超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂及制备方法和珠粒制品技术

本发明专利技术提供了一种超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂及制备方法和珠粒制品。所提供的制备方法包括：(1)通过氟化碳链醇和马来酸酐接枝聚丙烯反应，以便获得氟化聚丙烯；(2)将所述氟化聚丙烯和聚丙烯混合，经超临界CO2发泡，以便获得聚丙烯树脂。所提供的制备方法简单，制备的超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂具有发泡倍率高、泡孔密度低、泡孔尺寸均匀等优点。泡孔尺寸均匀等优点。

【技术实现步骤摘要】
超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂及制备方法和珠粒制品


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体而言，本专利技术涉及超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂及制备方法和珠粒制品。

技术介绍

[0002]相较于聚苯乙烯与聚乙烯，聚丙烯发泡材料实现工业化生产的时间比较晚。但聚苯乙烯发泡材料，在其回收时会产生废气，对环境造成污染；而聚乙烯发泡材料的力学特性差，耐热性与耐寒性均不佳，无法在较低或较高温度下使用。相较于两种泡沫材料，聚丙烯发泡材料的力学性能与化学稳定性更为优异，并且还具有良好的耐热性与耐寒性，在较高与较低温度下都可以使用。近年来，聚丙烯发泡材料成为微孔发泡材料这一领域的研究热点。
[0003]但是聚丙烯发泡难点比聚苯乙烯、聚乙烯更多，发泡难度较高。聚丙烯挤出发泡除了结晶和熔体强度的影响外，发泡剂含量，即CO2的溶解度对发泡材料具有很大的影响。聚丙烯对CO2亲和性弱，使得CO2在聚丙烯中的溶解度不高，导致聚丙烯发泡材料的发泡倍率低、泡孔分布不均以及力学性能低。
[0004]鉴于此，为了改善这种情况，目前亟待找出一种超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂的制备方法，提高CO2在聚丙烯熔体中的亲和性和溶解度，制备出高发泡、高性能的聚丙烯泡沫材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂，通过氟化的聚丙烯来制备出超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂，从而提高发泡聚丙烯的发泡倍率，均匀泡孔结构，适用于交通运输、日用餐饮等领域。
[0006]为此，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂的制备方法。根据本专利技术的实施例，所提供的超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂的制备方法包括：(1)通过氟化碳链醇和马来酸酐接枝聚丙烯反应，以便获得氟化聚丙烯；(2)将所述氟化聚丙烯和通用聚丙烯混合，经超临界CO2发泡，以便获得聚丙烯树脂。为解决CO2在聚丙烯中的亲和性和溶解度低的问题，本专利技术的专利技术人创造性的想到在聚丙烯分子链中引入氟原子，高电负性的氟原子可以使与其相连的碳原子上的氢电子云完全剥离，甚至成为一个孤立的氢原子核，进而可以强有力的吸引游离在基体内的CO2，提高超临界CO2在氟化聚丙烯中的溶解度。
[0008]结合本专利技术的具体实施例，以上所述超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂的制备方法还可以进一步包括如下技术特征：
[0009]根据本专利技术的具体实施例，所述氟化碳链醇选自3,3,3
‑
三氟丙
‑1‑
醇、4,4,4
‑
三氟丁醇、六氟丁醇、庚氟己烷
‑1‑
醇中的至少一种。
[0010]根据本专利技术的具体实施例，步骤(1)中通过下述方法获得所述氟化聚丙烯：将2～5
摩尔的氟化碳链醇和1摩尔的马来酸酐接枝聚丙烯混合，在溶剂、除水剂和催化剂作用下，于120
‑
150℃温度下反应5
‑
8小时，以便获得所述氟化聚丙烯。
[0011]根据本专利技术的具体实施例，所述催化剂选自对甲基苯磺酸、甲苯磺酸中的至少一种。根据本专利技术的具体实施例，所述溶剂选自甲苯、二甲苯、氯苯中的至少一种。
[0012]根据本专利技术的具体实施例，相较于氟化碳链醇的量来说，所述催化剂的含量为0.3
‑
1wt％(质量百分比)。例如，催化剂的含量可以为0.3wt％，0.4wt％，0.5wt％，0.6wt％，0.7wt％，0.9wt％，0.9wt％，1wt％。据本专利技术的具体实施例，所述除水剂为环己烷。
[0013]根据本专利技术的具体实施例，步骤(2)中所述超临界CO2的注气量为2
‑
4mL/min，注气压力为15
‑
25MPa。
[0014]根据本专利技术的具体实施例，步骤(2)进一步包括：
[0015]将烘干的聚丙烯与聚丙烯、成核剂和防老剂混合，加入到发泡挤出机；
[0016]将超临界CO2通过注入到发泡挤出机，经挤出发泡获得聚丙烯树脂，所述挤出温度165
‑
190℃，螺杆转数80
‑
150pm，喂料转数8
‑
15rpm，切料转速250
‑
300rpm；所述超临界CO2的注气压力15
‑
25MPa，注气量设定为2
‑
4mL/min。根据本专利技术的具体实施例，超临界CO2可以通过高压计量泵和CO2注气装置注入到发泡挤出机中。
[0017]根据本专利技术的具体实施例，所述成核剂选自碳酸钙、滑是粉中的至少一种。
[0018]根据本专利技术的具体实施例，所述防老剂选自UV327、抗氧剂1010、抗氧剂168中的至少一种。
[0019]本专利技术的第二方面提供了一种超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂。根据本专利技术的具体实施例，所述聚丙烯树脂的密度在0.06g/cm3以下，发泡倍率在15以上，泡孔尺寸在70微米以下，泡孔密度在5
×
107个/cm3以上。根据本专利技术的优选实施例，所述聚丙烯树脂的密度在0.04g/cm3以下，发泡倍率在25以上，泡孔尺寸为55～65微米，泡孔密度在6
×
107个/cm3以上。
[0020]根据本专利技术的具体实施例，所提供的所述聚丙烯树脂为珠粒制品。根据本专利技术的具体实施例，所述珠粒制品通过将所述聚丙烯树脂水冷，剪切烘干获得。
[0021]本专利技术的第三方面提供了超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂在材料领域中的用途，所述聚丙烯树脂为根据本专利技术第一方面所述的制备方法获得或者为本专利技术第二方面所述的聚丙烯树脂。
[0022]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0023]本专利技术制备的聚丙烯树脂材料可以提高超临界CO2在氟化聚丙烯中的溶解度，操作简单，制备的超临界CO2挤出发泡专用聚丙烯树脂材料具有发泡倍率高、泡孔结构均匀等优点。
具体实施方式
[0024]为解决聚丙烯对CO2亲和性较弱而导致的聚丙烯熔体中CO2溶解度低、聚丙烯发泡效果差的问题，通过马来酸酐接枝聚丙烯与氟化碳链醇反应，制备出氟化聚丙烯树脂，然后经超临界CO2发泡，生产聚丙烯树脂材料。所生产的聚丙烯树脂材料可以根据需要设计成不同的制品类型，例如可以制成珠粒制品。高电负性的氟原子可以使与其相连的碳原子上的氢电子云完全剥离，甚至成为一个孤立的氢原子核，进而可以强有力的吸引游离在基体内
的CO2，提高超临界CO2在氟化聚丙烯中的溶解度，改善发泡效果。本专利技术所提供的制备方法简单，制备的超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂具有发泡倍率高、泡孔密度低、泡孔尺寸均匀等优点。
[0025]本专利技术的一个方面提供了一种超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂的制备方法，包括：(1)通过氟化碳链醇和马来酸酐接枝聚丙烯反应，获得氟化聚丙烯；(2)将所述氟化聚丙烯和聚丙烯混合，经超临界CO2发泡，以便得到聚丙烯树脂。本专利技术的专利技术人创造性的发现：强电负性的氟原子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂的制备方法，其特征在于，包括：(1)通过氟化碳链醇和马来酸酐接枝聚丙烯反应，以便获得氟化聚丙烯；(2)将所述氟化聚丙烯和聚丙烯混合，经超临界CO2发泡，以便获得聚丙烯树脂。2.根据权利要求1所述的超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂的制备方法，其特征在于，所述氟化碳链醇选自3,3,3
‑
三氟丙
‑1‑
醇、4,4,4
‑
三氟丁醇、六氟丁醇、庚氟己烷
‑1‑
醇中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中通过下述方法获得所述氟化聚丙烯：将2～5摩尔的氟化碳链醇和1摩尔的马来酸酐接枝聚丙烯混合，在溶剂、除水剂和催化剂作用下，于120
‑
150℃温度下反应5
‑
8小时，以便获得所述氟化聚丙烯。4.根据权利要求3所述的超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂的制备方法，其特征在于，所述催化剂选自对甲基苯磺酸、甲苯磺酸中的至少一种；任选地，所述溶剂选自甲苯、二甲苯、氯苯中的至少一种；任选地，相较于氟化碳链醇的量来说，所述催化剂的含量为0.3
‑
1wt％；任选地，所述除水剂为环己烷。5.根据权利要求1至4中任一项所述的超临界CO2发泡专用聚丙烯树脂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述超临界CO2的注气量为2
‑
4mL/min，注气压力为15
‑
25MPa。6.根据权利要求1至5中任一项所述的超临界CO2发泡专...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乐，唐娅娥，赵志勇，
申请(专利权)人：河北明润复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：