一种低发泡倍率的高强度聚丙烯发泡材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子发泡材料技术领域，具体公开一种低发泡倍率的高强度聚丙烯发泡材料及其制备方法。所述低发泡倍率的高强度聚丙烯发泡材料包括如下重量份数的原料组分：均聚聚丙烯70份～95份、无规聚丙烯70份～95份、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐0.001份～1份、甲基丙烯酸缩水甘油酯0.5份～15份、环氧树脂0.5份～15份、三官能度聚醚胺1份～5份和功能助剂0.5份～15份。本发明专利技术通过利用甲基丙烯酸缩水甘油酯和环氧树脂对聚丙烯进行共混改性，并以三官能度聚醚胺作为扩链剂，使得体系内部分子链联系的更加紧密，有效增强聚丙烯体系的熔体强度和粘结强度，实现聚丙烯发泡材料的回弹性、强度等力学性能的显著提高。等力学性能的显著提高。

【技术实现步骤摘要】
一种低发泡倍率的高强度聚丙烯发泡材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子发泡材料
，尤其涉及一种低发泡倍率的高强度聚丙烯发泡材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚丙烯发泡材料(EPP)是以聚丙烯(PP)为主要原料，采用物理发泡技术制成的一种新型材料，可以通过模具烧结成型为各种各样的形状和尺寸以供在不同场合使用。由于聚丙烯发泡材料具有特殊的泡孔结构、抗震吸能性优异、比重轻、形变后回复率高、耐化学品、耐油和隔热等特点，被广泛应用于工业、农业、交通运输业和军事航天工业等国民经济各个部门，特别在车辆、日用品、船舶、建筑和包装等方面更是受到了青睐。
[0003]自2020年开始，随着航空、集装箱运输及高铁等领域对轻质高强度材料需求增加，对聚丙烯发泡材料制品的要求也由通用材料提高到高强度、高稳定性和高压缩性等高性能材料的标准。由于聚丙烯发泡材料发泡倍率越高，体积就越大，密度就越低，相应的制品的强度也就越低，因此，聚丙烯发泡材料的研究也由常规的8～45倍的发泡倍率向低发泡倍率的方向拓展，以在密度降低、性能提升这一看似矛盾的关系之间找到合适的平衡点。
[0004]但是，由于聚丙烯发泡材料用的原材料聚丙烯是结晶性高聚物，在熔融时体系黏度会迅速下降，熔体强度低，导致气体在体系中逃逸难以形成封闭的气泡，发泡成型较为困难；同时，在发泡倍率较低的情况下，后续成型过程中用来膨胀的自由体积较少，通过体积增大来实现发泡颗粒之间挤压形成紧密粘合的动力就减少，制得的聚丙烯发泡材料粘结性差、强度不佳，大大限制了聚丙烯发泡材料的使用。因此，研发一种低发泡倍率的高强度聚丙烯发泡材料具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术提供一种低发泡倍率的高强度聚丙烯发泡材料及其制备方法，通过利用甲基丙烯酸缩水甘油酯和环氧树脂对聚丙烯进行共混改性，并以三官能度聚醚胺作为扩链剂，有效增强聚丙烯体系熔体强度和粘结强度，实现聚丙烯发泡材料的回弹性、强度等力学性能的显著提高。
[0006]为解决上述技术问题，一方面，本专利技术提供的技术方案是：
[0007]一种低发泡倍率的高强度聚丙烯发泡材料，包括如下重量份数的原料组分：均聚聚丙烯70份～95份、无规聚丙烯70份～95份、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐0.001份～1份、甲基丙烯酸缩水甘油酯0.5份～15份、环氧树脂0.5份～15份、三官能度聚醚胺1份～5份和功能助剂0.5份～15份。
[0008]相对于现有技术，本专利技术提供的低发泡倍率的高强度聚丙烯发泡材料，采用均聚聚丙烯与无规聚丙烯两种材料复配，能够拓宽发泡温度，易于发泡和后期成型，还可以显著提高聚丙烯发泡材料的拉伸强度等力学性能；并且通过在聚丙烯颗粒表面接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，可以增强聚合物表面极性，改善环氧树脂、功能助剂与基体聚丙烯树脂的相容
性；同时，甲基丙烯酸缩水甘油酯和环氧树脂上的环氧基团，能够共同与三官能度聚醚胺发生交联反应，促进聚丙烯形成长支链结构，使聚丙烯分子链段运动时更容易缠结，形成物理交联点，有效降低聚合物的流动性，增强各组分之间的界面作用力，提聚丙烯体系的熔体强度和粘结强度，从而有效促进气泡稳定增长，阻碍气体的快速扩散，限制泡孔的破裂，达到改善聚丙烯材料发泡成型性和强度的目的。
[0009]本专利技术利用甲基丙烯酸缩水甘油酯和环氧树脂对聚丙烯树脂进行共混改性，并控制其共混比例，在偶氮二异丙基咪唑啉盐酸的作用下经自由基共聚反应，通过接枝与交联两种改性效果协同作用，将各分子间的交联程度控制在适当范围内，使得体系内部分子链联系的更加紧密，提高了体系内分子链的规整度，增强了熔体强度和粘结强度，改善了发泡效果；同时配合各种助剂的协同作用，实现了聚丙烯发泡材料的回弹性、强度等力学性能的显著提高，满足了航空、集装箱运输及高铁等领域对轻质高强度材料的需求。
[0010]在一些其他实施例中，所述低发泡倍率的高强度聚丙烯发泡材料，包括如下重量份数的原料组分：均聚聚丙烯85份～95份、无规聚丙烯85份～95份、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐0.05份～0.5份、甲基丙烯酸缩水甘油酯4份～10份、环氧树脂1份～5份、三官能度聚醚胺1份～3份和功能助剂3份～15份。
[0011]可选的，所述均聚聚丙烯的分子量分布Mw/Mn＝1～10，在温度190℃、荷载2.16kg条件下的熔融流动指数为4g～10g/10min。
[0012]可选的，所述无规聚丙烯的分子量分布Mw/Mn＝1～10，在温度190℃、荷载2.16kg条件下的熔融流动指数为4g～10g/10min。
[0013]可选的，所述无规聚丙烯的结晶度为25％～45％。
[0014]本专利技术通过采用分子量分布及熔融流动指数在特定范围的两种聚丙烯树脂进行复配，使得制备的聚丙烯发泡材料具有较高的压缩强度和拉伸强度，加工性能和力学性能俱佳，配合甲基丙烯酸缩水甘油酯和环氧树脂共混改性，能够满足泡孔形成所需的粘弹性要求，形成泡孔结构均匀的发泡材料。同时，优选的无规聚丙烯结晶度，不仅能够保留适当的强度，还具有一定的韧性，并且熔点相对低，有利于后续发泡工艺气体的渗透和成型。
[0015]可选的，所述三官能度聚醚胺的分子量为1000～3000，官能团为胺基或羟基中的一种或两种，其中，所述胺基数量≥2。
[0016]聚醚胺是主链为聚醚结构、末端活性官能团为胺基的聚合物。本专利技术通过以分子量为1000～3000的三官能度聚醚胺作为扩链剂，扩链效果好，特定的分子量能够保持接枝部分具有一定的韧弹性，分子链的链长和链间的缠结都有一定程度的增加，分子链不易发生断裂和滑脱，在受到外界冲击时能更有效地通过改变分子链构型来达到吸收冲击能的效果，有效提高材料的力学性能。同时，通过引入特定数量的胺基官能团，能够在后续成型过程中为发泡气体提供大量的亲和位点，使发泡气体在材料体系中均匀分散，从而使得聚丙烯树脂在发泡过程中形成细小且分布均匀的泡孔结构。
[0017]可选的，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛型环氧树脂或溴化型环氧树脂中的至少一种。
[0018]可选的，所述功能助剂为发泡成核剂、抗氧剂、抗静电剂、阻燃剂、色母粒或偶联剂中的一种及以上。
[0019]本专利技术对发泡成核剂、抗氧剂、抗静电剂、阻燃剂、色母粒或偶联剂的具体种类无
特殊要求，只要是采用本领域常规的上述助剂，均可达到基本相当的技术效果，各助剂的用量可由本领域技术人员由常规试验得到。
[0020]进一步可选的，所述发泡成核剂可为常规的发泡成核剂，如二氧化硅、滑石粉、云母、玻璃珠、碳酸钙、蒙脱土、高岭土或氧化铝等。
[0021]进一步可选的，所述抗氧剂可为常规的抗氧剂，如亚磷酸酯类抗氧剂、酚类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂等。
[0022]进一步可选的，所述抗静电剂可为常规的抗静电剂，如烷基咪唑啉类抗静电剂、季磷盐类抗静电剂、季硫盐类抗静电剂、季铵盐类抗静电剂、烷基磺酸盐类抗静电剂或磷酸盐类抗静电剂等。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低发泡倍率的高强度聚丙烯发泡材料，其特征在于，包括如下重量份数的原料组分：均聚聚丙烯70份～95份、无规聚丙烯70份～95份、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐0.001份～1份、甲基丙烯酸缩水甘油酯0.5份～15份、环氧树脂0.5份～15份、三官能度聚醚胺1份～5份和功能助剂0.5份～15份。2.如权利要求1所述的低发泡倍率的高强度聚丙烯发泡材料，其特征在于，包括如下重量份数的原料组分：均聚聚丙烯85份～95份、无规聚丙烯85份～95份、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐0.05份～0.5份、甲基丙烯酸缩水甘油酯4份～10份、环氧树脂1份～5份、三官能度聚醚胺1份～3份和功能助剂3份～15份。3.如权利要求1或2所述的低发泡倍率的高强度聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述均聚聚丙烯的分子量分布Mw/Mn＝1～10，在温度190℃、荷载2.16kg条件下的熔融流动指数为4g～10g/10min；和/或所述无规聚丙烯的分子量分布Mw/Mn＝1～10，在温度190℃、荷载2.16k g条件下的熔融流动指数为4g～10g/10min。4.如权利要求3所述的低发泡倍率的高强度聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述无规聚丙烯的结晶度为25％～45％。5.如权利要求1或2所述的低发泡倍率的高强度聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述三官能度聚醚胺的分子量为1000～3000，官能团为胺基或羟基中的一种或两种，其中，所述胺基数量≥2。6.如权利要求1或2所述的低发泡倍率的高强度聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述环氧树...

【专利技术属性】
技术研发人员：周新远，尹方，唐衡郴，王元伍，郭江桥，郭沪杰，
申请(专利权)人：上海江聚源新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：