一种高发泡倍率聚丙烯发泡材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及聚丙烯发泡材料技术领域，特别涉及一种高发泡倍率聚丙烯发泡材料及其制备方法。该聚丙烯发泡材料由聚丙烯组合物经发泡制备得到，所述聚丙烯组合物包括第一聚丙烯、第二聚丙烯和纳米材料添加剂，第二聚丙烯与第一聚丙烯的熔融指数区间均为0.5‑4g/min，条件为190℃、2.16kg；第二聚丙烯与第一聚丙烯相比具有较高的熔点。该材料能够在保证高发泡倍率、并且能尽可能抑制发泡才收缩的前提下，确保发泡材料的制品具有较好的切口以及其他外观参数，能够保证制品外观细腻，表面光滑。

A high foaming rate polypropylene foam material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高发泡倍率聚丙烯发泡材料及其制备方法
本专利技术涉及聚丙烯发泡材料
，特别涉及一种高发泡倍率聚丙烯发泡材料及其制备方法。
技术介绍
聚合物微孔发泡材料是一种性能优越的材料，表现出良好的力学性能、热性能和加工性能。基于聚合物微孔发泡材料具有的质轻、隔热、隔音、缓冲、比强度高、价格低廉等优点，因此在包装业、工业、农业、交通运输业、军事工业、航天工业及日用品等领域得到广泛应用。目前传统的常用聚合物微孔发泡材料有发泡聚苯乙烯（PS）、发泡聚乙烯（PE）和发泡聚氨酯（PU）等。聚氨酯泡沫在发泡过程中存在对人体有害的异氰酸酯残留物，并且发泡材料无法回收利用。聚苯乙烯（PS）发泡过程中通常会使用到氟氯烃化合物或丁烷，对环境有不利影响，产品降解困难且容易形成“白色污染”，联合国环保组织已决定停止使用PS发泡产品。交联聚乙烯泡沫塑料刚性较低，且最高使用温度为80℃。与上述传统的发泡材料相比，聚丙烯发泡材料有很多优点：（1）优良的耐热性，发泡PS通常在80℃下使用，发泡PE仅能耐70－80℃，而发泡PP能耐120℃，可以在高温环境下长期使用；（2）优良的力学性能，PP的弯曲模量远大于PE，因此PP泡沫的静态载荷能力优于PE泡沫，而且PP泡沫的冲击性能优于PS泡沫；此外，发泡PP还具有显著的隔热性，优良的耐化学腐蚀性，良好的耐应力开裂性。基于上述优点，PP发泡材料在许多工业领域的应用尤其是在汽车工业和食品包装工业的应用极具竞争力，可以替代现有的PS泡沫和PE泡沫，应用前景非常广阔。基于聚丙烯树脂具有质轻、原料来源丰富、性能价格比优越以及优良的耐热性、耐化学腐蚀性、易于回收等特点，是世界上产量增长量最快的通用热塑性树脂，尽管聚丙烯发泡产品具有良好的性能和应用前景，但聚丙烯泡沫的开发难度很大。聚丙烯微孔发泡材料的制备方法主要分为化学方法和物理方法两种。化学发泡一般采用偶氮二甲酰胺等在高温下会分解产生气体的有机物作为发泡剂，有机发泡剂分解后在材料中会有残留，在一些对材料要求的使用环境下难以胜任。传统的物理发泡方法是逐渐改变气体的热力学状态，这样产生的泡孔尺寸不均匀，导致发泡材料的性能不稳定。超临界气体发泡也是一种物理发泡方法，但是它与传统的物理发泡有较大的区别。超临界气体发泡成型过程中热力学状态迅速改变，其成核速率及泡核数量大大超过一般物理发泡。再者，超临界气体的传质系数高，可在较短的时间内达到浓度平衡，因而缩短了加工时间。选用二氧化碳作为发泡剂则是因为其环保绿色，对环境无污染，临界条件容易达到，而且它在聚合物中具有很强的穿透溶解能力，有助于提高发泡的效果。在申请人采用超临界气体发泡方法对聚丙烯材料进行发泡的过程中，发现所制备的发泡材料存在发泡泡孔不易长大、发泡率低、发泡后发泡材料容易收缩塌陷等问题，而目前并没有针对这些问题的解决方法，在上述所存在的技术问题对聚丙烯发泡材料的产品质量具有一定的影响，直接导致产品质量不佳、竞争力不足等生产实质问题，严重影响并制约着企业的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决在采用超临界气体发泡方法制备聚丙烯发泡材料时，所存在的发泡材料泡孔不易长大、发泡倍率低、发泡后发泡材料容易收缩塌陷的问题，提供了一种高发泡倍率的聚丙烯发泡材料，并相应地，也提供了针对该聚丙烯发泡材料的制备方法。本案通过对聚丙烯发泡材料的原料进行了改进，从原料根本上改进发泡材料的成分构成，进而改变发泡材料的发泡机理以及材料的发泡温度等参数，从而使所提供的聚丙烯组合物的发泡过程更容易控制，并且配合本申请所提供的发泡方法，能够通过在该方法中所控制的发泡温度以及发泡压力，得到发泡倍率更高、发泡质量更好的聚丙烯发泡材料。最终通过改善发泡材料的发泡质量提高产品的竞争力。具体的，本专利技术采用以下技术方案进行：首先，提供了一种高发泡倍率聚丙烯发泡材料，此外，还提供了针对该聚丙烯发泡材料的制备方法，并利用该方法制备成具有高发泡倍率的聚丙烯发泡材料。关于本申请提供的高发泡倍率聚丙烯发泡材料，该聚丙烯发泡材料由聚丙烯组合物经发泡制备得到，所述聚丙烯组合物包括第一聚丙烯、第二聚丙烯和纳米材料添加剂，第二聚丙烯与第一聚丙烯的熔融指数区间均为0.5-4g/min，条件为190℃、2.16kg；第二聚丙烯与第一聚丙烯相比具有较高的熔点。优选的，第二聚丙烯的添加量为第一聚丙烯的5wt%-20wt%。优选的，第一聚丙烯与第二聚丙烯的熔融指数均为0.5-4g/min，条件为190℃、2.16kg。优选的，第一聚丙烯的熔点为150-160℃，第二聚丙烯的熔点为160-170℃。优选的，第二聚丙烯熔点比第一聚丙烯的熔点高6-10℃。优选的，所述纳米材料添加剂为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米蒙脱土或碳纳米管中的一种或多种。目前常规的聚丙烯泡沫材料通常采用的是单一组分进行发泡，还有部分采用的聚丙烯与其他聚合物混合组分进行发泡。特别是采用超临界气体发泡方法对聚丙烯材料进行发泡的过程中，所存在的发泡倍率得不到增加，而发泡后容易收缩塌陷的问题也得不到很好的解决。这严重困扰着申请人的产品的开发。至少目前，本领域没有发现对聚丙烯发泡材料高倍率的要求，因此本领域技术人员在采用超临界气体发泡方法发泡时，并不会对聚丙烯有高发泡倍率的需求，因此，也没有解决聚丙烯高倍率发泡的问题。该问题主要是针对具有较高发泡倍率要求的部分产品，为了满足产品需求，需要尽可能地保证基本力学性能的前提下，提高发泡倍率。聚丙烯在制备聚丙烯发泡材料时，其过程是比较困难的。由于聚丙烯是一种半结晶的聚合物，加上其分子量分布较窄，导致软化点和熔点比较接近，当加工温度低于熔点时，聚丙烯基本处于不流动状态，但是加工温度比熔点高后，聚丙烯的粘度会急剧下降，造成熔体难以容纳气体，容易造成气体逃逸，很难达到发泡倍率较高的材料。关于熔融指数，若熔指过低，泡孔难以长大；溶指过高气泡容易逃逸；本申请采用两种聚丙烯通过混合后制备出相容性较好的聚丙烯混合物，由于同属于同一种聚合物，相容性问题容易解决。第二聚丙烯的添加量低，发泡温度提升不大，难以制备高发泡；添加量高，发泡温度提升较大，此温度下，第一聚丙烯几乎处于熔融状态，难以发泡。本申请通过配合两种不同的聚丙烯，从而达到具备较高发泡倍率的聚丙烯发泡材料。作为优选的，所述纳米材料添加剂为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米蒙脱土或碳纳米管中的一种或多种。作为优选的，纳米材料添加剂的添加量为第一聚丙烯的0.5wt%-2wt%。作为优选的，纳米材料添加剂为纳米蒙脱土和/或碳纳米管。最后为了防止发泡后产品收缩/塌陷，在共混物中特别引入了片状结构的纳米颗粒，通过添加纳米材料添加剂，其目的是为了解决闭孔聚丙烯发泡材料发泡倍率较高时，比如发泡倍率为35倍，容易收缩的问题。其主要原理是片状结构的纳米蒙脱土或管状结构的碳纳米管均匀地分布在泡孔壁中，形成了网络状结构骨架，有效抑制住了材料收缩，且提高了基体的强度。当纳米材料的添加量较小时，对抑制收缩没有效果，而在添加量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高发泡倍率聚丙烯发泡材料，该聚丙烯发泡材料由聚丙烯组合物经发泡制备得到，其特征在于：所述聚丙烯组合物包括第一聚丙烯、第二聚丙烯和纳米材料添加剂，第二聚丙烯与第一聚丙烯的熔融指数均为0.5-4g/min，条件为190℃、2.16kg；第二聚丙烯与第一聚丙烯相比具有较高的熔点。/n

【技术特征摘要】
1.一种高发泡倍率聚丙烯发泡材料，该聚丙烯发泡材料由聚丙烯组合物经发泡制备得到，其特征在于：所述聚丙烯组合物包括第一聚丙烯、第二聚丙烯和纳米材料添加剂，第二聚丙烯与第一聚丙烯的熔融指数均为0.5-4g/min，条件为190℃、2.16kg；第二聚丙烯与第一聚丙烯相比具有较高的熔点。


2.根据权利要求1所述的聚丙烯发泡材料，其特征在于：第二聚丙烯的添加量为第一聚丙烯的5wt%-20wt%。


3.根据权利要求1所述的聚丙烯发泡材料，其特征在于：第一聚丙烯的熔点为150-160℃，第二聚丙烯的熔点为160-170℃。


4.根据权利要求1所述的聚丙烯发泡材料，其特征在于：第二聚丙烯熔点比第一聚丙烯的熔点高6-10℃。


5.根据权利要求1所述的聚丙烯发泡材料，其特征在于：所述纳米材...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫海阔，周武舜，
申请(专利权)人：宁波致微新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33