CN109940779A - 一种隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法以及*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种隔音保温轻质聚丙烯发泡板制备方法，该方法包括如下步骤：步骤一、将PP母粒、橡胶与填料混合进行挤出造粒，制备得到改性PP粒子，挤出温度为100～200℃；步骤二、将改性PP粒子通过片层挤出的方式，制备得到PP片材，挤出温度为100～200℃，压力为10～400MPa；步骤三、对PP片材进行超临界CO2饱和过程，饱和过程的温度为100～200℃，压力为1～40MPa；步骤四：将CO2饱和的PP片材放入高压反应釜中进行发泡。
Description
发明内容
本发明涉及发泡板领域，具体涉及一种隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法。
背景技术
近年来，聚丙烯发泡材料(PP)以其低密度、良好的耐热性能、力学性能和良好的环境适应性等特点，被广泛应用在包装、汽车、热绝缘体、建筑吸音等领域。传统的发泡材料(PE、PS等)在成型过程中使用的发泡剂会破坏大气且制品废弃物不腐烂、难回收，易对周围环境造成“白色污染”，而PP发泡过程不需要使用发泡剂。而PP属于结晶性聚合物，在超过熔融温度后熔体强度会快速下降，使得其发泡成型较为困难。
公开号为CN106393539A的专利文献1公开了一种制备聚合物发泡体的方法，具体地包括吐下步骤：在一第一特定温度及一第一特定压力下，于一持压时间，在该聚合物本体上进行一压力诱导流动(pressure-induced flow,PIF)步骤来获得一聚合物片材；以及在一第二特定温度及一第二特定压力下，于一饱和时间内，在该聚合物片材上注入一发泡剂进行一发泡步骤而获得一聚合物发泡体。其中，所述的压力诱导流动(PIF)成型是固态聚合物在外加力场的作用下沿指定方向流动变形,形成了特殊的片层结构；其可以大幅度提高PP的力学性能,特别是冲击强度，然而此种处理方式会导致产品密度偏大，具体专利文献1中，样品的密度最小仅做到0.66g/cm3，即作为发泡体的关键性能指标-轻质受到限制。
另外，由于噪音污染等问题，目前市场上对材隔音保温以及轻质性能的诉求日益强烈。
发明内容
现有的PP发泡技术主要实现密度低，强度高的功能，而本发明能在保证密度低，强度高的基础上实现隔声效果好，能应用于建筑吸音领域；能实现隔热效果好，是目前发泡材料中隔热效果最好材料，能应用于冷链物流领域。
第一方面，本发明提供一种隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、将PP母粒、橡胶与填料混合进行挤出造粒，制备得到改性PP粒子，挤出温度为100～200℃；
步骤二、将改性PP粒子通过片层挤出的方式，制备得到PP片材，挤出温度为100～200℃，压力为10～400MPa；
步骤三、对PP片材进行超临界CO2饱和过程，饱和过程的温度为100～200℃，压力为1～40MPa；
步骤四、将CO2饱和的PP片材放入高压反应釜中进行发泡。
在本发明一些优选实施方式中，所述PP母粒、橡胶与填料的重量比例为100:1～5:1～5；优选地，所述PP母粒、橡胶与填料的重量比例为100:3:3。
在本发明一些优选实施方式中，所述的橡胶选自丁基橡胶、SBS、SEBS、EPDM中的一种或者两种以上。
在本发明一些优选实施方式中，所述的填料选自碳酸钙、炭黑、玻璃微珠、蒙脱土、滑石粉、蛭石粉中的一种或者两种以上。
在本发明一些优选实施方式中，所述步骤一中，将PP母粒、橡胶与填料经由挤出造粒模头挤出线材，挤出的线材经冷却装置冷却结晶定型，后经过剪切制备得到改性PP粒子；优选地，挤出造粒模头挤出线材的挤出温度为180℃。
在本发明一些优选实施方式中，所述步骤二中，将改性PP粒子通过片材挤出模头制备得到PP片材；优选地，挤出温度150℃，压力为35MPa。
在本发明一些优选实施方式中，所述步骤三中，所述的PP片材在恒温恒压罩进行超临界CO2饱和过程；优选地，恒温恒压罩的温度为155℃，压力为14MPa；
在本发明一些优选实施方式中，所述的步骤四中，将CO2饱和的PP片材放入高压反应釜，高压反应釜的温度为155℃，压力为14MPa，恒压时间为10min后释压进行发泡。
在本发明一个具体的实施例中，本发明密度最小能做到0.044g/cm3，导热系数＜30mw/mk，复合保温车厢板应用需求，从500-3000Hz声强能降低20分贝。
本发明提供的上述方法中，首先利用挤出造粒将PP母粒、橡胶与填料混合均匀，后再进行PP片材挤出工序；在PP片材的挤出过程中舍弃掉压力诱导流动(PIF)处理步骤，且经过滚轮辊压，尺寸稳定性更高；采用片材挤出模头挤出片材。本发明提供的方法能显著降低发泡体的密度，且在保温隔音方面的性能获得了显著的提升。
第二方面，本发明提供一种实施上述所述制备方法的***，该***包括挤出造粒装置、片材挤出装置以及高压反应釜。
进一步优选地，所述的挤出造粒装置包括第一进料斗、挤出造粒模头、第一上下滚轮、第一冷却槽以及第一收料斗；所述的第一上下滚轮包括与线材输送方向垂直设置的第一上滚轮和第一下滚轮，所述第一上下滚轮设置在挤出造粒模头与第一冷却槽之间，第一收料斗设置在第一冷却槽的下游；
所述的片材挤出装置，包括第二进料斗、片材挤出模头、第二上下滚轮、恒温恒压罩、超临界CO2注射器以及切割刀，第二上下滚轮衔接挤出造粒模头，所述的第二上下滚轮包括于板材输送方向的第二上滚轮和第二下滚轮，第二上下滚轮设置在片材挤出模头与恒温恒压罩之间，超临界CO2注射器装设在恒温恒压罩内，切割刀设置在恒温恒压罩的下游；
再进一步优选地，所述第一收料斗内设有剪切刀。
本发明提供的挤出造粒装置中，高温挤出的线材经由第一上滚轮和第二下滚轮的滚压，快速冷却，且也具有快速冷却的效果，接续进入冷却槽后进一步结晶定型，定型后的线材经剪切刀剪切后收集在第一收料斗内；本发明提供的片材挤出装置中，上下滚轮辊压片材，尺寸稳定性更高。
通过上述***实施本发明的制备方法，本发明密度最小能做到0.044g/cm3，导热系数＜30mw/mk，复合保温车厢板应用需求，从500-3000Hz声强能降低20分贝。
附图说明
图1为本发明提供的挤出造粒装置的结构示意图；
图2为本发明提供的片材挤出装置的结构示意图；
图3为本发明实施例1获得发泡板的声阻测试图谱。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作出进一步详细的说明。
一、一种隔音保温的轻质聚丙烯发泡板制备***
本发明提供一种隔音保温的轻质聚丙烯发泡板制备***，该***包括挤出造粒装置、片材挤出装置以及高压反应釜；
如图1所示，本发明提供一种挤出造粒装置，包括第一进料斗1、挤出造粒模头2、第一上下滚轮3、第一冷却槽10以及第一收料斗4，第一上下滚轮3衔接挤出造粒模头2，所述的第一上下滚轮包括第一上滚轮和第一下滚轮，所述第一上滚轮和第一下滚轮设置方向与线材的输送方向垂直，第一冷却槽10衔接第一上下滚轮3且其内也设有牵引滚轮11，第一冷却槽10内装设有冷却水，第一收料斗4处设有剪切刀，另外，在第一收料斗与第一冷却槽之间也设置有上下滚轮12；物料经由第一进料斗进入第一挤压腔，最后在挤出造粒模头的作用下挤出线材，该线材经第一上下滚轮进入第一冷却槽，剪切刀(图示未示出)剪切线材后获得改性PP粒子，第一收料斗4收集改性PP粒子；其中线材经由第一上下滚轮的辊压，快速冷却，接续进入第一冷却槽10后冷却结晶定型，定型后的线材经剪切刀剪切后收集在第一收料斗内；
如图2所示，本发明还提供一种片材挤出装置，包括第二进料斗5、片材挤出模头6、第二上下滚轮7、恒温恒压罩13、超临界CO2注射器8以及切割刀9，第二上下滚轮7衔接挤出造粒模头，所述的第二上下滚轮7包括第二上滚轮和第二下滚轮，所述第二上滚轮和第二上滚轮与板材的输送方向垂直设置，恒温恒压罩13衔接第二上下滚轮7且其内也配备有多对上下滚轮14；超临界CO2注射器8装设在恒温恒压罩14内且其注射头对准片材，切割刀9与恒温恒压罩13之间也设有上下滚轮15；线材经由第二进料斗5进入第二挤压腔，其在片材挤出模头6的作用下挤出片材，片材经由第二上下滚轮7滚压牵引进入恒温恒压护罩内，在该恒温恒压护罩内利用超临界CO2注射器对片材进行CO2饱和过程。
高压反应釜用于CO2饱和的PP片材的发泡过程。
二、一种隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法
以下列举具体的实施例对本发明隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法进行详细的说明。
实施例1
一种隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、按重量份数计算，将100份PP母粒，3份橡胶SBS与3份填料碳酸钙放入第一料斗经由挤出造粒模头挤出线材，挤出温度为180℃；挤出的线材经冷却槽冷却结晶定型，剪切制备得到改性PP粒子；
步骤二、将改性PP粒子通过片材挤出模头制备得到PP片材，挤出温度150℃，压力为35MPa，PP片材经由第二上下滚轮辊压后进入恒温恒压罩；
步骤三、在恒温恒压罩内超临界CO2注射器注射超临界CO2以至饱和，恒温恒压罩的温度为155℃，压力为14MPa；
步骤四、将CO2饱和的PP片材裁切后放入高压反应釜，高压反应釜的温度为155℃，压力为14MPa，恒压时间为10min后释压进行发泡获得发泡板。
将获得的发泡板进行声阻测试，测试图谱参见图3，在发泡体系中存在多个组分的时候，声波对接触到不同的组分会进行折射和漫反射，从而形成声阻，所以在PP发泡体系中加入橡胶和填料能提升声阻性能。
实施例2
一种隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、按重量份数计算，将100份PP母粒与3份填料碳酸钙放入第一料斗经由挤出造粒模头挤出线材，挤出温度为180℃；挤出的线材经冷却槽冷却结晶定型，剪切制备得到改性PP粒子；
步骤二、将改性PP粒子通过片材挤出模头制备得到PP片材，挤出温度150℃，压力为35MPa，PP片材经由第二上下滚轮辊压后进入恒温恒压罩；
步骤三、在恒温恒压罩内超临界CO2注射器注射超临界CO2以至饱和，恒温恒压罩的温度为155℃，压力为14MPa；
步骤四、将CO2饱和的PP片材裁切后放入高压反应釜，高压反应釜的温度为155℃，压力为14MPa，恒压时间为10min后释压进行发泡获得发泡板。
实施例3
一种隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、按重量份数计算，将100份PP母粒与3份橡胶SBS放入第一料斗经由挤出造粒模头挤出线材，挤出温度为180℃；挤出的线材经冷却槽冷却结晶定型，剪切制备得到改性PP粒子，
步骤二、将改性PP粒子通过片材挤出模头制备得到PP片材，挤出温度150℃，压力为35MPa，PP片材经由第二上下滚轮辊压后进入恒温恒压罩；
步骤三、在恒温恒压罩内超临界CO2注射器注射超临界CO2以至饱和，恒温恒压罩的温度为155℃，压力为14MPa；
步骤四、将CO2饱和的PP片材裁切后放入高压反应釜，高压反应釜的温度为155℃，压力为14MPa，恒压时间为10min后释压进行发泡获得发泡板。
实施例4
一种隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、按重量份数计算，将100份PP母粒，10份橡胶SBS与3份填料碳酸钙放入第一料斗经由挤出造粒模头挤出线材，挤出温度为180℃；挤出的线材经冷却槽冷却结晶定型，剪切制备得到改性PP粒子，
步骤二、将改性PP粒子通过片材挤出模头制备得到PP片材，挤出温度150℃，压力为35MPa，PP片材经由第二上下滚轮辊压后进入恒温恒压罩；
步骤三、在恒温恒压罩内超临界CO2注射器注射超临界CO2以至饱和，恒温恒压罩的温度为155℃，压力为14MPa；
步骤四、将CO2饱和的PP片材裁切后放入高压反应釜，高压反应釜的温度为155℃，压力为14MPa，恒压时间为10min后释压进行发泡获得发泡板。
实施例5
一种隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、按重量份数计算，将100份PP母粒，3份橡胶SBS与10份填料碳酸钙放入第一料斗经由挤出造粒模头挤出线材，挤出温度为180℃；挤出的线材经冷却槽冷却结晶定型，剪切制备得到改性PP粒子，
步骤二、将改性PP粒子通过片材挤出模头制备得到PP片材，挤出温度150℃，压力为35MPa，PP片材经由第二上下滚轮辊压后进入恒温恒压罩；
步骤三、在恒温恒压罩内超临界CO2注射器注射超临界CO2以至饱和，恒温恒压罩的温度为155℃，压力为14MPa；
步骤四、将CO2饱和的PP片材裁切后放入高压反应釜，高压反应釜的温度为155℃，压力为14MPa，恒压时间为10min后释压进行发泡获得发泡板。
实施例6
一种隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、按重量份数计算，将100份PP母粒，3份橡胶SBS与10份填料碳酸钙放入第一料斗经由挤出造粒模头挤出线材，挤出温度为100℃；挤出的线材经冷却槽冷却结晶定型，剪切制备得到改性PP粒子，
步骤二、将改性PP粒子通过片材挤出模头制备得到PP片材，挤出温度150℃，压力为35MPa，PP片材经由第二上下滚轮辊压后进入恒温恒压罩；
步骤三、在恒温恒压罩内超临界CO2注射器注射超临界CO2以至饱和，恒温恒压罩的温度为155℃，压力为14MPa；
步骤四、将CO2饱和的PP片材裁切后放入高压反应釜，高压反应釜的温度为155℃，压力为14MPa，恒压时间为10min后释压进行发泡获得发泡板。
对比例1
一种隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、按重量份数计算，将100份PP母粒，3份橡胶SBS与3份填料碳酸钙放入第一料斗经由挤出造粒模头挤出线材，挤出温度为180℃；挤出的线材经冷却槽冷却结晶定型，剪切制备得到改性PP粒子，
步骤二、将改性PP粒子通过片材挤出模头制备得到PP片材，挤出温度150℃，压力为35Mpa；
步骤三、将制备得到的片材放置在高压容器中，随后在该高压容器中注入超临界CO2，温度155℃，压力为13.8MPa，恒压时间为10min；瞬间降压以实现PP发泡。
对比例2
依据文献1的聚丙烯发泡板制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、按重量份数计算，将100份PP母粒进行一压力诱导流动(PIF)步骤获得PP板材，且参照文献1，最优的PIF条件为150℃，34.5Mpa以及10S；
步骤二、PIF步骤后，将制备得到的样品放置在高压容器中，随后在该高压容器中注入超临界CO2，温度155℃，压力为13.8MPa，恒压时间为10min；瞬间降压以实现PP发泡。
试验例
将实施例以及对比例制备得到的发泡体的性能进行对比，其结果如表1所示。
表1
从表1获得性能数据可以获知，相对于PIF步骤，本发明密度最小能做到0.044g/cm3，导热系数＜30mw/mk，复合保温车厢板应用需求，从500-3000Hz声强能降低20分贝
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
步骤一、将PP母粒、橡胶与填料混合进行挤出造粒，制备得到改性PP粒子，挤出温度为100～200℃；
步骤二、将改性PP粒子通过片层挤出的方式，制备得到PP片材，挤出温度为100～200℃，压力为10～400MPa；
步骤三、对PP片材进行超临界CO2饱和过程，饱和过程的温度为100～200℃，压力为1～40MPa；
步骤四、将CO2饱和的PP片材放入高压反应釜中进行发泡。
2.根据权利要求1所述的隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法，其特征在于：所述PP母粒、橡胶与填料的重量比例为100:1～5:1～5；优选地，所述PP母粒、橡胶与填料的重量比例为100:3:3。
3.根据权利要求1所述的隔音保温的聚丙烯发泡板制备方法，其特征在于：所述的橡胶选自丁基橡胶、SBS、SEBS、EPDM中的一种或者两种以上。
4.根据权利要求1所述的隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法，其特征在于：所述的填料选自碳酸钙、炭黑、玻璃微珠、蒙脱土、滑石粉、蛭石粉中的一种或者两种以上。
5.根据权利要求1所述的隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，将PP母粒、橡胶与填料经由挤出造粒模头挤出线材，挤出的线材经冷却装置冷却结晶定型，后经过剪切制备得到改性PP粒子；优选地，挤出造粒模头挤出线材的挤出温度为180℃。
6.根据权利要求1所述的隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，将改性PP粒子通过片材挤出模头制备得到PP片材；优选地，挤出温度150℃，压力为35MPa。
7.根据权利要求1所述的隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，所述的PP片材在恒温恒压罩进行超临界CO2饱和过程；优选地，恒温恒压罩的温度为155℃，压力为14MPa；
8.根据权利要求1所述的隔音保温轻质聚丙烯发泡板的制备方法，其特征在于：所述的步骤四中，将CO2饱和的PP片材放入高压反应釜，高压反应釜的温度为155℃，压力为14MPa，恒压时间为10min后释压进行发泡。
9.一种实施权利要求1～8任意一项所述制备方法的***，其特征在于：该***包括挤出造粒装置、片材挤出装置以及高压反应釜。
10.根据权利要求9所述的***，其特征在于：所述的挤出造粒装置包括第一进料斗、挤出造粒模头、第一上下滚轮、第一冷却槽以及第一收料斗；所述的第一上下滚轮包括与线材输送方向垂直设置的第一上滚轮和第一下滚轮，所述第一上下滚轮设置在挤出造粒模头与第一冷却槽之间，第一收料斗设置在第一冷却槽的下游；
所述的片材挤出装置包括第二进料斗、片材挤出模头、第二上下滚轮、恒温恒压罩、超临界CO2注射器以及切割刀，第二上下滚轮衔接挤出造粒模头，所述的第二上下滚轮包括于板材输送方向的第二上滚轮和第二下滚轮，第二上下滚轮设置在片材挤出模头与恒温恒压罩之间；超临界CO2注射器装设在恒温恒压罩内，切割刀设置在恒温恒压罩的下游；
优选地，所述第一收料斗内设有剪切刀。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190628 |