发泡剂材料、发泡剂母粒及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种发泡剂材料、发泡剂母粒及其制备方法。所提供的发泡剂材料包括包覆层和芯层，所述包覆层包裹于所述芯层外层，所述包覆层包含硼元素、硅元素和铝元素；所述芯层包含碳酸氢钠。所提供的发泡剂母粒包括发泡剂材料，基体树脂，相容剂和抗氧剂。所提供的发泡剂材料和发泡剂母粒具有较高的分解温度和较窄的分解温度范围，能够适应不同类树脂的熔融加工需求。

【技术实现步骤摘要】
发泡剂材料、发泡剂母粒及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料和塑胶领域，具体涉及一种发泡剂材料、发泡剂母粒及其制备方法。
技术介绍
碳酸氢钠是最常用的无机吸热型发泡剂，比重2.16g/cm3，分解温度约为100-140℃，发气量约120ml/g。碳酸氢钠具有分解产物环保、对产品颜色无影响、发气量大、原料来源广泛、价格便宜等优点，特别是在汽车行业，被列为推荐环保型发泡剂。但碳酸氢钠分解温度较低，分解温度范围较宽，限制了其在塑料加工过程中的应用。如何提高作为无机吸热发泡剂的碳酸氢钠的分解温度，缩小分解区间，使其更好的应用于塑料加工领域，还需要进一步改进。
技术实现思路
本专利技术提供了一种发泡剂材料、发泡剂母粒及其制备方法。所提供的发泡剂材料通过含硼试剂、含硅试剂、以及含铝试剂对碳酸氢钠进行包覆获得，所提供的发泡剂母粒，以树脂为基体，与所提供的发泡剂材料和助剂复配获得。所提供的发泡剂材料以及发泡剂母粒，分解温度提高，能够满足塑料(例如聚乙烯、聚丙烯)改性加工过程中需求。现有碳酸氢钠发泡剂母粒虽然在分解温度上已经有了较大幅度的提高，可以达到165摄氏度，但是仍然难以满足通用塑料(聚乙烯、聚丙烯)改性加工过程的需求。例如，改性加工过程中，聚乙烯的挤出温度约180℃，聚丙烯的挤出温度约200℃，ABS的挤出温度约200℃，改性过程中要求发泡剂不分解。但现有发泡剂母粒在180℃挤出加工过程中，因双螺杆挤出机熔融挤出过程中强剪切的作用，易于发生分解。因此，要求发泡剂的分解温度要高于挤出温度20-30℃。本专利技术涉及一种分解温度可控的环保型高温分解发泡剂材料及发泡剂母粒的制备方法。所述的温度可控的环保型高温分解发泡剂材料，通过含硼试剂(例如硼酸盐)、含硅试剂(例如硅酸盐)、含铝试剂(例如铝酸盐)对碳酸氢钠进行包覆实现。所述的环保型的发泡剂母粒，通过以树脂为基体，与所提供的发泡剂材料和助剂通过挤出造粒实现。所述的环保型发泡剂可以通过控制包覆层的厚度和组成成分调节分解温度，从而适应不同种类树脂的加工工艺需求。具体而言，本专利技术提供了如下技术方案：在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种发泡剂材料，所述发泡剂材料包括包覆层和芯层，所述包覆层包裹于所述芯层外层，所述包覆层包含硼、硅和铝；所述芯层包含碳酸氢钠。本专利技术所提供的发泡剂材料，以碳酸氢钠为核，构成芯层，然后在芯片的外层包裹一层含硼、硅和铝的包覆层，构建获得核壳型复合发泡剂，应用于塑料制品的发泡，具有分解温度可控、分解温度范围窄、泡孔细密的效果。根据本专利技术的实施例，以上所述的发泡剂材料可以进一步包括如下技术特征：进一步地，所述包覆层的厚度为0.5～2微米，所述发泡剂分解温度为170～240℃。通过调整包覆层的厚度来调节所提供的发泡剂材料的温度，从而可以适应不同种类树脂的加工需求。例如，当包覆层的厚度在1.7～2微米范围时，发泡剂材料分解温度为230～240℃。进一步地，所述发泡剂材料包括：5～80重量份的碳酸氢钠，1～15重量份的硅源，5～60重量份的铝源，1～10重量份的硼源，10～40重量份的碳源和1～20重量份的助熔剂。由此，所获得的发泡剂材料分解温度高，分解范围窄，满足不同塑料的加工工艺的需求。所提到的硅源是指含有硅的试剂，即含硅试剂，用来提供发泡剂材料芯层中的硅；所提到的铝源是指含有铝的试剂，即含铝试剂，用来提供发泡剂材料芯层中的铝；所提到的硼源是指含有硼的试剂，即含硼试剂，用来提供发泡剂材料芯层中的硼。当硅源和铝源含量改变时，主要影响包覆层的厚度，硅源和铝源增加，包覆层变厚，硅源和铝源减少，包覆层变薄。当硼源含量改变时，主要影响包覆层的耐温性能，当硼源含量较高时，包覆层耐温较高，发泡剂材料分解温度更高。当碳源含量改变时，主要影响包覆层的致密程度，当碳源含量较低时，包覆层不致密，导致发泡剂材料分解温度提高不明显，分解范围宽。当助熔剂含量改变时，主要影响其他成分的反应程度，例如当硅源为二氧化硅时，不加入助熔剂时，与其他物质基本不发生反应，而加入适量氢氧化钠时，可以完全反应。进一步地，所述硅源包括选自硅酸钠，硅酸钾，气相二氧化硅，硅藻土、累脱石中的至少一种。进一步地，所述铝源包括选自铝粉、氧化铝、氢氧化铝、硫酸铝、叶蜡石中的至少一种。进一步地，所述硼源包括选自氧化硼，硼酸，硼酸锌，硼酸钠中的至少一种。进一步地，所述碳源包括选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸锌、碳酸镁中的至少一种。进一步地，所述助熔剂包括选自氢氧化钠、氧化钠、锡粉、氧化锌中的至少一种。在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种制备发泡剂材料的方法，所述发泡剂材料为本专利技术第一方面所述的发泡剂材料，所述方法包括：(1)将碳酸氢钠、硅源、铝源、硼源、碳源、助熔剂混合，进行研磨，以便获得粉体；(2)将所述粉体进行熟化处理，以便获得所述发泡剂材料。进一步地，所述粉体的D50为1～30微米。当粉体粒径较大时，会出现反应不完全，包覆层不均匀，发泡剂材料分解温度范围宽，发泡效率低的问题。进一步地，所述熟化处理包括：将所述粉体置于80-120摄氏度饱和水蒸气中熟化10-120分钟，然后将所述粉体置于100-140摄氏度空气中熟化20-180分钟。饱和水蒸气有利于反应物间的接触与反应的促进，合理控制时间不会造成颗粒的明显团聚。空气中熟化会使反应生成物结晶脱水，形成致密包覆层。如果在饱和水蒸气中时间过长会造成反应物和生成物的团聚，造成生成发泡剂材料粒径过大，无法在塑料熔体中良好分散。如何只在空气中熟化，原料的反应程度较低，难以形成致密的包覆层，生成的发泡剂材料分解温度提高不明显，且分解温度范围宽。在本专利技术的第三方面，本专利技术提供了一种发泡剂母粒，包括：发泡剂材料，所述发泡剂材料为本专利技术第一方面任一实施例所述的发泡剂材料或者根据本专利技术第二方面所制备得到的发泡剂材料；基体树脂；相容剂；和抗氧剂。进一步地，所述发泡剂母粒的分解温度为160-250摄氏度，发气量为5-80mL/g。所述发泡剂母粒的分解温度优选为180～240摄氏度，发气量优选为40～80mL/g。进一步地，所述发泡剂母粒，包括：20～80重量份的发泡剂材料；38～78重量份的基体树脂；2～20重量份的相容剂；和0.1～2重量份抗氧剂；进一步地，所述基体树脂包括选自PP、PE、EVA、POE、SDBS中的至少一种。进一步地，所述相容剂包括选自脂肪酸类、脂肪酸单双甘油酯类、长链烷基硫酸盐类、长链烷基酸酰胺类、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、聚丙烯酸钠中的至少一种；优选为硬脂酸、硬脂酸单甘油酯、芥酸酰胺、十二烷基硫酸钠、乙烯基三乙氧基硅烷、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯、聚丙烯酸钠、马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐改性聚丙烯、马来酸酐改性POE、马来酸酐改性SBS中的至少一种。进一步地，所述抗氧剂包括选自主抗氧剂1010、1076中的至少一种和辅抗氧剂DLTDP、DSTDP、168中的至少一种。在本专利技术的第四方面，本专利技术提供了一种制备本专利技术第三方面任一实施例所述的发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发泡剂材料，其特征在于，所述发泡剂材料包括包覆层和芯层，所述包覆层包裹于所述芯层外层，/n所述包覆层含硼元素、硅元素和铝元素；/n所述芯层包含碳酸氢钠；/n任选地，所述包覆层的厚度为0.5～2微米，所述发泡剂材料的分解温度为170～240℃。/n

【技术特征摘要】
1.一种发泡剂材料，其特征在于，所述发泡剂材料包括包覆层和芯层，所述包覆层包裹于所述芯层外层，
所述包覆层含硼元素、硅元素和铝元素；
所述芯层包含碳酸氢钠；
任选地，所述包覆层的厚度为0.5～2微米，所述发泡剂材料的分解温度为170～240℃。


2.根据权利要求1所述的发泡剂材料，其特征在于，包括：
5～80重量份的碳酸氢钠，
1～15重量份的硅源，
5～60重量份的铝源，
1～10重量份的硼源，
10～40重量份的碳源和
1～20重量份的助熔剂。


3.根据权利要求2所述的发泡剂材料，其特征在于，所述硅源包括选自硅酸钠，硅酸钾，气相二氧化硅，硅藻土、累脱石中的至少一种；
任选地，所述铝源包括选自铝粉、氧化铝、氢氧化铝、硫酸铝、叶蜡石中的至少一种；
任选地，所述硼源包括选自氧化硼，硼酸，硼酸锌，硼酸钠中的至少一种；
任选地，所述碳源包括选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸锌、碳酸镁中的至少一种；
任选地，所述助熔剂包括选自氢氧化钠、氧化钠、锡粉、氧化锌中的至少一种。


4.一种制备权利要求1～3中任一项所述的发泡剂材料的方法，其特征在于，包括：
(1)将碳酸氢钠、硅源、铝源、硼源、碳源和助熔剂混合，进行研磨，以便获得粉体；
(2)将所述粉体进行熟化处理，以便获得所述发泡剂材料；
优选，所述粉体的D50为1～30微米。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述熟化处理包括：
将所述粉体置于80-120摄氏度饱和水蒸气中熟化10-120分钟，然后将所述粉体置于100-140摄氏度空气中熟化20-180分钟。


6.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波，梁胜轲，王武聪，金华，杜中杰，孙佩鑫，侯斌，
申请(专利权)人：中化石化销售有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31