一种聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品，还公开了上述聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品的制备方法，将聚丙烯冷拉纤维按一定比例加入到聚丙烯或其共混物料中，采用水发泡注射、化学发泡注射、超临界流体发泡注射或化学发泡/超临界流体发泡复合注射中的任意一种方式来制得具有特定取向性微孔的聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品。本发明专利技术方法适用范围广，既可以在普通注射机中生产，也可以在超临界流体注射机中生产；采用该方法制得的发泡制品相比于同类发泡注射制品在产品拉伸强度和断裂伸长率方面均有显著提高。

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品及其制备方法
本专利技术涉及一种聚丙烯或聚丙烯复合物的发泡制品，本专利技术还涉及上述聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品的制备方法，属于聚合物材料

技术介绍
近年来，因隔音、减震、隔热、节约原料等优点，聚合物发泡制品在包装、建筑、汽车工业、航天航空以及运动器材等行业中被广泛应用。其中聚合物发泡注射制品因生产适应性强、效率高、易于自动化操作、制品收缩翘曲量少等特点越来越受到重视。通常，发泡制品内部的泡孔是由塑料原料在成型过程中产生或外加某些气体而形成的。按照泡孔形成及发泡剂类型的不同，可包括化学发泡、物理发泡及机械混合发泡等，按发泡制品的加工方法来看，也主要有间歇式、连续挤出法和注射成型法，这几类方法各具优缺点，因而均有不同程度的应用。不过，发泡制品的力学性能通常存在较大差异，这种差异很大程度上是受泡孔尺寸、密度、分布及形态等结构参量的影响，这其中泡孔形态及分布的控制最为困难及复杂，这以广泛使用的聚丙烯发泡材料来看，聚丙烯属结晶型聚合物，在结晶熔点以下几乎不流动，形成的气核很难长大，同时，在结晶熔点之上则熔体粘度急剧变小，熔体强度很低，发泡气体又易逃逸。提高熔体强度、减少发泡气体的逃逸、提高材料的成核速率一直是聚丙烯发泡制品需要解决的问题。同时，和同类实心制品相比，聚丙烯发泡制品往往出现拉伸强度降低和断裂伸长率大幅减少的情况，目前广泛认为聚合物微孔制品的泡孔均为球形或接近球形的形态，很少考虑将泡孔形态调控到更有利于制品性能提高的形式。因此一种可大幅提高聚丙烯及其共混物发泡制品性能的发泡方法的开发很有必要。文献(Ying-GuoZhou，BeiSu，Hai-HongWu.EffectofCold-drawnFibersontheSelf-reinforcementofthePP/LDPEComposites[J].JournalofMaterialsEngineeringandPerformance，2017，26(8)，4072-4082.)研究了聚丙烯或其复合物在其热变形温度以下经过拉伸可以形成冷拉纤维，这种冷拉纤维会比原来的聚丙烯或其复合物具有更为稳定的热力学结构。本专利技术设想这种冷拉纤维的加入可能会给材料的发泡带来以下效果：在后续的加热熔融中使其处于一种“半熔融”状态，也就是说其一部分微丝不完全熔融，这样带来的最终后果是，一部分微丝在发泡过程中可以充当异相成核剂使用，也可以提升熔体强度，另外，它在材料冷却过程中可以加速聚丙烯或其复合物的结晶过程，导致泡孔的提前锁定，使气体不易逃逸，同时，在注射充填过程中，它会沿流动方向发生取向，继而在后续发泡时可诱导微孔形态结构的变化。上述种种均可以提高聚丙烯或其复合物的可发泡性，不过，以上设想仅为理论上的分析，在实际中是否切实有效，有待进一步验证。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种聚丙烯或聚丙烯复合物的发泡制品，由于该发泡制品内部具有和受力方向(流动方向)一致的微孔，因此其具有良好的拉伸强度和断裂伸长率。本专利技术还要解决的技术问题是提供上述聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品剂的制备方法，本专利技术方法适用范围广，既可以在普通注射机中生产，也可以在超临界流体注射机中生产，在普通注射成型机中生产时工艺简单，操作方便，无需任何设备装置的改动；且采用该方法制得的发泡制品相比于同类微发泡注射制品在产品拉伸强度和断裂伸长率方面均有显著提高。
技术实现思路
：为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品，所述发泡制品内微孔呈特定取向性排布，所述特定取向性为微孔与流动方向相互平行。上述聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品的制备方法，将聚丙烯冷拉纤维按一定比例加入到聚丙烯或其共混物料中，采用水发泡注射、化学发泡注射、超临界流体发泡注射或化学发泡/超临界流体发泡复合注射中的一种方式来制得具有特定取向性微孔的聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品。其中，所述聚丙烯冷拉纤维采用如下方法制备而成：将聚丙烯在其结晶温度以下拉伸500％～800％，将拉伸后的材料段分切为颗粒；其中，颗粒的长度为3～15mm、宽度为1～4mm、厚度为0.5～1.5mm。进一步优选，上述聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品的制备方法，具体包括如下步骤：步骤1，将聚丙烯在其结晶温度以下拉伸500％～800％，将拉伸后的材料段分切为颗粒；其中，颗粒的长度为3～15mm、宽度为1～4mm、厚度为0.5～1.5mm；聚丙烯为均聚或共聚产品，其熔体流动速率为1～20g/10min(230℃，21.6N)，其熔融温度为160～166℃，其断裂伸长率超过500％；步骤2，将颗粒按混合物料总质量的5～50％加入到聚丙烯或其共混物料中，混合均匀后制备成混合物料；步骤2中的聚丙烯与制备冷拉纤维的聚丙烯(步骤1中)同种或异种，但为了保证在普通注射机中能够发泡注射，步骤2中的聚丙烯熔体流动速率不宜过高，为1～50g/10min(230℃，21.6N)；共混物料中其它的共混材料可以为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯中的一种或几种，即将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯中的一种或几种作为共混材料加入到聚丙烯之中，共混材料的加入量占全部混合物料总质量的0％～50％，本专利技术使用的低密度聚乙烯熔体流动速率为1～20g/10min(190℃，21.6kg)，高密度聚乙烯熔体流动速率为7.6g/10min(190℃，21.6kg)；步骤3，将混合物料放入到注射成型机中，通过适量气体的作用生产具有特定取向性微孔的发泡制品；其中，注射成型机中熔体的温度为166～172℃；其中，步骤3中的气体为化学发泡母粒分解或超临界流体降压转变中的一种或两种形式复合得到的气体，或为水受热分解得到的气体。进一步优选，利用聚丙烯冷拉纤维结合化学发泡注射制备发泡制品的方法，具体包括如下步骤：步骤1，将干燥后的发泡剂、发泡助剂、成核剂、分散剂和载体树脂按一定比例混合后通过挤出机制得发泡母料；步骤2，将聚丙烯在其结晶温度以下拉伸500％～800％，将拉伸后的材料段分切为颗粒；其中，颗粒的长度为3～15mm、宽度为1～4mm、厚度为0.5～1.5mm；步骤3，将颗粒按混合物料总质量的5～50％比例加入到聚丙烯或其共混物料中，并将步骤1制得的发泡母料按一定比例加入，发泡母料中发泡剂有效成分的质量占比为0.4％～1.0％，混合均匀后得到混合物料；步骤4，将混合物料放入注射机中，其中，注射机中熔体的温度为166～172℃。其中，步骤1中，所述发泡母料由如下质量份数的组分组成：10～30份发泡剂、4～8份分散剂、5～10份成核剂以及50～80份载体树脂；其中，发泡助剂的加入量为发泡剂质量的10.5～11.3％；发泡剂为偶氮二甲酰胺；发泡助剂为氧化锌或氧化钡的一种或两种的混合；分散剂为PE蜡；成核剂为纳米二氧化钛或纳米二氧化硅；载体树脂为聚乙烯；该化学发泡母料的分解温度为130～160℃，在挤出过程中挤出机的温度设置为120～125℃之间，温度过高，发泡剂可能会提前分解，温度过低则不利于塑化。进一步优选，利用聚丙烯冷拉纤维结合水发泡注射制备发泡制品的方法，具体包括如下步骤：步骤1，将聚丙烯在其结晶温度以下拉伸500％～80本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品，其特征在于：所述发泡制品内微孔呈特定取向性排布，所述特定取向性为微孔与流动方向相互平行。

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品，其特征在于：所述发泡制品内微孔呈特定取向性排布，所述特定取向性为微孔与流动方向相互平行。2.一种权利要求1所述的聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品的制备方法，其特征在于：将聚丙烯冷拉纤维按一定比例加入到聚丙烯或其共混物料中，采用水发泡注射、化学发泡注射、超临界流体发泡注射或化学发泡/超临界流体发泡复合注射中的一种方式来制得具有特定取向性微孔的聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品。3.根据权利要求2所述的聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯冷拉纤维采用如下方法制备而成：将聚丙烯在其结晶温度以下拉伸500％～800％，将拉伸后的材料段分切为颗粒；其中，颗粒的长度为3～15mm、宽度为1～4mm、厚度为0.5～1.5mm。4.根据权利要求2所述的聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1，将聚丙烯在其结晶温度以下拉伸500％～800％，将拉伸后的材料段分切为颗粒；其中，颗粒的长度为3～15mm、宽度为1～4mm、厚度为0.5～1.5mm；步骤2，将颗粒按一定比例加入到聚丙烯或其共混物料中，混合均匀后制备成混合物料；步骤3，将混合物料放入到注射成型机中，通过适量气体的作用生产具有特定取向性微孔的发泡制品；其中，注射成型机中熔体的温度为166～172℃。5.根据权利要求3所述的聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述气体为化学发泡母粒分解或超临界流体降压转变中的一种或两种形式复合得到的气体，或为水受热分解得到的气体。6.根据权利要求2所述的聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品的制备方法，其特征在于，将聚丙烯冷拉纤维按一定比例加入到聚丙烯或其共混物料中，采用化学发泡注射方式制备具有特定取向性微孔的聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品，具体包括如下步骤：步骤1，将干燥后的发泡剂、发泡助剂、成核剂、分散剂和载体树脂按一定比例混合后通过挤出机制得发泡母料；步骤2，将聚丙烯在其结晶温度以下拉伸500％～800％，将拉伸后的材料段分切为颗粒；其中，颗粒的长度为3～15mm、宽度为1～4mm、厚度为0.5～1.5mm；步骤3，将步骤2制得的颗粒按混合物料总质量的5～50％加入到聚丙烯或其共混物料中，并将步骤1制得的发泡母料按一定比例加入，发泡母料中发泡剂有效成分的质量占比为0.4％～1.0％，混合均匀后得到混合物料...

【专利技术属性】
技术研发人员：周应国，谭啸天，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32