一种微发泡注塑制备轻量化高性能聚丙烯制品的方法及工艺技术

本发明专利技术公开了一种微发泡注塑制备轻量化高性能聚丙烯制品的方法及工艺，涉及聚合物泡沫制品制备技术领域，包括以下步骤：把聚丙烯(PP)、三元乙丙橡胶(EPDM)、增强剂按一定比例共混后得到PP/EPDM/增强剂三元共混物，其中，聚丙烯(PP)的质量分数为65％～94.9％，三元乙丙橡胶(EPDM)的质量分数为0.1％～5％，增强剂的质量分数为5％～30％；以PP/EPDM/增强剂三元共混物为原料，利用熔喷工艺，制备PP/EPDM/增强剂三元共混物无纺布。本发明专利技术以碎片状PP/EPDM/增强剂三元共混物无纺布为原料，进行微发泡注塑成型，最终制得外观优良的轻量化高性能PP/EPDM/增强剂三元共混物制品，且PP基体中均匀分布的EPDM微纤、增强剂及细密的泡孔赋予了PP塑件轻量化、耐冲击、高强度、高刚性、耐热等特性。等特性。等特性。

【技术实现步骤摘要】
一种微发泡注塑制备轻量化高性能聚丙烯制品的方法及工艺


[0001]本专利技术涉及聚合物泡沫制品制备
，具体涉及一种微发泡注塑制备轻量化高性能聚丙烯制品的方法及工艺。

技术介绍

[0002]聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料。具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，这使得聚丙烯自问世以来，便迅速在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。例如，2018年，我国汽车用聚丙烯已达到单车塑料总量的63％，且总用量正以每年3％
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4％的速度持续增长，我国汽车用聚丙烯需求总量超过50万吨。开发轻量化高性能聚丙烯泡沫材料及其构件对于推动汽车轻量化、促进节能减排和助力可持续发展等具有重要的现实意义。
[0003]微发泡注塑成型是制备轻量化聚丙烯构件的一种理想途径，具有绿色无污染、无化学残留、效率高、工艺适应性强以及可直接成型三维复杂形状塑件等明显优势。但是，当前的微发泡注塑成型工艺尚面临产品外观不良、力学性能差、减重有限等诸多技术挑战，极大限制了其在注塑成型领域的广泛应用。同时，由于聚丙烯的熔体强度很差差、结晶速度太快，导致其发泡工艺窗口很小，给发泡工艺调控带来了很大的困难。。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种微发泡注塑制备轻量化高性能聚丙烯制品的方法及工艺，以解决现有技术中的上述不足之处。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种微发泡注塑制备轻量化高性能聚丙烯制品的方法及工艺，包括以下步骤：
[0006]步骤一、把聚丙烯(PP)、三元乙丙橡胶(EPDM)、增强剂按一定比例共混后得到PP/EPDM/增强剂三元共混物，其中，聚丙烯(PP)的质量分数为65％～94.9％，三元乙丙橡胶(EPDM)的质量分数为0.1％～5％，增强剂的质量分数为5％～30％；
[0007]步骤二、以PP/EPDM/增强剂三元共混物为原料，利用熔喷工艺，制备PP/EPDM/增强剂三元共混物无纺布；
[0008]步骤三、对制得的PP/EPDM/增强剂三元共混物无纺布进行硫化交联处理；
[0009]步骤四、硫化处理后，将PP/EPDM/增强剂三元共混物无纺布粉碎成小碎片；
[0010]步骤五、以PP/EPDM/增强剂三元共混物无纺布碎片为原料，在微发泡注塑成型机的料筒内，进行塑化熔融，并在塑化熔融过程中加入超临界流体，以制得PP/EPDM/增强剂与超临界流体的均相混合物；
[0011]步骤六、在塑化熔融的同时，加热微发泡注塑成型机上安装的注塑模具，待模具型腔表面温度升高至PP/EPDM/增强剂三元共混物的热变形温度以上时，将PP/EPDM/增强剂与超临界流体的均相混合物注入模具型腔；
[0012]步骤七、待注满模具型腔后，通过保压操作继续向模具型腔内的PP/EPDM/增强剂与超临界流体的混合物施加压力，直至将注入过程中从PP/EPDM/增强剂熔体析出的超临界流体完全再溶解入PP/EPDM/增强剂熔体之中；
[0013]步骤八、快速冷却模具，待模具型腔内PP/EPDM/增强剂与超临界流体均相混合物的温度冷却至一定水平时，快速微开模具一定距离，以诱导发泡；
[0014]步骤九、继续冷却模具及模具型腔中的泡沫制品，待其冷却定型后，完全打开模具，即得轻量化高性能聚丙烯制品。
[0015]优选的，所述步骤一中增强剂为玻璃纤维、碳纤维、滑石粉、碳酸钙、碳纳米管或碳纳米纤维。
[0016]优选的，所述步骤一中PP的EPDM中添加了适量的交联剂和引发剂。
[0017]优选的，所述步骤二中通过调控熔喷温度和熔喷速度，制备的PP/EPDM/增强剂三元共混物中的EPDM相呈现纤维状。
[0018]优选的，所述步骤二中通过调控熔喷温度和熔喷速度，制备的PP/EPDM/增强剂三元共混物中的EPDM相呈现细长纤维状，其直径为亚微米级和纳米级。
[0019]优选的，所述步骤三中对所述硫化交联处理的方式为辐射交联或加热交联，交联处理后，PP/EPDM/增强剂三元共混物中的纤维状EPDM相具有三维化学交联结构的大分子。
[0020]优选的，所述步骤五中所述超临界流体为超临界氮气或超临界二氧化碳。
[0021]优选的，所述步骤六中所述注塑模具的内部设置有快速加热系统和快速冷却系统。
[0022]优选的，所述步骤八中所述微开模具一定距离的数值需要根据产品的目标密度或减重比确定，目标密度或减重比越大，则微开模具的距离越大。
[0023]优选的，所述步骤九中制备的轻量化高性能聚丙烯制品具有三明治结构，密实的不发泡皮层包裹着具有多孔结构的泡沫层，泡沫制品的密度为0.1～0.8g/cm3。
[0024]在上述技术方案中，本专利技术提供的技术效果和优点：
[0025]本专利技术通过熔融共混制备具有PP/EPDM/增强剂三元共混物，并通过熔喷制备PP/EPDM/增强剂三元共混物无纺布，对制备的PP/EPDM/增强剂三元共混物无纺布进行硫化交联处理，再利用碎片机，将硫化交联处理后的PP/EPDM/增强剂三元共混物无纺布进行粉碎处理，最后以碎片状PP/EPDM/增强剂三元共混物无纺布为原料，进行微发泡注塑成型，最终制得外观优良的轻量化高性能PP/EPDM/增强剂三元共混物制品，从而实现加工成型出轻量化、高强度、高精度的高性能聚丙烯制品，且PP基体中均匀分布的EPDM微纤、增强剂及细密的泡孔赋予了PP塑件轻量化、耐冲击、高强度、高刚性、耐热等特性，同时细密的泡孔结构还能显著提升PP塑件的隔热性能、降噪性能和绝缘性能，进而使本专利技术所提供的技术方案具有效率高、工艺灵活稳定、废料少、成本低等优势。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术本专利技术的工艺原理示意图。
[0028]图2为本专利技术实施例1制备的轻量化PP塑件与常规工艺制备的轻量化PP塑件的实物照片对比示意图。
[0029]图3为本专利技术实施例1制备的轻量化PP塑件断面靠近表面区域的微观结构图。
[0030]图4为本专利技术实施例1制备的轻量化PP塑件断面靠近中心区域的微观结构图。
具体实施方式
[0031]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细介绍。
[0032]本专利技术提供了如图1所示的一种微发泡注塑制备轻量化高性能聚丙烯制品的方法及工艺，包括以下步骤：
[0033]步骤一、把聚丙烯(PP)、三元乙丙橡胶(EPDM)、增强剂按一定比例共混后得到PP/EPDM/增强剂三元共混物，其中，聚丙烯(PP)的质量分数为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微发泡注塑制备轻量化高性能聚丙烯制品的方法及工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、把聚丙烯(PP)、三元乙丙橡胶(EPDM)、增强剂按一定比例共混后得到PP/EPDM/增强剂三元共混物，其中，聚丙烯(PP)的质量分数为65％～94.9％，三元乙丙橡胶(EPDM)的质量分数为0.1％～5％，增强剂的质量分数为5％～30％；步骤二、以PP/EPDM/增强剂三元共混物为原料，利用熔喷工艺，制备PP/EPDM/增强剂三元共混物无纺布；步骤三、对制得的PP/EPDM/增强剂三元共混物无纺布进行硫化交联处理；步骤四、硫化处理后，将PP/EPDM/增强剂三元共混物无纺布粉碎成小碎片；步骤五、以PP/EPDM/增强剂三元共混物无纺布碎片为原料，在微发泡注塑成型机的料筒内，进行塑化熔融，并在塑化熔融过程中加入超临界流体，以制得PP/EPDM/增强剂与超临界流体的均相混合物；步骤六、在塑化熔融的同时，加热微发泡注塑成型机上安装的注塑模具，待模具型腔表面温度升高至PP/EPDM/增强剂三元共混物的热变形温度以上时，将PP/EPDM/增强剂与超临界流体的均相混合物注入模具型腔；步骤七、待注满模具型腔后，通过保压操作继续向模具型腔内的PP/EPDM/增强剂与超临界流体的混合物施加压力，直至将注入过程中从PP/EPDM/增强剂熔体析出的超临界流体完全再溶解入PP/EPDM/增强剂熔体之中；步骤八、快速冷却模具，待模具型腔内PP/EPDM/增强剂与超临界流体均相混合物的温度冷却至一定水平时，快速微开模具一定距离，以诱导发泡；步骤九、继续冷却模具及模具型腔中的泡沫制品，待其冷却定型后，完全打开模具，即得轻量化高性能聚丙烯制品。2.根据权利要求1所述的一种微发泡注塑制备轻量化高性能聚丙烯制品的方法及工艺，其特征在于：所述步骤一中增强剂为玻璃纤维、碳纤维、滑石粉、碳酸钙、碳纳米管或碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：王桂龙，赵近川，王辛，
申请(专利权)人：微界科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：