CN116285095A - 一种改性聚丙烯发泡材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种改性聚丙烯发泡材料及其制备方法，所述改性聚丙烯树脂组合物，包括如下原料：聚丙烯、端羟基聚丁二烯、固化剂、交联改性剂、发泡剂、润滑剂、抗氧剂；其中，所述固化剂为多异氰酸酯固化剂；所述交联改性剂为多臂星形聚合物交联改性剂。本发明所述的改性聚丙烯树脂组合物，在提高材料硬度的同时，耐温程度有大幅度的提高，具有极佳的热稳定性，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及发泡材料技术领域，特别是指一种改性聚丙烯发泡材料及其制备方法。
背景技术
聚烯烃发泡材料是传统发泡材料之一，其主要是以聚乙烯为材质，通过添加发泡剂发泡制备而成。聚烯烃发泡材料存在的主要问题是耐热性能和强度性能偏低，因此，应用领域受到限制。尤其是随着聚烯烃发泡材料在汽车门板、发动机等部位的开发应用，通常要求发泡材料能够耐受100℃的使用温度，这对聚烯烃发泡材料的耐热性和强度提出了更高要求。
聚丙烯发泡材料是聚烯烃发泡材料中的一种，其分子结构中因为存在叔碳，在高温加工过程中易于脱除氢原子，生成叔碳自由基，导致聚丙烯分子链的降解，同时，聚丙烯熔体强度偏低，提高了发泡的难度和泡孔均匀度的控制要求，因此，对聚丙烯进行改性以提高发泡性能是目前亟待解决的问题。
中国专利文献CN112280170A公开了一种车用内饰件聚丙烯组合物及其制备方法，其采用聚丙烯、聚乙烯和聚丁二烯为树脂基体，以聚丙二醇缩水甘油醚为固化剂，进而制备聚丙烯发泡制品。上述方法虽然在一定程度上提高了聚丙烯材料的机械强度，但是对于聚丙烯熔体强度的提升有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性聚丙烯发泡材料及其制备方法，解决现有技术中的聚丙烯发泡材料强度不佳的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种改性聚丙烯发泡材料，包括如下原料：聚丙烯、端羟基聚丁二烯、固化剂、交联改性剂、发泡剂、润滑剂、抗氧剂；
其中，所述固化剂为多异氰酸酯固化剂；所述交联改性剂为多臂星形聚合物交联改性剂。
优选地，所述多异氰酸酯固化剂为甲苯二异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、4,4′－二苯基甲烷二异氰酸酯、多甲撑多苯基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。
优选地，所述多臂星形聚合物交联改性剂为聚乙二醇-b-聚4-乙烯基吡啶、聚乙二醇-b-聚苯乙烯、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸-b-聚苯乙烯、聚丙烯酸-b-聚苯乙烯-b-聚丙烯酸、聚4-乙烯基吡啶-b-聚苯乙烯-b-聚4-乙烯基吡啶中的一种或多种。
优选地，所述多臂星形聚合物交联改性剂为聚丙烯酸-b-聚苯乙烯-b-聚丙烯酸。
优选地，所述端羟基聚丁二烯为数均分子量为2800-3600的端羟基聚丁二烯。
优选地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。
优选地，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
优选地，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯中的一种或多种。
优选地，所述的改性聚丙烯发泡材料，包括如下重量份的原料：
本发明还提供一种所述的改性聚丙烯发泡材料的制备方法，包括如下步骤：取聚丙烯、端羟基聚丁二烯、固化剂、交联改性剂、发泡剂、润滑剂、抗氧剂，混合均匀，再进行造粒、挤出成型、辐照、发泡，即得。
优选地，所述的改性聚丙烯发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取聚丙烯、端羟基聚丁二烯、固化剂、交联改性剂、润滑剂、抗氧剂，混合均匀，得到混合物料；
(2)将所述混合物料在140-160℃下进行密炼挤出造粒，得到第一颗粒物料；
(3)将所述第一颗粒物料在180-200℃下进行熔融挤出造粒，得到第二颗粒物料；
(4)向所述第二颗粒物料中加入发泡剂，混合均匀，在145-165℃下进行熔融挤出造粒，得到第三颗粒物料；
(5)将所述第三颗粒物料在140-160℃下搅拌烘干30-90min，再在150-170℃下进行挤出成型，得到挤出母片；
(6)将所述挤出母片置于辐照条件下进行辐照交联，再将经过辐照交联的挤出母片在205-225℃下进行发泡，即得。
本发明所述改性聚丙烯发泡材料还可以根据需求进行裁切等加工。所述改性聚丙烯发泡材料的用途包括但不限于：汽车顶棚、方向盘、行李舱内衬及空调机的蒸汽阻尼板、侧护板、门内板吸能保护垫、仪表保温板、车门内侧隔热保温、100-135℃热载体循环蓄电池的隔热材料、发动机室的隔热材料、室内或汽车等场所的隔音材料。
本发明的上述方案至少包括以下有益效果：
(1)本发明的改性聚丙烯树脂组合物，包括如下原料：聚丙烯、端羟基聚丁二烯、固化剂、交联改性剂、发泡剂、润滑剂、抗氧剂；其中，所述固化剂为多异氰酸酯固化剂；所述交联改性剂为多臂星形聚合物交联改性剂。所述改性聚丙烯树脂组合物，聚丙烯含量高，通过在聚丙烯基体树脂中，添加端羟基聚丁二烯与多异氰酸酯固化剂，进行化学反应改性，一方面，聚丁二烯分子结构中的双键可以有效提高辐照交联的效率，另一方面，端羟基聚丁二烯为端羟基聚丁二烯，其具有的功能性端羟基能够与异氰酸酯反应，形成局部的超支化结构，多异氰酸酯固化后的端羟基聚丁二烯熔体强度高，可以有效提高聚丙烯的熔体强度，也易于实现对发泡工艺的调控，从而调控产品的力学性能及密封应用性能。同时，添加多臂星形聚合物交联改性剂，利用星型聚合物可以提高交联效率，并且通过星型聚合物中的异相组分，比如聚苯乙烯嵌段，聚苯乙烯嵌段在聚丙烯熔体中作为异相成核点存在，可以实现与聚丙烯连续相的相分离，作为气泡成核点，有助于气泡成核与稳定。
(2)本发明的改性聚丙烯树脂组合物，根据聚丙烯叔碳原子的结构特点，通过添加端羟基聚丁二烯等组分，有效降低了聚丙烯的加工难度，提高交联度，优化发泡泡孔结构及其性能。在提高材料硬度的同时，耐温程度有大幅度的提高，具有极佳的热稳定性，在高温下具有产品尺寸的稳定性，表面光滑柔顺，手感舒适，最高使用温度可达135℃，且耐沸水、绝热性能好，具有良好的弹性与热成型性能，具有优异的环保性，可以作为汽车耐温内饰发泡材料，具有广阔的应用前景。
(3)本发明的改性聚丙烯树脂组合物的制备方法，包括如下步骤：取聚丙烯、端羟基聚丁二烯、固化剂、交联改性剂、发泡剂、润滑剂、抗氧剂，混合均匀，再进行造粒、挤出成型、辐照、发泡，即得。其中，造粒可以采用双螺杆挤出机熔融挤出共混造粒，然后经锥形双螺杆挤出成型母片，经辐照实现交联，然后，在水平发泡炉中，经高温条件下发泡剂分解制备发泡材料。上述制备方法，操作简单，由于材料中聚苯乙烯嵌段的存在，气泡成核与稳定较好，能够实现有效调控聚丙烯发泡材料的微孔结构。
具体实施方式
本发明各实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品，不同厂家、型号的原料并不影响本发明技术方案的实施及技术效果的实现。
实施例1
本实施例的改性聚丙烯发泡材料，包括如下重量份的原料：
其中，所述聚丙烯可以为F800E；所述固化剂为多异氰酸酯固化剂；所述交联改性剂为多臂星形聚合物交联改性剂。所述多异氰酸酯固化剂为甲苯二异氰酸酯。所述多臂星形聚合物交联改性剂为聚乙二醇-b-聚4-乙烯基吡啶。所述端羟基聚丁二烯为数均分子量为2800的端羟基聚丁二烯，本实施例中可以为Polybd CS-15。所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。所述发泡剂为偶氮二甲酰胺(AC-3)。所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)与硫代二丙酸双月桂酯(DLTP)按照2：1的重量比混合而成。
本实施例中，所述的改性聚丙烯发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取聚丙烯、端羟基聚丁二烯、固化剂、交联改性剂、润滑剂、抗氧剂，混合均匀，得到混合物料；
(2)将所述混合物料在下进行密炼挤出造粒，得到第一颗粒物料；其中，密炼挤出造粒可以采用密炼机进行，本实施例中，采用密炼机，以喂料转速30r/min、出仓温度140℃、挤出转速50r/min、挤出温度140℃进密炼挤出造粒。
(3)将所述第一颗粒物料在180℃下进行熔融挤出造粒，得到第二颗粒物料；其中，熔融挤出造粒可以采用双螺杆挤出机进行。
(4)向所述第二颗粒物料中加入发泡剂，混合均匀，在165℃下进行熔融挤出造粒，得到第三颗粒物料；其中，熔融挤出造粒可以采用双螺杆挤出机进行。
(5)将所述第三颗粒物料在160℃下搅拌烘干90min，再在150℃下进行挤出成型，得到挤出母片；其中，搅拌烘干可以采用加热混料机进行。
(6)将所述挤出母片置于辐照条件下进行辐照交联，再将经过辐照交联的挤出母片在225℃下进行发泡，即得；其中，辐照交联中，所述挤出母片的网速为2.5m/min，辐照剂量为5.5MeV；发泡可以采用145-190-215三段式水平炉进行。
本实施例中得到的所述改性聚丙烯发泡材料还可以根据需求进行裁切等加工。所述改性聚丙烯发泡材料的用途包括但不限于：汽车顶棚、方向盘、行李舱内衬及空调机的蒸汽阻尼板、侧护板、门内板吸能保护垫、仪表保温板、车门内侧隔热保温、100-135℃热载体循环蓄电池的隔热材料、发动机室的隔热材料、室内或汽车等场所的隔音材料。
实施例2
本实施例的本实施例的改性聚丙烯发泡材料，包括如下重量份的原料：
其中，所述聚丙烯可以为F800E；所述固化剂为多异氰酸酯固化剂；所述交联改性剂为多臂星形聚合物交联改性剂。所述多异氰酸酯固化剂为六次甲基二异氰酸酯。所述多臂星形聚合物交联改性剂为聚乙二醇-b-聚苯乙烯。所述端羟基聚丁二烯为数均分子量为3600的端羟基聚丁二烯，本实施例中可以为Polybd CS-15。所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。所述发泡剂为偶氮二甲酰胺(AC-3)。所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)与硫代二丙酸双月桂酯(DLTP)按照2：1的重量比混合而成。
本实施例中，所述的改性聚丙烯发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取聚丙烯、端羟基聚丁二烯、固化剂、交联改性剂、润滑剂、抗氧剂，混合均匀，得到混合物料；
(2)将所述混合物料在下进行密炼挤出造粒，得到第一颗粒物料；其中，密炼挤出造粒可以采用密炼机进行，本实施例中，采用密炼机，以喂料转速30r/min、出仓温度160℃、挤出转速50r/min、挤出温度160℃进密炼挤出造粒。
(3)将所述第一颗粒物料在200℃下进行熔融挤出造粒，得到第二颗粒物料；其中，熔融挤出造粒可以采用双螺杆挤出机进行。
(4)向所述第二颗粒物料中加入发泡剂，混合均匀，在145℃下进行熔融挤出造粒，得到第三颗粒物料；其中，熔融挤出造粒可以采用双螺杆挤出机进行。
(5)将所述第三颗粒物料在140℃下搅拌烘干30min，再在170℃下进行挤出成型，得到挤出母片；其中，搅拌烘干可以采用加热混料机进行。
(6)将所述挤出母片置于辐照条件下进行辐照交联，再将经过辐照交联的挤出母片在205℃下进行发泡，即得；其中，辐照交联中，所述挤出母片的网速为2.5m/min，辐照剂量为5.5MeV；发泡可以采用145-190-215三段式水平炉进行。
实施例3
本实施例的本实施例的改性聚丙烯发泡材料，包括如下重量份的原料：
其中，所述聚丙烯可以为F800E；所述固化剂为多异氰酸酯固化剂；所述交联改性剂为多臂星形聚合物交联改性剂。所述多异氰酸酯固化剂为4,4′－二苯基甲烷二异氰酸酯、多甲撑多苯基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯按照1:1:1的重量比混合而成。所述多臂星形聚合物交联改性剂为聚苯乙烯-b-聚丙烯酸-b-聚苯乙烯、聚丙烯酸-b-聚苯乙烯-b-聚丙烯酸、聚4-乙烯基吡啶-b-聚苯乙烯-b-聚4-乙烯基吡啶按照1:1:1的重量比混合而成。所述端羟基聚丁二烯为数均分子量为2800-3600的端羟基聚丁二烯，本实施例中可以为Polybd CS-15。所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。所述发泡剂为偶氮二甲酰胺(AC-3)。所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)。
本实施例中，所述的改性聚丙烯发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取聚丙烯、端羟基聚丁二烯、固化剂、交联改性剂、润滑剂、抗氧剂，混合均匀，得到混合物料；
(2)将所述混合物料在下进行密炼挤出造粒，得到第一颗粒物料；其中，密炼挤出造粒可以采用密炼机进行，本实施例中，采用密炼机，以喂料转速30r/min、出仓温度150℃、挤出转速50r/min、挤出温度150℃进密炼挤出造粒。
(3)将所述第一颗粒物料在180℃下进行熔融挤出造粒，得到第二颗粒物料；其中，熔融挤出造粒可以采用双螺杆挤出机进行。
(4)向所述第二颗粒物料中加入发泡剂，混合均匀，在145℃下进行熔融挤出造粒，得到第三颗粒物料；其中，熔融挤出造粒可以采用双螺杆挤出机进行。
(5)将所述第三颗粒物料在140℃下搅拌烘干60min，再在170℃下进行挤出成型，得到挤出母片；其中，搅拌烘干可以采用加热混料机进行。
(6)将所述挤出母片置于辐照条件下进行辐照交联，再将经过辐照交联的挤出母片在205℃下进行发泡，即得；其中，辐照交联中，所述挤出母片的网速为2.5m/min，辐照剂量为5.5MeV；发泡可以采用145-190-215三段式水平炉进行。
实施例4
本实施例的本实施例的改性聚丙烯发泡材料，包括如下重量份的原料：
其中，所述聚丙烯可以为F800E；所述固化剂为多异氰酸酯固化剂；所述交联改性剂为多臂星形聚合物交联改性剂。所述多异氰酸酯固化剂为甲苯二异氰酸酯。所述多臂星形聚合物交联改性剂为聚丙烯酸-b-聚苯乙烯-b-聚丙烯酸。所述端羟基聚丁二烯为数均分子量为3200的端羟基聚丁二烯，本实施例中可以为Polybd CS-15。所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。所述发泡剂为偶氮二甲酰胺(AC-3)。所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)与硫代二丙酸双月桂酯(DLTP)按照2：1的重量比混合而成。
本实施例中，所述的改性聚丙烯发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取聚丙烯、端羟基聚丁二烯、固化剂、交联改性剂、润滑剂、抗氧剂，混合均匀，得到混合物料；
(2)将所述混合物料在下进行密炼挤出造粒，得到第一颗粒物料；其中，密炼挤出造粒可以采用密炼机进行，本实施例中，采用密炼机，以喂料转速30r/min、出仓温度150℃、挤出转速50r/min、挤出温度150℃进密炼挤出造粒。
(3)将所述第一颗粒物料在190℃下进行熔融挤出造粒，得到第二颗粒物料；其中，熔融挤出造粒可以采用双螺杆挤出机进行。
(4)向所述第二颗粒物料中加入发泡剂，混合均匀，在155℃下进行熔融挤出造粒，得到第三颗粒物料；其中，熔融挤出造粒可以采用双螺杆挤出机进行。
(5)将所述第三颗粒物料在150℃下搅拌烘干60min，再在160℃下进行挤出成型，得到挤出母片；其中，搅拌烘干可以采用加热混料机进行。
(6)将所述挤出母片置于辐照条件下进行辐照交联，再将经过辐照交联的挤出母片在215℃下进行发泡，即得；其中，辐照交联中，所述挤出母片的网速为2.5m/min，辐照剂量为5.5MeV；发泡可以采用145-190-215三段式水平炉进行。
对比例1
本对比例与实施例4的改性聚丙烯发泡材料的原料相同，且采用相同的方法进行制备，区别仅在于：不包含多异氰酸酯固化剂。
对比例2
本对比例与实施例4的改性聚丙烯发泡材料的原料相同，且采用相同的方法进行制备，区别仅在于：不包含多臂星形聚合物交联改性剂。
对比例3
本对比例与实施例4的改性聚丙烯发泡材料的原料相同，且采用相同的方法进行制备，区别仅在于：不包含端羟基聚丁二烯。
效果对比例
为验证本发明所述的改性聚丙烯发泡材料的测定方法的技术效果，进行以下试验：
取实施例1-4、对比例1-3制备得到改性聚丙烯发泡材料，裁切为相同尺寸，按照GBT 6344-2008等方法，测试纵向拉伸强度、横向拉伸强度、纵向伸长率、横向伸长率、耐热温度。
经实验，结果如下：
由上述结果可以看出，实施例1-4的改性聚丙烯发泡材料，在纵向拉伸强度、横向拉伸强度、纵向伸长率、横向伸长率、耐热温度上，均显著优于对比例1-3。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (10)
1.一种改性聚丙烯发泡材料，其特征在于，包括如下原料：聚丙烯、端羟基聚丁二烯、固化剂、交联改性剂、发泡剂、润滑剂、抗氧剂；
其中，所述固化剂为多异氰酸酯固化剂；所述交联改性剂为多臂星形聚合物交联改性剂。
2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述多异氰酸酯固化剂为甲苯二异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、4,4′－二苯基甲烷二异氰酸酯、多甲撑多苯基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的改性聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述多臂星形聚合物交联改性剂为聚乙二醇-b-聚4-乙烯基吡啶、聚乙二醇-b-聚苯乙烯、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸-b-聚苯乙烯、聚丙烯酸-b-聚苯乙烯-b-聚丙烯酸、聚4-乙烯基吡啶-b-聚苯乙烯-b-聚4-乙烯基吡啶中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的改性聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述端羟基聚丁二烯为数均分子量为2800-3600的端羟基聚丁二烯。
5.根据权利要求1所述的改性聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。
6.根据权利要求1所述的改性聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
7.根据权利要求1所述的改性聚丙烯发泡材料，其特征在于，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的改性聚丙烯发泡材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：
9.一种权利要求1-8中任意一项所述的改性聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：取聚丙烯、端羟基聚丁二烯、固化剂、交联改性剂、发泡剂、润滑剂、抗氧剂，混合均匀，再进行造粒、挤出成型、辐照、发泡，即得。
10.根据权利要求9所述的改性聚丙烯发泡材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取聚丙烯、端羟基聚丁二烯、固化剂、交联改性剂、润滑剂、抗氧剂，混合均匀，得到混合物料；
(2)将所述混合物料在140-160℃下进行密炼挤出造粒，得到第一颗粒物料；
(3)将所述第一颗粒物料在180-200℃下进行熔融挤出造粒，得到第二颗粒物料；
(4)向所述第二颗粒物料中加入发泡剂，混合均匀，在145-165℃下进行熔融挤出造粒，得到第三颗粒物料；
(5)将所述第三颗粒物料在140-160℃下搅拌烘干30-90min，再在150-170℃下进行挤出成型，得到挤出母片；
(6)将所述挤出母片置于辐照条件下进行辐照交联，再将经过辐照交联的挤出母片在205-225℃下进行发泡，即得。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202211598546.2A CN116285095A (zh) | 2022-12-12 | 2022-12-12 | 一种改性聚丙烯发泡材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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- 2022-12-12 CN CN202211598546.2A patent/CN116285095A/zh active Pending
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