一种环保型聚丙烯阻燃泡沫材料及其制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及高分子发泡材料技术领域，具体为一种环保型聚丙烯阻燃泡沫材料及其制备工艺，包括以下步骤：将聚丙烯、超高分子量聚乙烯、改性聚丙烯、抗氧剂，通过双螺杆挤出机挤出，造粒，得到母粒；加入硫酸钙晶须，高速混合5～10min，通过单螺杆挤出，同时注入二氧化碳进行发泡，得到泡沫材料。本发明专利技术通过超高分子量聚乙烯的使用，增强了分子间的相互作用，促进物理缠结；硫酸钙晶须能够降低泡孔成核的能垒，促进泡孔成核；改性聚丙烯由马来酸酐接枝聚丙烯与阻燃环氧树脂反应得到，能够增加强体系缠结与交联，增强熔体强度，提高所制泡沫材料的力学性能和阻燃性能。料的力学性能和阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
一种环保型聚丙烯阻燃泡沫材料及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及高分子发泡材料
，具体为一种环保型聚丙烯阻燃泡沫材料及其制备工艺。

技术介绍

[0002]高分子发泡材料是一种聚合物和气体组成的气固两相复合物，具有轻质、缓冲、吸附、隔热等良好性能优势，被广泛应用于国民经济和产业的各个领域。聚丙烯作为通用塑料之一，具有熔点高、易加工、机械性能好等优点，其发泡制品，与聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯相比，具有更好的综合性能。现有的一些聚丙烯泡沫材料会使用化学发泡剂进行发泡，在发泡工艺中，有机发泡剂分解会产生大量的热，会导致所制泡沫材料中心碳化，有些还会分解产生甲醛，极其不环保。且聚丙烯的极限氧指数较低，约为18，所制泡沫材料易燃烧，会造成安全隐患。因此，我们提出一种环保型聚丙烯阻燃泡沫材料及其制备工艺。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种环保型聚丙烯阻燃泡沫材料及其制备工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种环保型聚丙烯阻燃泡沫材料的制备工艺，包括以下步骤：将聚丙烯、超高分子量聚乙烯、改性聚丙烯、抗氧剂，通过双螺杆挤出机挤出，造粒，得到母粒；加入硫酸钙晶须，高速混合5～10min，通过单螺杆挤出，同时注入二氧化碳进行发泡，得到泡沫材料。
[0005]进一步的，双螺杆挤出机的各区温度为：一区170～175℃、二区180～185℃、三区190～195℃、四区200～205℃，挤出温度200～205℃，螺杆转速为90～120r/min。
[0006]进一步的，单螺杆挤出机的各区温度为：一区180～185℃、二区200～205℃、三区200～205℃、四区180～185℃、五区165～170℃、六区155～160℃，挤出温度157～159℃，螺杆转速为40～60r/min。
[0007]进一步的，所述泡沫材料包括以下质量组分：80～100份聚丙烯、12～15份超高分子量聚乙烯、10～30份改性聚丙烯、0.8～1.2份硫酸钙晶须、0.2～0.5份抗氧剂。
[0008]聚丙烯：T30S，熔融流动指数3.2g/10min（230℃，2.16kg），来源于中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司；超高分子量聚乙烯：2040，黏均分子量3.0
×
106g/mol，来源于上海联乐化工科技有限公司；硫酸钙晶须；NP
‑
W008，来源于上海峰竺晶须有限公司；抗氧剂为抗氧剂1010。
[0009]二氧化碳为发泡剂，其注入量为熔体质量的10wt%；发泡压力10～18MPa，发泡温度
151～155℃；二氧化碳：纯度99.9%，来源于宁波万里气体有限公司；固态物料和所制母粒使用前，置于80℃真空干燥箱内干燥4h；母粒为长度12～15mm，直径3～4mm的圆柱。
[0010]在上述技术方案中，因其具有无毒环保，热变形温度较高、室温冲击、刚性等综合性能较优，本专利技术选择聚丙烯作为泡沫材料的主要树脂成分。加入超高分子量聚乙烯，能够改善聚丙烯为半结晶塑料熔体强度较差的问题，有助于增强泡沫材料的制备时的熔体强度，提高其发泡倍率，改善所制泡沫材料泡孔的均匀性。并加入了硫酸钙晶须作为填料，能够与聚丙烯等大分子间存在相互作用，能够与超高分子量聚乙烯协同，促进物理缠结，提高熔体强度，改善发泡行为；还能够作为异相成核剂，诱导β晶成核，降低泡孔成核的能垒，促进泡孔成核，能够显著增加聚丙烯的发泡倍率，结合硫酸钙晶须的结构、性能特点，还能够提高所制泡沫材料的拉伸强度、压缩强度等综合力学性能；另外，硫酸钙晶须作为非金属材料，熔点很高，耐热性好，具有阻燃能力，能够有效改善所制泡沫材料的阻燃性能。而与化学发泡相加比，二氧化碳具有环境友好，生产安全的特性。
[0011]进一步的，所述硫酸钙晶须经过表面改性，具体工艺如下：取γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲醇混合，调节体系pH至7.8～8.2，于40～42℃温度下水解反应100～150min，加入硫酸钙晶须，升温至138～142℃反应100～150min，得到环氧改性硫酸钙晶须；加入氨基木质素、磷酸，于30～50℃温度下反应2～4h；反应后冷却，抽滤，洗涤，120℃干燥，得到改性硫酸钙晶须。
[0012]进一步的，硫酸钙晶须、γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、氨基木质素、磷酸的质量比为100:（5～8）:（60～85）:（0.85～1.33）；γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲醇的比例为（1～5）g/100mL。
[0013]进一步的，氨基木质素由以下工艺制得：取去离子水、乙醇、OP
‑
10混合，搅拌12～18min，加入木质素，搅拌混合12～18min，利用盐酸调节体系pH至3～4，缓慢加入3
‑
氨基丙基二甲基甲氧硅烷，置于38～42℃温度下反应12～24h；离心，取沉淀洗涤，于60℃温度下干燥12h，得到氨基木质素。
[0014]进一步的，木质素、3
‑
氨基丙基二甲基甲氧硅烷的质量比为100:（10～20）；木质素、去离子水、乙醇、OP
‑
10的比例为10g:（30～40）mL:（90～100）mL:（1.0～1.2）g；盐酸的质量浓度为36%～38%；木质素：碱木质素，粒径200目，来源于济南扬海化工有限公司。
[0015]在上述技术方案中，木质素分子中含有芳基、酚羟基、醇羟基等基团，能够作为碳源应用于阻燃体系中。硫酸钙晶须经过表面改性，首先利用γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）对硫酸钙晶须进行偶联，将环氧基团引入硫酸钙晶须表面，利用环氧与氨基，氨基与磷酸间的反应机理，将氨基木质素负载于硫酸钙晶须的表面，并引入氮、硅、磷等元素，能够使得形成的碳层更为连续致密完整，有助于抑制燃烧过程中的传热和烟气释放，发挥良好的阻燃性能，能够进一步改善泡沫材料的阻燃、热稳定性能。经过改性后的硫酸钙晶须还能够改善硫酸钙晶须与聚丙烯间的相容性，提高其界面强度，进一步提高所制泡沫材
料的拉伸强度、压缩强度等综合力学性能。
[0016]进一步的，所述改性聚丙烯由以下工艺制得：取聚丙烯接枝马来酸酐（PP
‑
g
‑
MAH）、阻燃环氧树脂、乙酰丙酮锌、抗氧剂1010，通过单螺杆挤出，挤出温度为187～192℃，得到改性聚丙烯。
[0017]进一步的，改性聚丙烯包括以下质量组分：100份聚丙烯接枝马来酸酐（PP
‑
g
‑
MAH）、6～22份阻燃环氧树脂、0.1～0.2份催化剂乙酰丙酮锌、0.5～1.0份抗氧剂1010。
[0018]进一步的，阻燃环氧树脂由以下工艺制得：取乙醇、氨基木质素混合，缓慢加入2
‑
噻唑丙醛，30min内加完，升温至65～80℃，反应5～6h；加入DOPO，加热至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保型聚丙烯阻燃泡沫材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：将聚丙烯、超高分子量聚乙烯、改性聚丙烯、抗氧剂，通过双螺杆挤出机挤出，造粒，得到母粒；加入硫酸钙晶须，高速混合5～10min，通过单螺杆挤出，同时注入二氧化碳进行发泡，得到泡沫材料；所述改性聚丙烯由以下工艺制得：取聚丙烯接枝马来酸酐、阻燃环氧树脂、乙酰丙酮锌、抗氧剂1010，通过单螺杆挤出，挤出温度为187～192℃，得到改性聚丙烯；所述阻燃环氧树脂由以下工艺制得：取乙醇、氨基木质素混合，缓慢加入2
‑
噻唑丙醛，30min内加完，升温至65～80℃，反应5～6h；加入DOPO，加热至80～85℃，反应12～13h，得到改性木质素；取环氧树脂，加热至130～150℃，加入改性木质素，搅拌反应30～40min，得到阻燃环氧树脂。2.根据权利要求1所述的一种环保型聚丙烯阻燃泡沫材料的制备工艺，其特征在于：所述泡沫材料包括以下质量组分：80～100份聚丙烯、12～15份超高分子量聚乙烯、10～30份改性聚丙烯、0.8～1.2份硫酸钙晶须、0.2～0.5份抗氧剂。3.根据权利要求1所述的一种环保型聚丙烯阻燃泡沫材料的制备工艺，其特征在于：所述硫酸钙晶须经过表面改性，具体工艺如下：取γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲醇混合，调节体系pH至7.8～8.2，于40～42℃温度下水解反应100～150min，加入硫酸钙晶须，升温至138～142℃反应100～15...

【专利技术属性】
技术研发人员：马沛清，
申请(专利权)人：昆山巴鸣泡沫塑料制品有限公司，
类型：发明
国别省市：