專利名稱：一種用于低發(fā)泡的聚丙烯組合物及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低發(fā)泡用聚丙烯組合物及其制備方法，該組合物適用于低倍率聚丙烯擠出發(fā)泡板材、片材的制造，發(fā)泡制品強(qiáng)度和沖擊性能卓越，可用于食品包裝、汽車、建筑等行業(yè)。
背景技術(shù)：
通用聚丙烯材料可發(fā)性較差，其適宜發(fā)泡的粘度和溫度范圍較窄。因此，為提高聚丙烯材料的可發(fā)泡性能和加工穩(wěn)定性，應(yīng)該選擇具有較高的熔體拉伸張力和較寬的分子量分布的聚丙烯材料，及添加其他穩(wěn)定劑，以適應(yīng)聚丙烯發(fā)泡的要求。聚丙烯發(fā)泡材料由其發(fā)泡倍率的差異決定其性能的不同，適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。中國(guó)專利CN1765976中提供了一種聚丙烯發(fā)泡預(yù)混料及其制備方法，涉及聚丙烯發(fā)泡材料。該發(fā)明采用乙烯含量為3. 5 6. 5wt%、分子量分布為3. 0 9. 0的無(wú)規(guī)共聚聚丙烯及熔體流動(dòng)速率為1 4g/10min、熔體拉伸張力為30cN 60cN的聚丙烯為基體樹脂，和有機(jī)化學(xué)發(fā)泡劑熔融共混得到發(fā)泡預(yù)混料。該預(yù)混料通過常規(guī)發(fā)泡后得到的發(fā)泡材料，其發(fā)泡倍率能達(dá)到7 12倍，其泡沫密度為75 U9Kg/m3。但該專利未提及300 700kg/m3低發(fā)泡制品及發(fā)泡材料性能特征，300 700kg/m3低發(fā)泡制品較高發(fā)泡制品有更好的剛性和沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能，特別適用于汽車、摩托車、包裝、建筑等領(lǐng)域。文獻(xiàn)“《聚丙烯低發(fā)泡片材的研制》”(塑料工業(yè)，2004. 03)，公開了采用普通擠出機(jī)，以摻混了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 15%的高熔體強(qiáng)度聚丙烯的普通聚丙烯(PP)為原料，加入化學(xué)發(fā)泡劑、成核劑生產(chǎn)出聚丙烯低發(fā)泡片材；并研究了原料配方、發(fā)泡劑種類及加工方式對(duì)發(fā)泡片材性能的影響。當(dāng)高熔體強(qiáng)度聚丙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 15%時(shí)，并加入了 10%的乙烯/辛烯共聚物(POE)的PP生產(chǎn)的發(fā)泡片材綜合性能較好，當(dāng)發(fā)泡劑添加量為m 3%， 普通單螺桿擠出機(jī)可以用來(lái)生產(chǎn)密度為650 750kg/m3的聚丙烯低發(fā)泡片材。該文獻(xiàn)中提及需添加10%的乙烯/辛烯共聚物，增加材料成本，并且影響材料的剛性，而且發(fā)泡片材密度范圍在650 750kg/m3，對(duì)制品節(jié)能和減重效果不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于低倍率發(fā)泡的聚丙烯組合物，該組合物用于擠出發(fā)泡板材、片材時(shí)，制品密度范圍在300 700kg/m3，泡孔孔徑范圍在IOOum 500um、孔徑細(xì)密均勻，發(fā)泡制品強(qiáng)度和沖擊性能卓越，可應(yīng)用于汽車、包裝、建筑等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)減重節(jié)能和環(huán)保的作用。本發(fā)明公開的聚丙烯組合物是分子量分布為3. 0 12. 0，優(yōu)選為6. 0 10，更優(yōu)選為7. 0 9. 0，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(熔融指數(shù))范圍在0. 1 5. Og/lOmin，優(yōu)選為0. 3 3. 0g/10min,更優(yōu)選為0.5 2. 0g/10min，熔體拉伸張力范圍在IOcN 20cN，優(yōu)選為 12cN 16cN，更優(yōu)選為13cN 15cN，包含一定比例的成核劑和活性劑等發(fā)泡改善體系，并提供該種組合物簡(jiǎn)單易行的制備方法和工藝。
在添加化學(xué)發(fā)泡劑制備聚丙烯板材、片材擠出發(fā)泡過程，聚丙烯材料的分子量分布寬度、熔體流動(dòng)速率、熔體拉伸張力是擠出加工性能和發(fā)泡效果影響的主要因素，本發(fā)明采用的聚丙烯是丙烯的均聚物、丙烯和乙烯的共聚物、聚丙烯和聚乙烯的混合物、聚丙烯和聚乙烯和乙丙共聚物的混合物、聚丙烯的化學(xué)改性產(chǎn)物，合適分子量分布寬度和熔體流動(dòng)速率保證材料的加工性能，合適的熔體伸張力保證發(fā)泡過程氣泡的成長(zhǎng)和定型。加入抗氧劑體系，可以使制品具有長(zhǎng)期熱氧穩(wěn)定性和成型加工穩(wěn)定性；加入成核劑體系，成核劑與熔體和氣體形成的液一固、液一汽界面可以作為氣泡成核的催化劑，降低氣泡成核的活化能， 誘發(fā)異相成核，產(chǎn)生大量的氣泡核，對(duì)泡孔密度、泡孔尺寸和泡孔尺寸分布具有很大影響； 加入活性劑體系，可以使發(fā)泡劑易于均勻分布在聚合物熔體中，起到均泡和穩(wěn)泡的作用，同時(shí)起到抗收縮作用。本發(fā)明以分子量分布為3.0 12.0，熔體流動(dòng)速率范圍在0. 1 5.0g/10min，熔體拉伸張力范圍在IOcN 20cN的聚丙烯為基體材料，抗氧劑體系由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑組成，滑石粉或碳酸鈣等作為成核劑，單甘酯等作為活性劑。用于擠出低倍率發(fā)泡時(shí)采用偶氮化合物、亞硝基化合物、疊氮化合物、碳酸鹽、碳酸氫鹽和/或亞硝酸鹽等作為發(fā)泡劑。本發(fā)明的發(fā)泡用聚丙烯組合物中主要包括100份分子量分布為3.0 12.0，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(熔融指數(shù))范圍在0. 1 5. Og/lOmin，熔體拉伸張力范圍在IOcN 20cN的聚丙烯(A)、0. 2 2. 0份抗氧劑(B)、l 5份成核劑(C)和5 10份活性劑(D)。A選自丙烯的均聚物、丙烯和乙烯的共聚物、聚丙烯和聚乙烯的混合物、聚丙烯和聚乙烯和乙丙共聚物的混合物、和/或聚丙烯的化學(xué)改性產(chǎn)物。B抗氧劑體系由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯抗氧劑組成，受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯抗氧劑的比是1:0. 5 5。受阻酚抗氧劑選自四[甲基-β- (3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、(2，4，6三氧代-1，3，5-三嗪-1，3-5 (2Η，4Η，6Η)-三基)三乙烯基[三-(3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)]丙烯酸脂。亞磷酸酯抗氧劑選自三(2，4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、季戊四醇雙亞磷酸二(2. 4- 二特丁基苯基)酯。C成核劑可以選自滑石粉、碳酸鈣、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、氧化鋁、氫氧化鈣、氫氧化鋁、和/或苯甲酸鈉。D活性劑是單十八(烷)酸丙三醇酯。本發(fā)明還提供了上述組合物的制備方法
方法1 將上述組成在雙輥密煉機(jī)中熔融混合，擠出造粒。加工溫度160°c -230°c。方法2 將上述組成在高速攪拌機(jī)中混合均勻后加入到雙螺桿擠出機(jī)熔融混合， 擠出造粒。擠出溫度170°C _240°C，螺桿轉(zhuǎn)速150-300rpm。本發(fā)明還提供了發(fā)泡片材樣品的制備方法利用螺桿擠出片材機(jī)，采用AC發(fā)泡劑 (偶氮二甲酰胺)，直接擠出發(fā)泡得到發(fā)泡聚丙烯片材樣品。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明組合物具有制備工藝簡(jiǎn)單穩(wěn)定、加工性能良好等特點(diǎn)，組合物的擠出低倍率發(fā)泡制品密度在300 700kg/m3可控，具有閉孔結(jié)構(gòu)、泡孔尺寸細(xì)小均勻等特點(diǎn)。聚丙烯低倍率發(fā)泡片材具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能、耐熱性好、環(huán)保易回收等特點(diǎn)，可以替代目前使用的聚乙烯、聚苯乙烯低發(fā)泡制品。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
共聚聚丙烯100份；
四[甲基-β - (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0. 1份； 三(2，4- 二叔丁基)亞磷酸苯酯0. 1份； 滑石粉1. 0份；
單十八(烷)酸丙三醇酯5.0份。實(shí)施例2: 共聚聚丙烯100份；
四[甲基-β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0.5份； 三(2，4- 二叔丁基)亞磷酸苯酯0. 5份； 滑石粉2. 0份；
單十八(烷)酸丙三醇酯8.0份。實(shí)施例3 均聚聚丙烯100份；
四[甲基-β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯1.0份； 三(2，4- 二叔丁基)亞磷酸苯酯1. 0份； 滑石粉5. 0份；
單十八(烷)酸丙三醇酯10. 0份。實(shí)施例4: 均聚聚丙烯100份；
四[甲基-β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0.2份； 三(2，4- 二叔丁基)亞磷酸苯酯0. 2份； 滑石粉2. 0份；
單十八(烷)酸丙三醇酯7.0份。實(shí)施例5 共聚聚丙烯100份；
四[甲基-β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0.2份； 三(2，4- 二叔丁基)亞磷酸苯酯0. 2份； 滑石粉5. 0份；
單十八(烷)酸丙三醇酯5.0份。實(shí)施例6 均聚聚丙烯100份；
四[甲基-β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯0.2份； 三(2，4- 二叔丁基)亞磷酸苯酯0. 2份； 滑石粉5. 0份；
單十八(烷)酸丙三醇酯7.0份。表1、實(shí)施例性能
權(quán)利要求
1.一種用于低發(fā)泡的聚丙烯組合物，其特征在于包括如下組分及重量配比A.聚丙烯100份B.抗氧劑0.2 2. 0份C.成核劑1 5份D.活性劑5 10份其中組分A聚丙烯分子量分布為3.0 12.0，優(yōu)選為6.0 10，更優(yōu)選為7. 0 9. 0 ；熔體流動(dòng)速率范圍在0. 1 5. 0g/10min，優(yōu)選為0. 3 3. 0g/10min，更優(yōu)選為0. 5 2. 0g/10min;熔體拉伸張力范圍在IOcN 20cN，優(yōu)選為12cN 16cN，更優(yōu)選為13cN 15cN ；抗氧劑由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯抗氧劑組成，受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯抗氧劑的重量比是1 :0. 5 5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯組合物，其特征在于組分A聚丙烯選自聚丙烯的均聚物、丙烯和乙烯的共聚物、聚丙烯和聚乙烯的混合物、聚丙烯和聚乙烯以及與乙丙共聚物的混合物、或聚丙烯的化學(xué)改性產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的聚丙烯組合物，其特征在于受阻酚抗氧劑選自四 [甲基-β - (3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯或(2，4，6三氧代_1，3， 5-三嗪-1，3-5 (2Η，4Η，6Η)_三基)三乙烯基[三-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)]丙烯酸脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的聚丙烯組合物，其特征在于亞磷酸酯抗氧劑選自三 (2,4- 二叔丁基)亞磷酸苯酯或季戊四醇雙亞磷酸二(2. 4- 二特丁基苯基)酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚丙烯組合物，其特征在于成核劑可以選自滑石粉、碳酸鈣、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、氧化鋁、氫氧化鈣、氫氧化鋁或苯甲酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚丙烯組合物，其特征在于活性劑為單十八(烷)酸丙三醇
7.—種如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的用于低發(fā)泡的聚丙烯組合物的制備方法，將所述組份在雙輥密煉機(jī)中熔融混合，擠出造粒，加工溫度160°C -230°C。
8.—種如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的用于低發(fā)泡的聚丙烯組合物的制備方法，將所述組分在高速攪拌機(jī)中混合均勻后加入到雙螺桿擠出機(jī)熔融混合，擠出造粒，擠出溫度 1700C _240°C，螺桿轉(zhuǎn)速:150-300rpmo
9.一種采用如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的聚丙烯組合物制備發(fā)泡聚丙烯片材的方法， 利用螺桿擠出片材機(jī)，采用發(fā)泡劑，直接擠出發(fā)泡得到發(fā)泡聚丙烯片材樣品。
10.一種采用權(quán)利要求9所述方法制備的發(fā)泡聚丙烯片材，密度范圍在300 700kg/ m3，泡孔孔徑范圍在IOOum 500um、孔徑細(xì)密均勻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低發(fā)泡用聚丙烯組合物及制備方法，該組合物以聚丙烯為基體材料，抗氧劑體系由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑組成，滑石粉或碳酸鈣作為成核劑，單甘酯作為活性劑。本發(fā)明獲得的發(fā)泡用聚丙烯組合物，分子量分布為3.0～12.0，熔體流動(dòng)速率范圍在0.1～5.0g/10min，熔體拉伸張力范圍在10cN～20cN，組合物具有制備工藝簡(jiǎn)單穩(wěn)定、加工性能良好等特點(diǎn)，組合物的擠出低倍率發(fā)泡板材、片材制品密度在300～700kg/m3，發(fā)泡工藝穩(wěn)定，制品具有閉孔結(jié)構(gòu)、泡孔尺寸細(xì)小均勻等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08K13/02GK102276912SQ20111019123
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者左英飛, 景政紅, 王德鑫, 趙麗梅, 郭玉文 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司