一种基于超临界二氧化碳发泡聚丙烯的制备方法技术

本发明专利技术涉及发泡材料领域，公开了一种基于超临界二氧化碳发泡聚丙烯的制备方法。所述方法包括以下步骤：通过甲基丙烯酸2

【技术实现步骤摘要】
一种基于超临界二氧化碳发泡聚丙烯的制备方法


[0001]本专利技术涉及发泡材料领域，具体为一种基于超临界二氧化碳发泡聚丙烯的制备方法。

技术介绍

[0002]聚丙烯是五大通用塑料之一，具有非常良好的耐热性能及力学性能。通过聚丙烯在成型加工中的自身膨胀，制得的发泡聚丙烯具有质轻、保温性好、防震、耐热、抗冲击强度高、成本低以及环保友好等特点，还具有优异的性价比，能进行多次回收处理，是一种环保型发泡材料。广泛应用于包装、汽车、建筑和通信等各个领域，且逐渐趋向于取代其他发泡材料。
[0003]传统的聚丙烯发泡方法通常可分为物理发泡和化学发泡两种方法。随着对环境保护、消费后塑料回收和制品性能价格比等要求的提高，以二氧化碳、氮气、丁烷和戊烷等物理发泡剂为主的物理发泡法得到广泛重视。其中二氧化碳具有临界条件温和、与聚合物溶解度较高、不易燃、无毒、价格低廉、可循环利用的特点，同时其在聚丙烯分子链段中具有增塑润滑作用，能降低发泡温度，并且其生产过程绿色环保，在制备发泡聚丙烯中有良好的应用前景。
[0004]另一方面，聚丙烯属于结晶型塑料，熔体强度较低，发泡温度范围很窄，发泡性能不佳，当加工温度超过熔点后，聚丙烯的熔体强度极速下降，熔体包裹气体的能力下降，导致泡孔塌陷，难以制得合格的发泡制品。除此之外，单纯地对聚合物进行发泡，所得到的发泡聚合物的力学性能必定会有不同程度的降低，难以在条件苛刻的环境下使用，不可作为结构材料使用，因此为了扩大发泡聚合物材料的应用范围，实现发泡材料的增强增韧，提高发泡材料的综合性能是亟需解决的一大难题。
[0005]中国专利CN108285574B公开了一种可发泡聚丙烯组合物和发泡聚丙烯及其制备方法。该专利中的可发泡聚丙烯组合物中加入含有酰亚胺基团和醚键的改性聚丙烯，或含有酰胺基团和醚键的改性聚丙烯作为聚合物熔体强度改性剂，增强了熔体强度，改善了发泡性能，与聚丙烯、发泡剂混合制得发泡倍率大的发泡聚丙烯。但该专利只增强了聚丙烯的熔体强度，改善了发泡性能，并没有对发泡聚丙烯的力学性能进行改进，且该专利采用的发泡剂为化学发泡剂，不环保。
[0006]中国专利CN1908053B公开了一种超临界二氧化碳技术制备含硅聚丙烯纳米发泡材料的方法，该专利通过共混改性的手段，加入聚硅氧烷与相容剂，相容剂是一种含羧基的聚合物，聚硅氧烷与相容剂对二氧化碳的溶解度较高，它的加入极大地诱导了PP基体中的泡孔成核，同时也促进了泡孔的生长，提高了发泡性能，利用超临界二氧化碳技术制备发泡聚丙烯，从而改变聚丙烯发泡材料的孔结构，得到细微均匀的纳米多孔结构的聚丙烯发泡材料，但制得的聚丙烯发泡材料的力学性能仍有待改善。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于超临界二氧化碳发泡聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：步骤（1）制备改性聚丙烯、改性云母粉、DOPO
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GMA；其中，制备改性聚丙烯包括以下步骤：将聚丙烯、二甲苯、甲基丙烯酸2
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羟基丙酯、二甲基二硫代氨基甲酸锌和过氧化二异丙苯混合，在惰性气体环境中加热反应，反应后，纯化，得到羟基改性聚丙烯；将羟基改性聚丙烯加入到甲苯中，在惰性气体保护下加热搅拌回流，加热搅拌回流完成后，滴加3
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，继续加热搅拌回流，继续加热搅拌回流完成后，纯化，水解，得到改性聚丙烯；其中，制备改性云母粉包括以下步骤：将3
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙醇水溶液、云母粉搅拌混合反应，反应完成后干燥，得到改性云母粉；其中，制备DOPO
‑
GMA包括以下步骤：将DOPO（9,10
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二氢
‑9‑
氧杂
‑
10
‑
磷杂菲
‑
10
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氧化物）和GMA（甲基丙烯酸缩水甘油酯）混合，反应，得到DOPO
‑
GMA；步骤（2）制备改性乙烯
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辛烯共聚物；将乙烯
‑
辛烯共聚物、DOPO
‑
GMA、苯乙烯、过氧化二异丙苯混合，密炼，密炼完成后冷却、切粒、干燥，得到改性乙烯
‑
辛烯共聚物；步骤（3）制备发泡聚丙烯；将改性聚丙烯、改性云母粉、改性乙烯
‑
辛烯共聚物、阻燃剂混合、密炼，密炼完成后进行压板，得到共混物片材；再将共混物片材试样置于高压釜内，先通入二氧化碳排出釜内空气，再通入二氧化碳并升温至设定的压力和温度，并在设定的温度和压力下饱和，达到饱和时间后卸压、冷却，得到发泡聚丙烯；其中，设定的温度为80
‑
120℃，设定的压力为15
‑
20MPa。
[0008]CO2临界温度为31.26℃，临界压力为72.9atm，当二氧化碳在温度高于临界温度，压力高于临界压力的状态下，性质会发生变化，其密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍，成为超临界流体。
[0009]在设定温度下，当二氧化碳通入量使得高压釜内部的压力达到设定的压力时，即为饱和。
[0010]优选地，所述步骤（1）中制备改性聚丙烯时，聚丙烯、二甲苯、甲基丙烯酸2
‑
羟基丙酯、二甲基二硫代氨基甲酸锌、过氧化二异丙苯的质量比为30:300:0.3:0.24:0.24:(36
‑
45):2000；加热反应的温度为130℃，加热反应的时间为3h；羟基改性聚丙烯、甲苯、3
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为(30
‑
31):500:(1
‑
3)，加热搅拌回流的温度为100℃。
[0011]优选地，惰性气体包括氮气。
[0012]优选地，制备羟基改性聚丙烯时，纯化包括析出、过滤、干燥。
[0013]进一步地，所述析出包括将反应后的反应混合物加入乙酸乙酯中混合，静置。
[0014]优选地，羟基改性聚丙烯与滴加3
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷加热搅拌回
流后的纯化包括离心、洗涤，得到洗涤后的离心沉淀物；水解包括将洗涤后的离心沉淀物加入到乙醇水溶液中加热反应，反应后，过滤，干燥。
[0015]优选地，所述乙醇水溶液中乙醇的质量百分含量为90%。
[0016]优选地，所述步骤（1）中制备改性云母粉时，3
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙醇水溶液、云母粉的质量比为3:120
‑
150:1；乙醇水溶液中乙醇的质量百分含量为90%。
[0017]优选地，所述步骤（1）中制备改性云母粉时，搅拌混合反应的速度为800
‑
1200r/min，搅拌混合反应的温度为100℃
‑
130℃，搅拌混合反应的时间为7
‑
20min。
[0018]优选地，所述步骤（1）中制备DOPO
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超临界二氧化碳发泡聚丙烯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤（1）制备改性聚丙烯、改性云母粉、DOPO
‑
GMA；其中，制备改性聚丙烯包括以下步骤：将聚丙烯、二甲苯、甲基丙烯酸2
‑
羟基丙酯、二甲基二硫代氨基甲酸锌和过氧化二异丙苯混合，在惰性气体环境中加热反应，反应后，纯化，得到羟基改性聚丙烯；将羟基改性聚丙烯加入到甲苯中，在惰性气体保护下加热搅拌回流，加热搅拌回流完成后，滴加3
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，继续加热搅拌回流，继续加热搅拌回流完成后，纯化，水解，得到改性聚丙烯；其中，制备改性云母粉包括以下步骤：将3
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙醇水溶液、云母粉搅拌混合反应，反应完成后干燥，得到改性云母粉；其中，制备DOPO
‑
GMA包括以下步骤：将DOPO和GMA混合、反应，得到DOPO
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GMA；步骤（2）制备改性乙烯
‑
辛烯共聚物；将乙烯
‑
辛烯共聚物、DOPO
‑
GMA、苯乙烯、过氧化二异丙苯混合、密炼，密炼完成后冷却、切粒、干燥，得到改性乙烯
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辛烯共聚物；步骤（3）制备发泡聚丙烯；将改性聚丙烯、改性云母粉、改性乙烯
‑
辛烯共聚物、阻燃剂混合、密炼，密炼完成后进行压板，得到共混物片材；再将共混物片材试样置于高压釜内，先通入二氧化碳排出釜内空气，再通入二氧化碳并升温至设定的压力和温度，并在设定的温度和压力下饱和，达到饱和时间后卸压、冷却，得到发泡聚丙烯。2.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳发泡聚丙烯的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中制备改性聚丙烯时，聚丙烯、二甲苯、甲基丙烯酸2
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羟基丙酯、二甲基二硫代氨基甲酸锌、过氧化二异丙苯的质量比为30:300:0.3:0.24:0.24:(36
‑
45):2000；加热反应的温度为130℃，加热反应的时间为3h；羟基改性聚丙烯、甲苯、3
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为(30
‑
31):500:(1
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3)，加热搅拌回流的温度为100℃。3.根据权利要求1所述的一种基于超临界二氧化碳发泡聚丙烯的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中制备改性云母粉时，3
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基...

【专利技术属性】
技术研发人员：董卫强，孔凡岳，孔凡琦，
申请(专利权)人：扬州斯帕克实业有限公司，
类型：发明
国别省市：