通过核壳结构分散相改善低气压注塑条件下聚丙烯发泡行为制造技术

本发明专利技术公开了一种通过核壳结构分散相改善低气压注塑条件下聚丙烯发泡行为的方法，核壳结构分散相为EPDM包裹HDPE的核壳结构；方法包括：利用双螺杆挤出机，将聚丙烯和EPDM、HDPE在160～230℃下共混挤出，烘干，得到PP复合材料；将PP复合材料置于注塑机中，储料过程中注入4～10MPa的气体，混合成均匀的PP熔液；将PP熔液注入模具中，保压10～12s后开模，然后冷却一端时间后再次开模，得到真微孔/纳米孔聚丙烯泡沫材料。本发明专利技术的真微孔/纳米孔聚丙烯泡沫材料的减重率在20％～50％之间，泡孔平均尺寸小于10μm，泡孔密度大于108个/cm3。。。

【技术实现步骤摘要】
通过核壳结构分散相改善低气压注塑条件下聚丙烯发泡行为


[0001]本专利技术涉及聚合物改性和微孔发泡领域，具体涉及一种通过核壳结构分散相改善低气压注塑条件下聚丙烯发泡行为的方法。

技术介绍

[0002]随着环境污染愈发严重以及石油资源的日益减少，人类急需找到一种可持续发展的方法。高分子发泡材料作为一种能够在保持同样体积条件下减少材料用量的方法，能够在可降解材料发展成熟前，充分起到减少石油基聚合物用量的作用。另外，轻量化作为时代潮流，无论是在汽车家电等诸多领域都有着广泛的应用前景。
[0003]聚合物微孔发泡自从被提出后，得到了科研界和工业界的广泛关注。对于微孔塑料来讲，越小的泡孔尺寸和越大的泡孔密度将会为材料带来更好的力学性能，因此如何改善聚合物发泡材料的泡孔结构成为了发泡领域研究的重点。
[0004]对于注塑发泡来讲，目前为止，主流的制作工艺是以Mucell为核心的超临界发泡，其主要是通过加高压将气体加压至超临界状态，从而极大提升气体在聚合物熔体中的溶解度和扩散系数。但是由于设备原因，Mucell系统的采用势必带来高昂的造价以及提高生产过程中的危险系数。为了摆脱Mucell系统的限制，研究人员们尝试使用低压气体进行聚合物的发泡。但是由于低的扩散系数和低的溶解度往往导致泡孔形貌极差。因此，改善聚合物低压下的发泡行为就成为了我们急需研究的问题。
[0005]聚丙烯作为一种通用塑料，由于其优异的性能得到了人们广泛的关注，在各个领域有着十分广泛的应用。作为一种使用量极大的塑料，研究它的发泡行为，并制备高性能的聚丙烯的发泡材料有着十分重要的科研和应用价值。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种通过核壳结构分散相改善低气压注塑条件下聚丙烯发泡行为的方法，可显著降低所得材料的泡孔平均尺寸，明显提高所得材料的泡孔密度。
[0007]具体技术方案如下：
[0008]一种通过核壳结构分散相改善低气压注塑条件下聚丙烯发泡行为的方法，所述核壳结构分散相为EPDM(三元乙丙橡胶)包裹HDPE(高密度聚乙烯)的核壳结构；
[0009]所述方法包括：
[0010](1)利用双螺杆挤出机，将聚丙烯(PP)和EPDM、HDPE在160～230℃下共混挤出，烘干，得到PP复合材料；
[0011](2)将所述PP复合材料置于注塑机中，储料过程中注入4～10MPa的气体，混合成均匀的PP熔液；
[0012](3)将所述PP熔液注入模具中，保压10～12s后开模，然后冷却一段时间后再次开模，得到真微孔/纳米孔聚丙烯泡沫材料。
[0013]本专利技术中所述真微孔指尺寸在1～10微米的泡孔。
[0014]本专利技术所述真微孔/纳米孔聚丙烯泡沫材料指泡孔平均尺寸小于10微米甚至达到纳米级的聚丙烯泡沫材料。
[0015]本专利技术采用双螺杆挤出机将PP和EPDM、HDPE在特定温度下共混挤出，通过利用PP和EPDM、HDPE的表面能和扩散系数的差异引入核壳结构分散相，分散相中弹性体外壳起到了加大气体扩散速率的作用，通过核壳结构分散相在PP基体中引入双重界面，从而进一步增加了界面面积，相当于增加了大量的异相成核点。同时，核壳结构的引入改善了聚丙烯的熔体强度。基于以上，EPDM包裹HDPE核壳结构的引入极大程度上改善了聚丙烯在低气压注塑条件下的发泡行为。
[0016]步骤(1)中，EPDM和HDPE的质量比优选为1～16:4。
[0017]步骤(1)中，EPDM和HDPE的质量之和与聚丙烯质量之比优选为1:1～4。
[0018]步骤(1)中，所述挤出的螺杆转速优选为40～100rpm。
[0019]步骤(1)中，所述烘干的温度优选为60～100℃，时间优选为6～8h。
[0020]步骤(2)中，所述储料过程中的储料速度优选为20～60rpm。
[0021]在一优选例中，步骤(2)中，保持气体注入的时间为15～20s。
[0022]步骤(2)中，所述气体优选为氮气或二氧化碳。
[0023]步骤(2)中，当所述气体为二氧化碳时，气体注入压力优选为4～6MPa。
[0024]在一优选例中，步骤(3)中，按照60～150mm/s的注射速度、40～100MPa的注射压力将所述PP熔液注入60～80℃的模具中。
[0025]在一优选例中，步骤(3)中，所述保压的压力为20～100MPa。
[0026]在一优选例中，步骤(3)中，所述保压后开模的大小为0.5～2mm。
[0027]在一优选例中，步骤(3)中，冷却30～100s再次开模。
[0028]本专利技术通过设计一种EPDM包裹PE的核壳结构分散相，在低气压注塑的条件下制备了一种具有极佳泡孔结构的聚丙烯泡沫材料。
[0029]本专利技术还提供了一种真微孔/纳米孔聚丙烯泡沫材料，采用所述的通过核壳结构分散相改善低气压注塑条件下聚丙烯发泡行为的方法制备得到。
[0030]所述真微孔/纳米孔聚丙烯泡沫材料的减重率在20％～50％之间，泡孔平均尺寸小于10μm，泡孔密度大于108个/cm3。
[0031]本专利技术与现有技术相比，有益效果有：
[0032]本专利技术首次发现EPDM包裹HDPE的核壳结构分散相可改善4～10MPa低气压注塑条件下聚丙烯发泡行为。
[0033]本专利技术采用双螺杆挤出机将PP和EPDM、HDPE在特定温度下共混挤出，通过利用PP和EPDM、HDPE的表面能和扩散系数的差异引入核壳结构分散相，分散相中弹性体外壳起到了加大气体扩散速率的作用，通过核壳结构分散相在PP基体中引入双重界面，从而进一步增加了界面面积，相当于增加了大量的异相成核点。同时，核壳结构的引入改善了聚丙烯的熔体强度。基于以上，EPDM包裹HDPE核壳结构的引入极大程度上改善了聚丙烯在低气压注塑条件下的发泡行为。按照本专利技术方法所得真微孔/纳米孔聚丙烯泡沫材料的减重率在20％～50％之间，泡孔平均尺寸小于10μm，泡孔密度大于108个/cm3。
附图说明
[0034]图1为实施例1(PP/EPDM/HDPE)、对比例1(PP)的泡沫材料的流变性能图。
[0035]图2为将实施例1的PP复合材料在230℃、10MPa下压成直径为25mm、厚度为1mm的圆板，然后脆断后，用正己烷刻蚀掉EPDM后的样品扫描电镜(SEM)照片，证明存在EPDM包裹HDPE核壳结构分散相。
[0036]图3为实施例1泡沫材料的泡孔SEM照片。
[0037]图4为实施例2泡沫材料的泡孔SEM照片。
[0038]图5为实施例3泡沫材料的泡孔SEM照片。
[0039]图6为实施例4泡沫材料的泡孔SEM照片。
[0040]图7为对比例1泡沫材料的泡孔SEM照片。
[0041]图8为对比例2泡沫材料的泡孔SEM照片。
具体实施方式
[0042]下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过核壳结构分散相改善低气压注塑条件下聚丙烯发泡行为的方法，其特征在于，所述核壳结构分散相为EPDM包裹HDPE的核壳结构；所述方法包括：(1)利用双螺杆挤出机，将聚丙烯和EPDM、HDPE在160～230℃下共混挤出，烘干，得到PP复合材料；(2)将所述PP复合材料置于注塑机中，储料过程中注入4～10MPa的气体，混合成均匀的PP熔液；(3)将所述PP熔液注入模具中，保压10～12s后开模，然后冷却一段时间后再次开模，得到真微孔/纳米孔聚丙烯泡沫材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，EPDM和HDPE的质量比为1～16:4。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，EPDM和HDPE的质量之和与聚丙烯质量之比为1:1～4。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述挤出的螺杆转速为40～100rpm。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：马文宇，汪龙，吴明辉，任倩，高鹏，郑文革，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：