一种泡孔尺寸各异且选择性分布的聚丙烯发泡珠粒及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可以控制特定泡孔尺寸在聚丙烯发泡珠粒内部进行定向选择性分布的方法。本发明专利技术制备的聚丙烯发泡珠粒，珠粒的外层为尺寸较大的泡孔，珠粒的内层为尺寸较小的泡孔。大泡孔的尺寸为50微米到200微米，小泡孔的尺寸为10到49微米。大泡孔区域占总体积的30～50%，小泡孔区域占总体积的50～70%。由于泡孔尺寸分布存在各向异性，珠粒兼具优异的力学性能和隔音性能。

【技术实现步骤摘要】
一种泡孔尺寸各异且选择性分布的聚丙烯发泡珠粒及制备方法
本专利技术涉及一种泡孔尺寸各异，且泡孔结构上存在选择性分布的聚丙烯发泡珠粒，还涉及其制备方法。
技术介绍
发泡聚丙烯树脂由于具有质轻、隔热、隔音、缓冲等特点，目前已经被广泛应用在汽车、建筑、包装、军工等领域。常规制备发泡聚丙烯珠粒的方法是将聚丙烯与发泡剂、成核剂、润滑剂、分散剂等助剂均匀混合并分散在水相介质中，在高温高压下突然泄压，由于内外压差的原因，聚丙烯瞬间膨胀形成发泡珠粒。在发泡聚丙烯珠粒密度已定的情况下，可以通过不同的助剂配方和工艺来调整珠粒内部的泡孔尺寸。当聚丙烯的泡孔尺寸较大时，由于泡孔壁较厚，珠粒的机械强度较高，但隔音效果较差。反之，小尺寸的泡孔由于泡孔壁较薄，珠粒的机械强度较低，隔音效果优异。此外，由于助剂是均匀地分散在聚丙烯粒子内部，所制得的发泡珠粒内部泡孔的尺寸是比较均匀一致的，或均匀大泡孔，或均匀小泡孔，使用者需要根据实际需求在机械性能和隔音性能中做取舍。目前，尚未有专利或文献介绍可以控制特定泡孔尺寸在聚丙烯发泡珠粒内进行定向选择性分布的技术和方法，来制备兼具优异机械性能和隔音性能的发泡聚丙烯材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可以控制特定泡孔尺寸在聚丙烯发泡珠粒内部进行定向选择性分布的方法，制备出兼具优异机械性能和隔音性能的发泡聚丙烯材料。本专利技术制备的聚丙烯发泡珠粒，珠粒的外层为尺寸较大的泡孔，珠粒内层为尺寸较小的泡孔。在珠粒发泡密度已定的情况下，珠粒外层的大泡孔结构由于泡孔密度较小，均摊到每个泡孔的泡孔壁厚度较大，泡孔壁对珠粒的支撑性能较好，体现出来的力学强度较高。珠粒内层的小泡孔结构由于泡孔密度较大，泡孔及泡孔壁的数量较多，隔音性能较好。原因是当声波入射时，会引起泡孔中空气的震动，并同时传递给孔壁，使孔壁与空气分子之间产生摩擦。在振动能量向热能转化的过程中，声波被消耗掉。而且，珠粒内层大量的小泡孔结构，使得声波在泡孔中不断反射、折射和散射，增加了声波在材料中的传播距离，进一步增加了声能的损耗。因此，这种外层大泡孔且内层小泡孔的定向分布结构，使得发泡珠粒兼具十分优异的力学性能和隔音性能。一种复合聚丙烯树脂发泡珠粒，包括处于珠粒外层且泡孔的尺寸为50微米到200微米的大泡孔区域和处于珠粒内层且泡孔的尺寸为10到49微米的小泡孔区域；大泡孔区域占珠粒总体积的30～50%，小泡孔区域占珠粒总体积的50～70%。进一步的改进，包括高熔指聚丙烯和低熔指聚丙烯；所述高熔指聚丙烯熔点为120～160摄氏度，熔融指数为7～15g／min；低熔指聚丙烯熔点为120～160摄氏度，熔融指数为1～5g／min；高熔指聚丙烯为1～50质量份，低熔指聚丙烯为50～99质量份。进一步的改进，还包括0.001～1质量份高熔指聚丙烯成核剂、1～50质量份低熔指聚丙烯成核剂；添加量为低熔指聚丙烯树脂质量2～5%质量份的增容剂、0.06～6质量份的分散剂、0.01～1质量份的抗氧化剂、0.1～10质量份的发泡剂。进一步的改进，所述高熔指聚丙烯成核剂和低熔指聚丙烯成核剂均为滑石粉、蒙脱土、碳酸钙、碳酸镁、竹炭纤维、玻璃纤维、金属纤维、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化钾、氢氧化钙、硫酸铝钾、氟碳化物、聚四氟乙烯中的一种或几种混合。进一步的改进，所述高熔指聚丙烯成核剂为硼酸锌，粒径为0.1～10微米，添加量为0.01～1质量份。进一步的改进，所述低熔指聚丙烯成核剂为碳酸钙与聚四氟乙烯的复配物，碳酸钙与聚四氟乙烯的质量比为95:5，碳酸钙的粒径为5～50微米，聚四氟乙烯的粒径为5～15微米，碳酸钙与聚四氟乙烯的复配物添加量为低熔指聚丙烯树脂质量的10～30%。进一步的改进，所述低熔指聚丙烯树脂中增容剂可为马来酸酐化聚烯烃、羧化聚烯烃、环氧基团高聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物、硅烷偶联剂中的一种或几种；马来酸酐化聚烯烃包括马来酸酐接枝聚丙烯，硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲基硅烷；优选为马来酸酐接枝聚丙烯共聚物，接枝率为0.01～2%，添加量为低熔指聚丙烯树脂质量的2～5%。进一步的改进，所述分散剂为石蜡、聚乙烯蜡、芥酸酰胺、乙烯基双硬酯酰胺、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯中的一种或几种；优选的为聚乙烯蜡和乙烯基双硬酯酰胺。进一步的改进，所述抗氧化剂为β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇脂，β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或几种，优选为β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇脂；所述发泡剂为空气、二氧化碳、丁烷、戊烷、庚烷中一种或多种按任意比例的混合。一种复合聚丙烯树脂发泡珠粒的制备方法，包括如下步骤：步骤一、均匀混合77质量份低熔指聚丙烯、20质量份碳酸钙与聚四氟乙烯的复配物、3质量份的马来酸酐接枝聚丙烯、0.1质量份聚乙烯蜡和0.1质量份β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇脂后投入到挤出机主机；其中，低熔指聚丙烯熔指为3g／min，低熔指聚丙烯成核剂中碳酸钙与聚四氟乙烯的质量比为95:5，碳酸钙的粒径大小为30微米，聚四氟乙烯的粒径大小为7微米，马来酸酐接枝聚丙烯的接枝率为0.05%；步骤二、均匀地混合99质量份高熔指聚丙烯、0.01质量份硼酸锌，0.01质量份乙烯基双硬酯酰胺和0.1质量份β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇脂后投入到挤出机辅机，其中，所选取的高熔指聚丙烯熔指为9g／min，硼酸锌的粒径大小为5微米；步骤三、通过双层共挤出工艺，挤出机主机和辅机挤出的树脂分别作为复合聚丙烯树脂微粒的内层和外层；通过调整主机和辅机的挤出速率比为99：1～50:50，优选为70:30，制备得到具有可发性的复合聚丙烯树脂微粒。优选的通过挤出机挤出的具有可发性的复合聚丙烯树脂微粒被高速切粒机切粒，得到的具有核壳结构的微粒。根据不同的需求，微粒的单重和长度可以为0.5～5mg和1.5～2.5mm，这有利于发泡后珠粒在模压蒸汽成型的过程中，对模具进行有效的填充，避免制件出现“针眼”和“凹坑”的现象。且由于双层聚丙烯微粒之间紧密熔接，相容性很好，切粒过程不会对两层粒子的结构完整性造成损坏。步骤四、将38重量份的复合聚丙烯树脂微粒、60重量份的去离子水、1重量份的聚乙烯醇、1重量份的黄油加入高压发泡釜内，并搅拌均匀，逐渐加热至100～160℃，加热过程中逐渐通入二氧化碳，至压力为1-4MPa，保压保温3分钟，然后将发泡釜内的压力瞬间泄压到大气压最终得到泡孔尺寸各异且大小泡孔选择性分布的聚丙烯发泡树脂珠粒，聚丙烯珠粒的平均堆积密度为25～140g/L。此步骤，在巨大内、外部压力差的作用下，双层聚丙烯树脂微粒内部的高压使其瞬间膨胀，从而制备得到发泡珠粒。在泡孔形成的过程中，由于低熔指的聚丙烯具有较强的熔体强度，且树脂中含有大量的成核剂，该相中会产生大量的小泡孔，为珠粒提供良好的隔音性能；高熔指的聚丙烯具有较弱的熔体强度，且树脂中含有少量的成核剂，该相中会产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合聚丙烯树脂发泡珠粒，其特征在于：包括处于珠粒外层且泡孔的尺寸为50微米到200微米的大泡孔区域和处于珠粒内层且泡孔的尺寸为10到49微米的小泡孔区域；大泡孔区域占珠粒总体积的30～50%，小泡孔区域占珠粒总体积的50～70%。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合聚丙烯树脂发泡珠粒，其特征在于：包括处于珠粒外层且泡孔的尺寸为50微米到200微米的大泡孔区域和处于珠粒内层且泡孔的尺寸为10到49微米的小泡孔区域；大泡孔区域占珠粒总体积的30～50%，小泡孔区域占珠粒总体积的50～70%。


2.如权利要求1所述的复合聚丙烯树脂发泡珠粒，其特征在于：包括高熔指聚丙烯和低熔指聚丙烯；所述高熔指聚丙烯熔点为120～160摄氏度，熔融指数为7～15g／min；低熔指聚丙烯熔点为120～160摄氏度，熔融指数为1～5g／min；高熔指聚丙烯为1～50质量份，低熔指聚丙烯为50～99质量份。


3.如权利要求2所述的复合聚丙烯树脂发泡珠粒，其特征在于：还包括0.001～1质量份高熔指聚丙烯成核剂，1～50质量份低熔指聚丙烯成核剂，添加量为低熔指聚丙烯树脂质量2～5%质量份的增容剂，0.06～6质量份的分散剂，0.01～1质量份的抗氧化剂，0.1～10质量份的发泡剂。


4.如权利要求3所述的复合聚丙烯树脂发泡珠粒，其特征在于：所述高熔指聚丙烯成核剂和低熔指聚丙烯成核剂均为滑石粉、蒙脱土、碳酸钙、碳酸镁、竹炭纤维、玻璃纤维、金属纤维、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化钾、氢氧化钙、硫酸铝钾、氟碳化物、聚四氟乙烯中的一种或几种混合。


5.如权利要求4所述的复合聚丙烯树脂发泡珠粒，其特征在于：所述高熔指聚丙烯成核剂为硼酸锌，粒径为0.1～10微米，添加量为0.001～1质量份。


6.如权利要求4所述的复合聚丙烯树脂发泡珠粒，其特征在于：所述低熔指聚丙烯成核剂为碳酸钙与聚四氟乙烯的复配物，碳酸钙与聚四氟乙烯的质量比为95:5，碳酸钙的粒径为5～50微米，聚四氟乙烯的粒径为5～15微米，碳酸钙与聚四氟乙烯的复配物添加量为低熔指聚丙烯树脂质量的10～30%。


7.如权利要求4所述的复合聚丙烯树脂发泡珠粒，其特征在于：所述低熔指聚丙烯树脂中增容剂可为马来酸酐化聚烯烃、羧化聚烯烃、环氧基团高聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物、硅烷偶联剂中的一种或几种。马来酸酐化聚烯烃包括马来酸酐接枝聚丙烯，硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲基硅烷。优选为马来酸酐接枝聚丙烯共聚物，接枝率为0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋璠晖，何若虚，熊业志，史亚杰，杨凯军，刘缓缓，曾佳，高浩瑞，朱民，
申请(专利权)人：无锡会通轻质材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32