CN101831114A - 一种发泡聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发泡聚丙烯材料及其制备方法。发泡聚丙烯材料，由下述重量份数的组分组成：PP 100份，改性淀粉30～70份，发泡剂5～10份，高分子相容剂10～20份，分散剂1～5份，抗氧剂1～5份。本发明采用优异的共混技术综合了可生物聚丙烯材料和发泡聚丙烯材料的优点，从而使所制得的发泡材料具有高耐热、质轻、完全降解等特点。此种材料可广泛应用在日常用品上，如一次性餐盒、餐具、手提袋、购物袋、农用地膜等。

Description

一种发泡聚丙烯材料及其制备方法
[技术领域]
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种发泡聚丙烯材料及其制备方法。
[背景技术]
聚丙烯(PP)发泡材料与聚苯乙烯、聚氨酯、EVA发泡材料相较，以其优异的热稳定性性、良好的力学性能等优点而备受人们的喜爱。
但是，由于聚丙烯属半结晶型聚合物，其熔体强度很低，使得在发泡过程中所产生的气泡很难被PP所包覆，难以制成高质量的发泡材料。
随着社会的不断发展，人们对生活环境的追求也越来越高。高分子材料的出现与发展，极大的方便了人们的生活。然而，聚丙烯材料本身是很难自动降解的，所造成的“白色污染”现象日趋严峻，使得环境持续恶化。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种发泡质量好，可生物降解的发泡聚丙烯材料。
本发明另一个要解决的技术问题是提供一种上述发泡聚丙烯材料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种发泡聚丙烯材料，由下述重量份数的组分组成：
PP                   100
改性淀粉             30～70
发泡剂               5～10
高分子相容剂         10～20
分散剂               1～5
抗氧剂               1～5。
其中，所述的PP为熔融指数是在1.0～3.0g/10min，IZOD冲击强度大于400J/M的高抗冲共聚PP。所述改性淀粉经表面活化而成；活化过程为80重量份数的普通淀粉、18～22重量份数的乙酰化单甘油酯在高速混合机中混合15至30分钟，高速混合机转速1100～1300转/分，料温控制在50-70℃。所述发泡剂为偶氮二甲酰胺(ADCA)；所述的高分子相容剂为马来酸酐接枝EVA；所述分散剂为乙撑双硬脂酰胺；所述的抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂168和受阻酚类抗氧剂1010接质量比1∶1～1∶3复配而成。
一种上述发泡聚丙烯材料制备方法的技术方案是，包括以下步骤：
(1)改性淀粉活化步骤：按比例称取普通淀粉80重量份、乙酰化甘油单酯18～22重量份，在高速混合机中混合15至30分钟，高速混合机转速1100～1300转/分，料温控制在50-70℃，制得改性淀粉：
(2)按上述配比称取PP、改性淀粉、发泡剂、高分子相容剂、分散剂、抗氧剂；
(3)将称取好的PP、改性淀粉、发泡剂、高分子相容剂、分散剂、抗氧剂；在高速混合机(转速800转/分)中混合处理5～10分钟；
(4)将步骤(3)中混合好的物料，经单螺杆挤出机熔融挤出，造粒；单螺杆挤出机工艺条件为：单螺杆挤出机温度为150～170℃，螺杆转速600r/min，喂料频率50Hz，熔体压力3.0MPa。。
本发明采用优异的共混技术综合了可生物聚丙烯材料和发泡聚丙烯材料的优点，从而使所制得的发泡材料具有高耐热、质轻、完全降解等特点。此种材料可广泛应用在日常用品上，如一次性餐盒、餐具、手提袋、购物袋、农用地膜等。
[附图说明]
图1是本发明发泡聚丙烯材料板材在野外降解60天时的状态图。
图2是本发明发泡聚丙烯材料板材在野外降解120天时的状态图。
图3是本发明发泡聚丙烯材料板材在野外降解180天时的状态图。
[具体实施方式]
以下结合实施例对本发明作详细的说明：
在以下实施例中所选用聚丙烯为茂名石化的EPS30R，熔融指数为1.0～3.0g/10min，IZOD冲击强度大于400J/M；高分子相容剂EVA-g-MAH为南京德巴化工有限公司的EVA-G-1；所用抗氧剂为Ciba公司生产，商品牌号分别为Irganox1010和Irganox168；发泡剂偶氮二甲酰胺(ADCA)为荣和化工公司的AC#8；分散剂为市售的为乙撑双硬脂酰胺。
实施例1，由下述重量份数的原料制成：
PP  100份、改性淀粉30份、发泡剂5份、高分子相容剂10份、分散剂1份、抗氧剂1份。
按比例称取普通淀粉80重量份、乙酰化甘油单酯20重量份，在高速混合机中混合15至30分钟，高速混合机转速1100～1300转/分，料温控制在50-70℃，制得改性淀粉：
按配比称取原料，在高速搅拌机(转速800转/分)中混合8分钟，将混合料经过经单螺杆挤出机熔融挤出，造粒；单螺杆挤出机工艺条件为：单螺杆挤出机温度为150～170℃，螺杆转速600r/min，喂料频率50Hz，熔体压力3.0MPa。
实施例2，由下述重量份数的原料制成：
PP  100份、改性淀粉50份、发泡剂8份、高分子相容剂15份、分散剂3份、抗氧剂3份。
制备工艺同实施例1。
实施例3，由下述重量份数的原料制成：
PP 100份、改性淀粉70份、发泡剂10份、高分子相容剂20份、分散剂5份、抗氧剂5份。
制备工艺同实施例1。
对比例1，由下述重量分数的原料制成：
PP 100份、发泡剂5份、高分子相容剂10份、分散剂1份、抗氧剂1份。
制备工艺同实施例1。
性能评价方式及实行标准
将按上述方法完成造粒的发泡聚丙烯材料粒子材料事先在80～90℃的烘箱下干燥2小时，然后将干燥好的粒子材料在注塑成型机上注塑出标准测试样条。
拉伸性能按ASTM D-638进行，试样尺寸为180×12.7×3.2mm，拉伸速度为50mm/min；悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256进行，试样尺寸为64×12.7×3.2mm，缺口深度为试样厚度的1/3；比重按ISO 1183进行。
材料的综合性能通过测试所得的拉伸强度、断裂伸长率、IZOD缺口冲击强度、比重的数值进行评判。
实施例1-3的原料重量份数及制成的复合材料性能表
  组成(重量份)   实施例1   实施例2   实施例3   对比例1
  PP   100   100   100   100
  改性淀粉   30   50   70   0
  发泡剂   5   8   10   5
  高分子相容剂   10   15   20   10
  分散剂   1   3   5   1
  抗氧剂   1   3   5   1
  拉伸强度(MPa)   20   19   17   22
  断裂伸长率(％)   150   120   80   200
  IZOD缺口冲击强度(J/M)   135   120   100   200
  比重(g/cm3)   0.78   0.85   0.93   0.85
从表中可以看出：由于发泡剂的加入，材料的密度均很小。随着淀粉添加量的增大，材料的拉伸强度、断裂伸长率、IZOD缺口冲击强度均有小量的下降但幅度不大，而材料的密度有小量的增加。发泡剂添加量的增加理应使材料的密度减少，但减少的幅度没有由于淀粉添加量的增加所带来密度增加的幅度。本发明所制得的可生物降解的发泡PP材料，其密度低于普通聚丙烯、PS等材料。
对比实施例1和对比例1可知，淀粉的加入可以进一步提高聚丙烯材料的发泡质量，使得材料比重降低。淀粉的加入提高了聚丙烯材料的熔体强度，使得更多的气体能被包覆住，生产出高质量的泡沫材料。通用聚丙烯材料降解难的一个特点是其表面较小及气密性较好等因素。本发明的发泡聚丙烯材料，由于有较好的发泡质量，其薄壁使外界气体和水份相对更容易渗入。同时，由于发泡后密度降低，同质量体积增大，接受光照和与外界环境接触面积更大，发泡使比表面积增大从而有利于降解。泡沫密度越小，外界氧气、水分等越容易进入发泡体，在相同条件下，比密度高的泡沫越容易发生降解。这是本发明发泡聚丙烯材料相对通用聚丙烯的优点。
将按上述方法完成造粒的可生物降解PP粒子材料事先在80～90℃的烘箱下干燥2小时，然后将干燥好的粒子材料在发泡成型机上进行发泡成泡沫板材。
将泡沫板材裁剪成1×1×0.1m的板材，将板材丢置在垃圾场、农地等微生物富集地方进行降解。降解过程如附图所示。图1所示的板材放置60天，生物降解泡沫开始降解；图2所示的板材放置120天，生物降解泡沫大部分降解；图3所示的板材放置180天，生物降解泡沫已经完全降解。

Claims (5)

1.一种发泡聚丙烯材料，其特征在于，由下述重量份数的组分组成：
PP            100
改性淀粉      30～70
发泡剂        5～10
高分子相容剂  10～20
分散剂        1～5
抗氧剂        1～5。
2.根据权利要求1所述的发泡聚丙烯材料，其特征在于，所述的PP为熔融指数是在1.0～3.0g/10min，IZOD冲击强度大于400J/M的高抗冲共聚PP。
3.根据权利要求1所述的发泡聚丙烯材料，其特征在于，所述改性淀粉由普通淀粉经表面活化而成；活化过程为80重量份数的普通淀粉、18～22重量份数的乙酰化单甘油酯在高速混合机中混合15至30分钟，高速混合机转速1100～1300转/分，料温控制在50-70℃。
4.根据权利要求1所述的发泡聚丙烯材料，其特征在于，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；所述的高分子相容剂为马来酸酐接枝EVA；所述分散剂为乙撑双硬脂酰胺；所述的抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂168和受阻酚类抗氧剂1010按质量比1∶1～1∶3复配而成。
5.一种权利要求1所述的发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)改性淀粉活化步骤：按比例称取普通淀粉80重量份、乙酰化甘油单酯18～22重量份，在高速混合机中混合15至30分钟，高速混合机转速1100～1300转/分，料温控制在50-70℃，制得改性淀粉：
(2)按权利要求1所述的配比称取PP、改性淀粉、发泡剂、高分子相容剂、分散剂、抗氧剂；
(3)将称取好的PP、改性淀粉、发泡剂、高分子相容剂、分散剂、抗氧剂；在高速混合机(转速800转/分)中混合处理5～10分钟；
(4)将步骤(3)中混合好的物料，经单螺杆挤出机熔融挤出，造粒；单螺杆挤出机工艺条件为：单螺杆挤出机温度为150～170℃，螺杆转速600r/min，喂料频率50Hz，熔体压力3.0MPa。
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