CN100363408C - 超临界co2发泡通用型聚丙烯树脂的方法 - Google Patents
超临界co2发泡通用型聚丙烯树脂的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100363408C CN100363408C CNB2004100670584A CN200410067058A CN100363408C CN 100363408 C CN100363408 C CN 100363408C CN B2004100670584 A CNB2004100670584 A CN B2004100670584A CN 200410067058 A CN200410067058 A CN 200410067058A CN 100363408 C CN100363408 C CN 100363408C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polypropylene
- swelling
- universal
- pressure
- foaming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
本发明公开了一种超临界CO2发泡通用型聚丙烯树脂的方法。包括如下步骤:将聚丙烯置于超临界状态的CO2流体中进行溶胀和渗透0.5~1小时,然后快速卸压并冷却,即可得到泡孔均匀,大小可控的闭孔微孔发泡聚丙烯材料。本发明以通用型等规均聚或无规共聚聚丙烯为原料,通过改变发泡工艺,克服现有发泡聚丙烯技术中需要使用特殊性能聚丙烯材料,从而大大降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯的制备方法,特别涉及一种利用超临界CO2溶胀渗透的方法制备发泡通用型聚丙烯的方法。
背景技术
泡沫塑料具有质轻、隔热、隔音、缓冲、比强度高、价格低廉等优点,因此在包装业、工业、农业、交通运输业、军事工业、航天工业以及日用品等领域得到广泛应用。近年来在国际、国内市场的需求量均持续快速增长。泡沫塑料主要品种有聚氨酯(PUR)软、硬质泡沫塑料,聚苯乙烯(PS)和聚乙烯(PE)挤出发泡三大类。
但是发泡聚苯乙烯材料存在着成型过程和使用过程污染环境的缺点,而发泡聚乙烯材料则存在耐热、力学性能不够的缺点。
发泡聚丙烯可以克服前者的各种缺点,并且聚丙烯树脂具有原料来源丰富、质量轻、性能/价格比优越以及优良的耐化学腐蚀性、易于回收等特点,是世界上应用最广、产量增长最快的树脂之一。因此聚丙烯发泡材料以其独特而优越的性能成为泡沫塑料行业中的热点,并且聚丙烯发泡材料的研究已受到美国、日本、德国等一些发达国家的重视,正在大力发展,以作为替代发泡聚苯乙烯和聚乙烯的绿色包装材料。同时发泡聚丙烯材料还可在汽车、建筑、食品、包装、热绝缘、电器等领域发挥重要作用,其作为发泡聚苯乙烯的更新换代产品,具有广阔的市场前景,不仅可以满足国民经济的需要,适应环保要求,而且还将促使聚丙烯树脂应用和消费结构的改变。
传统的聚丙烯发泡方法通常可分为物理发泡和化学发泡两种方法。随着对环境保护、消费后塑料回收和制品性能价格比等要求的提高,以CO2、N2、丁烷和戊烷等物理发泡剂为主的物理发泡法得到广泛重视。为得到高泡孔密度的闭孔结构发泡制品,通常将发泡剂在高温高压状态下注入聚合物基体,在通过挤出成型。但是聚丙烯是一种结晶聚合物,在较低温度下发泡剂在聚丙烯中的溶解度非常低,气泡成核及成核后增长的驱动力很小,虽然可以成泡,但气泡很分散。熔融聚丙烯虽然可以溶解大量气泡,但对通用聚丙烯而言其熔体强度很低,发泡成型非常困难。因此聚丙烯特别是通用聚丙烯的发泡一直是个难题。通常改善聚丙烯发泡质量的途径是:通过交联、共混等手段提高待发泡聚丙烯熔体强度或性质,以得到精细均匀的多孔结构和高发泡倍率的聚丙烯发泡材料。但是通过改变待发泡聚丙烯性能的方法改善发泡质量,使生产发泡聚丙烯材料的成本大大提高。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种超临界CO2发泡通用型聚丙烯的方法,以克服现有技术存在的上述缺陷,满足有关领域发展的需要。
本发明的技术构思是这样的:
本发明设想利用超临界CO2在接近聚丙烯熔点的温度条件下,对聚丙烯进行溶胀渗透,使得CO2能够在聚丙烯基体中大量溶解,同时聚丙烯能保持足够的强度,通过快速卸压使得聚合物基体中的CO2过饱和,从而成核发泡,得到发泡聚丙烯材料。
本发明的方法包括如下步骤:
将聚丙烯置于超临界状态的CO2流体中进行溶胀和渗透0.5~1小时,然后快速卸压至表压为0~1MPa,并冷却至5~30℃,即可得到泡孔均匀,大小可控的闭孔微孔发泡聚丙烯材料;
优选的溶胀和渗透温度为130~170℃,优选的溶胀和渗透压力为15~30MPa;
所述及的超临界状态的CO2流体指的是,CO2的温度大于31.1℃,压力高于7.4MPa;
所说的快速卸压指的是将处于超临界状态的高压CO2流体通过减压装置如减压控制阀瞬间急速的降压;
所说的聚丙烯为通用型等规均聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯颗粒。通用型聚丙烯指的是未经特殊改性(例如交联、共混提高其熔体强度)的常规聚丙烯树脂。
对通用型等规均聚聚丙烯而言,优选溶胀渗透温度为140~170℃,压力为20~30MPa,优选卸压速率控制为10~30MPa/s。
对通用型无规共聚聚丙烯而言,优选溶胀渗透温度为130~160℃,压力为15~20MPa,优选卸压速率控制为10~30MPa/s。
在上述条件下得到的发泡聚丙烯材料体积较原料体积膨胀7~12倍,孔径为20~100μm。
本发明以通用型等规均聚或无规共聚聚丙烯为原料,通过改变发泡工艺,克服现有发泡聚丙烯技术中需要使用特殊性能聚丙烯材料,从而大大降低了生产成本。
附图说明
图1为实施例2的样品切面的扫描电镜图。
图2为实施例2的样品切面的扫描电镜图。
图3为实施例3的样品切面的扫描电镜图。
图4为实施例3的样品切面的扫描电镜图。
具体实施方式
分析测试方法如下:
扫描电镜分析
采用扫描电镜(SEM)对发泡聚丙烯材料样品切面进行分析,以考察发泡聚丙烯材料的孔密度和孔径大小。分析仪器为日本JEOL公司JSM-6360LV型扫描电镜。图1、图2、图3和图4为等规聚丙烯和无规共聚聚丙烯发泡材料样品切面的扫描电镜图,图中已标有放大倍数及尺寸。由SEM照片可分析发泡材料平均孔径和泡孔密度。从SEM照片中统计微孔个数n(>100),确定照片面积A(cm2)以及放大倍数M。其中孔密度采用文献V. Kumar,N.P.Suh.A Process for Making Microcellular Thermoplastic Parts.Polym.Eng.Sci.,30,1323-1329(1990)公开的KUMAR方法估算:
由于颗粒近似为球型,因此可假设泡孔各向同性生长,则单位体积孔密度为:
实施例1
将等规均聚聚丙烯颗粒置于高压釜内,其中聚丙烯颗粒体积不大于高压釜体积的二十分之一,以确保聚丙烯能够有足够的空间发泡成型。再充入低压二氧化碳将釜中空气置换干净,再充入高压二氧化碳,升高高压釜温度至140℃,压力控制为20MPa,溶胀渗透30分钟。然后快速卸压至表压为0,卸压速率控制为10MPa/s,并将高压釜冷却至5℃。取出样品,样品外观仍保持颗粒状。对其切面进行扫描电镜分析。发泡聚丙烯材料样品的孔径25~30μm,孔密度为3.1×106个/cm3,发泡材料样品较原料体积膨胀约7倍。
实施例2
将等规均聚聚丙烯颗粒置于高压釜内,其中聚丙烯颗粒体积不大于高压釜体积的二十分之一,以确保聚丙烯能够有足够的空间发泡成型。再充入低压二氧化碳将釜中空气置换干净,再充入高压二氧化碳,升高高压釜温度至170℃,压力控制为30MPa,溶胀渗透5分钟。然后快速卸压至表压为0Mpa,卸压速率控制为30MPa/s,并将高压釜冷却至30℃。取出样品,样品外观成整块发泡材料,对其切面进行扫描电镜分析,如图1和图2所示。图1为放大了100倍的照片,图2为放大了300倍的照片。发泡聚丙烯材料样品的平均孔径为70~90μm,孔密度为3.2×105个/cm3,发泡材料样品较原料体积膨胀约12倍。
实施例3
将无规共聚聚丙烯颗粒置于高压釜内,其中聚丙烯颗粒体积不大于高压釜体积的二十分之一,以确保聚丙烯能够有足够的空间发泡成型。再充入低压二氧化碳将釜中空气置换干净,再充入高压二氧化碳,升高高压釜温度至130℃,压力控制为15MPa,溶胀渗透30分钟。然后快速卸压至表压为0Mpa,卸压速率控制为10MPa/s,并将高压釜冷却至5℃。取出样品,对其切面进行扫描电镜分析,如图3和图4所示。图3为放大了150倍的照片,图4为放大了500倍的照片。发泡聚丙烯材料样品的平均孔径为20~30μm,孔密度为3.6×106,发泡材料样品较原料体积膨胀约8倍。
实施例4
将无规共聚聚丙烯颗粒置于高压釜内,其中聚丙烯颗粒体积不大于高压釜体积的二十分之一,以确保聚丙烯能够有足够的空间发泡成型。再充入低压二氧化碳将釜中空气置换干净,再充入高压二氧化碳,升高高压釜温度至160℃,压力控制为20MPa,溶胀渗透5分钟。然后快速卸压至表压为0Mpa,卸压速率控制为20MPa/s,并将高压釜冷却至30℃。取出样品,对其切面进行扫描电镜分析。发泡聚丙烯材料样品的平均孔径为70~80μm,孔密度为5.0×105,发泡材料样品较原料体积膨胀约12倍。
Claims (5)
1.一种超临界CO2发泡通用型聚丙烯树脂的方法,其特征在于,包括如下步骤:将聚丙烯置于超临界状态的CO2流体中进行溶胀和渗透,然后快速卸压并冷却,即得到发泡聚丙烯树脂;
溶胀和渗透的时间为0.5~1小时,溶胀和渗透温度为130~170℃,溶胀和渗透压力为15~30MPa,卸压速率为10~30MPa/s;
所说的聚丙烯为通用型等规均聚聚丙烯颗粒或通用型无规共聚聚丙烯颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,卸压至表压为0~1MPa,并冷却至5~30℃。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,溶胀渗透温度为140~170℃,压力为20~30MPa。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,溶胀渗透温度为130~160℃,压力为15~20MPa。
5.根据权利要求1~4任一项所述的方法,其特征在于,所说的发泡聚丙烯树脂为闭孔微孔发泡聚丙烯树脂。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2004100670584A CN100363408C (zh) | 2004-10-11 | 2004-10-11 | 超临界co2发泡通用型聚丙烯树脂的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2004100670584A CN100363408C (zh) | 2004-10-11 | 2004-10-11 | 超临界co2发泡通用型聚丙烯树脂的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1621437A CN1621437A (zh) | 2005-06-01 |
CN100363408C true CN100363408C (zh) | 2008-01-23 |
Family
ID=34764992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2004100670584A Expired - Fee Related CN100363408C (zh) | 2004-10-11 | 2004-10-11 | 超临界co2发泡通用型聚丙烯树脂的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN100363408C (zh) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100549073C (zh) * | 2006-03-07 | 2009-10-14 | 中国科学院化学研究所 | 一种制备热塑性树脂发泡制品的方法 |
CN1908053B (zh) * | 2006-08-14 | 2012-07-18 | 华东理工大学 | 超临界二氧化碳技术制备含硅聚丙烯纳米发泡材料的方法 |
CN101538387B (zh) * | 2008-03-17 | 2012-05-02 | 合肥会通中科材料有限公司 | 聚丙烯发泡材料及其生产方法 |
CN102372855A (zh) * | 2010-08-20 | 2012-03-14 | 哈尔滨鑫达高分子材料工程中心有限责任公司 | 一种超临界法制备预发泡聚丙烯 |
CN102924742B (zh) * | 2011-08-12 | 2015-09-30 | 黑龙江鑫达企业集团有限公司 | 超临界co2法制备聚丙烯树脂发泡颗粒的方法 |
CN103804780B (zh) * | 2012-11-15 | 2018-08-21 | 黑龙江鑫达企业集团有限公司 | 一种环保自芳香聚丙烯材料及其制备工艺 |
CN103128973B (zh) * | 2012-12-20 | 2015-08-26 | 华南理工大学 | 具有多尺度泡孔结构高分子制品的制备方法 |
CN103289118B (zh) * | 2013-04-17 | 2014-12-10 | 无锡会通新材料有限公司 | 一种发泡聚丙烯材料的制备方法 |
CN103401014A (zh) * | 2013-07-24 | 2013-11-20 | 北京化工大学常州先进材料研究院 | 一种具有聚丙烯微孔隔膜的锂离子电池 |
CN103568328A (zh) * | 2013-08-02 | 2014-02-12 | 北京化工大学 | 一种气相微分制备浮雕壁纸的装置及方法 |
CN105111493A (zh) * | 2015-08-19 | 2015-12-02 | 上海华特汽车配件有限公司 | 发泡聚丙烯珠粒的生产工艺 |
CN107200929B (zh) * | 2016-03-16 | 2023-01-10 | 青岛科技大学 | 一种丙烯共聚物微孔发泡材料及其制备方法 |
US20180273718A1 (en) * | 2016-12-02 | 2018-09-27 | Dongguan Hailex High Polymer Material Science and Technology, Co., Ltd. | Method for preparing foamed structure |
CN106751867B (zh) * | 2017-01-04 | 2019-09-17 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 基于超临界注塑成型技术制备微孔橡胶泡沫材料的方法 |
CN106832588A (zh) * | 2017-02-17 | 2017-06-13 | 哈尔滨工程大学 | 可加工超轻浮力材料及其超临界co2微发泡制备方法 |
CN107501595B (zh) * | 2017-08-23 | 2020-10-30 | 安徽东远新材料有限公司 | 一种非熔融态发泡聚丙烯塑料的方法 |
CN110498945B (zh) * | 2019-06-27 | 2020-11-27 | 华东理工大学 | 一种聚丙烯材料的超临界流体发泡方法 |
CN111154174B (zh) * | 2019-08-01 | 2022-08-23 | 华东理工大学 | 一种添加剂改性的聚丙烯发泡材料及其制备方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020045040A1 (en) * | 2000-08-30 | 2002-04-18 | Mitsuhiro Kanada | Microporous soundproofing material |
CN1484665A (zh) * | 2001-11-05 | 2004-03-24 | ���ߵ���Ƶϵͳ��˾ | 用于传输线的微孔泡沫电介质 |
-
2004
- 2004-10-11 CN CNB2004100670584A patent/CN100363408C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020045040A1 (en) * | 2000-08-30 | 2002-04-18 | Mitsuhiro Kanada | Microporous soundproofing material |
CN1484665A (zh) * | 2001-11-05 | 2004-03-24 | ���ߵ���Ƶϵͳ��˾ | 用于传输线的微孔泡沫电介质 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
超临界CO2制备微孔聚丙烯及其力学性能研究. 徐辉,陈存社.北京工商大学学报(自然科学版),第22卷第3期. 2004 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1621437A (zh) | 2005-06-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100363408C (zh) | 超临界co2发泡通用型聚丙烯树脂的方法 | |
CN1908053B (zh) | 超临界二氧化碳技术制备含硅聚丙烯纳米发泡材料的方法 | |
CN101580599A (zh) | 一种超临界流体制备发泡聚合物的方法 | |
WO2018040624A1 (zh) | 一种制备热塑性聚合物发泡珠粒的方法 | |
CN102167840B (zh) | 超临界模压发泡制备聚合物微孔发泡材料的方法 | |
Kumar et al. | A process for making microcellular thermoplastic parts | |
CN104277237A (zh) | 一种聚合物发泡材料的制备方法 | |
CN101880404B (zh) | 可生物降解聚乳酸发泡材料的制备方法 | |
CN102504323B (zh) | 可工业化的超临界流体技术制备聚合物发泡材料的方法 | |
CN107286475B (zh) | 一种聚丙烯发泡材料及其制备方法 | |
WO2009075208A1 (ja) | ポリオレフィン系樹脂発泡粒子の製造方法およびポリオレフィン系樹脂発泡粒子 | |
CN103435836B (zh) | 一种具有开孔结构的聚合物泡沫材料的制备方法 | |
CN105218851A (zh) | 一种制备聚合物开孔发泡材料的方法 | |
CN102229707B (zh) | 生物可降解的聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯高发泡倍率微孔发泡粒子及其制备方法 | |
CN102585271A (zh) | 超临界co2发泡制备纳米泡孔结构的pet泡沫 | |
CN102010517A (zh) | 一种超临界二氧化碳技术制备硅橡胶泡沫材料的方法 | |
CN113444278B (zh) | 利用超声波辅助高压流体制备聚合物泡沫材料的方法 | |
CN101386685B (zh) | 聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯发泡材料的制备方法 | |
CN101935405B (zh) | 一种热塑性聚酯弹性体闭孔微发泡制品的成型方法 | |
CN101565509B (zh) | 改性pbat发泡材料的制备方法 | |
CN114752097A (zh) | 一种开孔聚乳酸发泡材料及其制备方法 | |
CN107674233A (zh) | 聚碳酸酯微孔发泡材料的制备方法 | |
CN1631950A (zh) | 超临界二氧化碳协助渗透改性助剂制备低发泡聚丙烯树脂 | |
CN101565510B (zh) | 改性高分子发泡材料的制备方法 | |
CN105968767B (zh) | 一种聚甲基乙撑碳酸酯发泡材料及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080123 Termination date: 20101011 |