一种环保发泡母粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环保发泡母粒，包括以下按质量百分比计的原料组成：端基功能化聚乙烯30‑50％、纤维素改性聚乙烯40‑60％、发泡剂2‑10％。本发明专利技术提供的环保发泡母粒，在发泡过程中，具有较高的熔体强度，同时纤维素本身具有非常高的机械强度，为发泡材料提供优异的力学性能，纤维素的存在也有助于支撑泡孔，使已经生成的泡孔不易塌陷。本发明专利技术制得最终的发泡聚丙烯材料为绿色、环保、可回收塑料；本发明专利技术提供的微发泡方法，环保发泡母粒和基料混合后，通过普通注塑机即可注塑发泡，设备投入较低，适合大规模推广。

A kind of environmental protection foaming masterbatch and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种环保发泡母粒及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，更具体的说是涉及一种环保发泡母粒及其制备方法。
技术介绍
母粒，由超量的化学助剂、载体树脂和分散剂组成，母粒是把超常量的化学助剂均匀载附于树脂中而得到的聚集体，常用的母粒分为降温母粒，增亮母粒，吸湿消泡母粒，阻燃母粒和发泡母粒。发泡剂广泛应用于注塑行业中，能够降低塑料制品的重量，减少原料的使用量，降低生产成本，具有积极的社会意义。聚丙烯发泡材料由于具有优异的机械性能、耐化学品稳定性良好和价格优异等特点被广泛用于汽车、建筑、电器领域。特别是在汽车领域，随着汽车轻量化趋势的发展，对高性能发泡聚丙烯的开发需求就更为迫切。但由于聚丙烯本身的熔体强度较低，粘度较低，发泡效果不好，故发泡聚丙烯的工业化实现时间较其他材料晚很多。而传统的物理发泡或者超临界发泡，其工艺都比较复杂，设备投入较大，产品质量控制比较困难，而且需要特殊的高熔体强度聚丙烯作为发泡基材。此外，以往微发泡聚丙烯由于材料本身的特点，发泡倍率及泡孔分布等状况较差，导致微发泡聚丙烯的性能不佳，减重效果不明显等缺陷，暂时很少有量产应用实际。因此，如何提供一种环保发泡母粒克服上述技术缺陷是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种环保发泡母粒，在发泡过程中，具有较高的熔体强度，同时纤维素本身具有非常高的机械强度，为发泡材料提供优异的力学性能，纤维素的存在也有助于支撑泡孔，使已经生成的泡孔不易塌陷。本专利技术母粒中使用的纤维素材料为环保可再生资源，制得最终的发泡聚丙烯材料为绿色、环保、可回收塑料，本专利技术提供的微发泡方法，环保发泡母粒和基料混合后，通过普通注塑机即可注塑发泡，设备投入较低，适合大规模推广。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种环保发泡母粒，包括以下按质量百分比计的原料组成：端基功能化聚乙烯30-50％纤维素改性聚乙烯40-60％发泡剂2-10％。采用上述技术方案，本专利技术所取得的技术效果是：功能化聚乙烯为端基修饰三甲基硅氧烷，其中硅氧烷能与自制纤维素改性聚乙烯中的纤维素表面的羟基反应，生成稳定硅羟基化学键，使本专利技术的环保发泡母粒材料在发泡过程中，提供较高的熔体强度，同时纤维素本身具有非常高的机械强度，高达130-145GPa，为发泡材料提供优异的力学性能，纤维素的存在也有助于支撑泡孔，使已经生成的泡孔不易塌陷。优选的，所述端基功能化聚乙烯由以下步骤制备而成：S1、在氮气保护下，将聚乙烯、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、1,1′-偶氮(氰基环己烷)在溶剂甲苯中进行反应，反应温度为85℃-95℃，反应3-8小时后，得到反应产物；S2、收集经步骤S1操作后的反应产物，经溶剂洗涤、干燥后，即得端基功能化聚乙烯。在上述技术方案中，氮气保护是为了反应物不被氧化，反应温度的设定是达到此活化能才能开键反应。优选的，所述步骤S1中的聚乙烯、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、1,1″-偶氮(氰基环己烷)的质量比为1:(2-4):(0.2-0.8)，聚乙烯和甲苯的质量体积比为1g：(2-5)mL。优选的，S2步骤中所述溶剂选自乙醇、甲醇、丙酮、氯仿、乙醚中的任一种。优选的，S2步骤中所述干燥过程为：放入65℃烘箱中烘2h。优选的，所述纤维素改性聚乙烯包括以下按质量百分比计的原料组成：聚乙烯60-40％、纤维素40-60％。采用上述优选技术方案，本专利技术所取得的技术效果是：纤维素具有非常高的机械强度，可以为聚乙烯提供优异的力学性能，进而为发泡材料提供优异的力学性能；此外，采用的纤维素为环保可再生资源，制备最终的发泡聚丙烯材料为绿色、环保、可回收塑料。优选的，所述纤维素改性聚乙烯由以下步骤制备而成：S1、将聚乙烯、纤维素，在温度为20-30℃，混合速率为：200-500rpm的条件下，混合3-10分钟，得到混合料备用；S2、将S1得到的混合料，在温度为170-220℃，转速为300-450rpm的条件下，经过熔融挤出造粒，即得纤维素改性聚乙烯。采用上述优选技术方案，本专利技术所取得的技术效果是：在发泡母粒以纤维素改性发泡母粒，纤维素本身具有非常高的机械强度，且上述制备的功能化聚乙烯为端基修饰三甲基硅氧烷中的硅氧烷能与自制纤维素改性聚乙烯中的纤维素表面的羟基反应，给发泡母粒提供较高的熔体强度。优选的，所述发泡剂为烯烃类的微球发泡剂。采用上述技术方案，本专利技术所取得的技术效果是：能够使环保发泡母粒与聚丙烯混合后，直接注塑成型，且得到泡孔均匀，密集且完整的发泡材料。本专利技术还提供了上述的一种环保发泡母粒由以下步骤制备而成：1)、将端基功能化聚乙烯、纤维素改性聚乙烯、发泡剂，在温度为20-30℃，混合速率为：200-500rpm的条件下，混合3-10分钟，得到混合料备用；2)、将1)得到的混合料，在温度为170-220℃，转速为300-450rpm的条件下，经过熔融挤出造粒，即得环保发泡母粒。本专利技术进一步提供了上述环保发泡母粒在微发泡聚丙烯材料中的应用。优选的，所述微发泡聚丙烯材料的制备方法为：所述环保发泡母粒与聚丙烯混合，进行微发泡注塑，即得微发泡聚丙烯材料。优选的，所述环保发泡母粒与所述聚丙烯的重量比为：(5-8):100。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种环保发泡母粒及其制备方法，具有以下有益效果：(1)本专利技术提供的环保发泡母粒中，功能化聚乙烯为端基修饰三甲基硅氧烷，其中硅氧烷能与自制纤维素改性聚乙烯中的纤维素表面的羟基反应，生成稳定硅羟基化学键，使本专利技术的环保发泡母粒材料在发泡过程中，提供较高的熔体强度，同时纤维素本身具有非常高的机械强度，高达130-145GPa，为发泡材料提供优异的力学性能，纤维素的存在也有助于支撑泡孔，使已经生成的泡孔不易塌陷。(2)与传统的发泡改性方法相比，本专利技术母粒中使用的纤维素材料为环保可再生资源，制得最终的发泡聚丙烯材料为绿色、环保、可回收塑料。(3)本专利技术提供的微发泡方法，环保发泡母粒和基料混合后，通过普通注塑机即可注塑发泡，设备投入较低，适合大规模推广。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本实施例1-5公开了一种环保发泡母粒，包括以下组分：端基功能化聚乙烯、纤维素改性聚乙烯、发泡剂，具体原料用量如表1所示；其中端基功能化聚乙烯是自制的，是以聚乙烯、γ-巯丙基三甲氧基硅烷和1,1′-偶氮(氰基环己烷)为反应原料，并以甲苯为反应溶剂，具体制备过程原料用量和反应条件参数如表2所示；其中纤维素改性聚乙烯是自制的，是以聚乙烯、纤维素为原料，具体制备过程原料用量和反应条件参本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保发泡母粒，其特征在于，包括以下按质量百分比计的原料组成：/n端基功能化聚乙烯30-50％/n纤维素改性聚乙烯40-60％/n发泡剂2-10％。/n

【技术特征摘要】
1.一种环保发泡母粒，其特征在于，包括以下按质量百分比计的原料组成：
端基功能化聚乙烯30-50％
纤维素改性聚乙烯40-60％
发泡剂2-10％。


2.根据权利要求1所述的一种环保发泡母粒，其特征在于，所述端基功能化聚乙烯由以下步骤制备而成：
S1、在氮气保护下，将聚乙烯、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、1,1′-偶氮(氰基环己烷)在溶剂甲苯中进行反应，反应温度为85℃-95℃，反应3-8小时后，得到反应产物；
S2、收集经步骤S1操作后的反应产物，经溶剂洗涤、干燥后，即得端基功能化聚乙烯。


3.根据权利要求2所述的一种环保发泡母粒，其特征在于，所述步骤S1中的聚乙烯、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、1,1′-偶氮(氰基环己烷)的质量比为1:(2-4):(0.2-0.8)，聚乙烯和甲苯的质量体积比为1g：(2-5)mL。


4.根据权利要求2所述的一种环保发泡母粒，其特征在于，步骤S2中所述溶剂选自乙醇、甲醇、丙酮、氯仿、乙醚中的任一种。


5.根据权利要求1所述的一种环保发泡母粒，其特征在于，所述纤维素改性聚乙烯包括以下按质量百分比计的原料组成：聚乙烯60-40％、纤维素40-60％。


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【专利技术属性】
技术研发人员：姜之涛，郝文涛，
申请(专利权)人：合肥科拜耳材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34