一种微发泡聚丙烯材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微发泡聚丙烯材料及其制备方法。本发明专利技术通过采用聚丙烯树脂、增强填充剂、发泡剂、发泡助剂、增韧剂、抗氧剂和表面改性剂复配，并优选其用量，制备得到的微发泡聚丙烯材料成孔细密均匀，孔径分布窄，增强填充剂与基体树脂相容性良好，具有优异的力学性能，尤其适合应用于塑料家居制品。

【技术实现步骤摘要】
一种微发泡聚丙烯材料及其制备方法
本专利技术涉及塑料
，具体涉及一种微发泡聚丙烯材料及其制备方法。
技术介绍
随着社会的进步与发展，各行各业对塑料的性能提出了更多要求，期望制备出性能更佳的塑料产品。同时，人们的环保意识愈来愈强，相较于传统塑料产品，大众更青睐于环保、安全、性价比高的材料。发泡聚丙烯是一种新型材料，它是以聚丙烯树脂为基体，将大量气泡作为填料而制备得到的复合材料，因其具有质量轻、缓冲能力强、价格低等优点而被广泛应用于生活中，是现代人生产生活的必备材料。微发泡材料，是通过在材料里面添加适量物理或者化学发泡剂，使得材料表层良好，里层具有均匀细密的泡孔结构，泡孔的存在使得材料本身密度降低，并能够在注塑过程中减少内应力，从而提升产品尺寸稳定性，提升原树脂的冲击性能及刚度，近年来成为聚合物材料的研究热点。同时微发泡材料以其独特的减重降成本优势受到广大塑料家居制品使用者的青睐，是一种具有独特优势的新材料。然而，目前的微发泡聚丙烯材料仍存在成孔不均匀，发泡质量有待提高，且增强填充剂在基体树脂中分散不均，界面结合力低等问题，因此，需要对微发泡聚丙烯材料配方进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种微发泡聚丙烯材料及其制备方法，该微发泡聚丙烯材料成孔细密均匀，孔径分布窄，增强填充剂与聚丙烯树脂具有良好的界面相容性，有效改善微发泡聚丙烯材料的力学性能。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种微发泡聚丙烯材料，按100质量份计，包括以下组分：聚丙烯树脂75～85份和增强填充剂15～25份；所述微发泡聚丙烯材料还包括发泡剂、发泡助剂、增韧剂、抗氧剂和表面改性剂；所述发泡剂的用量为聚丙烯树脂与增强填充剂总质量的0.5％～2.0％；发泡助剂的用量为聚丙烯树脂与增强填充剂总质量的1.0％～2.5％，发泡助剂为氧化锌(ZnO)、硬酯酸锌(Zn(st)2)中的至少一种，增韧剂的用量为聚丙烯树脂与增强填充剂总质量的3％～8％；抗氧剂的用量为聚丙烯树脂与增强填充剂总质量的0.3％～0.5％；增强填充剂采用表面改性剂进行表面活化处理，且表面改性剂的用量为增强填充剂质量的0.8％～1.5％。本专利技术选取的发泡剂为有机发泡剂，有机发泡剂在聚合物中分散性较好，分解温度范围窄易控制；分解产生的气体为氮气，伤害小、不易燃烧，且氮气扩散速度小，不容易从发泡体中逸出，因而发泡率高，制品发泡质量好。本专利技术选用的发泡助剂为氧化锌、硬酯酸锌中的至少一种，并优选合适用量，能有效调节有机发泡剂的分解温度，使有机发泡剂在基体树脂的熔融温度以上接近加工温度时开始并迅速分解，使成孔细密均匀，提高制品质量。微发泡聚丙烯材料在制备过程中，要求基体树脂具有相对高的熔体强度，以避免发泡成孔时并孔和破孔现象的产生，因此，本专利技术通过添加一定量的增强填充剂，增加了树脂的熔体强度，使发泡制品成孔均匀，孔径分布窄。然而，增强填充剂若直接添加于基体树脂中，由于分子间力、静电作用、氢键、氧桥等会引起粉体团聚，造成在基体树脂中分散不均匀，界面结合力低。为了克服以上缺点，本专利技术通过采用表面改性剂对其进行表面活化处理以增强浸润性，消除表面高势能，提高其在复合材料中的分散性能和疏水亲油性能。本专利技术通过采用聚丙烯树脂、增强填充剂、发泡剂、发泡助剂、增韧剂、抗氧剂和表面改性剂复配，并优选其用量，制备得到的微发泡聚丙烯制品成孔细密均匀，孔径分布窄，具有优异的力学性能。优选地，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯，在230℃，2.16kg负荷下，其熔体质量流动速率为1～60g/10min，密度0.89～0.91g/cm3。优选地，所述增强填充剂为碳酸钙、滑石粉中的至少一种。优选地，碳酸钙为轻质碳酸钙，相对密度为2.7～2.9g/cm3，沉降体积2.5ml/g以上，比表面积为5m2/g左右。优选地，滑石粉为塑料用滑石粉，粒径600～2500目，体积松密度0.55g/cm3、体积紧密度0.95g/cm3。碳酸钙和滑石粉的添加在基体树脂中形成近似于三维网络结构，阻碍了高分子链的解缠结，延缓了链的松弛，增加了树脂的熔体强度，使微发泡聚丙烯制品成孔均匀，孔径分布窄。优选地，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺(AC)、N，N’-二亚硝基五次甲基四胺(HDPT)或4，4＇-氧代双苯磺酰肼(OBSH)中的至少一种，发泡率比较高，制品发泡质量较好。优选地，偶氮二甲酰胺(AC)在塑料中的分解温度为155～210℃，标准状态下发气量为220毫升/克；优选地，N，N’-二亚硝基五次甲基四胺(HDPT)在塑料中的分解温度为130～190℃，标准状态下发气量为245毫升/克；优选地，4，4＇-氧代双苯磺酰肼(OBSH)在塑料中的分解温度为135～180℃，标准状态下发气量为180毫升/克。相较于其它种类的增韧剂，本专利技术中所述增韧剂优选为乙烯辛烯弹性体(POE)、三元乙丙橡胶(EPDM)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)中的至少一种，能够显著增加聚丙烯树脂的韧性，显著提高其制品的常温和低温冲击性能。优选地，所述抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，优选为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)中的至少一种，更优选为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的混合物((抗氧剂B215))，效果较好。优选地，所述表面改性剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种。经钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂活化改性处理后的增强填充剂，其表面生成一有机分子层，由亲水性变成亲油性。钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂的亲无机端与亲有机端能分别与增强填充剂表面和聚丙烯树脂发生化学反应或形成缠结结构，增强了增强填充剂与聚丙烯树脂的界面相容性，所以经表面处理后的增强填充剂，在树脂中分散匀均，不仅可以改善微发泡聚丙烯制品的力学性能，而且也可以明显改善制品的物理性能，使产品吸水率降低，吸油量减少。本专利技术还提供了上述微发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：(1)采用表面改性剂和增强填充剂混合，对增强填充剂进行表面活化处理；(2)将聚丙烯树脂、表面活化处理后的增强填充剂、增韧剂和抗氧剂投入高速混合器中进行干混处理；(3)将步骤(2)混合后的物料加入双螺杆挤出机中经熔融，混炼，挤出，冷却，吹干，造粒，干燥，得到干燥后的粒料；(4)将步骤(3)得到的干燥后的粒料、发泡剂和发泡助剂再次投入高速混合器中进行干混处理；(5)步骤(4)混合后的物料采用注射成型方法，在二次开模条件下制备得到微发泡聚丙烯制品。相较于直接混料，本专利技术先对增强填充剂进行表面活化处理后再进行混料，有助于提高增强填充剂与聚丙烯树脂的界面相容性，有效改善微发泡聚丙烯材料的力学性能。优选地，步骤(1)中表面改性剂采用有机溶剂稀释后再与增强填充剂混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微发泡聚丙烯材料，其特征在于，按100质量份计，包括以下组分：聚丙烯树脂75～85份和增强填充剂15～25份；所述微发泡聚丙烯材料还包括有机发泡剂、发泡助剂、增韧剂、抗氧剂和表面改性剂；所述有机发泡剂的用量为聚丙烯树脂与增强填充剂总质量的0.5％～2.0％；发泡助剂的用量为聚丙烯树脂与增强填充剂总质量的1.0％～2.5％，发泡助剂为氧化锌、硬酯酸锌中的至少一种；增韧剂的用量为聚丙烯树脂与增强填充剂总质量的3％～8％；抗氧剂的用量为聚丙烯树脂与增强填充剂总质量的0.3％～0.5％；增强填充剂采用表面改性剂进行表面活化处理，表面改性剂的用量为增强填充剂质量的0.8％～1.5％。/n

【技术特征摘要】
1.一种微发泡聚丙烯材料，其特征在于，按100质量份计，包括以下组分：聚丙烯树脂75～85份和增强填充剂15～25份；所述微发泡聚丙烯材料还包括有机发泡剂、发泡助剂、增韧剂、抗氧剂和表面改性剂；所述有机发泡剂的用量为聚丙烯树脂与增强填充剂总质量的0.5％～2.0％；发泡助剂的用量为聚丙烯树脂与增强填充剂总质量的1.0％～2.5％，发泡助剂为氧化锌、硬酯酸锌中的至少一种；增韧剂的用量为聚丙烯树脂与增强填充剂总质量的3％～8％；抗氧剂的用量为聚丙烯树脂与增强填充剂总质量的0.3％～0.5％；增强填充剂采用表面改性剂进行表面活化处理，表面改性剂的用量为增强填充剂质量的0.8％～1.5％。


2.根据权利要求1所述的微发泡聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯，在230℃，2.16kg负荷下，其熔体质量流动速率为1～60g/10min，密度为0.89～0.91g/cm3。


3.根据权利要求1所述的微发泡聚丙烯材料，其特征在于，所述增强填充剂为碳酸钙、滑石粉中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的微发泡聚丙烯材料，其特征在于，所述有机发泡剂为偶氮二甲酰胺、N，N’-二亚硝基五次甲基四胺、4，4＇-氧代双苯磺酰肼中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的微发泡聚丙烯材料，其特征在于，所述增韧剂为乙烯辛烯弹性体、三元乙丙橡胶、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。


6.根据权利要求1所述的微发泡聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚春生，
申请(专利权)人：盘锦海兴科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21