一种高熔体强度抗冲聚丙烯发泡板材及其制备方法技术

本发明专利技术提供了聚丙烯发泡板材及其制备方法，所述发泡板材以高熔体强度抗冲聚丙烯为基础树脂，经发泡、辊压而制得；所述高熔体强度抗冲聚丙烯包括无规共聚聚丙烯连续相和丙烯-乙烯共聚物橡胶分散相，其室温二甲苯可溶物含量大于或等于10重量％，且小于或等于35重量％；并且其室温三氯苯可溶物的Mw与室温三氯苯不溶物的Mw之比大于0.4，小于或等于1。本发明专利技术提供的聚丙烯发泡板材具有表面平整、泡孔和孔径大小分布均匀、高低温抗冲性能好、熔体强度高等优点，可广泛应用于汽车部件、食品及电子包装以及建筑装饰等领域；其制备方法简单，易于操作、成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种高熔体强度抗冲聚丙烯发泡板材及其制备方法。
技术介绍
发泡片材广泛用于容器、建筑材料、汽车零件和冲击能吸收材料等。与聚苯乙烯类发泡片材相比，聚丙烯(PP)类发泡片材有优良的刚度和热稳定性，近年来对它的需求日益增长。聚丙烯的挤出发泡板材成型方法也随之受到广泛重视。聚丙烯发泡片材及板材主要利用挤出发泡法得到，具体是在挤出机内直接完成发泡各个组分的混合、熔融，通过在机头发泡剂的分解及溢出完成发泡过程。直接挤出发泡法是在挤出机内直接完成发泡各个组分的混合、熔融和发泡过程，又可以称之为一步挤出发泡成型法。根据所采用发泡剂的不同，直接挤出发泡成型法又可以分为物理发泡和化学发泡两种方法，不管采用哪种方法，共同的控制要素是建立足够高的机头压力来抑制发泡体系在挤出口模附近提前发泡，一旦发泡体系进入口模，就会释压发泡成型。根据已公开专利，具体的挤出工艺、能耗和设备要求上不尽相同。与聚苯乙烯系列树脂发泡板材成形制品相比，聚丙烯发泡板材经模塑成型而获得的聚丙烯发泡成型体具有良好的耐腐蚀性、韧性、耐热性和压缩回弹性等优异性能。但是，聚丙烯的低温抗冲击性能较差，尤其是丙烯均聚物。经过工艺调整，可以制备抗冲聚丙烯。抗冲聚丙烯具有优异的高低温抗冲击强度、较高的拉伸强度、弯曲模量等刚性以及较高的耐热温度，在很多领域已广泛应用。利用抗冲聚丙烯制备发泡板材同样具有良好的抗低温性能，尤其在用于冷链运输包装、体育器材、建筑保温、航空航天等领域具有广阔的前景。然而，传统的通用级抗冲聚丙烯由于其熔体强度较低，用于发泡板材制备时，存在泡孔合并破裂，模塑成型能力差等问题。现有技术中制备得到的均聚聚丙烯或无规共聚聚丙烯往往不能兼具高的熔体强度和抗冲性能，刚性、韧性等性能也有所欠缺，因而以此聚丙烯材料为基础制备的聚丙烯发泡板材的性能发挥和应用仍然受限。因而，提供高熔体强度抗冲聚丙烯作为基础材料，结合优化的发泡工艺来制备高低温抗冲击性能佳、闭孔率高的聚丙烯发泡板材仍然为目前市场所广泛需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高熔体强度抗冲聚丙烯发泡材料及制备方法。该聚丙烯发泡板材以一种高熔体强度的抗冲聚丙烯材料作为基础材料，经发泡工艺而制得，具有符合环保要求、可降解、泡孔均匀、表面光滑、物理耐热性高、生产成本低、适合连续化规模生产且具有良好高低温冲击性等特点。本专利技术还提供上述聚丙烯发泡板材的制备方法，以具有高的熔体强度、抗冲性、刚性和韧性的聚丙烯材料为基础树脂，加入发泡剂，通过化学挤出发泡方法，制备得到泡孔致密均匀分布的聚丙烯发泡板材。此方法工艺简便，采用此方法，发泡板材的闭孔率高，密度可控。根据本专利技术，提供了一种聚丙烯发泡板材，其以高熔体强度的抗冲聚丙烯为基础树脂，经过发泡、辊压而制得；所述高熔体强度抗冲聚丙烯包括无规共聚聚丙烯连续相和丙烯-乙烯共聚物橡胶分散相，其中所述无规共聚聚丙烯连续相至少包括第一无规共聚聚丙烯和第二无规共聚聚丙烯，并且所述第一无规共聚聚丙烯和第二无规共聚聚丙烯各自独立地选自丙烯-乙烯无规共聚物或丙烯-1-丁烯无规共聚物或乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物；所述高熔体强度抗冲聚丙烯的室温二甲苯可溶物含量大于或等于10重量％，且小于或等于35重量％；并且所述高熔体强度抗冲聚丙烯的室温三氯苯可溶物的Mw(重均分子量)与室温三氯苯不溶物的Mw之比大于0.4，小于或等于1，例如大于0.4，且小于或等于0.8。上述高熔体强度抗冲聚丙烯具有优良的刚性和韧性，同时具备较高的熔体强度，以此为基础树脂制备发泡板材，得到的发泡板材同样具备高的熔体强度、刚性和韧性。因而，本专利技术提供了一种高熔体强度抗冲聚丙烯发泡板材。在本专利技术中，所述高熔体强度的抗冲聚丙烯是指包含上述特征的聚丙烯。在本专利技术中，高熔体强度是指熔体强度大于0.1N，尤其是0.15-0.25N。根据本专利技术提供的抗冲聚丙烯发泡板材的Izod缺口冲击(23℃)一般为25-50KJ/m2。基础树脂的Izod缺口冲击(23℃)一般为70-100KJ/m2。在本专利技术中，基础树脂的橡胶相的含量以室温二甲苯可溶物含量计，可以按照CRYSTEX方法测定。为表征方便，橡胶相的分子量以三氯苯可溶物的分子量计。在本专利技术所使用的基础树脂中，无规共聚聚丙烯作为连续相，为聚丙烯基础树脂提供一定的刚性，丙烯-乙烯共聚物橡胶作为分散相，能够提高聚丙烯基础树脂的韧性。为了保证本专利技术的产品具有较好的刚韧平衡性，本专利技术采用乙烯-丙烯共聚物作为橡胶组分，并且，本专利技术的专利技术人经过大量试验发现，在本专利技术使用的高熔体强度抗冲聚丙烯材料中，当使所述材料的室温二甲苯可溶物中的乙烯含量大于或等于28重量％，且小于45重量％时，抗冲聚丙烯材料具有较好的刚性和韧性。尤其是，在本专利技术中，通过将无规共聚聚丙烯连续相设置成至少包括第一无规共聚聚丙烯和第二无规共聚聚丙烯，并且所述第一无规共聚聚丙烯和第二无规共聚聚丙烯各自独立地选自丙烯-乙烯无规共聚物或丙烯-1-丁烯无规共聚物或乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物，从而使连续相和分散相更好地相互复配，产生高熔体强度和高韧性的抗冲聚丙烯材料，有利地作为聚丙烯发泡板材的基础树脂。在此，容易理解，所谓“乙烯含量”可以理解为在乙烯单体参与的聚合物中，由乙烯单体构成的部分的重量含量。在本文中，其他表示在聚合物中的“丁烯含量”，其意义与此类似。为了获得较高的熔体强度，本专利技术所使用的高熔体强度抗冲聚丙烯材料的熔融指数范围优选控制在0.1-15g/10min，还优选0.1-6.0g/10min。所述熔融指数在230℃，2.16kg的载荷下测定。使用较高熔体强度的基础树脂可有效解决发泡板材的制备过程中迅速泄压膨胀过程出现的泡孔合并，破裂的问题，可以有效提高板材的闭孔率。对于高熔体强度抗冲聚丙烯，由于是多相结构的材料，影响熔体强度的因素就变得较为复杂。本专利技术人发现，为了保证基础树脂和发泡板材产品的高熔体强度，作为基础树脂的抗冲聚丙烯材料的分子量分布Mw/Mn(重均分子量/数均分子量)优选小于或等于10，且大于或等于4，例如为4、5、6、7、8、9或10；和/或Mz+1/Mw优选大于或等于10，且优选小于20。在一些优选的实施方案中，本专利技术所使用的高熔体强度抗冲聚丙烯材料的乙烯含量为8-20重量％；和/或丁烯含量为0-10重量％。根据本专利技术所使用的基础树脂，分子量多分散指数(PI)为4-10，优选4.5-6。根据本专利技术提供的聚丙烯发泡板材的基础树脂，其通过在第一无规共聚聚丙烯的存在下进行丙烯基的无规共聚反应得到包含第一无规共聚聚丙烯和第二无规共聚聚丙烯的无规共聚聚丙烯连续相，然后在所述无规共聚聚丙烯连续相的存在下进行丙烯-乙烯共聚反应得到包含丙烯-乙烯共聚物橡胶相的聚丙烯材料来制备。由此可见，本专利技术所使用的基础树脂即高熔体强度抗冲聚丙烯材料并不是无规共聚聚丙烯连续相与丙烯-乙烯共聚物橡胶分散相的简单混合，而是在无规共聚聚丙烯连续相的基础上进一步进行丙烯-乙烯共聚反应之后得到的包含无规共聚聚丙烯连续相和丙烯-乙烯共聚物橡胶分散相的整体性聚丙烯材料。本专利技术所使用的基础树脂还具有较好的耐热性能和较好的热封性能，采用DSC测定的最终聚丙烯树脂的熔融峰温Tm大于或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯发泡板材，其以高熔体强度抗冲聚丙烯为基础树脂，经过发泡、辊压而制得；所述高熔体强度抗冲聚丙烯包括无规共聚聚丙烯连续相和丙烯‑乙烯共聚物橡胶分散相，其中所述无规共聚聚丙烯连续相至少包括第一无规共聚聚丙烯和第二无规共聚聚丙烯，并且所述第一无规共聚聚丙烯和第二无规共聚聚丙烯各自独立地选自丙烯‑乙烯无规共聚物、丙烯‑1‑丁烯无规共聚物或乙烯‑丙烯‑1‑丁烯三元共聚物；所述高熔体强度抗冲聚丙烯的室温二甲苯可溶物含量大于或等于10重量％，且小于或等于35重量％；并且所述高熔体强度抗冲聚丙烯的室温三氯苯可溶物的Mw与室温三氯苯不溶物的Mw之比大于0.4，且小于或等于1。

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯发泡板材，其以高熔体强度抗冲聚丙烯为基础树脂，经过发泡、辊压而制得；所述高熔体强度抗冲聚丙烯包括无规共聚聚丙烯连续相和丙烯-乙烯共聚物橡胶分散相，其中所述无规共聚聚丙烯连续相至少包括第一无规共聚聚丙烯和第二无规共聚聚丙烯，并且所述第一无规共聚聚丙烯和第二无规共聚聚丙烯各自独立地选自丙烯-乙烯无规共聚物、丙烯-1-丁烯无规共聚物或乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物；所述高熔体强度抗冲聚丙烯的室温二甲苯可溶物含量大于或等于10重量％，且小于或等于35重量％；并且所述高熔体强度抗冲聚丙烯的室温三氯苯可溶物的Mw与室温三氯苯不溶物的Mw之比大于0.4，且小于或等于1。2.根据权利要求1所述的聚丙烯发泡板材，其特征在于，所述基础树脂的乙烯含量为8-20重量％；和/或丁烯含量为0-10重量％。3.根据权利要求1或2所述的聚丙烯发泡板材，其特征在于，所述基础树脂在230℃，2.16kg的载荷下测定的熔融指数为0.1-15g/10min，优选0.1-6g/10min。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚丙烯发泡板材，其特征在于，所述基础树脂的分子量分布Mw/Mn小于或等于10，且大于或等于4；和/或Mz+1/Mw大于或等于10，且小于20。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的聚丙烯发泡板材，其特征在于，所述基础树脂通过在第一无规共聚聚丙烯的存在下进行丙烯基的共聚反应得到包含第一无规共聚聚丙烯和第二无规共聚聚丙烯的无规共聚聚丙烯连续相，然后在所述无规共聚聚丙烯连续相的存在下进行丙烯-乙烯共聚反应得到包含丙烯-乙烯共聚物橡胶分散相的聚丙烯材料来制备。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的聚丙烯发泡板材，其特征在于，所述聚丙烯发泡板材的的闭孔率为82％以上；和/或Izod缺口冲击(23℃)为25～50KJ/m2。7.一种制备如权利要求1-6中任意一项所述的聚丙烯发泡板材的方法，所述方法包括以下步骤：a.将所述基础树脂、发泡剂和泡孔控制剂混合，得到聚丙烯发泡预混料；b.将所述聚丙烯发泡预混料加入挤塑机中，搅拌，升温，使所述聚丙烯发泡预混料熔融；c.使熔融的聚丙烯发泡预混料向挤塑机口模挤出，流向挤板机，经辊压成板材。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述发泡剂为偶氮类发泡剂、亚硝基类发泡剂和酰肼类发泡剂中的至少一种；所述偶氮类发泡剂优选为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸钡和偶氮二甲酸酯中的至少一种；所述亚硝基类发泡剂优选为二亚硝基五甲撑四胺、N，N’-二亚硝基五亚甲基四胺、N，N′-二甲基-N，N-二亚硝基对苯二甲酰胺和三亚硝基三亚甲基三胺中的至少一种；所述酰肼类发泡剂优选为4，4′一氧代双苯磺酰肼，甲苯磺酰氨基脲，三磷基三嗪和5-苯基四唑中的至少一种；所述发泡剂更优选为偶氮二甲酰胺；所述泡孔成核剂选自滑石粉、氢氧化铝、二氧化硅、沸石和硼砂中的至少一种。9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述步骤a中，还加入至少一种加工助剂混合，所述加工助剂包括抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹏，吕明福，张师军，徐耀辉，毕福勇，杨庆泉，张丽英，高达利，初立秋，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11