本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種丙烯共聚物微孔發(fā)泡材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

發(fā)泡塑料具有質(zhì)輕、隔熱、緩沖、絕緣、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、食品包裝材料、家用電器包裝等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的泡沫塑料品種主要有聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料和聚乙烯泡沫塑料三大類。聚氨酯泡沫在發(fā)泡過(guò)程中存在對(duì)人體有害的異氰酸酯殘留物，并且發(fā)泡材料無(wú)法回收利用。聚苯乙烯(ps)發(fā)泡過(guò)程中通常會(huì)使用到氟氯烴化合物或丁烷，對(duì)環(huán)境有不利影響。發(fā)泡聚苯乙烯制品廢棄物體積大、產(chǎn)品含苯，不能降解，易形成“白色污染”，且在回收加工過(guò)程中易釋放出有毒的苯乙烯單體。聚乙烯在交聯(lián)后得到的發(fā)泡材料同樣存在無(wú)法回收利用。聚丙稀(pp)發(fā)泡材料具有優(yōu)越的性能和廣闊的應(yīng)用前景，目前，美國(guó)與日本將發(fā)泡pp主要用于汽車零部件的制造及高檔電子產(chǎn)品的包裝，歐洲將60％的發(fā)泡pp用于制造汽車零部件，其余40％主要用于包裝等行業(yè)。目前，世界上已商品化的聚丙烯的發(fā)泡技術(shù)(制備泡沫密度100kg/m³以下的聚丙烯泡沫塑料)是利用高熔體強(qiáng)度聚丙烯經(jīng)烷烴發(fā)泡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但是由于高熔體強(qiáng)度聚丙烯樹脂的價(jià)格較高且使用易燃的發(fā)泡劑，設(shè)備要求高，因此聚丙烯發(fā)泡材料的成本較高，從而限制了其生產(chǎn)及應(yīng)用。乙烯、丁烯或α－烯烴(5-10個(gè)碳原子)與丙烯共聚合，得到長(zhǎng)支鏈的丙烯-1丁烯共聚物、丙烯-α－烯烴共聚物(5-10個(gè)碳原子)或丙烯-乙烯-1-丁烯三元共聚物，相比線性聚丙烯，具有高熔體強(qiáng)度，結(jié)晶度低，易發(fā)泡和成本低的特點(diǎn)，本發(fā)明就是提供一種丙烯共聚物微孔發(fā)泡材料及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種丙烯共聚物微孔發(fā)泡材料及其制備方法，本發(fā)明采用氮 氣或二氧化碳為物理發(fā)泡劑，采用間歇式微孔發(fā)泡、連續(xù)式擠出發(fā)泡、注塑微孔發(fā)泡技術(shù)，制備得到丙烯共聚物微孔發(fā)泡材料可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的泡沫塑料品如聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料和聚乙烯泡沫塑料，可用于汽車、建筑、食品包裝材料、家用電器包裝等領(lǐng)域。

一種丙烯共聚物微孔發(fā)泡材料，其特征在于：其配方如下：丙烯共聚物100份，增韌劑0-50份，填料0-100份，導(dǎo)電填料0-80份，補(bǔ)強(qiáng)劑0-100份，阻燃劑0-80份，抗靜電劑0-20份，偶聯(lián)劑0-3份。

其中，所述丙烯共聚物為丙烯與1－丁烯共聚物(1－丁烯在共聚物中摩爾含量為15％－45％)、丙烯與5－10個(gè)碳原子的α－烯烴共聚物(1－戊烯、1－己烯、1－庚烯、1－辛烯、1－壬烯、1－癸烯在共聚物中摩爾含量為0.1－15％)、丙烯－乙烯－1－丁烯三元共聚物(丙烯、乙烯、1－丁烯在共聚物中的摩爾含量分別為50％－99％，0.1％－20％，1％－40％)一種或幾種的共混物，共聚物分子量分布mw/mn＝2-20，熔融流動(dòng)指數(shù)(190℃,2.16kg)0.05～20g/10min。

其中，所述增韌劑優(yōu)選為poe、epdm、cpe、ldpe、sebs以及這些材料的馬來(lái)酸酐接枝物的一種或多種并用；所述填料優(yōu)選為碳酸鈣、炭黑、木粉；所述導(dǎo)電填料優(yōu)選為碳納米管、石墨烯中的一種或幾種；所述補(bǔ)強(qiáng)劑優(yōu)選為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維中的一種或幾種；所述阻燃劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅、膨脹型阻燃劑dtpb中的一種或幾種；所述抗靜電劑優(yōu)選為烷醇酰胺、聚環(huán)氧乙烷、聚醚酯酰胺、和含親水基的有機(jī)硅中的一種；所述偶聯(lián)劑優(yōu)選為硅烷偶聯(lián)劑。

本發(fā)明還提供了上述丙烯共聚物的微孔發(fā)泡材料的制備方法，其步驟如下：

1)將丙烯共聚物，增韌劑，填料或?qū)щ娞盍?，補(bǔ)強(qiáng)劑，阻燃劑，抗靜電劑，偶聯(lián)劑，成核劑按比例配備并通過(guò)高速混合機(jī)混合均勻，得到混合物料，并通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)或單螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到聚合物粒料；將得到的粒料通過(guò)擠出機(jī)擠出板材或通 過(guò)注塑機(jī)注塑板材或熱壓機(jī)模壓，得到丙烯共聚物板材。

2)將丙烯共聚物(粒料或板材)放入高壓反應(yīng)釜中，通入物理發(fā)泡劑，在一定溫度和壓力下飽和，當(dāng)物理發(fā)泡劑在聚合物中達(dá)到飽和后，泄壓，冷卻制得丙烯共聚物發(fā)泡粒料或板材，或泄壓后將丙烯共聚物轉(zhuǎn)移到一定溫度的烘箱內(nèi)繼續(xù)發(fā)泡后再冷卻，制得丙烯-丁烯微孔發(fā)泡材料；

優(yōu)選的，所述物理發(fā)泡劑為二氧化碳或者氮?dú)猓l(fā)泡溫度范圍為50-170℃，壓力為10-60mpa。

本發(fā)明還提供了采用同時(shí)采用二氧化碳和氮?dú)膺M(jìn)行發(fā)泡的方法，包括如下的步驟：

1)將丙烯共聚物，增韌劑，填料或?qū)щ娞盍?，補(bǔ)強(qiáng)劑，阻燃劑，抗靜電劑，偶聯(lián)劑，按比例配備并通過(guò)高速混合機(jī)混合均勻，得到混合物料，并通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)或單螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到聚合物粒料；將得到的粒料通過(guò)擠出機(jī)擠出板材或通過(guò)注塑機(jī)注塑板材或熱壓機(jī)模壓，得到丙烯共聚物板材。

2)將丙烯共聚物共聚物(粒料或板材)放入高壓反應(yīng)釜中，先通入二氧化碳，在一定溫度和壓力下飽和，當(dāng)二氧化碳在聚合物中達(dá)到飽和后，泄壓，得到一次發(fā)泡材料，然后將此一次發(fā)泡材料放入另一高壓反應(yīng)釜中，通入氮?dú)?，在一定溫度和壓力下飽和，?dāng)?shù)獨(dú)庠诰酆衔镏羞_(dá)到飽和后，泄壓，冷卻后制得丙烯共聚物發(fā)泡粒料或板材。

本發(fā)明還提供了采用連續(xù)式擠出發(fā)泡制備上述丙烯共聚物微孔發(fā)泡材料的方法，所述方法包括如下的步驟：

1)將丙烯共聚物，增韌劑，填料或?qū)щ娞盍?，補(bǔ)強(qiáng)劑，阻燃劑，抗靜電劑，偶聯(lián)劑，成核劑按比例配備并通過(guò)高速混合機(jī)混合均勻，得到混合物料，并通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)或單螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到聚合物粒料；

2)擠出發(fā)泡采用單螺桿擠出機(jī)或雙螺桿機(jī)擠出，發(fā)泡劑在均化段與剪切段的交界處注入；所述進(jìn)料段和壓縮段的溫度均設(shè)定為170-200℃，均化段和剪切段的溫度均設(shè) 定為180-210℃，均化推動(dòng)段的溫度設(shè)定為180-200℃，機(jī)頭溫度170-190℃。；物理發(fā)泡劑的注入壓力為15-40mpa；擠出模頭的擠出壓力20-40mpa。物理發(fā)泡劑與熔體由剪切段混和、剪切，形成均勻的過(guò)飽和熔體；過(guò)飽和熔體進(jìn)入均化推動(dòng)段后經(jīng)齒輪泵將熔體增壓，經(jīng)板材或管材機(jī)頭擠出，得到丙烯共聚物發(fā)泡片材；

本發(fā)明還提供了采用注塑機(jī)制備上述丙烯共聚物微孔發(fā)泡材料的方法，所述方法包括如下的步驟：

1)將丙烯共聚物，增韌劑，填料或?qū)щ娞盍希a(bǔ)強(qiáng)劑，阻燃劑，抗靜電劑，偶聯(lián)劑，成核劑按比例配備并通過(guò)高速混合機(jī)混合均勻，得到混合物料，并通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)或單螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到聚合物粒料；

2)丙烯聚合物粒料投入注塑機(jī)料筒，注塑機(jī)配有物理發(fā)泡劑計(jì)量系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、后止回閥、前止回閥，物料熔融后在螺桿端部與物理發(fā)泡劑充分混合均勻，并經(jīng)過(guò)噴嘴注塑到模具內(nèi)得到丙烯共聚物微孔發(fā)泡材料；所述料筒溫度為170－200℃，噴嘴溫度170-190℃。；物理發(fā)泡劑的注入壓力為20－40mpa；注塑壓力80-130mpa，模具溫度40-80℃，保壓時(shí)間20-80s，冷卻時(shí)間20-60s，螺桿轉(zhuǎn)速30-60rpm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1.本發(fā)明所采用的丙烯與1－丁烯共聚物、丙烯與α－烯烴共聚物(1－戊烯、1－己烯、1－庚烯、1－辛烯、1－壬烯、1－癸烯)共聚物，以及丙烯－乙烯－1－丁烯三元共聚物，與傳統(tǒng)聚丙烯相比具有熔體強(qiáng)度高，結(jié)晶度低，發(fā)泡溫度范圍寬的優(yōu)點(diǎn)。

2.本發(fā)明丙烯共聚物的微孔發(fā)泡材料為一種環(huán)保新型抗壓緩沖隔熱材料，其具有十分優(yōu)異的抗震吸能性能、形變后回復(fù)率高、很好的耐熱性、耐化學(xué)品、耐油性和隔熱性，并且其質(zhì)量輕，粘合性和印染性好，并且可大幅度減輕物品重量。

3.本發(fā)明丙烯共聚物的微孔發(fā)泡材料還是一種環(huán)保材料，不僅可多次回收再循環(huán)利用，而且可以自然降解，不會(huì)造成白色污染。

4.本發(fā)明丙烯共聚物的微孔發(fā)泡材料在制備過(guò)程中可以通過(guò)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)使材料的密度在10kg/m³至800kg/m³之間，發(fā)泡材料密度低，且比聚丙烯成本低，應(yīng)用前景廣闊。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明制備方法中，實(shí)施例1的掃描電鏡圖；

圖2本發(fā)明制備方法中，實(shí)施例2的掃描電鏡圖；

圖3本發(fā)明制備方法中，實(shí)施例3的掃描電鏡圖；

圖4本發(fā)明制備方法中，實(shí)施例4的掃描電鏡圖；

圖5本發(fā)明制備方法中，實(shí)施例5的掃描電鏡圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

超輕丙烯共聚物發(fā)泡材料

1.配方：丙烯共聚物100份，其中，丙烯－乙烯－1－丁烯三元共聚物(丙烯在共聚物中摩爾含量為64％，乙烯在共聚物中摩爾含量為12％，1－丁烯在共聚物中摩爾含量為24％)。

2.工藝：

1).將丙烯－乙烯－1－丁烯三元共聚物粉料投入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)料筒溫度為160℃～200℃，水冷、切粒、烘干，得到丙烯－乙烯－1－丁烯三元共聚物粒子。

2).將上述步驟1得到的粒子放入高壓反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜溫度為140℃，通入二氧化碳?xì)怏w，壓力為16mpa，當(dāng)二氧化碳在聚合物粒子中飽和2h，泄壓，得到一次發(fā)泡材料，然后將此一次發(fā)泡材料放入另一高壓反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜溫度為145℃，通入氮?dú)?，壓力?5mpa，飽和3h后，泄壓，得到丙烯－乙烯－1－丁烯三元共聚物發(fā)泡粒子。

3)將發(fā)泡粒子通過(guò)水蒸氣模塑法制備成不同密度的發(fā)泡板材。

3.性能

丙烯－乙烯－1－丁烯三元共聚物發(fā)泡板材密度為0.015，發(fā)泡倍率為53，拉伸強(qiáng)度0.2mpa，壓縮(50％)永久變形10％，靜態(tài)壓縮(50％)強(qiáng)度0.15mpa，撕裂強(qiáng)度19n/cm，泡孔壁薄且完整，泡孔直徑為30μm-50μm，其掃描電鏡圖見圖1。

實(shí)施例2

抗靜電丙烯共聚物發(fā)泡材料

1.配方：

丙烯共聚物100份，增韌劑為cpe5份，填料為石墨烯1.5份，抗靜電劑為聚環(huán)氧乙烷5份，偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑2份。

其中，丙烯共聚物為丙烯－1－丁烯共聚物(1－丁烯在共聚物中摩爾含量為19％)。

2.工藝：

1).將丙烯－1－丁烯共聚物粉料與增韌劑、填料、抗靜電劑，偶聯(lián)劑按比例稱量好，按配比加入高速混合機(jī)中混合20min，之后投入料筒溫度為160℃～210℃的雙螺桿擠出機(jī)擠出，水冷、切粒、烘干。

2)將上述得到的粒料通過(guò)注塑機(jī)，注塑得到板材。其中注塑機(jī)溫度為180-210℃之間，模具溫度為45℃。

3)將上述步驟1)-2)得到的板材放入高壓反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜溫度為150℃，通入二氧化碳和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，其中二氧化碳?xì)怏w6mpa，氮?dú)?0mpa，飽和2.5h，泄壓，得到抗靜電丙烯共聚物發(fā)泡材料。

3.性能

抗靜電丙烯共聚物發(fā)泡材料密度為0.1，發(fā)泡倍率為10，泡孔直徑為20μm-50μm，表面電阻率109.4ω/sq，拉伸強(qiáng)度0.8mpa，壓縮(50％)永久變形11％，靜態(tài)壓縮(50％) 強(qiáng)度0.5mpa，撕裂強(qiáng)度35n/cm，其掃描電鏡圖見圖2。

實(shí)施例3

阻燃丙烯共聚物發(fā)泡材料

1.配方：

丙烯共聚物100份，增韌劑為epdm5份，填料為碳酸鈣10份，阻燃劑為氫氧化鎂30份、氫氧化鋁20份，膨脹型阻燃劑dtpb15份，偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑3份。

其中，丙烯共聚物為丙烯－1－戊烯共聚物(1－戊烯在共聚物中摩爾含量為13％)。

2.工藝：

1).將丙烯－1－戊烯共聚物粉料與增韌劑epdm、填料、阻燃劑，偶聯(lián)劑稱量好，按配比加入高速混合機(jī)中混合20min，之后投入料筒溫度為160℃～210℃的雙螺桿擠出機(jī)擠出2次，之后烘干，待用。

2)將上述得到的粒料通過(guò)注塑機(jī)，注塑得到板材。其中注塑機(jī)溫度為180-210℃之間，模具溫度為45℃。

3)將上述步驟1)-2)得到的板材放入高壓反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜溫度為145℃，通入氮?dú)?0mpa，飽和2h，泄壓，得到阻燃丙烯共聚物發(fā)泡材料。

3.性能

阻燃丙烯共聚物發(fā)泡材料密度為0.26，氧指數(shù)28.6％，平均泡孔直徑為20-30μm，其掃描電鏡圖見圖3。

實(shí)施例4

建筑模板用丙烯共聚物微發(fā)泡材料

1.配方：

丙烯共聚物100份，增韌劑為sebs-g-ma3份，補(bǔ)強(qiáng)劑為玻璃纖維30份，偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑1.5份。

其中，丙烯共聚物為丙烯－1－丁烯共聚物(1－丁烯在共聚物中摩爾含量為15％)。

2.工藝：

1).將丙烯－1－丁烯共聚物粉料與增韌劑、補(bǔ)強(qiáng)劑，偶聯(lián)劑稱量好，按配比加入高速混合機(jī)中混合20min，之后投入料筒溫度為160℃～210℃的雙螺桿擠出機(jī)擠出，之后烘干，待用。

2)將上述得到的粒料通過(guò)注塑機(jī)，注塑得到板材。其中注塑機(jī)溫度為180-210℃之間，模具溫度為45℃。丙烯聚合物粒料投入注塑機(jī)料筒，注塑機(jī)配有物理發(fā)泡劑計(jì)量系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、后止回閥、前止回閥，物料熔融后在螺桿端部與物理發(fā)泡劑充分混合均勻，并經(jīng)過(guò)噴嘴注塑到模具內(nèi)得到丙烯共聚物微孔發(fā)泡材料；所述料筒溫度為170－200℃，噴嘴溫度190℃。；物理發(fā)泡劑的注入壓力為40mpa；注塑壓力100mpa，模具溫度80℃，保壓時(shí)間80s，冷卻時(shí)間60s，螺桿轉(zhuǎn)速60rpm。

3.性能

建筑模板用丙烯共聚物微發(fā)泡材料密度為0.74，拉伸強(qiáng)度21.9mpa，簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度13kj/m2(a型缺口)，彎曲強(qiáng)度(v＝5mm/min)28mpa，彎曲彈性模量2300mpa(v＝2mm/min)，回縮率(135℃，2h)0.18，平均泡孔直徑為5-10μm，其掃描電鏡圖見圖4。

實(shí)施例5

丙烯共聚物的熱塑性彈性體發(fā)泡材料

1.配方：

丙烯共聚物60份，相容劑epdm-g-ma5份，poe35份，碳酸鈣5份。

其中，丙烯共聚物為丙烯－1－丁烯共聚物(1－丁烯在共聚物中摩爾含量為20％)。

2.工藝：

1).將丙烯－1－丁烯共聚物粉料與poe、相容劑、填料混合后投入料筒溫度為160℃ ～210℃的雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，烘干，待用。

2)將上述得到的粒料通過(guò)注塑機(jī)，注塑得到板材，其中注塑機(jī)溫度為180-210℃之間，模具溫度為45℃?；?qū)⑸鲜龅玫降牧Ａ贤ㄟ^(guò)單螺桿擠出機(jī)擠出得到板材，擠出機(jī)溫度為150-200℃。

3)將上述步驟1)-2)得到的板材放入高壓反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜溫度為140℃，通入氮?dú)?0mpa，飽和2h，泄壓，得到丙烯共聚物熱塑性彈性體發(fā)泡材料。

3.性能

丙烯共聚物熱塑性彈性體發(fā)泡材料密度為0.45，發(fā)泡倍率2.1倍，硬度(shorec)65，拉伸強(qiáng)度5.7mpa，斷裂伸長(zhǎng)率210％，撕裂強(qiáng)度26kg/cm，壓縮永久變形60％，平均泡孔直徑為10-20μm，泡孔大小均勻，其掃描電鏡圖見圖5。

以上所述僅為本發(fā)明的一實(shí)施例，并不限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。