CN114685842A - 一种导电聚丁烯发泡材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种导电聚丁烯发泡材料及其制备方法。本发明提供的制备方法中，将聚丁烯树脂、有机成核剂、抗收缩剂、导电高分子聚合物和助剂均匀混合后，经挤出机挤出造粒，然后通过注塑机成型为板材，将注塑板材在模压发泡设备中进行超临界流体的发泡，所得发泡材料收缩率低、泡孔尺寸小、冲击性能好，且具有导电性，是一种综合性能优异的功能型高分子发泡材料。

Description

一种导电聚丁烯发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及发泡材料领域，特别涉及一种导电聚丁烯发泡材料及其制备方法。

背景技术

聚丁烯具有优异的耐蠕变性、耐应力开裂性和冲击性能，在高温时仍能保持良好的机械性能，同时具有较高的填充性，被誉为“塑料黄金”，在诸多领域有较大的应用前景。

泡沫塑料具有质轻、隔热、吸音、减震、缓冲、储能等优异的性能，广泛地应用于包装材料、交通工具、建筑装饰、体育休闲、餐饮物流等领域。目前，比较常见的泡沫塑料为聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚丙烯等，对聚丁烯发泡材料的研究相对较少，鉴于聚丁烯的优异性能，可将其开发为功能型发泡材料，提高发泡材料的附加值，导电聚丁烯发泡材料可以应用于航空航天、精密电子仪器包装、通讯设备、医疗设备、电器设备等领域。

在聚合物发泡过程中，通常以无机纳米粒子作为异相成核剂来调控聚合物发泡材料的泡孔密度与泡孔尺寸，但无机纳米粒子与基体树脂的相容性较差，且易于团聚，降低了其成核效率与成核效果。

聚丁烯在熔融冷却后优先形成具有动力学优势的晶型II，在放置一段时间后晶型II逐步转化为具有热力学稳定性的晶型I，晶型I具有较高的熔点，同时聚丁烯为半结晶性聚合物，结晶度为35～55％，这使得聚丁烯板材在模压发泡过程中发泡温度窗口窄、发泡困难。

同时在聚丁烯模压发泡过程中，由于温度与压力较高，在瞬间泄压的过程中，大部分的超临界气体形成泡孔结构后会从材料内部逸出，而周围环境中的空气未能及时进入泡孔内部，泡孔内外形成的压力差将会使泡孔塌陷，宏观表现为发泡材料表层收缩严重，发泡产品成品率不高，相应的增大了聚丁烯发泡材料的单位成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种导电聚丁烯发泡材料及其制备方法。本发明提供的导电聚丁烯发泡材料能够降低收缩率、提高冲击性能、拓宽发泡温度窗口，且具有导电性。

本发明提供了一种导电聚丁烯发泡材料的制备方法，包括以下步骤：

a)将原料混合后挤出造粒，然后注塑成型为板材；

所述原料包括以下质量份的组分：

其中：

所述有机成核剂选自环糊精、杯芳烃、冠醚和瓜环中的一种或几种；

所述注塑成型的注射压力为40～90bar，注射速度为20～200cm³/s；

b)将所述板材置于模压发泡设备模腔内，升温后，向模腔内注入超临界流体并保压，然后泄压，得到初发泡材料；

c)对所述初发泡材料进行冷却定型，得到导电聚丁烯发泡材料。

优选的，所述抗收缩剂选自单硬脂酸甘油酯、分子蒸馏单甘酯、季戊四醇酯和柠檬酸碳酸氢钠中的一种或几种。

优选的，所述导电高分子聚合物选自聚乙炔、聚苯胺、聚呋喃、聚吡咯和聚噻吩中的一种或几种。

优选的，所述加工助剂选自抗氧剂、偶联剂、表面活性剂和爽滑剂中的一种或几种。

优选的，所述步骤a)中，所述注塑成型的注塑温度为180～220℃；

所述步骤a)中，所述挤出造粒的挤出温度为180～220℃；

所述板材的厚度为2～8mm；

所述板材包括聚丁烯的两种晶型：晶型I与晶型I′；其中，晶型I′的质量占比为5％～30％。

优选的，所述步骤b)中，所述超临界流体选自二氧化碳、氮气、氦气、烷烃、烯烃和卤代烃中的一种或几种。

优选的，所述步骤b)中，所述模压发泡设备的设定温度为100～130℃，设定压力为8～20MPa，设定泄压速率为1～15MPa/s。

优选的，所述加工助剂包括以下质量份的组分：

优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010和/或抗氧剂168；

所述偶联剂选自硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂和锆酸酯偶联剂中的一种或几种；

所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和月桂酸钠中的一种或几种；

所述爽滑剂选自油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸钙和硅酮中的一种或几种。

本发明还提供了一种上述技术方案中所述的制备方法制得的导电聚丁烯发泡材料。

本发明提供的制备方法中，将聚丁烯树脂、有机成核剂、抗收缩剂、导电高分子聚合物和助剂均匀混合后，经挤出机挤出造粒，然后通过注塑机成型为板材，将注塑板材在模压发泡设备中进行超临界流体的发泡，所得发泡材料收缩率低、泡孔尺寸小、冲击性能好，且具有导电性，是一种综合性能优异的功能型高分子发泡材料。

试验结果表明，本发明所得聚丁烯发泡材料的冲击强度在11.29KJ/m²以上，表现出良好的抗冲击性能，泡孔尺寸较小，在60μm以下，较小的泡孔尺寸赋予发泡材料良好的综合性能；同时，发泡材料收缩率在8％以下，收缩性得到改善；电导率大于10^-6S/cm，具有较好的导电性能；而且，发泡温度窗口达到106～122℃，具有较宽的温度窗口。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为实施例1中步骤S1所得注塑板材的DSC双峰结构图；

图2为实施例1所得导电聚丁烯发泡材料的SEM图。

具体实施方式

本发明提供了一种导电聚丁烯发泡材料的制备方法，包括以下步骤：

a)将原料混合后挤出造粒，然后注塑成型为板材；

所述原料包括以下质量份的组分：

其中：

所述有机成核剂选自环糊精、杯芳烃、冠醚和瓜环中的一种或几种；

所述注塑成型的注射压力为40～90bar，注射速度为20～200cm³/s；

b)将所述板材置于模压发泡设备模腔内，升温后，向模腔内注入超临界流体并保压，然后泄压，得到初发泡材料；

c)对所述初发泡材料进行冷却定型，得到导电聚丁烯发泡材料。

本发明提供的制备方法中，将聚丁烯树脂、有机成核剂、抗收缩剂、导电高分子聚合物和助剂均匀混合后，经挤出机挤出造粒，然后通过注塑机成型为板材，将注塑板材在模压发泡设备中进行超临界流体的发泡，所得发泡材料收缩率低、泡孔尺寸小、冲击性能好，且具有导电性，是一种综合性能优异的功能型高分子发泡材料。

[关于步骤a]：

a)将原料混合后挤出造粒，然后注塑成型为板材。

本发明中，所述原料包括以下质量份的组分：

其中：

所述聚丁烯树脂的聚丁烯为1-丁烯单体与共聚单体共聚形成的无规或嵌段共聚物，其中的共聚单体为丙烯单体和/或乙烯单体。本发明中，所述聚丁烯树脂的用量为60～90份，具体可为60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份。

所述有机成核剂选自环糊精、杯芳烃、冠醚和瓜环中的一种或几种；本发明采用上述特定的具有空间网状或立体构型的有机成核剂，避免了无机成核剂与基体树脂相容性差、易团聚、成核效果差的缺点，有效的增大了气固接触面积，降低了成核能垒，提高了成核效率，对泡孔的分布及尺寸的调节具有积极的作用，使所得发泡材料泡孔分布均匀、泡孔尺寸小(在60μm以下)，发泡材料力学性能优异。本发明中，所述有机成核剂的用量为0.05～2份，具体可为0.05份、0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、1.0份、1.5份、2.0份。

所述抗收缩剂优选为单硬脂酸甘油酯、分子蒸馏单甘酯、季戊四醇酯和柠檬酸碳酸氢钠中的一种或几种；本发明的配方体系中加入上述抗收缩剂，通过调节发泡过程中半熔融状态聚合物的表面张力，使得泡孔结构较为完整，泡孔壁较厚，在发泡材料与空气进行置换的过程中能够保持泡孔的形态基本不变。本发明中，所述抗收缩剂的用量为0.1～5份，具体可为0.1份、0.5份、0.8份、1.0份、1.2份、1.5份、2.0份、2.5份、3.0份、3.5份、4.0份、4.5份、5.0份。

所述导电高分子聚合物优选为聚乙炔、聚苯胺、聚呋喃、聚吡咯和聚噻吩中的一种或几种；本发明通过加入上述本征型高分子导电聚合物赋予聚丁烯发泡材料良好的导电性能，且不会破坏聚丁烯材料的其它性能，使材料同时具有耐高温、高抗冲的特点。本发明中，所述导电高分子聚合物的用量为5～20份，具体可为5份、8份、10份、12份、15份、20份。

所述加工助剂优选为抗氧剂、偶联剂、表面活性剂和爽滑剂中的一种或几种。其中，所述抗氧剂优选为抗氧剂1010和/或抗氧剂168。所述偶联剂优选为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂和锆酸酯偶联剂中的一种或几种。所述表面活性剂优选为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和月桂酸钠中的一种或几种。所述爽滑剂优选为油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸钙和硅酮中的一种或几种。本发明中，所述加工助剂的用量为0.1～10份，具体可为0.9份、1.05份、1.3份、1.1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份。

本发明中，所述加工助剂更优选为抗氧剂、偶联剂、表面活性剂和爽滑剂。进一步优选的，所述加工助剂中，各组分用量如下：

其中，所述抗氧剂的用量具体可为0.01份、0.1份、0.5份、1份。所述偶联剂的用量具体可为0.1份、0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份。所述表面活性剂的用量具体可为0.02份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份。所述爽滑剂的用量具体可为0.01份、0.1份、0.15份、0.2份。

本发明中，先将上述原料混合均匀。本发明对所述混合的方式没有特殊限制，能够将物料混匀即可，具体可在高速混合机中进行混合。所述混合的转速优选为50～500rpm，混合时间优选为1～10min。经混合均匀后，得到混合料。

本发明中，经上述混合后，进行挤出造粒。本发明中，优选利用双螺杆挤出机进行挤出造粒。其中，双螺杆挤出机的挤出温度优选为180～220℃，具体可为180℃、190℃、200℃、210℃、220℃。上述温度为挤出机的熔融段温度。

本发明中，经上述挤出造粒后，注塑成型为板材。本发明中，所述注塑成型可在注塑机上进行。注塑机的注塑温度优选为180～220℃，具体可为180℃、190℃、200℃、210℃、220℃。注塑成型的注射压力为40～90bar，具体可为40bar、45bar、50bar、55bar、60bar、65bar、70bar、75bar、80bar、85bar、90bar。注塑成型的注射速度为20～200cm³/s，具体可为20cm³/s、30cm³/s、40cm³/s、50cm³/s、60cm³/s、70cm³/s、80cm³/s、90cm³/s、100cm³/s、110cm³/s、120cm³/s、130cm³/s、140cm³/s、150cm³/s、160cm³/s、170cm³/s、180cm³/s、190cm³/s、200cm³/s。本发明将聚丁烯注塑板材作为模压发泡的原料，在注塑过程中受注塑压力及注射速度的影响，注塑板材稳定后同时呈现出聚丁烯的两种晶型，晶型I与晶型I＇，两者的熔点有一定的差异，低熔点晶型I＇有利于二氧化碳的溶解与浸润，减少了发泡过程的保温保压时间，提高了效率，同时晶型I与晶型I＇的双峰构型对于拓宽聚丁烯模压发泡的温度窗口有着非常重要的作用。本发明控制在上述注塑压力及注射速度条件下，聚丁烯链段部分区域形成了狭小的空间，有利于小晶粒I＇的形成，而对晶型II大晶粒的形成有一定的抑制，大晶粒的晶型II逐步转化为具有热力学稳定的晶型I。从聚丁烯两种晶型I与I＇的对比看，晶型I的熔点在130℃左右，晶型I＇的熔点在100℃左右，在模压发泡过程中I＇晶区的熔融有利于二氧化碳的溶解，对发泡过程有积极的促进作用，同时能拓宽聚丁烯模压发泡的温度窗口。

本发明通过上述注塑成型，得到板材。本发明中，所述板材的厚度优选为2～8mm，具体可为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm。本发明中，所述板材包括聚丁烯的两种晶型：晶型I与晶型I′；其中，晶型I′的质量占比为5％～30％，具体可为5％、10％、15％、20％、25％、30％。

[关于步骤b]：

b)将所述板材置于模压发泡设备模腔内，升温后，向模腔内注入超临界流体并保压，然后泄压，得到初发泡材料。

本发明中，将步骤a)注塑成型的板材放置于模压发泡设备模腔内后，先升温至设定温度。本发明优选设定模压发泡设备的温度为100～130℃，具体可为100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃。

本发明中，优选在模压发泡设备升至设定温度并待温度恒定后，向模腔内注入超临界流体。本发明中，所述超临界流体优选为二氧化碳、氮气、氦气、烷烃、烯烃和卤代烃中的一种或几种，上述超临界流体同时作为发泡剂。本发明中，将超临界流体以一定压力注入模压发泡设备并保压一段时间。其中，模压发泡设备的设定压力(即超临界流体的注入压力)优选为8～20MPa，具体可为8MPa、9MPa、10MPa、11MPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa。注入超临界流体后保压的时间优选为0.5～4h，具体可为0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3.0h、3.5h、4.0h。本发明中，经上述保压后，通过泄压阀快速泄压；所述泄压的速率优选为1～15MPa/s，具体可为1MPa/s、2MPa/s、3MPa/s、4MPa/s、5MPa/s、6MPa/s、7MPa/s、8MPa/s、9MPa/s、10MPa/s、11MPa/s、12MPa/s、13MPa/s、14MPa/s、15MPa/s。通过以上处理，注塑成型板材在模压发泡设备中充分发泡，得到初发泡材料。

[关于步骤c]：

c)对所述初发泡材料进行冷却定型，得到导电聚丁烯发泡材料。

本发明中，所述冷却定型可在恒温箱中进行。所述冷却定型的温度条件优选为5～20℃，具体可为5℃、10℃、15℃、20℃。所述冷却定型的时间优选为10～60min，具体可为10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min、60min。本发明经模压发泡后，对初发泡材料进行上述冷却定型，有利于促进聚丁烯的结晶速率，进而减小发泡材料的收缩率。

本发明提供的制备方法中，将聚丁烯树脂、有机成核剂、抗收缩剂、导电高分子聚合物和助剂均匀混合后，经挤出机挤出造粒，然后通过注塑机成型为板材，将注塑板材在模压发泡设备中进行超临界流体的发泡，所得发泡材料收缩率低、泡孔尺寸小、冲击性能好，且具有导电性，是一种综合性能优异的功能型高分子发泡材料。

本发明还提供了一种上述技术方案中所述的制备方法制得的导电聚丁烯发泡材料。

本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

1、本发明采用具有特定的空间网状或立体构型的有机成核剂，避免了无机成核剂与基体树脂相容性差、易团聚、成核效果差的缺点，有效的增大了气固接触面积，降低了成核能垒，提高了成核效率，对泡孔的分布及尺寸的调节具有积极的作用，所得发泡材料泡孔分布均匀，泡孔尺寸小，发泡材料力学性能优异。

2、本发明以聚丁烯注塑板材作为模压发泡的原料，在注塑过程中控制一定的注塑压力及射出速度，注塑板材稳定后同时呈现出聚丁烯的两种晶型--晶型I与晶型I＇，两者的熔点有一定的差异，低熔点晶型I＇有利于二氧化碳的溶解与浸润，减少了发泡过程的保温保压时间，提高了效率，同时晶型I与晶型I＇的双峰构型对于拓宽聚丁烯模压发泡的温度窗口有着非常重要的作用，能够拓宽发泡的温度窗口。

3、本发明在聚丁烯配方体系中加入一定的抗收缩剂，通过调节发泡过程中半熔融状态聚合物的表面张力，使得泡孔结构较为完整，泡孔壁较厚，在发泡材料与空气进行置换的过程中能够保持泡孔的形态基本不变。在模压发泡完成后，进行聚丁烯发泡材料的冷却定型有利于促进聚丁烯的结晶速率，进而减小发泡材料的收缩率。

4、本发明通过本征型高分子导电聚合物的加入赋予聚丁烯发泡材料良好的导电性能，同时具有耐高温、高抗冲的特点，是一种综合性能优异的功能型发泡材料，提高了发泡材料的附加值，可以应用于航空航天、精密电子仪器包装、通讯设备、医疗设备、电器设备等诸多领域。

试验结果表明，本发明所得聚丁烯发泡材料的冲击强度在11.29KJ/m²以上，表现出良好的抗冲击性能，泡孔尺寸较小，在60μm以下，较小的泡孔尺寸赋予发泡材料良好的综合性能；同时，发泡材料收缩率在8％以下，收缩性得到改善；电导率大于10^-6S/cm，具有较好的导电性能；而且，发泡温度窗口达到106～122℃，具有较宽的温度窗口。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例中每份物质的重量可以根据设备的规格型号及生产能力确定为1～1000Kg/份。

实施例1

S1、将80份聚丁烯树脂、0.5份环糊精、1份单硬脂酸甘油酯、10份聚苯胺、0.1份抗氧剂1010、0.5份硅烷偶联剂、0.2份十二烷基苯磺酸钠、0.1份油酸酰胺在高速混合机均匀混合后，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的熔融段温度为200℃，然后对挤出造粒的粒子进行注塑，注塑温度为200℃，注射压力为55bar，注射速度为85cm³/s。所得注塑板材厚度为4mm，通过DSC测得晶型I＇在聚丁烯晶体(晶型I与晶型I＇)中的质量占比为12％，其测试结果参见图1，图1为实施例1中步骤S1所得注塑板材的DSC双峰结构图。

S2、将4mm厚注塑成型板材放置于模压发泡设备模腔内，温度设定为110℃，温度稳定后，向发泡设备模腔内注入12MPa的二氧化碳气体，保压1h后通过泄压阀快速泄压，泄压速率为10MPa/s，得到初发泡材料。

S3、将所得初发泡材料在恒温箱中进行冷却定型，温度设定为10℃，时间为30min，得到导电聚丁烯发泡材料。

对所得导电聚丁烯发泡材料进行扫描电镜观测，结果如图2所示，图2为实施例1所得导电聚丁烯发泡材料的SEM图，可以看出，所得发泡材料形成了均匀的泡孔结构，且泡孔孔径尺寸较小。

实施例2

S1、将85份聚丁烯树脂、0.3份杯芳烃、1.2份分子蒸馏单甘酯、12份聚乙炔、0.1份抗氧剂168、0.5份钛酸酯偶联剂、0.3份十二烷基硫酸钠、0.15份芥酸酰胺在高速混合机均匀混合后，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的熔融段温度为205℃，然后对挤出造粒的粒子进行注塑，注塑温度为190℃，注射压力为65bar，注射速度为75cm³/s。所得注塑板材厚度为5mm，通过DSC测得晶型I＇在聚丁烯晶体(晶型I与晶型I＇)中的质量占比为15％。

S2、将5mm厚注塑成型板材放置于模压发泡设备模腔内，温度设定为115℃，温度稳定后，向发泡设备模腔内注入10MPa的二氧化碳气体，保压1.5h后通过泄压阀快速泄压，泄压速率为12MPa/s，得到初发泡材料。

S3、将所得初发泡材料在恒温箱中进行冷却定型，温度设定为15℃，时间为45min，得到导电聚丁烯发泡材料。

实施例3

S1、将75份聚丁烯树脂、0.2份冠醚、0.8份季戊四醇酯、15份聚呋喃、0.1份抗氧剂1010、0.5份铝酸酯偶联剂、0.5份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、0.2份硬脂酸钙在高速混合机均匀混合后，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的熔融段温度为190℃，然后对挤出造粒的粒子进行注塑，注塑温度为210℃，注射压力为65bar，注射速度为80cm³/s。所得注塑板材厚度为6mm，通过DSC测得晶型I＇在聚丁烯晶体(晶型I与晶型I＇)中的质量占比为10％。

S2、将6mm厚注塑成型板材放置于模压发泡设备模腔内，温度设定为120℃，温度稳定后，向发泡设备模腔内注入10MPa的二氧化碳气体，保压2h后通过泄压阀快速泄压，泄压速率为10MPa/s，得到初发泡材料。

S3、将所得初发泡材料在恒温箱中进行冷却定型，温度设定为15℃，时间为60min，得到导电聚丁烯发泡材料。

实施例4

S1、将90份聚丁烯树脂、0.4份瓜环、1.5份柠檬酸碳酸氢钠、8份聚噻吩、0.1份抗氧剂168、0.5份锆酸酯偶联剂、0.4份月硅酸钠、0.1份硅酮在高速混合机均匀混合后，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的熔融段温度为200℃，然后对挤出造粒的粒子进行注塑，注塑温度为200℃，注射压力为55bar，注射速度为95cm³/s。所得注塑板材厚度为3mm，通过DSC测得晶型I＇在聚丁烯晶体(晶型I与晶型I＇)中的质量占比为12％。

S2、将3mm厚注塑成型板材放置于模压发泡设备模腔内，温度设定为110℃，温度稳定后，向发泡设备模腔内注入16MPa的二氧化碳气体，保压0.5h后通过泄压阀快速泄压，泄压速率为12MPa/s，得到初发泡材料。

S3、将所得初发泡材料在恒温箱中进行冷却定型，温度设定为10℃，时间为20min，得到导电聚丁烯发泡材料。

对比例1

按照实施例1实施，不同的是，原料中不添加导电高分子聚合物。

对比例2

按照实施例1实施，不同的是，将有机成核剂替换为常规无机成核剂-1250目滑石粉。

对比例3

按照实施例1实施，不同的是，原料中不添加抗收缩剂，且在模压发泡后不进行冷却定型。

对比例4

按照实施例1实施，不同的是，采用挤出工艺制备聚丁烯预发泡板材。

具体过程如下：

S1、将80份聚丁烯树脂、0.5份环糊精、1份单硬脂酸甘油酯、10份聚苯胺、0.1份抗氧剂1010、0.5份硅烷偶联剂、0.2份十二烷基苯磺酸钠、0.1份油酸酰胺在高速混合机均匀混合后，经挤出机挤出为4mm厚的板材，挤出机的熔融段温度为200℃。通过DSC测得聚丁烯中只存在稳定的晶体I。

S2～S3：同实施例1。

实施例5：产品测试

对实施例1～4及对比例1～4所得发泡材料进行性能测试，结果参见表1。

表1实施例1～4及对比例1～4所得发泡材料的性能

由表1测试结果可以看出，本发明实施例1～4所得聚丁烯发泡材料的冲击强度在11.29KJ/m²以上，表现出良好的抗冲击性能，泡孔尺寸较小，在60μm以下，较小的泡孔尺寸赋予发泡材料良好的综合性能；同时，发泡材料收缩率在8％以下，收缩性得到改善；电导率大于10^-6S/cm，具有较好的导电性能；而且，发泡温度窗口达到106～122℃，具有较宽的温度窗口。与实施例1相比，对比例1的导电性明显降低，冲击强度也明显降低，证明，若不添加导电高分子聚合物，则发泡材料的导电性和抗冲击性能均下降，本发明添加导电高分子聚合物，有利于提高材料导电性以及抗冲击性能。与实施例1相比，对比例2的泡孔尺寸显著增大，冲击强度明显降低，证明，若将本发明有机成核剂替换为常规无机成核剂，则发泡材料的泡孔明显变大，且抗冲击性能降低，本发明采用特定有机成核剂，能够减小泡孔尺寸，提高抗冲击性能。与实施例1相比，对比例3的收缩率明显变大，冲击强度明显降低，证明，本发明引入抗收缩剂且发泡后进行冷却定型，能够降低材料收缩率并提高抗冲击性能。与实施例1相比，对比例4所得产品中只存在稳定的晶体I，未形成晶型I＇，产品的发泡温度窗口明显变窄，冲击强度降低，证明，本发明采用注塑成型并控制注射压力及速度，能够拓宽发泡温度窗口，并提高抗冲击性能。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或***，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有近似于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种导电聚丁烯发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将原料混合后挤出造粒，然后注塑成型为板材；

所述原料包括以下质量份的组分：

其中：

所述有机成核剂选自环糊精、杯芳烃、冠醚和瓜环中的一种或几种；

所述注塑成型的注射压力为40～90bar，注射速度为20～200cm³/s；

b)将所述板材置于模压发泡设备模腔内，升温后，向模腔内注入超临界流体并保压，然后泄压，得到初发泡材料；

c)对所述初发泡材料进行冷却定型，得到导电聚丁烯发泡材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述抗收缩剂选自单硬脂酸甘油酯、分子蒸馏单甘酯、季戊四醇酯和柠檬酸碳酸氢钠中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电高分子聚合物选自聚乙炔、聚苯胺、聚呋喃、聚吡咯和聚噻吩中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加工助剂选自抗氧剂、偶联剂、表面活性剂和爽滑剂中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述注塑成型的注塑温度为180～220℃；

所述步骤a)中，所述挤出造粒的挤出温度为180～220℃；

所述板材的厚度为2～8mm；

所述板材包括聚丁烯的两种晶型：晶型I与晶型I′；其中，晶型I′的质量占比为5％～30％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，所述超临界流体选自二氧化碳、氮气、氦气、烷烃、烯烃和卤代烃中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，所述模压发泡设备的设定温度为100～130℃，设定压力为8～20MPa，设定泄压速率为1～15MPa/s。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述加工助剂包括以下质量份的组分：

9.根据权利要求4或8所述的制备方法，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010和/或抗氧剂168；

所述偶联剂选自硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂和锆酸酯偶联剂中的一种或几种；

所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和月桂酸钠中的一种或几种；

所述爽滑剂选自油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸钙和硅酮中的一种或几种。

10.一种权利要求1～9中任一项所述的制备方法制得的导电聚丁烯发泡材料。

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