本发明专利技术公开了一种纳米无机粒子／聚烯烃发泡材料，它是由聚烯烃和纳米无机粒子加入化学发泡剂和发泡助剂通过注塑成型制备而成，本发明专利技术在聚烯烃中加入纳米无机粒子，在制备发泡材料时，纳米无机粒子能起到形核和增加聚合物熔体粘度的作用，提高发泡体系的形核率和熔体粘度，从而达到很好的发泡效果，如加入纳米有机蒙脱土后发泡材料的加工温度变宽至１７０～１９０℃，所制备的发泡材料泡孔平均直径小、泡孔尺寸分布均匀、泡孔密度大、力学性能好，并且制备成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚烯烃发泡材料
，特别是涉及一种纳米无机粒子/聚烯烃发泡材料及其制备方法。
技术介绍
发泡聚合物具有密度小，比强度高，能量吸收能力强，抗冲减震性能好，隔音隔热性强等一系列特点，已在交通运输、军工、航天航空、电子及日用品等领域获得了广泛应用。常见的发泡聚合物主要包括聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PS)和聚烯烃三大类。其中聚苯乙烯发泡制品难降解、回收困难，是世界公认的"白色污染"，联合国环保组织已于2005年宣布在全世界范围内停止它的生产和使用。相对而言，聚烯烃尤其是聚丙烯发泡塑料存在很多优点，比如其具有优良的耐热性(最高使用温度可达13(TC)，常温下较高的韧性、拉伸强度和冲击强度，优异的耐微波性和可降解性等，引起了人们的高度重视。但是聚丙烯是高度结晶的聚合物材料，在结晶温度以前几乎不能加工，而结晶温度以后熔体粘度急剧下降，发泡过程中泡孔会迅速长大、并泡，这样的特性对发泡非常不利。近年来，为了改善聚烯烃的发泡工艺，人们采用了各种方法，所有的方法都具有相同的目的，即提高体系在发泡时的熔体强度。目前主要采用的方法有直接使用高熔体强度聚烯烃、化学交联和接枝、共混改性。如果直接使用高熔体强度聚烯烃进行发泡，虽然能够得到较好发泡质量的发泡聚烯烃材料，但由于是一种专用料，它的发泡温度范围也比较窄；通过化学交联和接枝的方法改善聚烯烃熔体强度也可改善聚烯烃的发泡质量，但是化学交联和接枝方法工艺比较复杂；聚烯烃与别的树脂共混提高其熔体强度，要考虑其相容性，否则将会导致力学性能大大的下降。因此，上述方法不管是在工艺上还是应用推广上都受到了一定的限制。专利技术内容本专利技术所要解决的技术问题是提高聚烯烃在发泡时的熔体强度以改善聚烯烃发泡体系，提供一种纳米无机粒子/聚烯烃发泡材料及其制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案纳米无机粒子/聚烯烃发泡材料是由聚烯烃、纳米无机粒子、化学发泡剂和发泡助剂通过注塑成型制备而成。按照重量份计算，上述发泡材料是由聚烯烃55 96份和纳米无机粒子0. 6 15份加入化 学发泡剂和发泡助剂制备而成。优选的，前述发泡材料是由聚烯烃96份和纳米无机粒子4份加入化学发泡剂和发泡助剂 制备而成。前述纳米无机粒子的粒径小于100nm。按照重量份计算，前述化学发泡剂和发泡助剂的加入量分别为1 10份和2 20份。 优选的，化学发泡剂和发泡助剂的加入量分别为l份和2份。 前述纳米无机粒子/聚烯烃发泡材料中的聚烯烃包括聚乙烯和聚丙烯。 前述纳米无机粒子/聚烯烃发泡材料中所述的纳米无机粒子为纳米有机蒙脱土或纳米二 氧化硅。本专利技术技术方案的原理纳米无机粒子与聚烯烃共混挤出后用于制备发泡材料时，纳米 无机粒子有异相成核作用，同时，纳米无机粒子均匀分散在聚烯烃中具有提高聚烯烃熔体粘 度、阻隔气泡并泡和气体逃逸的作用。实验例一、纳米无机粒子含量1、 原料聚丙烯(PP)，牌号T30S，北京燕山石化；聚乙烯(HDPE)，牌号5200B，中国石化； AC发泡母粒(同牌号的聚烯烃为载体，10wt%)，助剂母粒(氧化锌和硬脂酸锌，同牌号 PP或同牌号HDPE为载体，10wt%)，贵州凯科特材料有限公司；纳米有机蒙脱土母粒(同牌 号PP或HDPE为载体，纳米有机蒙脱土含量为30wt^)，贵州凯科特材料有限公司。2、 样品制备将纳米有机蒙脱土母粒与纯聚丙烯(或聚乙烯)按纳米有机蒙脱土质量百分含量为1%、 2%、 3%、 4%、 5%、 7%配比混合均匀后，在南京瑞压高聚物装备有限公司TSE — 40A型同向双螺 杆挤出机挤出造粒，主机螺杆转速为200r/min，挤出最高温度段为21(TC，制备出不同含量 的纳米有机蒙脱土/聚丙烯(或聚乙烯)复合材料；然后将发泡母粒、助剂母粒分别与各复 合材料按l: 2: 7的比例充分混合均匀后在CJ80m3v型注塑机上通过二次开模注塑成标准的哑 铃型芯层发泡样条，注塑工艺参数为注塑温度18(TC、注塑压力60MPa、冷却时间30s、注 塑速度13. 35g/s。3、 实验结果3. 1纳米有机蒙脱土含量对聚烯烃发泡质量的影响结果如图1至4所示，可以看出当添加1%纳米有机蒙脱土时，聚烯烃的发泡质量得到了明显的改善，泡孔尺寸迅速变小，尺寸分布变均匀，同时泡孔密度也迅速提高；当纳米有 机蒙脱土含量在4%时，泡孔平均尺寸取得极小值为19.49ym，泡孔尺寸分布也较窄，泡孔 密度获得极大值；当纳米蒙脱土超过5%后发泡质量有变差得趋势，及泡孔平均尺寸增大， 泡孔尺寸分布变宽，泡孔密度略减小。3. 2纳米有机蒙脱土含量对聚丙烯发泡材料力学性能的影响结果如图5和图6所示，可以看出对于拉伸性能和弯曲而言，发泡聚烯烃材料在纳米有 机蒙脱土含量为4%时获得极大值，当含量较高时，由于纳米有机蒙脱土部分团聚，导致拉 伸性能出现降低；对冲击强度来说，随纳米有机蒙脱土含量的增加，其冲击强度总体呈下降 的趋势，这主要是由于纳米有机蒙脱土是一种刚性粒子，在冲击断裂过程中没有起到增韧的 作用，而是一种反作用。4、 结论不同纳米有机蒙脱土含量对聚烯烃发泡以及力学性能的影响主要表现为首先纳米有机 蒙脱土的引入导致了泡孔形核率和聚丙烯熔体粘度的提高，使得纳米有机蒙脱土/聚丙烯复 合发泡材料比纯聚丙烯发泡材料泡孔尺寸及分布逐渐变小变窄，泡孔密度增加；其次，当纳 米有机蒙脱土含量为4%时，聚烯烃/纳米有机蒙脱土复合发泡材料的发泡质量最好，主要是 纳米有机蒙脱土含量较低或较高时形核率都较少；再次，当发泡质量获得最好时，其综合力 学性能最好。实验例二、注塑温度1、 原料 同实验例一。2、 样品制备首先将纳米有机蒙脱土母粒与纯聚烯烃按Na-0丽T/聚烯烃质量比4/96及Na-0丽T含量为 4%配比混合均匀后，在南京瑞压高聚物装备有限公司TSE — 40A型同向双螺杆挤出机挤出造粒 ，主机螺杆转速为200r/min，挤出最高温度段为21(TC;然后将发泡母粒、助剂母粒分别与 含4XNa-0丽T聚烯烃、纯的聚烯烃混合均匀后，在CJ80m3v型注塑机上通过二次开模注塑成 标准的哑玲型芯层发泡样条，注塑工艺参数如表l。<table>table see original document page 6</column></row><table>注最大注塑压力150MPa，最大注塑速度14.24 g/s， PP注塑压力为60MPa， HDPE注塑压 力为90MPa。 3、结果3. 1、注塑温度对聚烯烃/Na-OMMT复合材料和纯聚烯烃发泡质量的影响首先，在相同的实验条件下制备PP/Na-0丽T和HDPE/Na-0丽T复合材料以及纯PP和HDPE的 发泡材料，在相同的注塑温度范围内，PP/Na-0丽T和HDPE/Na-0丽T复合材料与纯PP和HDPE的 发泡材料的发泡质量随注塑温度变化存在差异如图7、图8、图9、图10，在相同的注塑温度 下，PP/Na-OMMT和HDPE/Na-OMMT复合材料与纯PP和HDPE的发泡材料的泡孔平均尺寸小、泡孔 尺寸分布窄、泡孔密度大。同时，PP/Na-0丽T和HDPE/Na-0丽T复合材料与纯PP和HDPE的发泡 材料随注塑温度的变化存在明显较大本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米无机粒子／聚烯烃发泡材料，其特征在于：它由聚烯烃、纳米无机粒子、化学发泡剂和发泡助剂通过注塑成型制备而成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：于杰，何力，张纯，秦舒浩，
申请(专利权)人：国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，
类型：发明
国别省市：52[中国|贵州]
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