一种耐高温聚丙烯发泡珠粒及其生产工艺制造技术

本发明专利技术是一种耐高温聚丙烯发泡珠粒，包括聚丙烯基体，阻燃体系的重量份的组分构成为：纳米二氧化硅：6.7‑6.9份，乙氧基化烷基胺：15‑17份，甲基含氢硅油：91‑93份，羟基聚二甲基硅氧烷：7.7‑7.9份，乙烯基三甲氧基硅烷：8‑10份，聚磷酸铵：3.5‑3.7份，活性稀释剂：0.5‑0.7份，相容剂：0.5‑0.7份，偶联剂：1.1‑1.3份，流平剂：1.5‑1.7份，混合氯化稀土：0.3‑0.5份；耐高温体系的重量份的组分构成为：纳米蒙脱土32‑35份，气相法白炭黑：9.5‑9.7份，纳米氧化锌：5‑7份，γ‑氨丙基三乙氧基硅烷：12‑15份，烷基酚聚氧乙烯醚：2.1‑2.3份，混合氯化稀土：0.3‑0.5份。本发明专利技术通过加入阻燃体系和耐高温体系，可以提高聚丙烯发泡珠粒的耐高温性能、阻燃性能、力学性能、热稳定性能以及抗静电性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚丙烯发泡材料的生产工艺，具体的说是一种耐高温聚丙烯发泡珠粒及其生产工艺。
技术介绍
聚氨酯泡沫在发泡过程中存在对人体有害的异氰酸酯残留物，并且发泡材料无法回收利用。而聚苯乙烯（PS）发泡过程中通常会使用到氟氯烃化合物或丁烷，对环境有不利影响，产品降解困难且容易形成“白色污染”，联合国环保组织已决定停止使用PS发泡产品。交联聚乙烯泡沫塑料刚性较低，且最高使用温度为80℃。对比以上泡沫塑料，聚丙烯发泡材料有很多优点：1)聚丙烯（PP）刚性优于聚乙烯（PE），PP弯曲模量大约为1.52Gpa，PE仅为207Mpa，耐化学性与PE相似。2)聚丙烯的玻璃化温度低于室温，抗冲击性能优于PS，而且相比PS泡沫的难回收性，聚丙烯泡沫是一种环境友好的材料。3)聚丙烯有较高的热变形温度，可以在一些高温领域中应用。发泡聚丙烯通常能耐130℃的高温，比聚乙烯泡沫的最高使用温度80℃高得多。封闭式泡孔结构使其热导率不会因潮湿而受影响，因此可用作保温材料。4)良好的低温特性：制品即使在-30℃时也表现出很好的性能。5)能量吸收：由于PP发泡制品具有很好的吸收能量特性，具有优异的抗压吸能性能。广泛应用于汽车保险杠能量处理系统及其他防冲撞吸能部件。6)尺寸形状恢复稳定性：PP发泡制品受多次连续撞击和挠曲变形后会很快恢复原始形状，而不产生永久形变。7)质量轻且能够反复使用：PP发泡制品的密度能够达到很低水平，因此能大幅度降低重量，同时PP发泡制品柔韧性好，可反复使用，不易破碎；易回收再利用，易分解，制品不含对人体有毒有害的成分，燃烧不产生有毒物质。8)具有良好的表面保护性和隔音性能：PP发泡制品是半硬质成形，具有适度的硬度、柔软性，不会擦伤、碰伤与其接触的物体，具有较好的表面保护性。目前EPP发泡粒子大都是通过间歇式发泡来实现的，由于生产工艺较复杂，成本较高。聚丙烯发泡珠粒具有良好的加工性能，但由于PP本身属于易燃材料，不耐高温，其发泡材料则更易被引燃，使应用领域被大大限制，且阻燃效果以及耐高温不是很理想。在聚合物基体中添加阻燃剂是制备聚丙烯发泡珠粒达到阻燃及耐高温效果的主要方法之一，但加入阻燃剂后容易导致聚丙烯发泡珠粒力学性能低下，且耐高温效果也得不到明显的提升，泡孔结构存在破损和塌陷的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：⑴如何通过加入阻燃剂及耐高温剂来提高聚丙烯发泡珠粒的阻燃及耐高温效果；⑵如何改善由于加入阻燃剂和耐高温剂后导致聚丙烯发泡珠粒力学性能低下，以及泡孔结构存在破损和塌陷的技术问题。本专利技术解决以上技术问题的技术方案是：一种耐高温聚丙烯发泡珠粒，包括聚丙烯基体，聚丙烯基体的重量份的组分包括：聚丙烯树脂：105-107份，3-羟基丙腈：1-3份，邻甲基对苯二酚：0.3-0.5份，成核剂：2.6-2.8份，抗氧剂：3.1-3.3份，润滑剂：1.2-1.5份，填料：6.5-6.7份；还包括阻燃体系和耐高温体系，阻燃体系的加入量为聚丙烯基体重量的7-9%，耐高温体系的加入量为聚丙烯基体重量的13-15%；阻燃体系的重量份的组分构成为：纳米二氧化硅：6.7-6.9份，乙氧基化烷基胺：15-17份，甲基含氢硅油：91-93份，羟基聚二甲基硅氧烷：7.7-7.9份，乙烯基三甲氧基硅烷：8-10份，聚磷酸铵：3.5-3.7份，活性稀释剂：0.5-0.7份，相容剂：0.5-0.7份，偶联剂：1.1-1.3份，流平剂：1.5-1.7份，混合氯化稀土：0.3-0.5份；纳米二氧化硅的粒径为20-30nm；耐高温体系的重量份的组分构成为：纳米蒙脱土32-35份，气相法白炭黑：9.5-9.7份，纳米氧化锌：5-7份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷：12-15份，烷基酚聚氧乙烯醚：2.1-2.3份，混合氯化稀土：0.3-0.5份；纳米蒙脱土的粒径为20-30nm。耐高温聚丙烯发泡珠粒的生产工艺，包括以下步骤：㈠将各组分按比例均匀混合；㈡将上述混合物经过双螺杆挤出机挤出造粒成可用于发泡的原料；㈢取上述原料置于发泡专用挤出机，同时注入重量配比为5-15份的超临界二氧化碳做发泡剂，由发泡专用挤出机充分混合后，从口模挤出发泡并定型。本专利技术进一步限定的技术方案是：前述的耐高温聚丙烯发泡珠粒，其中成核剂为二氧化硅、碳酸钙、碳黑、石墨、滑石粉、无机氧化物的一种或一种以上混合物；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂168、抗氧剂1076的一种或一种以上混合物；润滑剂为润滑剂EDS、润滑剂MB50-002、润滑剂LYSI-100的一种或一种以上混合物；填料为碳黑、石墨、氢氧化镁的一种或一种以上混合。前述的耐高温聚丙烯发泡珠粒，其中活性稀释剂为烷基缩水甘油醚、辛葵酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、甲苯缩水甘油醚、蓖麻油多缩水甘油醚中的一种或一种以上混合物；相容剂为马来酸酐接枝改性聚丙烯；偶联剂为乙烯基三丁酮肟基硅烷偶联剂、甲基乙烯基二氯硅烷偶联剂、甲基三丁酮肟基硅烷偶联剂中的一种或一种以上混合物；流平剂为异佛尔酮、二丙酮醇、氟改性丙烯酸、磷酸酯改性丙烯酸、丙烯酸、聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有机改性聚硅氧烷中的一种或一种以上混合物。本专利技术的有益效果是：实验结果显示，本专利技术的阻燃体系能有效改善聚丙烯发泡珠粒的阻燃性能，当纳米二氧化硅、乙氧基化烷基胺、甲基含氢硅油、羟基聚二甲基硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷和聚磷酸铵组成阻燃体系加入聚丙烯基体重量后，能使极限氧指数从现有聚丙烯发泡珠粒的17%左右提升至本专利技术的29%左右，且活性稀释剂、相容剂、偶联剂、流平剂和混合氯化稀土的加入存在协效作用，能显著进一步提升本专利技术聚丙烯发泡珠粒的阻燃性能，使极限氧指数进一步提升至31%左右，同时增加了炭层强度。通过SEM观测发现，纳米二氧化硅、乙氧基化烷基胺、甲基含氢硅油、羟基聚二甲基硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷和聚磷酸铵组成阻燃体系在聚丙烯基体中分散性较差，加入活性稀释剂、相容剂、偶联剂、流平剂和混合氯化稀土后能够提高阻燃体系的分散性；另外，使用超临界CO2间歇发泡过程制备聚丙烯发泡珠粒时，阻燃体系的添加会使本专利技术聚丙烯发泡珠粒的力学性能相比聚丙烯基体有所下降，但添加了活性稀释剂、相容剂、偶联剂、流平剂和混合氯化稀土后能使它们的力学性能有所改善；通过扫描电镜发现，纳米二氧化硅、乙氧基化烷基胺、甲基含氢硅油、羟基聚二甲基硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷和聚磷酸铵加入后发泡材料的泡孔结构存在破损和塌陷，而加入活性稀释剂、相容剂、偶联剂、流平剂和混合氯化稀土后可以提高其与聚丙烯基体的相容性，使聚丙烯发泡珠粒的泡孔结构更规整，泡孔孔径减小，孔密度增大。综合结果显示，当阻燃体系的加入量为聚丙烯基体重量的7-9%时，聚丙烯发泡珠粒的极限氧指数达到了31.2%，且阻燃效率高，且燃烧时烟量小，环境友好，其阻燃性能、力学性能以及热稳定性三种性能达到一个平衡点，阻燃性能、力学性能以及热稳定性均较优。另外，实验结果显示，本专利技术耐高温体系的加入能有效改善聚丙烯发泡珠粒的耐高温性能，使其可耐200-250℃的高温，但使用超临界CO2间歇发泡过程制备聚丙烯发泡珠粒时，同样耐高温材料纳米蒙脱土、气相法白炭黑和纳米氧化锌的添加会使本专利技术聚丙烯发泡珠粒的力学性能相比聚丙烯基体有所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温聚丙烯发泡珠粒，包括聚丙烯基体，所述聚丙烯基体的重量份的组分包括：聚丙烯树脂：105‑107份，3‑羟基丙腈：1‑3份，邻甲基对苯二酚：0.3‑0.5份，成核剂：2.6‑2.8份，抗氧剂：3.1‑3.3份，润滑剂：1.2‑1.5份，填料：6.5‑6.7份；其特征在于：还包括阻燃体系和耐高温体系，所述阻燃体系的加入量为所述聚丙烯基体重量的7‑9%，所述耐高温体系的加入量为所述聚丙烯基体重量的13‑15%；所述阻燃体系的重量份的组分构成为：纳米二氧化硅：6.7‑6.9份，乙氧基化烷基胺：15‑17份，甲基含氢硅油：91‑93份，羟基聚二甲基硅氧烷：7.7‑7.9份，乙烯基三甲氧基硅烷：8‑10份，聚磷酸铵：3.5‑3.7份，活性稀释剂：0.5‑0.7份，相容剂：0.5‑0.7份，偶联剂：1.1‑1.3份，流平剂：1.5‑1.7份，混合氯化稀土：0.3‑0.5份；所述的纳米二氧化硅的粒径为20‑30nm；所述耐高温体系的重量份的组分构成为：纳米蒙脱土32‑35份，气相法白炭黑：9.5‑9.7份，纳米氧化锌：5‑7份，γ‑氨丙基三乙氧基硅烷：12‑15份，烷基酚聚氧乙烯醚：2.1‑2.3份，混合氯化稀土：0.3‑0.5份；所述的纳米蒙脱土的粒径为20‑30nm。...

【技术特征摘要】
1.一种耐高温聚丙烯发泡珠粒，包括聚丙烯基体，所述聚丙烯基体的重量份的组分包括：聚丙烯树脂：105-107份，3-羟基丙腈：1-3份，邻甲基对苯二酚：0.3-0.5份，成核剂：2.6-2.8份，抗氧剂：3.1-3.3份，润滑剂：1.2-1.5份，填料：6.5-6.7份；其特征在于：还包括阻燃体系和耐高温体系，所述阻燃体系的加入量为所述聚丙烯基体重量的7-9%，所述耐高温体系的加入量为所述聚丙烯基体重量的13-15%；所述阻燃体系的重量份的组分构成为：纳米二氧化硅：6.7-6.9份，乙氧基化烷基胺：15-17份，甲基含氢硅油：91-93份，羟基聚二甲基硅氧烷：7.7-7.9份，乙烯基三甲氧基硅烷：8-10份，聚磷酸铵：3.5-3.7份，活性稀释剂：0.5-0.7份，相容剂：0.5-0.7份，偶联剂：1.1-1.3份，流平剂：1.5-1.7份，混合氯化稀土：0.3-0.5份；所述的纳米二氧化硅的粒径为20-30nm；所述耐高温体系的重量份的组分构成为：纳米蒙脱土32-35份，气相法白炭黑：9.5-9.7份，纳米氧化锌：5-7份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷：12-15份，烷基酚聚氧乙烯醚：2.1-2.3份，混合氯化稀土：0.3-0.5份；所述的纳米蒙脱土的粒径为20-30nm。2.如权利要求1所述的耐高温聚丙烯发泡珠粒，其特征在于：所述成核剂为二氧化硅、碳酸钙、碳黑、石墨、滑石粉、无机氧化物的一种或一种以上混合物；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂168、抗氧剂1076的一种或一种以上混合物；所述的润滑剂为润滑剂EDS、润滑剂MB50-002、润滑剂LYSI-100的一种或一种以上混合物；所述填料为碳黑、石墨、氢氧化镁的一种或一种以上混合。3.如权利要求1所述的耐高温聚丙烯发泡珠粒，其特征在于：所述活性稀释剂为烷基缩水甘油醚、辛葵酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、甲苯缩水甘油醚、蓖麻油多缩水甘油醚中的一种或一种以上混合物；所述相容剂为马来酸酐接枝改性聚丙烯；所述偶联剂为乙烯基三丁酮肟基硅烷偶联剂、甲基乙烯基二氯硅烷偶联剂、甲基三丁酮肟基硅烷偶联剂中的一种或一种以上混合物；所述流平剂为异佛尔酮、二丙酮醇、氟改性丙烯酸、磷酸酯改性丙烯酸、丙烯酸、聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有机改性聚硅氧烷中的一种或一种以上混合物。4.如权利要求1或2或3所述的耐高温聚丙烯发泡珠粒，其特征在于：包括聚丙烯基体，所述聚丙烯基体的重量份的组分构成为：聚丙烯树脂：105份，3-羟基丙腈：1份，邻甲基对苯二酚：0.3份，成核剂：2.6份，抗氧剂：3.1份，润滑剂：1.2份，填料：6.5份；还包括阻燃体系和耐高温体系，所述阻燃体系的加入量为所述聚丙烯基体重量的7%，所述耐高温体系的加入量为所述聚丙烯基体重量的13%；所述阻燃体系的重量份的组分构成为：纳米二氧化硅：6.7份，乙氧基化烷基胺：15份，甲基含氢硅油：91份，羟基聚二甲基硅氧烷：7.7份，乙烯基三甲氧基硅烷：8份，聚磷酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海忠，顾军，
申请(专利权)人：苏州市炽光新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32