【技术实现步骤摘要】
一种热膨胀微球发泡聚丙烯材料的韧性改善方法及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于轻质抗冲击材料领域，具体涉及一种热膨胀微球发泡聚丙烯材料的韧性改善方法。
技术介绍
[0002]聚丙烯发泡材料具有质轻、抗冲击能力强、减震降噪性能好、收缩率低、化学稳定性好的优点，通常可用于汽车内外饰或者轨道交通中的缓冲减震方面。
[0003]目前聚丙烯的发泡多采用化学发泡或超临界发泡的方法进行。为解决发泡过程中由于聚丙烯熔体强度较低导致的泡孔形态差的问题，通常通过对分子链结构进行设计，制备得到高熔体强度聚丙烯(HMSPP)，或者采用与有机或无机粒子共混的方法提高材料的熔体强度。但原料成本高，与有机或无机粒子共混又会带来相容性差，材料性能下降的问题。
[0004]采用空心微球填充来构建聚丙烯基体内部空腔，以获得低密度聚丙烯发泡材料的方式日益受到人们的广泛关注。微球填充发泡的发泡机理和化学、超临界发泡的机理不同，不涉及气泡成核和气泡核长大的过程，其空腔主要由微球外壳进行分隔，微球外壳本身具有一定的强度，可避免由于聚合物熔体强度过低而导致的并泡和泡孔破裂。热膨胀微球是应用较多的一种空心微球。
[0005]热膨胀微球是由热塑性外壳和低沸点芯材组成的核壳结构微球。通常经悬浮聚合得到，直径为5
‑
100μm。受热时，芯材有机溶剂气化，产生内压力，同时壁材受热软化。软化的壁材在内部气体压力作用下膨胀，直径增大至原来的数倍，体积增大至原有体积的数十倍。膨胀后的热膨胀微球具有相对较好的尺寸稳定性。>[0006]采用热膨胀微球作为发泡剂制备聚丙烯发泡材料时，往往会使材料的力学性能下降，这限制了热膨胀微球作为发泡剂在聚丙烯发泡材料领域的大规模应用。
[0007]本专利技术认识到热膨胀微球发泡聚丙烯材料力学性能降低的原因除了微球的引入导致材料内部产生了缺陷外，还对聚丙烯的分子链排列和凝聚态结构也产生了不利影响。通过加入β成核剂和聚烯烃弹性体进行增韧改性。
技术实现思路
[0008]本专利技术提供了一种热膨胀微球发泡聚丙烯材料的韧性改善方法及其制备方法与应用。本专利技术热膨胀微球发泡聚丙烯材料的韧性改善方法具有制备工艺简单、增韧效果好的优势。采用该方法制备得到的材料具有良好的冲击韧性、减震降噪隔热性能优异、尺寸稳定性好，可应用于汽车内外饰，轨道交通等领域。
[0009]本专利技术提供如下技术方案：
[0010]一种热膨胀微球发泡聚丙烯材料的韧性改善方法。该方法是通过向体系中加入聚丙烯β晶成核剂和聚烯烃弹性体以促使体系形成β型晶，提高抗冲击能力。由该方案制备得到的发泡聚丙烯可广泛应用于汽车内外饰，轨道交通等领域。
[0011]一种热膨胀微球发泡聚丙烯材料的韧性改善方法，其中各组分在常温机械混合后，经挤出造粒得到各组分分布均匀的塑料颗粒，再经注塑成型得到对应的发泡材料。该发泡材料，按质量份数计，由以下组分组成：通用聚丙烯树脂：50
‑
95份；POE：5
‑
50份；热膨胀微球：1
‑
10份；结晶成核剂：0.01
‑
2份；相容剂：1
‑
10份；抗氧剂：0.2
‑
1份；增塑剂：0.5
‑
2份。
[0012]进一步地，所述热膨胀微球是由热塑性外壳和低沸点芯材组成的核壳结构微球。微球经悬浮聚合得到。所述热膨胀微球壁材为卤代烯烃、丙烯腈、(甲基)丙烯酸甲酯中的一种或多种经悬浮聚合或微乳液聚合得到，芯材有机溶剂可为低沸点烃类、卤代烃类等有机溶剂。
[0013]进一步地，所述结晶成核剂为稀土复配型成核剂WBG、单酰胺类(N
‑
邻苯二甲酰甘氨酸、对环己基酰胺基苯甲酸等)、二酰胺类(N,N
’‑
二环己基环己对二甲酰胺、N,N
’‑
二环己胺基
‑
2,6
‑
萘二甲酰胺等)的一种或多种复配而成。加入聚丙烯基体后可起到异相成核点的作用，诱导聚丙烯α晶型和β晶型的形成，使聚丙烯的结晶完善程度增加。优选为复配型稀土成核剂WBG
‑Ⅱ
。
[0014]进一步地，所述热塑性聚烯烃弹性体为乙烯单体与α
‑
烯烃(1
‑
丁烯、1
‑
己烯、1
‑
辛烯等)经茂金属催化聚合得到。
[0015]进一步地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯或马来酸酐接枝聚乙烯的一种以上。
[0016]进一步地，所述抗氧剂为复配抗氧剂B
‑
215，抗氧剂1010，抗氧剂2246，抗氧剂1076中的任意一种以上。所述增塑剂为环己烷类、对苯二甲酸酯类、磷酸酯类、脂肪酸脂类中的一种以上。
[0017]本专利技术还提供了一种韧性改善的热膨胀微球发泡聚丙烯材料的制备方法，该制备方法主要包括以下步骤：
[0018](1)将聚丙烯、相容剂、弹性体烘干备用。
[0019](2)将聚丙烯和烯烃弹性体、成核剂、相容剂、抗氧剂及增塑剂经机械或手动摇匀的方式初步混合均匀。
[0020](3)将步骤(2)得到的混合物经双螺杆挤出机熔融挤出，经牵伸、冷却定型、切粒后得到粒料。其中挤出机各段温度可设定为165
‑
180℃，挤出机螺杆转速设定为40
‑
80r/min。
[0021](4)将步骤(3)所得粒料充分烘干后，用注塑机进行注塑加工，即可得到对应的聚丙烯发泡材料。其中注塑机各段温度可设定为170
‑
200℃。模具温度为20
‑
80℃。
[0022]本专利技术公开的经成核剂和弹性体协同改良的增韧聚丙烯发泡复合材料具有如下功能：较低的密度、较好的抗冲击能力、优异的隔热降噪能力、较为简易的制备流程、成型周期短、可大规模制备。可用于汽车内外饰领域(如保险杠、翼子板、尾门等)，及轨道交通领域的抗冲减震方面。
[0023]与现有技术相比，本专利技术通过加入β成核剂和聚烯烃弹性体对微球发泡聚丙烯进行增韧改性。β结晶成核剂的加入，有效地促进了聚丙烯的结晶完善和诱导β晶型聚丙烯的形成，热塑性聚烯烃弹性体的加入，在体系受冲击时形成细小银纹吸收大量的冲击能量，此外，它还在一定程度上促进α型晶向β型晶的转化。β成核剂和热塑性聚烯烃弹性体的协同作用，提高了微球发泡聚丙烯材料的韧性。
附图说明
[0024]图1不同配比聚丙烯发泡材料的XRD谱图(POE 20phr；WBG
‑Ⅱ
0.5phr)。
[0025]图2不同配比聚丙烯材料的DSC结晶曲线(F
‑
230D:4phr；WBG
‑Ⅱ
:1phr)。
[0026]图3不同配比聚丙烯材料的DSC熔融曲线(F
‑
230D:4phr；WBG
‑Ⅱ
:1phr)。
具体实施方式
[0027]下面将本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种热膨胀微球发泡聚丙烯材料的韧性改善方法，其特征在于，通过向体系中加入聚丙烯β晶成核剂和热塑性聚烯烃弹性体(POE)以改善材料整体性能并提高抗冲击能力；发泡材料中各组分按质量份数计，由以下几种组分组成：通用聚丙烯树脂：50
‑
95份；POE：5
‑
50份；热膨胀微球：1
‑
10份；结晶成核剂：0.01
‑
2份；相容剂：1
‑
10份；抗氧剂：0.2
‑
1份；增塑剂：0.5
‑
2份；所述发泡复合材料中通用聚丙烯树脂与POE弹性体按质量比19:1
‑
1；1组成。2.根据权利要求1所述热膨胀微球发泡聚丙烯材料的韧性改善方法，其特征在于，所述热膨胀微球由外壳与芯材组成；热膨胀微球的外壳由包括卤代烯烃、丙烯腈、(甲基)丙烯酸甲酯单体中的一种或多种经悬浮聚合或微乳液聚合得到，芯材有机溶剂为低沸点烃类、卤代烃类有机溶剂。3.根据权利要求1所述热膨胀微球发泡聚丙烯材料的韧性改善方法，其特征在于，所述结晶成核剂为稀土复配型成核剂WBG、单酰胺类、二酰胺类的一种或多种复配而成；所述单酰胺类包括N
‑
邻苯二甲酰甘氨酸或对环己基酰胺基苯甲酸；所述二酰胺类包括N,N
’‑
二环己基环己对二甲酰胺或N,N
’‑
二环己胺基
‑
2,6
‑
萘二甲酰胺。4.根据权利要求1所述微球发泡聚丙烯材料的韧性改善方法，其特征在于，所述聚烯烃弹性体为乙烯单体与α
‑
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