專利名稱：：聚丙烯發(fā)泡材料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)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(shù)：
：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(yīng)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(xué)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(lǐng)域中應(yīng)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(yīng)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(hù)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(hù)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(jié)品型聚合物/氣體復(fù)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(fù)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(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(shè)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(jī)中形成聚合物熔體-超臨界流體均相熔體，利用特別設(shè)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(shè)計的口模。中國專利文獻(xiàn)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(jī)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(xiàn)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(xué)發(fā)泡劑進(jìn)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(shù)問題是針對上述的技術(shù)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(shù)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(shù)問題所采用的技術(shù)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(jī)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(shù)問題所采用的技術(shù)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(jī)，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(jī)充分混合后，從口模擠出發(fā)泡并成型。口模可以是圓形口模、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(jī)可以是單螺桿擠出機(jī)、兩臺串聯(lián)式單螺桿擠出機(jī)、或同向雙螺桿擠出機(jī)串聯(lián)單螺桿擠出機(jī)。與現(xiàn)有技術(shù)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(yīng)，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(shè)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(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)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(jī)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(jī)，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(jī)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(jī)為單螺桿擠出機(jī)、兩臺串聯(lián)式單螺桿擠出機(jī)、或同向雙螺桿擠出機(jī)串聯(lián)單螺桿擠出機(jī)，口?？梢允菆A形口模、環(huán)形口模或平U模，制備滿足不同需要的聚丙烯發(fā)泡材料。按照GB1033-86標(biāo)準(zhǔn)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(jié)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(yán)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(jī)氧化物的-一種或一種以上混合物。8、根據(jù)權(quán)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(jī)，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(jī)充分混合后，從口模擠出發(fā)泡并成型。10、根據(jù)權(quán)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(jī)為單螺桿擠出機(jī)、兩臺串聯(lián)式單螺桿擠出機(jī)、或同向雙螺桿擠出機(jī)串聯(lián)單螺桿擠出機(jī)。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(shù)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(yīng)，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)?；a(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(quán)日2008年3月17日發(fā)明者慶嚴(yán),飛吳,超趙,鄭文革申請人:中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所