一种中空聚烯烃发泡材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种中空聚烯烃发泡材料及其制备方法，该制备方法包括：将聚烯烃基体和成核剂均匀混合后加入挤出机内，向挤出机中注入超临界二氧化碳或超临界氮气，熔融挤出得到中空聚烯烃发泡材料；所述的聚烯烃基体和成核剂的重量比为100：0.1～3，聚烯烃基体包括支化聚烯烃，支化聚烯烃占聚烯烃基体的重量百分比为2％～50％。上述制备方法无需加入化学发泡剂，操作简便，产量大，得到的中空聚烯烃发泡材料从中心到外沿依次为中空结构、开孔结构和闭孔结构，开孔结构的开孔率为60％～99％。

A hollow polyolefin foaming material and its preparation method

The invention discloses a hollow polyolefin foaming material and a preparation method. The preparation method includes: homogeneously mixing the polyolefin matrix and nucleating agent into the extruder, injecting supercritical carbon dioxide or supercritical nitrogen into the extruder, and melting extrusion to obtain hollow polyolefin foaming material; the weight ratio of the polyolefin matrix and nucleating agent is 100:0.1-3, and polyolefin foaming material. The matrix consists of branched polyolefins, and the percentage of branched polyolefins in the weight of polyolefin matrix is 2%-50%. The preparation method needs no chemical foaming agent and is easy to operate and has high yield. The obtained hollow polyolefin foaming materials are hollow structure, open structure and closed structure from the center to the outer edge. The opening rate of the open structure is 60%-99%.

【技术实现步骤摘要】
一种中空聚烯烃发泡材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种中空聚烯烃发泡材料及其制备方法。
技术介绍
中空材料是一种内部含有特定空腔的材料，能够有效减轻材料重量并且具有较高的输送效率。目前研究热点主要集中在中空管材、中空玻璃和中空纤维材料等领域。例如，公开号为CN202611470U的专利说明书公开了一种隔热中空玻璃，公开号为CN205444683U的专利说明书公开了一种高强度异形管材，公告号为CN104096490B公开了一种PTFE中空纤维膜生产线及中空纤维膜生产工艺。聚合物发泡材料凭借着其质轻、隔热、隔音和吸能等优点，在家庭日常用品、包装材料、交通工具和电子产品等行业中得到了广泛应用。公告号为CN85109232B的专利说明书公开了一种交联聚烯烃泡沫材料的制造方法，采用偶氮型化合物作为发泡剂，制备了一种具有均匀、致密封闭微孔的聚烯烃泡沫材料。公开号为CN107405845A的专利说明书公开了一种来自循环的聚烯烃材料的共挤出的交联的多层聚烯烃泡沫结构体及其制造方法，采用的发泡剂仍为偶氮型化合物，制备了一种物理交联、闭孔的连续多层泡沫结构体。公告号为CN203637196U的专利说明书公开了一种生产聚烯烃发泡塑料产品的设备，包括依次顺接的超临界CO2输送装置、第一挤出机、具有冷却功能的第二挤出机、控温冷却装置、牵引切割装置、强化冷却装置及定型装置。该设备以超临界CO2流体为发泡剂、促进物料完全熔融成均相体系，且安全环保，工艺简单；同时通过第一挤出机与第二挤出机串联，增强混合物料在挤出机中的剪切混合力，并经过第二挤出机的内外双重混炼降温结构、控温冷却装置、强化冷却装置及定型装置的协同冷却作用，满足产品冷却定型的要求。这样，由上设备制备的聚烯烃发泡塑料产品相对密度低，发泡孔分布均匀，易于成型，进一步提高制品的良率，且可实现聚烯烃发泡塑料产品的工业化生产。公告号为CN105670116B的专利说明书公开了一种聚丙烯共混物及其制备方法，包括：(a)称取聚丙烯50～90重量份、橡胶或热塑性弹性体10～40重量份、补强剂5～30重量份、抗氧剂0.1～0.4重量份、偶联剂0.1～0.5重量份；(b)将所述聚丙烯、橡胶或热塑性弹性体、补强剂、抗氧剂和偶联剂混合，得到预混物；(c)将所述预混物加入一挤出机内，并在挤出机的螺杆的1/5～1/3处通入超临界态的二氧化碳，熔融挤出得到聚丙烯共混物。本专利技术还提供一种聚丙烯共混物。通过在所述螺杆通入超临界态的二氧化碳，使聚丙烯与橡胶或热塑性弹性体的黏度接近，从而显著改善了橡胶或热塑性弹性体在聚丙烯基体中的分散，而得到力学性能优异的聚丙烯共混物。公开号为CN106032398A的专利说明书公开了一种长链支化聚丙烯的制备方法，包括：(1)称取聚丙烯100重量份，引发剂0.01～0.4重量份，抗氧剂0.1～0.3重量份，带有多官能团的丙烯酸酯单体1～10重量份；(2)将所述引发剂、抗氧剂、带有多官能团的丙烯酸酷单体加入有机溶剂中预混和得到预混溶液，再将预混溶液与聚丙烯混合得到混合物；(3)将所述混合物加入一挤出机内，并在挤出机的螺杆的1/5～1/3处通入超临界态的二氧化碳，熔融挤出得到长链支化聚丙烯。
技术实现思路
针对本领域存在的不足之处，本专利技术提供了一种中空聚烯烃发泡材料及其制备方法，该制备方法无需加入化学发泡剂，得到的中空聚烯烃发泡材料从中心到外沿依次为中空结构、开孔结构和闭孔结构。一种中空聚烯烃发泡材料的制备方法，包括：将聚烯烃基体和成核剂均匀混合后加入挤出机内，向挤出机中注入超临界二氧化碳或超临界氮气，熔融挤出得到中空聚烯烃发泡材料；所述的聚烯烃基体和成核剂的重量比为100：0.1～3，聚烯烃基体包括支化聚烯烃，支化聚烯烃占聚烯烃基体的重量百分比为2％～50％。如果不加入支化聚烯烃或支化聚烯烃太少，会导致熔融后得到的熔体的强度会较低，气体会从聚合物表面逃逸出去；如果支化程度太高或加入的支化聚烯烃过量或支化聚烯烃的支链过长，会导致熔体的强度过高，使气体生长的空间有限，泡孔合并，难以形成中空结构、开孔结构和闭孔结构。优选地，所述的支化聚烯烃占聚烯烃基体的重量百分比为3％～30％。优选地，所述的支化聚烯烃的支链分子量为缠结分子量的1.5～10倍，有利于显著提高熔体强度，这是因为适宜的支化链长度可以产生链缠结进而发生应变硬化现象。更优选地，所述的支化聚烯烃的支链分子量为缠结分子量的1.8～6倍。缠结分子量指高分子化合物的分子链开始发生缠结时的分子量。优选地，所述的支化聚烯烃的支化度在0.03/1000C～0.90/1000C之间。支化度是指单位体积中支化点的数目或支化点间的平均相对分子量。一般采用13CNMR技术来定量表征每1000C中所含有的支化点的数目，即支化点的数目/1000C。优选地，所述的支化聚烯烃选自支化聚乙烯或支化聚丙烯中的至少一种。成核剂主要是起降低能垒的作用和提供成核点，所述的成核剂可选自蒙脱土、黏土、碳酸钡、碳酸钙、海藻石、水滑石、滑石粉、氧化镁或氧化钙中的至少一种。上述物质价格便宜且成核效率高。优选地，所述的成核剂选自蒙脱土、黏土、滑石粉或碳酸钡中的至少一种。所述的中空聚烯烃发泡材料的制备方法，可以将聚烯烃基体、成核剂连同功能填料均匀混合后加入挤出机内进行熔融挤出。所述的功能填料选自二氧化硅、炭黑、碳管、色母、木棉纤维、玻璃纤维、醋酸纤维素或聚四氟乙烯中的至少一种，可根据材料后续的应用选择。例如，色母可以添加材料颜色，炭黑和碳管可以使材料具有电磁屏蔽功能。优选地，所述的功能填料占聚烯烃基体的重量百分比为1％～25％。所述的挤出机可为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、串联单螺杆挤出机或串联双螺杆挤出机中的一种。所述的挤出机的出口端设有挤出口模，挤出口模的横截面可为圆形、椭圆形、星型、矩形、环形、正方形或不规则图形。挤出口模的图形决定了挤出机中的熔体流出挤出机流道时的截面图形。所述的中空聚烯烃发泡材料的中空结构尺寸不局限于选用的挤出口模尺寸的大小。例如，当选用直径为2.0mm的圆形挤出口模时，可制备出内孔直径为0.2-30.0mm的中空管状聚烯烃发泡材料。中空结构形成的关键在于熔体内部温度高，泡孔生长快，根据亨利定律，小泡孔会不断向大泡孔合并，进而形成中空。为保证挤出顺利，挤出机出口端温度必须不低于聚烯烃基体的熔融温度。挤出机出口端的温度还会影响聚合物熔体强度，温度太低时熔体强度高，分子链运动困难，不利于泡孔生长；挤出温度太高，熔体粘度低，强度低，泡孔逃逸，同样不利于泡孔生长。优选地，在所述的熔融挤出时，挤出机出口端的温度不高于聚烯烃基体的熔融温度之上30℃。更优选地，在所述的熔融挤出时，挤出机出口端的温度不高于聚烯烃基体的熔融温度之上20℃。优选地，所述的熔融挤出的挤出压力为3～30MPa。更优选地，所述的熔融挤出的挤出压力为5～20MPa。所述的超临界二氧化碳或超临界氮气的重量占聚烯烃基体和成核剂总重量的0.1％～10％，或者占聚烯烃基体、成核剂和功能填料总重量的0.1％～10％。所述的超临界二氧化碳或超临界氮气的注入压力为7～25Mpa，注入位置为挤出机螺杆的1/5～1/3处。气体含量和注入压力均会影响泡孔生长。气体注入少会导致成核少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中空聚烯烃发泡材料的制备方法，包括：将聚烯烃基体和成核剂均匀混合后加入挤出机内，向挤出机中注入超临界二氧化碳或超临界氮气，熔融挤出得到中空聚烯烃发泡材料；所述的聚烯烃基体和成核剂的重量比为100：0.1～3，聚烯烃基体包括支化聚烯烃，支化聚烯烃占聚烯烃基体的重量百分比为2％～50％。

【技术特征摘要】
1.一种中空聚烯烃发泡材料的制备方法，包括：将聚烯烃基体和成核剂均匀混合后加入挤出机内，向挤出机中注入超临界二氧化碳或超临界氮气，熔融挤出得到中空聚烯烃发泡材料；所述的聚烯烃基体和成核剂的重量比为100：0.1～3，聚烯烃基体包括支化聚烯烃，支化聚烯烃占聚烯烃基体的重量百分比为2％～50％。2.根据权利要求1所述的中空聚烯烃发泡材料的制备方法，其特征在于，所述的支化聚烯烃占聚烯烃基体的重量百分比为3％～30％。3.根据权利要求1所述的中空聚烯烃发泡材料的制备方法，其特征在于，所述的支化聚烯烃的支链分子量为缠结分子量的1.5～10倍。4.根据权利要求1所述的中空聚烯烃发泡材料的制备方法，其特征在于，所述的支化聚烯烃的支化度在0.03/1000C～0.90/1000C之间。5.根据权利要求1～4任一权利要求所述的中空聚烯烃发泡材料的制备方法，其特征在于，所述的支化聚烯烃选自支化聚乙烯或支化聚丙烯中的至少一种。6.根据权利要求1所述的中空聚烯烃发泡材...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文革，沈斌，黄朋科，吴飞，庞永艳，张利华，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33