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聚丙烯發(fā)泡材料及其生產(chǎn)方法

文檔序號:4433081閱讀:543來源:國知局

專利名稱::聚丙烯發(fā)泡材料及其生產(chǎn)方法
技術領域
:本發(fā)明涉及一種聚丙烯發(fā)泡材料,本發(fā)明還涉及該聚丙烯發(fā)泡材料的生產(chǎn)方法。
背景技術
:泡沫塑料具有質(zhì)輕、隔熱、緩沖、絕緣、防腐、價格低廉等優(yōu)點,因此在R用品、包裝、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)、軍事工業(yè)、航天工業(yè)得到廣泛應用,其中主要品種有聚氨酯(PU)軟質(zhì)和硬質(zhì)泡沫塑料、聚苯乙烯(PS)泡沫塑料和聚烯烴泡沫塑料三大類。但聚氨酯泡沫在發(fā)泡過程中存在對人體有害的異氰酸酯殘留物,并且發(fā)泡材料無法回收利用。而聚苯乙烯(PS)發(fā)泡過程中通常會使用到氟氯烴化合物或丁垸,對環(huán)境有不利影響,產(chǎn)品降解困難且容易形成"白色污染",聯(lián)合國環(huán)保組織已決定停止使用PS發(fā)泡產(chǎn)品。交聯(lián)聚乙烯泡沫塑料剛性較低,且最高使用溫度為8(TC。聚丙烯(PP)樹脂具有質(zhì)輕、原料來源豐富、性能價格比優(yōu)越以及優(yōu)良的耐熱性、耐化學腐蝕性、易于回收等特點,是世界上產(chǎn)量增長量最快的通用熱塑性樹脂。相對于以上兩種泡沫塑料,聚丙烯發(fā)泡材料有很多優(yōu)點第一、PP剛性優(yōu)于PE,抗沖擊性能優(yōu)于PS,而且相比PS泡沫的難回收性,聚丙烯發(fā)泡材料是一種環(huán)境友好的材料。第二、PP有較高的熱變形溫度,可以在一些高溫領域中應用。發(fā)泡聚丙烯通常能耐13(TC的高溫,比聚乙烯泡沫的最高使用溫度8(TC高得多,且具有良好的耐低溫及耐溶劑特性。第三、能量吸收,由于PP發(fā)泡制品具有很好的吸收能量特性,具有優(yōu)異的抗壓吸能性能。廣泛應用于汽車保險杠能量處理系統(tǒng)及其他防沖撞吸能部件。.第四、具有良好的表面保護性和隔音性能,PP發(fā)泡制品是半硬質(zhì)成形,具有適度的硬度、柔軟性,不會擦傷、碰傷與其接觸的物體,具有較好的表面保護性。聚合物發(fā)泡材料可根據(jù)最終發(fā)泡制品的發(fā)泡倍率(發(fā)泡倍率=聚合物樹脂的密度/發(fā)泡材料的表觀密度)劃分為低發(fā)泡倍率(小于4倍),高發(fā)泡倍率(4-40倍)及超高發(fā)泡倍率(40倍以上)等,其中高發(fā)泡倍率的聚合物發(fā)泡材料具有最廣泛的使用范圍。目前國際上使用的制備高發(fā)泡倍率的聚丙烯發(fā)泡工藝主要有間歇式和連續(xù)式工藝。間歇式發(fā)泡生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡材料(EPP)是一種性能卓越的高結品型聚合物/氣體復合材料,以其獨特而優(yōu)越的性能成為目前增長最快的環(huán)保新型抗壓緩沖隔熱材料。參考中國發(fā)明專利4CN1271125C,公開了一種《發(fā)泡聚丙烯樹脂珠粒及其生產(chǎn)工藝》,該工藝使用高壓釜將微造粒的聚丙烯小顆粒與分散劑,表面活性劑及氣體發(fā)泡劑均勻分散在液體介質(zhì)中,升溫至指定溫度及壓力下保持一定時間,然后卸壓至常壓得到聚丙烯發(fā)泡粒子,發(fā)泡倍率為2-90倍,然后經(jīng)洗滌烘千等處理后才可用于模壓制品的原料。該間歇式生產(chǎn)工藝較復雜,成本較高。連續(xù)式聚丙烯發(fā)泡工藝的重大突破在90年代,1994年Basell公司推出高熔體強度的聚丙烯并成功用于連續(xù)化的聚丙烯發(fā)泡工藝,隨后Borealis推出擠出發(fā)泡專用的高熔體強度聚丙烯樹脂,目前,世界上已商品化的連續(xù)式的聚丙烯的發(fā)泡技術(制備泡沫密度100kg/m3以下的聚丙烯泡沫塑料)是利用高熔體強度聚丙烯經(jīng)丙垸或丁垸發(fā)泡來實現(xiàn)的。如美國專利US6251319公開了一種制備聚丙烯發(fā)泡片材的方法,使用高熔體強度聚丙烯樹脂及揮發(fā)性易燃的發(fā)泡劑丁烷,發(fā)泡倍率為456倍,但是由于高熔體強度聚丙烯樹脂的價格較高且使用設備須經(jīng)特殊的防爆處理,因此聚丙烯發(fā)泡材料的成本較高。美國專利US6051174公開了一種利用超臨界流體為發(fā)泡劑制備超微孔聚苯乙烯發(fā)泡材料的方法,通過將超臨界流體注入至聚合物熔體中,在擠出機中形成聚合物熔體-超臨界流體均相熔體,利用特別設計的的口模使得聚合物迅速發(fā)泡制備微孔聚合物發(fā)泡材料。制備要求較高,需要特別設計的口模。中國專利文獻CN1861368A,公開了一種《非交聯(lián)聚丙烯發(fā)泡材料的生產(chǎn)方法》,該利用超臨界流體為發(fā)泡劑,并通過將聚丙烯組合物(如高熔體強度聚丙烯與另一種聚丙烯或聚丙烯與聚乙烯共混物)與超臨界流體在擠出機中充分混合后擠出發(fā)泡制備聚丙烯發(fā)泡材料,該方法由于第二聚合物組分的存在,難于充分發(fā)揮聚丙烯發(fā)泡材料的優(yōu)點。中國專利文獻CN101081914A,公開了一種《聚丙烯發(fā)泡材料及其制備方法》該方法通過將聚丙烯組合物經(jīng)輻射交聯(lián)后利用化學發(fā)泡劑進行發(fā)泡,該方法制造成本較高,且發(fā)泡材料為交聯(lián)產(chǎn)物,難以回收利用。類似的還有CN1131277C。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的第一個技術問題是針對上述的技術現(xiàn)狀而提供一種對環(huán)境無污染、發(fā)泡率高且泡孔均勻適合連續(xù)化規(guī)模生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡材料。本發(fā)明所要解決的第二個技術問題是提供一種聚丙烯發(fā)泡材料的生產(chǎn)方法。本發(fā)明解決上述第一個技術問題所采用的技術方案為一種聚丙烯發(fā)泡材料,包括如下組分及重量配比聚丙烯樹脂6099份;成核劑0.110份;抗氧劑0.15份;著色劑05份;潤滑劑05份;填料020份;其中,聚丙烯樹脂的熔融指數(shù)為0.120g/10min,發(fā)泡過程釆用超臨界流體為發(fā)泡劑,其重量配比為0.120份。聚丙烯樹脂的熔融指數(shù)優(yōu)選為0.112g/10min。作為優(yōu)選,發(fā)泡過程的發(fā)泡倍率為5.218.2,泡孔平均尺寸為86125微米,泡孔密度為1.2xl068.4xl06,泡孔密度二(n/A)^X發(fā)泡倍率,n為掃描電子顯微鏡照片中泡孔的個數(shù),A為掃描電子顯微鏡照片的面積,聚丙烯樹脂的熔融指數(shù)為0.112g/10min。所述的聚丙烯樹脂可以是等規(guī)聚丙烯、無規(guī)共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯。所述的超臨界流體可以是二氧化碳、氮氣、空氣、水、氬氣的一種或一種以上混合氣體。超臨界流體選用二氧化碳時,優(yōu)選重量配比為110份,超臨界流體選用氮氣時,優(yōu)選重量配比為0.25份,超臨界流體選用其他氣體時,重量配比優(yōu)選為0.510份。所述的成核劑可以為二氧化硅、碳酸鈣、碳黑、石墨、滑石粉、無機氧化物的一種或一種以上混合物,優(yōu)選重量配比為0.510份。所述的抗氧劑可以為抗氧劑1010、抗氧劑300、抗氧劑168、抗氧劑1076的一種或一種以上混合的抗氧劑,優(yōu)選重量配比為0.15份。所述的潤滑劑可以為潤滑劑EDS、潤滑劑MB50-002、潤滑劑LYSI-100的一種或一種以上混合的潤滑劑,優(yōu)選重量配比為0.15份。所述的填料可以為碳黑、石墨、氫氧化鎂的一種或一種以上混合的填料,優(yōu)選重量配比為020份。本發(fā)明解決上述第二個技術問題所采用的技術方案為-一種聚丙烯發(fā)泡材料生產(chǎn)方法,其特征在于依次包括如下歩驟①將如下重量配比的組分均勻混合,聚丙烯樹脂6099份;成核劑0.110份;抗氧劑0.15份;''著色劑05份;潤滑劑05份;填料020份;②將上述混合物擠出造粒成可以用于發(fā)泡的原料;(D取上述原料置于發(fā)泡專用擠出機,同時注入重量配比為0.120份的超臨界流體作為發(fā)泡劑,由發(fā)泡專用擠出機充分混合后,從口模擠出發(fā)泡并成型。口??梢允菆A形口模、環(huán)形U模或平口模,制備滿足不同需要的聚丙烯發(fā)泡材料。6所述的發(fā)泡專用擠出機可以是單螺桿擠出機、兩臺串聯(lián)式單螺桿擠出機、或同向雙螺桿擠出機串聯(lián)單螺桿擠出機。與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的優(yōu)點在于可以采用通用的聚丙烯作為基料,無其他聚合物,不發(fā)生交聯(lián)反應,所以無環(huán)境污染、生產(chǎn)方法安全;所得發(fā)泡材料質(zhì)量穩(wěn)定、發(fā)泡倍率高、泡孔密度高且分布均勻,適合工業(yè)規(guī)?;a(chǎn);同時,整體生產(chǎn)方法簡單,易于操作,對設備無特殊要求,易于操作,生產(chǎn)成本也相對較低。圖1為實施例3所得聚丙烯發(fā)泡材料的掃描電子顯微鏡照片。具體實施例方式以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。聚丙烯發(fā)泡材料生產(chǎn)方法,依次包括如下歩驟①將聚丙烯樹脂、成核劑、抗氧劑、著色劑及適量的潤滑劑和填料等助劑按一定的重量配比均勻混合;②將上述混合物經(jīng)過雙螺桿擠出機擠出造粒成可以用于發(fā)泡的原料;③取上述原料置于發(fā)泡專用擠出機,同時注入重量配比為0.120份的超臨界流體作為發(fā)泡劑,由發(fā)泡專用擠出機充分混合后,從口模擠出發(fā)泡并成型。其中,發(fā)泡專用擠出機為單螺桿擠出機、兩臺串聯(lián)式單螺桿擠出機、或同向雙螺桿擠出機串聯(lián)單螺桿擠出機,口??梢允菆A形口模、環(huán)形口?;蚱経模,制備滿足不同需要的聚丙烯發(fā)泡材料。按照GB1033-86標準測試得到的聚丙烯發(fā)泡材料的表觀密度,可計算出最終聚丙烯發(fā)泡材料的發(fā)泡倍率。將聚丙烯發(fā)泡材料經(jīng)液氮淬斷,斷面經(jīng)真空噴金后,利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察材料的斷面,并計算出泡孔尺寸及泡孔密度。下面表格是各實施例總結表-<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>其中,上述表格中的添加劑及發(fā)泡劑量均以重量百分比為計。聚丙烯樹脂的熔融指數(shù)為0.120g/10min。1、發(fā)泡倍率=聚合物樹脂的密度/發(fā)泡材料的表觀密度;2、發(fā)泡劑效率(%)=實際發(fā)泡倍率/理論發(fā)泡倍率3、泡孔密度=(n/A嚴x發(fā)泡倍率;其中n為SEM照片中泡孔的個數(shù),A為SEM照片的面積。參考圖l,實施例3所得聚丙烯發(fā)泡材料泡孔密度高且分布均勻,而且質(zhì)量穩(wěn)定。權利要求1、一種聚丙烯發(fā)泡材料,其特征在于包括如下組分及重量配比聚丙烯樹脂60~99份;成核劑0.1~10份;抗氧劑0.1~5份;著色劑0~5份;潤滑劑0~5份;填料0~20份;其中,聚丙烯樹脂的熔融指數(shù)為0.1~20g/10min,發(fā)泡過程采用超臨界流體為發(fā)泡劑,其重量配比為0.1~20份。2、根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯發(fā)泡材料,其特征在于發(fā)泡過程的發(fā)泡倍率為440倍,泡孔平均尺寸為50250微米,泡孔密度為1.0xl061.0xl08,泡孔密度二(n/A,2X發(fā)泡倍率,n為掃描電子顯微鏡照片中泡孔的個數(shù),A為掃描電子顯微鏡照片的面積。3、根據(jù)權利要求1或2所述的聚丙烯發(fā)泡材料,其特征在于所述的聚丙烯樹脂為通用的等規(guī)聚丙烯、無規(guī)共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯。4、根據(jù)權利要求1或2所述的聚丙烯發(fā)泡材料,其特征在于所述聚丙烯樹脂的熔融指數(shù)為0.112g/10min。5、根據(jù)權利要求1或2所述的聚丙烯發(fā)泡材料,其特征在于所述的超臨界流體為二氧化碳、氮氣、空氣、水、氬氣的一種或一種以上混合氣體。6、根據(jù)權利要求1或2所述的聚丙烯發(fā)泡材料,其特征在于所述的超臨界流體重量配比為0.510份。7、根據(jù)權利要求1或2所述的聚丙烯發(fā)泡材料,其特征在于所述的成核劑為二氧化硅、碳酸鈣、碳黑、石墨、滑石粉、無機氧化物的-一種或一種以上混合物。8、根據(jù)權利要求1或2所述的聚丙烯發(fā)泡材料,其特征在于所述成核劑的重量配比為0.510份。,.9、一種聚丙烯發(fā)泡材料生產(chǎn)方法,其特征在于依次包括如下歩驟①將如下重量配比的組分均勻混合,<image>imageseeoriginaldocumentpage2</image>填料020份;②將上述混合物擠出造粒成可以用于發(fā)泡的原料;③取上述原料置于發(fā)泡專用擠出機,同時注入重量配比為0.120份的超臨界流體作為發(fā)泡劑,由發(fā)泡專用擠出機充分混合后,從口模擠出發(fā)泡并成型。10、根據(jù)權利要求9所述的聚丙烯發(fā)泡材料生產(chǎn)方法,其特征在于所述的發(fā)泡專用擠出機為單螺桿擠出機、兩臺串聯(lián)式單螺桿擠出機、或同向雙螺桿擠出機串聯(lián)單螺桿擠出機。全文摘要一種聚丙烯發(fā)泡材料,包括如下組分及重量配比聚丙烯樹脂60~99份;成核劑0.1~10份;抗氧劑0.1~5份;著色劑0~5份;潤滑劑0~5份;填料0~20份;其中,聚丙烯樹脂的熔融指數(shù)為0.1~20g/10min,發(fā)泡過程采用超臨界流體為發(fā)泡劑,其重量配比為0.1~20份。本發(fā)明還公開了該發(fā)泡材料的生產(chǎn)方法。與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的優(yōu)點在于可以采用通用的聚丙烯作為基料,無其他聚合物,不發(fā)生交聯(lián)反應,發(fā)泡過程無環(huán)境污染、生產(chǎn)方法安全;所得發(fā)泡材料質(zhì)量穩(wěn)定、發(fā)泡倍率高、泡孔密度高且分布均勻,適合工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn);同時,整體生產(chǎn)方法簡單,易于操作,生產(chǎn)成本也相對較低。文檔編號B29C47/00GK101538387SQ20081013378公開日2009年9月23日申請日期2008年7月24日優(yōu)先權日2008年3月17日發(fā)明者慶嚴,飛吳,超趙,鄭文革申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所
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