入到注塑機(jī)中，在模具厚度為2mm、工藝溫度為240℃、注射速度為60mm/s、注射壓力為50bar、注射時(shí)間為3s、無(wú)保壓、冷卻時(shí)間為10s的條件下注塑成型，得對(duì)比例4對(duì)照樣。

對(duì)比例5

一種微發(fā)泡材料，按原料重量百分比計(jì)將50％的聚丙烯、37％的高熔指母粒、5％的乙烯基彈性體、5％的填料、2％的催化劑和0.4％的抗氧劑共混后擠出造粒，再與1％的發(fā)泡劑共混加入到注塑機(jī)中，在模具厚度為2mm、工藝溫度為240℃、注射速度為60mm/s、注射壓力為50bar、注射時(shí)間為3s、無(wú)保壓、冷卻時(shí)間為10s的條件下注塑成型，得對(duì)比例5對(duì)照樣。

對(duì)比例6

一種微發(fā)泡材料，按原料重量百分比計(jì)將50％的聚丙烯、37％的高熔指母粒、5％的乙烯基彈性體、5％的填料、3％的吸濕劑和0.4％的抗氧劑共混后擠出造粒，再與1％的發(fā)泡劑共混加入到注塑機(jī)中，在模具厚度為2mm、工藝溫度為240℃、注射速度為60mm/s、注射壓力為50bar、注射時(shí)間為3s、無(wú)保壓、冷卻時(shí)間為10s的條件下注塑成型，得對(duì)比例6對(duì)照樣。

對(duì)比例7

一種微發(fā)泡材料，按原料重量百分比計(jì)將31％的聚丙烯、50％的高熔指母粒、10％的乙烯基彈性體、5％的填料、3％的功能性混合助劑和0.4％的抗氧劑共混后擠出造粒，再與1％的發(fā)泡劑共混加入到注塑機(jī)中，在模具厚度為3mm、工藝溫度為240℃、注射速度為60mm/s、注射壓力為50bar、注射時(shí)間為3s、無(wú)保壓、冷卻時(shí)間為10s的條件下注塑成型，得對(duì)比例7對(duì)照樣。

實(shí)施例5：性能測(cè)試

將實(shí)施例1～4和對(duì)比例1～7所制備得的樣品分別進(jìn)行各項(xiàng)性能測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果如下表1所示。

表1實(shí)施例1～4和對(duì)比例1～7樣品的各項(xiàng)性能測(cè)試

根據(jù)表1測(cè)試結(jié)果：

通過(guò)對(duì)比例1、對(duì)比例4、對(duì)比例5、對(duì)比例6和實(shí)施例1、實(shí)施例3比較可得：高熔指母粒可明顯降低射膠壓力，制件無(wú)缺膠等外觀缺陷；功能性混合助劑中的吸濕成分對(duì)材料外觀的水花缺陷有改善作用，催化劑可提高材料的減重效果。

通過(guò)對(duì)比例2和實(shí)施例1、實(shí)施例2比較可得：乙烯基彈性體通過(guò)降低熔體的冷卻速度，增大發(fā)泡芯層厚度，提高減重效果。通過(guò)對(duì)比例3和實(shí)施例1比較可得：添加高目數(shù)滑石粉作用發(fā)泡成核劑，極大的提高了材料的發(fā)泡效果。

通過(guò)對(duì)比例7和實(shí)施例4、比較可得：壁厚的材料的發(fā)泡芯層更厚，密度更低，但綜合減重上，2mm薄壁制件比3mm壁厚材料重量減輕31％，薄壁化微發(fā)泡的輕量化效果非常明顯，同時(shí)物性保持高。

上述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡與本發(fā)明類似的工藝及所作的等效變化，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。