一种增韧聚丙烯发泡珠粒的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种增韧聚丙烯发泡珠粒的制备方法，属于发泡聚丙烯珠粒制备技术领域。区别于一般发泡聚丙烯珠粒，本发明专利技术通过共挤出的方式将POE包覆到PP表面，调节共挤出喂料比控制皮层POE的厚度，采用超临界二氧化碳釜式发泡制备聚丙烯发泡珠粒。本发明专利技术通过共挤出的方式，将弹性体均匀覆盖于聚丙烯原料表面，提高发泡聚丙烯珠粒的永久压缩变形与弯曲强度；另外，由于聚烯烃弹性体玻璃化温度较低，在寒冷的北方，常规聚丙烯制件往往容易发脆，导致产品寿命降低；而表面包覆了POE的聚丙烯发泡珠粒，由于弹性体的存在，其室温承受能力一般能够达到‑30℃到‑40℃，大大提高了聚丙烯发泡珠粒的应用领域、空间与寿命，提高了聚丙烯珠粒的表观韧性。

A Method of Preparing Toughened Polypropylene Foamed Beads

The invention relates to a preparation method of toughened polypropylene foamed beads, belonging to the technical field of preparation of foamed polypropylene beads. Different from general foamed polypropylene beads, the present invention coats POE on the surface of PP by co-extrusion, adjusts the feed ratio of co-extrusion and controls the thickness of POE in the cortex, and prepares polypropylene beads by supercritical carbon dioxide autoclave foaming. By co-extrusion, the elastomer is evenly covered on the surface of polypropylene raw material to improve the permanent compressive deformation and flexural strength of foamed polypropylene beads; in addition, due to the low vitrification temperature of polyolefin elastomer, in the cold north, conventional polypropylene parts tend to be brittle, resulting in a decrease in product life; and the surface is coated with POE polypropylene beads. Because of the existence of elastomer, the room temperature bearing capacity of polypropylene foamed beads can generally reach

【技术实现步骤摘要】
一种增韧聚丙烯发泡珠粒的制备方法
本专利技术涉及一种增韧聚丙烯发泡珠粒的制备方法，属于发泡聚丙烯珠粒制备

技术介绍
聚丙烯发泡材料是通过聚丙烯在成型加工中的自身膨胀，在保持材料使用性能的同时，大幅降低材料密度的一种新型技术。超临界二氧化碳、超临界氮气、戊烷等气体是比较常见的制备发泡聚丙烯材料的媒介，其中，超临界二氧化碳以其优异的成孔特性、环境亲和性、便于生产等优势，被广泛用于聚丙烯发泡珠粒的制备中。聚丙烯发泡珠粒产品密度可以从10-200g/L不等，便于分装运输，应用范围十分广泛，在包装行业、汽车领域、航天领域等都能看到其身影，且在不断扩大。但是聚丙烯材料有一个致命的缺点，就是材料本身耐寒性较差，在北方的冬天，室外温度低于0℃的时候，其制件在使用过程中容易发脆，表现为低温断裂，这限制了聚丙烯材料的使用。为了弥补其不足，加工工业中往往通过复配的形式，往聚丙烯中引入柔性较好的高分子材料(如：弹性体、聚乙烯、高分子合金等)，但这一般会导致原聚丙烯体系刚性的变差，导致表面硬度下降、拉伸强度变差等副作用，在发泡材料中表现尤为明显。一般的，将弹性体与聚丙烯塑料简单共混，所获得的改性聚丙烯韧性会有提高，但其强度下降明显；采用共挤出的方法，将弹性体包覆在聚丙烯表面，形成核-壳结构的产品，能够同时兼顾产品的韧性以及刚性，外层的弹性体皮层提供很好的回弹性与耐温性，内部的聚丙烯核能够使粒子的刚得到最好的体现，实现所谓的“刚柔并济”。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述不足之处，提供一种增韧聚丙烯发泡珠粒的制备方法。本专利技术的技术方案，一种增韧聚丙烯发泡珠粒的制备方法，步骤为：(1)聚丙烯混炼段的制备：将聚丙烯、泡孔成核剂和稳定剂通过螺杆混炼，混炼温度160-200℃，转速为500-1500r/h，得到聚丙烯混炼段；(2)聚烯烃弹性体混炼段的制备：将聚丙烯弹性体、聚丙烯、泡孔成核剂、稳定剂和色粉通过螺杆混炼，混炼温度为100-150℃，转速为300-1000r/h，得到聚烯烃弹性体混炼段；(3)包覆聚丙烯微粒的制备：将步骤(1)制备所得的聚丙烯混炼段与步骤(2)制备所得的聚烯烃弹性体混炼段通过中心口模汇聚到一起，通过调整后方牵引比以及冷却水温，将聚烯烃弹性体混炼段均匀包覆到聚丙烯混炼段外侧，随后通过切粒机将丝条快速切割成包覆聚丙烯微粒；(4)增韧聚丙烯发泡珠粒的制备：将步骤(3)制备所得的包覆聚丙烯微粒与水投入反应釜中，通过补充二氧化碳与蒸汽加热的方式，缓慢提高釜内压力与温度，至发泡点后急速泄压，通过粒子的自然膨胀，获得不同倍率的增韧聚丙烯发泡珠粒。进一步的，所述聚丙烯为无规乙丙共聚聚丙烯，乙烯含量按重量计为2％-3％。进一步的，所述聚烯烃弹性体邵氏硬度为60-90A，乙烯质量分数为40％-60％，低温脆性≤-40℃，熔融指数为4-20g/10min，230℃，2.16kg。进一步的，所述泡孔成核剂为粒径为10-40μm之间的无机填料；具体为硼酸锌、二氧化硅、钛白粉、碳酸钙或滑石粉中的一种或几种。进一步的，所述稳定剂具体为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、紫外线吸收剂或光稳定剂中的一种或几种。步骤(1)按重量份计具体步骤为：将聚丙烯90-95份、泡孔成核剂2-3份、稳定剂1-3份通过螺杆混炼，加工温度160-200℃，挤出机转速500-1500r/h。步骤(2)按重量份计具体步骤为：取聚烯烃弹性体80～90份、聚丙烯5-10份、泡孔成核剂2-3份、稳定剂1-3份、色粉4-8份通过螺杆混炼，加工温度100-150℃，转速300-1000r/h。将步骤(1)制备所得的聚丙烯混炼段与步骤(2)制备所得的聚烯烃弹性体混炼段通过中心口模汇聚到一起；口模汇聚处，聚丙烯段入料速率V1与聚烯烃弹性体段入料速率V2控制在V1:V2＝1：20～10，用来调节弹性体皮层厚度，弹性体皮层厚度控制在体系5％-10％，后方牵引速率控制在2-4m/s，冷却水温控制在30-60℃，将聚烯烃弹性体混炼段均匀包覆到聚丙烯混炼段外侧，随后通过切粒机将丝条快速切割成包覆聚丙烯微粒；切粒重量控制在1-2mg，长度控制在1-2mm。将步骤(3)制备所得的聚丙烯微粒与水按1:2-180的比例投入反应釜中，通过补充流速为2-5t/h的二氧化碳与150-170℃蒸汽加热的方式，缓慢提高釜内压力与温度，具体压力为1-4MPa，温度为150-160℃，至发泡点后急速泄压，通过粒子的自然膨胀，获得所需不同倍率的增韧聚丙烯发泡珠粒。所述方法制备所得的增韧聚丙烯发泡珠粒，其以PP为内核，外层包覆POE形成，其中POE皮层占增韧聚丙烯发泡珠粒质量比为5％-10％。所得的增韧聚丙烯发泡珠粒为核-壳结构。本专利技术采用PP/POE形成核-壳结构，提高聚丙烯基体的韧性的同时，降低其永久压缩形变量，提高其使用寿命与使用空间；同样的，弹性体可以适当调整为EPDM/EPR等，调整其复配比，可以达到同样的增韧效果。另外，切粒方式也可采用水下切粒进行，效果相同；本专利技术通过共挤出的方式将POE包覆到PP表面，调节共挤出喂料比控制皮层POE的厚度，采用超临界二氧化碳釜式发泡制备聚丙烯发泡珠粒。本专利技术能够赋予聚丙烯高回弹的作用，提高发泡聚丙烯珠粒的永久压缩变形与弯曲强度；另外，由于聚烯烃弹性体玻璃化温度较低，在寒冷的北方(室温≤-20℃)，常规聚丙烯制件往往容易发脆，导致产品寿命降低，应用环境一般；而表面包覆了POE的聚丙烯发泡珠粒，由于弹性体的存在，其室温承受能力一般能够达到-30℃到-40℃，大大提高了聚丙烯发泡珠粒的应用领域、空间与寿命，提高了聚丙烯珠粒的表观韧性。产品总体体现一种刚柔并济的性能，既拥有聚丙烯基体的强度，又赋予了聚烯烃弹性体的韧性与回弹性。本专利技术的有益效果：本专利技术采用与聚丙烯相容性较好的聚烯烃弹性体POE对其进行共挤出包覆，利用弹性体优异的物理性能，能够降低其低温变现出来的脆性，拓宽其使用温度范围；另外，通过共挤出的方式，将聚烯烃弹性体包覆在聚丙烯表面，形成核-壳结构，能够提高聚丙烯基体的韧性，降低聚丙烯基体的永久压缩变形，提高其弯曲强度，获得兼具刚性以及柔性的聚丙烯发泡产品。附图说明图1是本专利技术PP/POE核-壳结构图。具体实施方式实施例1(1)聚丙烯混炼段的制备：将聚丙烯97份、泡孔成核剂2份、稳定剂1份通过螺杆混炼，加工温度200℃，挤出机转速1300r/h。(2)聚烯烃弹性体混炼段的制备：取聚烯烃弹性体80份、聚丙烯10份、泡孔成核剂2份、稳定剂2份、色粉2份通过螺杆混炼，加工温度140℃，转速800r/h。(3)包覆聚丙烯微粒的制备：将步骤(1)制备所得的聚丙烯混炼段与步骤(2)制备所得的聚烯烃弹性体混炼段通过中心口模汇聚到一起；口模汇聚处，聚丙烯段入料速率V1与聚烯烃弹性体段入料速率V2控制在V2:V1＝20:1，用来调节弹性体皮层厚度，弹性体皮层厚度控制在体系1％，后方牵引速率控制在2m/s，冷却水温控制在30℃，将聚烯烃弹性体混炼段均匀包覆到聚丙烯混炼段外侧，随后通过切粒机将丝条快速切割成包覆聚丙烯微粒；切粒重量控制在1mg，长度控制在1mm。(4)增韧聚丙烯发泡珠粒的制备：将步骤(3)制备所得的聚丙烯微粒与水按1:180的比例投入反应釜中，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增韧聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征是步骤为：（1）聚丙烯混炼段的制备：将聚丙烯、泡孔成核剂和稳定剂通过螺杆混炼，混炼温度160‑200℃，转速为500‑1500r/h，得到聚丙烯混炼段；（2）聚烯烃弹性体混炼段的制备：将聚丙烯弹性体、聚丙烯、泡孔成核剂、稳定剂和色粉通过螺杆混炼，混炼温度为100‑150℃，转速为300‑1000r/h，得到聚烯烃弹性体混炼段；（3）包覆聚丙烯微粒的制备：将步骤（1）制备所得的聚丙烯混炼段与步骤（2）制备所得的聚烯烃弹性体混炼段通过中心口模汇聚到一起，通过调整后方牵引比以及冷却水温，将聚烯烃弹性体混炼段POE均匀包覆到聚丙烯混炼段PP外侧，随后通过切粒机将丝条快速切割成包覆聚丙烯微粒；（4）增韧聚丙烯发泡珠粒的制备：将步骤（3）制备所得的包覆聚丙烯微粒与水投入反应釜中，通过补充二氧化碳与蒸汽加热的方式，缓慢提高釜内压力与温度，至发泡点后急速泄压，通过粒子的自然膨胀，获得不同倍率的增韧聚丙烯发泡珠粒。

【技术特征摘要】
1.一种增韧聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征是步骤为：（1）聚丙烯混炼段的制备：将聚丙烯、泡孔成核剂和稳定剂通过螺杆混炼，混炼温度160-200℃，转速为500-1500r/h，得到聚丙烯混炼段；（2）聚烯烃弹性体混炼段的制备：将聚丙烯弹性体、聚丙烯、泡孔成核剂、稳定剂和色粉通过螺杆混炼，混炼温度为100-150℃，转速为300-1000r/h，得到聚烯烃弹性体混炼段；（3）包覆聚丙烯微粒的制备：将步骤（1）制备所得的聚丙烯混炼段与步骤（2）制备所得的聚烯烃弹性体混炼段通过中心口模汇聚到一起，通过调整后方牵引比以及冷却水温，将聚烯烃弹性体混炼段POE均匀包覆到聚丙烯混炼段PP外侧，随后通过切粒机将丝条快速切割成包覆聚丙烯微粒；（4）增韧聚丙烯发泡珠粒的制备：将步骤（3）制备所得的包覆聚丙烯微粒与水投入反应釜中，通过补充二氧化碳与蒸汽加热的方式，缓慢提高釜内压力与温度，至发泡点后急速泄压，通过粒子的自然膨胀，获得不同倍率的增韧聚丙烯发泡珠粒。2.如权利要求1所述增韧聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征是：所述聚丙烯为无规乙丙共聚聚丙烯，乙烯含量按重量计为2%-3%。3.如权利要求1所述增韧聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征是：所述聚烯烃弹性体邵氏硬度为60-90A，乙烯质量分数为40%-60%，低温脆性≤-40℃，熔融指数为4-20g/10min，230℃，2.16kg。4.如权利要求1所述增韧聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征是：所述泡孔成核剂为粒径为10-40μm之间的无机填料；具体为硼酸锌、二氧化硅、钛白粉、碳酸钙或滑石粉中的一种或几种。5.如权利要求1所述增韧聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征是：所述稳定剂具体为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、紫外线吸收剂或光稳定剂中的一种或几种。6.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：何若虚，杨亮炯，曾佳，刘缓缓，贾志文，
申请(专利权)人：无锡会通轻质材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32