一种耐高温阻燃聚丙烯发泡材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种耐高温阻燃聚丙烯发泡材料及其制备方法和应用，属于新材料技术领域。所述耐高温阻燃聚丙烯发泡材料采用耐高温阻燃发泡聚丙烯母粒制备而成；所述耐高温阻燃发泡聚丙烯母粒按重量份数计，包括如下成分：聚丙烯树脂：70~90份；硅酸盐：5~20份；阻燃剂：3~7份；相容助剂：3~5份；稳泡助剂：2~5份。本发明专利技术提供的耐高温阻燃聚丙烯发泡材料的发泡倍率为10

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温阻燃聚丙烯发泡材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及新材料
，具体涉及一种耐高温阻燃聚丙烯发泡材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚丙烯是一种结构规整的结晶性聚合物，系白色蜡状材料，外观透明而轻。化学式为(C3H6)
n
，密度为0.89～0.91g/cm3，易燃，熔点165℃，使用温度范围为
‑
30～140℃。聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等优点，使得聚丙烯自问世以来，便迅速在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。
[0003]发泡聚丙烯（Expanded polypropylene）是一种高性能发泡树脂，树脂经过物理、化学等方式发泡（膨胀）5倍～50倍，得到的发泡制品具有轻质省料、节能环保、抗冲吸能等优点，不仅可以节约大量的原料，减少地球资源的浪费，而且具有优异隔热性，被应用于建筑保温、汽车隔热等领域。
[0004]在通常情况下，发泡聚丙烯的阻燃性能较差，在用于高楼外墙保温层、汽车、家电、动力电池等领域时，存在安全隐患。因此，需要在发泡聚丙烯母粒的制备过程中添加阻燃剂，以起到阻燃的效果。但是，现有的阻燃发泡聚丙烯材料中，阻燃剂的添加量较大，通常达到20%以上。阻燃剂的添加量较大会导致聚丙烯母粒在后续发泡过程中出现发泡倍率不足、存在空洞塌陷等问题，严重限制的发泡聚丙烯材料的应用。同时，发泡聚丙烯在80℃以上的温度很容易发生尺寸变形，无法满足在80~110℃下尺寸变化应小于0.5%的使用要求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于解决现有的发泡聚丙烯材料耐高温和阻燃性能差，不能满足汽车顶棚、动力电池、隔热材料等领域的应用要求的问题，提供一种耐高温阻燃聚丙烯发泡材料，该耐高温阻燃聚丙烯发泡材料具有良好的阻燃效果和耐高温性能，能够满足汽车顶棚、动力电池、隔热材料等领域的应用要求。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种耐高温阻燃聚丙烯发泡材料，采用耐高温阻燃发泡聚丙烯母粒制备而成；所述耐高温阻燃发泡聚丙烯母粒按重量份数计，包括如下成分：聚丙烯树脂：70~90份；硅酸盐：5~20份；阻燃剂：3~7份；相容助剂：3~5份；稳泡助剂：2~5份；所述聚丙烯树脂为具有共聚单体的聚丙烯树脂，其在230℃、负载2.16Kg条件下的熔体流动速率为2~10g/10min；
所述阻燃剂为磷氮类无卤阻燃剂。
[0007]作为优选，所述聚丙烯树脂包括中石化E02ES或巴塞尔RS1684。
[0008]作为优选，所述硅酸盐为蒙脱土、高岭土、莫斯科土、滑石粉、浮石粉和云母粉中的一种或多种，其粒径为800~4000目。
[0009]作为优选，所述磷氮类无卤阻燃剂包括羟基苯基磷酰酸、羧烷基苯基次磷酸或聚磷酸酯。
[0010]作为优选，所述相容助剂为PP
‑
g
‑
MAH。
[0011]作为优选，所述稳泡助剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯、单硬脂酸甘油酯和双硬脂酸甘油酯中的一种或多种。
[0012]特别是，当相容助剂选择PP
‑
g
‑
MAH、稳泡助剂选择单硬脂酸甘油酯时，一方面能够增加无机硅酸盐粉末与基体聚丙烯树脂的相容性，进而提高分散效果；另一方面PP
‑
g
‑
MAH分子中的酸酐基团，参与小分子单硬脂酸甘油酯反应，能够减少小分子在后续工艺过程中的迁移，并在发泡时提高发泡倍率和闭孔率，使得发泡聚丙烯的耐温性能进一步提高。
[0013]作为优选，所述耐高温阻燃发泡聚丙烯母粒的制备方法为，S1.将聚丙烯树脂、硅酸盐、阻燃剂、相容助剂和稳泡助剂混合10~15分钟，得到混合物；S2.用双螺杆挤出机将混合物熔融共混后挤出拉条、水冷、切粒、干燥、分筛，得到所述耐高温阻燃发泡聚丙烯母粒；其中，将混合物熔融共混后挤出的参数包括：挤出机主喂料50kg/h；加料阶段温度为170~190℃；熔融段温度为190~220℃；计量段温度为190~220℃；挤出温度为170~220℃，挤出的螺杆转速为70~200rpm，挤出的口模压力为2~8MPa。
[0014]将双螺杆挤出温度设置在170
‑
220℃之间是因为，低于170℃时聚丙烯无法融化，配方中的各种成分无法混合均匀，而温度高于220℃则会导致聚丙烯分解，降低最后材料的力学性能。螺杆转速与口模压力是根据加工生产过程中使用的设备以及对产量的要求来实时调整。当螺杆转速低于70rmp时，无法将各成分混合均匀，高于200rmp时，产生的摩擦热和过强的剪切会导致聚丙烯分解。而口模压力低于2MPa会导致难以拉条，高于8MPa则会影响机器寿命。
[0015]本专利技术的目的之二在于提供一种耐高温阻燃聚丙烯发泡材料的制备方法。
[0016]所述耐高温阻燃聚丙烯发泡材料的制备方法，包括以下步骤，S1.将所述的耐高温阻燃发泡聚丙烯母粒使用模压设备压成板材后，经过冷却定型得到厚度为10
‑
50mm的聚丙烯预发泡板；其中，所述模压设备的参数设置为温度200
‑
220℃、压力4
‑
6MPa、时间10
‑
15min；S2.将聚丙烯预发泡板放入恒温T的模腔内，充入超临界流体进行渗透、溶胀，达到平衡状态，形成聚合物
‑
超临界流体均相体系；S3.以泄压速率10
‑
80MPa/s泄压发泡，使体系内压力泄压至0，聚丙烯预发泡板发泡膨胀，得到发泡10
‑
30倍的聚丙烯发泡板材，即为所述的耐高温阻燃聚丙烯发泡材料。
[0017]制备聚丙烯预发泡板时，模压设备的参数设置在温度200
‑
220℃，是因为温度低于200℃会导致聚丙烯母粒难以融化，而高于220℃则会导致聚丙烯母粒分解。设置压力在4
‑
6MPa是为了排除母粒堆积之间的空气，防止预发泡板材中有空洞影响发泡以及性能，但高
于6MPa熔体会溢料损失，浪费材料。模压时间10
‑
15min是为了提供充分的时间让聚丙烯母粒充分熔融，内部晶体完全瓦解，并且让其中的空气被挤压出去。
[0018]其中，步骤S2中，所述的T低于聚丙烯的熔融温度T
m
。采用的超临界流体为超临界N2和/或CO2，超临界流体压力7.2
‑
20MPa，平衡时间1
‑
5h。
[0019]模腔温度T低于聚丙烯熔点T
m
即165℃，优选155℃
‑
165℃，这是因为聚丙烯超临界发泡工艺需要足够的温度让聚丙烯分子链出现软化，让二氧化碳分子可以浸润到聚丙烯预发泡板之中，并在泄压之后让二氧化碳可以在聚丙烯预发泡板中形成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温阻燃聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述耐高温阻燃聚丙烯发泡材料采用耐高温阻燃发泡聚丙烯母粒制备而成；所述耐高温阻燃发泡聚丙烯母粒按重量份数计，包括如下成分：聚丙烯树脂：70~90份；硅酸盐：5~20份；阻燃剂：3~7份；相容助剂：3~5份；稳泡助剂：2~5份；所述聚丙烯树脂为具有共聚单体的聚丙烯树脂，其在230℃、负载2.16Kg条件下的熔体流动速率为2~10g/10min；所述阻燃剂为磷氮类无卤阻燃剂。2.根据权利要求1所述的耐高温阻燃聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述硅酸盐为蒙脱土、高岭土、莫斯科土、滑石粉、浮石粉和云母粉中的一种或多种，其粒径为800~4000目。3.根据权利要求1所述的耐高温阻燃聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述磷氮类无卤阻燃剂包括羟基苯基磷酰酸、羧烷基苯基次磷酸或聚磷酸酯。4.根据权利要求1所述的耐高温阻燃聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述相容助剂为PP
‑
g
‑
MAH。5.根据权利要求1所述的耐高温阻燃聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述稳泡助剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯、单硬脂酸甘油酯和双硬脂酸甘油酯中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的耐高温阻燃聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述耐高温阻燃发泡聚丙烯母粒的制备方法为，S1.将聚丙烯树脂、硅酸盐、阻燃剂、相容助剂和稳泡助剂混合10~15分钟，得到混合物；S2.用双螺杆挤出机将混合物熔融共混后挤出拉条、水冷、切粒、干燥、分筛，得到所述耐高温阻燃发泡聚丙烯母粒；其中，将混合物熔融共混后挤出的参数包括：挤出机主喂料50kg/h；加料阶段温度为170~190℃；熔融段温度为190~220℃；计量段温度为190~220℃；挤出...

【专利技术属性】
技术研发人员：周光远，周会鹏，李巍，周文强，
申请(专利权)人：江苏中科聚合新材料产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：