專利名稱：采用復(fù)合發(fā)泡劑的聚丙烯泡沫片材及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用復(fù)合發(fā)泡劑的聚丙烯泡沫片材及其生產(chǎn)方法，屬于高分子發(fā) 泡材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚合物泡沫片材由于具有質(zhì)輕、隔熱、隔音、吸能、緩沖等優(yōu)點(diǎn)，在各種產(chǎn)業(yè)以及日 常生活中得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)聚合物發(fā)泡材料的發(fā)泡倍率，即聚合物基體樹(shù)脂密度與 發(fā)泡材料密度之比，聚合物發(fā)泡材料可以分為超高倍率(40倍以上)、高倍率(40-4倍)和 低倍率G倍以下)。其中，低倍率的聚合物發(fā)泡片材除了具有泡沫片材的通常特性以外，還 具有良好的剛性和耐熱性，非常適宜應(yīng)用在需要足夠剛性的杯、碗等容器包裝、汽車(chē)內(nèi)襯基 材等場(chǎng)合。但是某些用途要求泡沫片材具有較高的耐熱性，而常見(jiàn)的聚乙烯、聚苯乙烯和聚 氨酯泡沫的耐熱性不夠高。此外聚苯乙烯和聚氨酯泡沫制品在使用年限之后不易進(jìn)行回收 處理，而聚乙烯泡沫通常不具有足夠的剛性。聚丙烯(PP)樹(shù)脂具有良好的剛性，較高的熱變形溫度、耐化學(xué)品性并且易于回 收，非常適合用作泡沫片材的基體樹(shù)脂。使用可發(fā)泡聚丙烯珠粒經(jīng)過(guò)模壓成型后可得到具 有一定耐熱性和剛性的聚丙烯發(fā)泡片材，但是在某些場(chǎng)合下這種聚丙烯泡沫片材可能不具 有足夠高的拉伸強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度和抗彎曲強(qiáng)度等力學(xué)性能。中國(guó)專利CN1271125C公開(kāi)了一種聚丙烯發(fā)泡方法，其是把聚丙烯樹(shù)脂微粒分散 于一種含有有機(jī)過(guò)氧化物的分散介質(zhì)的高壓釜中，然后加熱該分散體以使有機(jī)過(guò)氧化物分 解從而對(duì)聚丙烯樹(shù)脂微粒進(jìn)行表面改性，并使用一種發(fā)泡劑使該非交聯(lián)、表面改性的聚丙 烯樹(shù)脂微粒在高壓釜泄壓之后得到聚丙烯發(fā)泡珠粒的工藝。但是，這種工藝生產(chǎn)周期較長(zhǎng)、 工藝復(fù)雜且成本較高。上世紀(jì)90年代，隨著B(niǎo)asell和Borealis公司相繼推出了高熔體強(qiáng)度聚丙烯，采 用連續(xù)化方法生產(chǎn)聚丙烯泡沫材料的工藝有了重大的突破。美國(guó)專利US6251319公開(kāi)了一 種使用丁烷作為發(fā)泡劑來(lái)制備聚丙烯發(fā)泡片材的方法，但是，丁烷屬于易燃易爆氣體，在使 用和生產(chǎn)中都需要特殊處理，因此該聚丙烯發(fā)泡板材的成本較高。中國(guó)專利CN1118507C公開(kāi)了一種制造可熱成型的聚丙烯泡沫材料片材的方法。 這種方法使用高熔體強(qiáng)度聚丙烯，但是制品開(kāi)孔率最高可達(dá)70%且泡孔尺寸較大，不利于 在某些場(chǎng)合下進(jìn)行剛性承載。中國(guó)專利CN1435315A公開(kāi)了一種含有發(fā)泡層的發(fā)泡聚丙烯樹(shù)脂片，該方法生產(chǎn) 的片材還含有占總厚度20 %的實(shí)心層的樹(shù)脂皮層。但是，這種方法生產(chǎn)工藝復(fù)雜，需要特殊 設(shè)計(jì)的流道和口模來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)心層與發(fā)泡層的迅速、牢固地粘接，對(duì)裝備和操作水平的要求較高。中國(guó)專利CN101538387A公開(kāi)了一種聚丙烯發(fā)泡材料及其生產(chǎn)方法，該方法使用 超臨界流體作為發(fā)泡劑，由于超臨界流體狀態(tài)不穩(wěn)定，難以用于輸送和計(jì)量，因此擠出發(fā)泡過(guò)程不夠穩(wěn)定，難以保證規(guī)?；a(chǎn)。因此，尋找一種新型的聚丙烯發(fā)泡材料，以適應(yīng)連續(xù)穩(wěn)定的規(guī)?；a(chǎn)，是本領(lǐng)域 亟待解決的問(wèn)題之一。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種采用復(fù)合發(fā)泡劑技術(shù)的中低發(fā) 泡倍率、具有良好剛性且適合連續(xù)化規(guī)模生產(chǎn)的聚丙烯泡沫片材及其生產(chǎn)方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明首先提供了一種聚丙烯泡沫片材，其具有以下原料組 成聚丙烯樹(shù)脂、100重量份；成核劑、0. 1-3重量份；抗氧劑、0. 1-3重量份；泡孔穩(wěn)定 劑、0. 1-3重量份；復(fù)合發(fā)泡劑；其中，復(fù)合發(fā)泡劑包括1-10重量份的第一組分發(fā)泡劑和0. 5-5重量份的第二組分 發(fā)泡劑。在上述的聚丙烯泡沫片材中，所采用的復(fù)合發(fā)泡劑的總量可以控制為2-18重量 份(優(yōu)選2-10重量份)，優(yōu)選地，所采用的第一組分發(fā)泡劑可以為液體二氧化碳等；所采 用的第二組分發(fā)泡劑可以為偶氮化合物、磺酰胼化合物和檸檬酸等中的一種或幾種的混合 物，或者可以為含有上述發(fā)泡劑(即偶氮化合物、磺酰胼化合物和檸檬酸等)中的一種或幾 種的聚合物母粒的混合物。更優(yōu)選地，上述第二組分發(fā)泡劑可以為偶氮二甲酰胺、4，4_二磺 酰胼二苯醚和檸檬酸等中的一種或幾種的混合物，或者為含有上述發(fā)泡劑中的一種或幾種 的聚合物母粒的混合物。在上述復(fù)合發(fā)泡劑中，第一組分發(fā)泡劑為主發(fā)泡劑，用于聚丙烯的發(fā)泡，第二組分 發(fā)泡劑可以起到提高泡孔密度的作用。除了上述的兩部分組分之外，本發(fā)明所采用的復(fù)合 發(fā)泡劑還可以包括0. 5-3重量份的第三組分發(fā)泡劑，該第三組分發(fā)泡劑能夠起到改善泡孔 尺寸大小的作用，并且，該第三組分發(fā)泡劑可以為水、乙醇、丁烷、戊烷、甲酸甲酯和二甲醚 等中的一種或幾種的混合物。在本發(fā)明所提供的聚丙烯泡沫片材中，優(yōu)選地，聚丙烯樹(shù)脂的熔體流動(dòng)速率為 2-5g/10min，并且，聚丙烯樹(shù)脂可以為高熔體強(qiáng)度聚丙烯或者高熔體強(qiáng)度聚丙烯與通用聚 丙烯的混合物，且當(dāng)采用高熔體強(qiáng)度聚丙烯與通用聚丙烯的混合物時(shí)，二者的重量比例為 90 10至50 50。其中，所采用的通用聚丙烯優(yōu)選可以是等規(guī)聚丙烯、無(wú)規(guī)共聚聚丙烯 和嵌段聚丙烯等。在本發(fā)明所提供的聚丙烯泡沫片材中，成核劑主要用于提高泡孔密度，其作用機(jī) 理與第二組分發(fā)泡劑不同，優(yōu)選地，所采用的成核劑可以為滑石粉、碳酸鈣、納米蒙脫土、二 氧化鈦和二氧化硅等中的一種或幾種的混合物。在本發(fā)明所提供的聚丙烯泡沫片材中，抗氧劑主要用于防止聚丙烯在加工時(shí)受熱 發(fā)生β降解，優(yōu)選地，所采用的抗氧劑可以為四(3，5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四 醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯和β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳 醇酯等羥基芳香族化合物中的一種或幾種的混合物。在本發(fā)明所提供的聚丙烯泡沫片材中，泡孔穩(wěn)定劑主要用于提高泡孔壁的強(qiáng)度， 防止泡孔壁的破裂，起到穩(wěn)定泡孔的作用，優(yōu)選地，所采用的泡孔穩(wěn)定劑為甘油脂肪酸酯類泡孔穩(wěn)定劑、丙二醇脂肪酸酯類泡孔穩(wěn)定劑和異辛醇脂肪酸酯類泡孔穩(wěn)定劑等中的一種或 幾種混合物。更優(yōu)選地，所采用的泡孔穩(wěn)定劑為甘油脂肪酸酯類泡孔穩(wěn)定劑，例如單硬脂酸 甘油酯，一般可以是通過(guò)含有C16-C18的脂肪酸與甘油、二醇等物質(zhì)酯化得到的一類化合 物。本發(fā)明所提供的聚丙烯泡沫片材可以是采用上述的原料通過(guò)連續(xù)擠出發(fā)泡制備 得到的。本發(fā)明還提供了上述聚丙烯泡沫片材的生產(chǎn)方法，其包括以下步驟將聚丙烯樹(shù)脂、第二組分化學(xué)發(fā)泡劑、成核劑、抗氧劑和泡孔穩(wěn)定劑均勻混合，得 到混合物料；將混合物料在雙螺桿擠出機(jī)上進(jìn)行擠出造粒，經(jīng)過(guò)75-80°C烘干5- 之后形成發(fā) 泡原料；將上述發(fā)泡原料加入連續(xù)擠出發(fā)泡用擠出機(jī)，將第一組分發(fā)泡劑或者第一組分發(fā) 泡劑與第三組分發(fā)泡劑的混合物注入擠出機(jī)，經(jīng)過(guò)充分混合、冷卻之后，擠出發(fā)泡成型，得 到聚丙烯泡沫片材。在制備聚丙烯泡沫片材的過(guò)程中，所采用的連續(xù)擠出發(fā)泡用擠出機(jī)可以為雙階單 螺桿-單螺桿串聯(lián)擠出機(jī)、雙階雙螺桿-單螺桿串聯(lián)擠出機(jī)或者單階單螺桿擠出機(jī)，加工溫 度可以控制為160-230°C。在添加第一組分發(fā)泡劑或者第一組分發(fā)泡劑與第三組分發(fā)泡劑的混合物時(shí)，可以 通過(guò)在擠出發(fā)泡中所常用的設(shè)備進(jìn)行，優(yōu)選可以采用高精度發(fā)泡劑計(jì)量系統(tǒng)，該為液體專 用，主要由液體儲(chǔ)罐、一級(jí)增壓泵、二級(jí)計(jì)量泵和質(zhì)量流量控制的計(jì)量系統(tǒng)組成。在添加時(shí)， 第一組分發(fā)泡劑或者第一組分發(fā)泡劑與第三組分發(fā)泡劑的混合物的注入量(注入速度)可 以控制為0. 6-6kg/h0這種發(fā)泡劑計(jì)量系統(tǒng)可以在生產(chǎn)過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間保證發(fā)泡劑的精確及 穩(wěn)定的輸送和計(jì)量，其中，所采用的增壓泵可以為柱塞壓縮泵或隔膜壓縮泵等。在擠出機(jī)中所采用的口?？梢詾殡娂訜峥販鼗蛘哂驮〖訜峥販氐沫h(huán)形或者片形 口模，并且在口模的后部可以配有用于控制熔體均一性的發(fā)泡穩(wěn)定裝置。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明所提供的聚丙烯泡沫片材是一種中低發(fā)泡倍率的聚丙烯泡沫片材，并且， 產(chǎn)品的發(fā)泡倍率、泡孔尺寸分布及力學(xué)性能綜合評(píng)價(jià)優(yōu)良，適宜進(jìn)行剛性承載及熱塑成型。 本發(fā)明所提供的聚丙烯泡沫片材的制備方法的生產(chǎn)過(guò)程高度連續(xù)且穩(wěn)定、生產(chǎn)過(guò)程安全無(wú) 環(huán)境污染，適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。


以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說(shuō)明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其 中圖1為實(shí)施例1所得到的聚丙烯泡沫片材的掃描電鏡照片；圖2為實(shí)施例2所得到的聚丙烯泡沫片材的掃描電鏡照片。
具體實(shí)施例方式為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)參照說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說(shuō)明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。本發(fā)明所提供的采用復(fù)合發(fā)泡劑的聚丙烯泡沫片材可以按照以下具體生產(chǎn)方法 制備得到1、將聚丙烯樹(shù)脂、成核劑、抗氧劑和泡孔穩(wěn)定劑均勻混合，得到混合物料，各實(shí)施 例的原料組成如表1所示；2、在雙螺桿擠出機(jī)上對(duì)上述混合物料進(jìn)行擠出造粒，擠出機(jī)1區(qū)至6區(qū)的加工溫 度分別為 180°C、190°C、210°C、220°C、210°C、190°C，機(jī)頭溫度為 180°C，經(jīng)過(guò)80V烘干 6h之 后形成發(fā)泡專用的原料；3、向上述原料中加入第二組分發(fā)泡劑，并混合均勻后，加入連續(xù)擠出發(fā)泡專用擠 出機(jī)，由高精度發(fā)泡劑計(jì)量系統(tǒng)將第一組分發(fā)泡劑或者第一組分發(fā)泡劑與第三組分發(fā)泡劑 的混合物注入擠出機(jī)，經(jīng)擠出機(jī)充分混合、控溫，其中擠出機(jī)的溫度分別為輸送區(qū)180、185、 1900C ；壓縮區(qū) 195、200、195、190、185、180、175、170°C ；均化區(qū) 160、160、160、160 ；機(jī)頭溫 度158°C。經(jīng)由擠出發(fā)泡片材專用口模擠出發(fā)泡成型，成型后的片材寬度為400-1000mm。依GB1033-86的方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試得到聚丙烯泡沫片材的表觀密度，進(jìn)而可以依 據(jù)公式“發(fā)泡倍率=聚合物樹(shù)脂密度/發(fā)泡后泡沫表觀密度”計(jì)算得到發(fā)泡倍率數(shù)值；將聚 丙烯泡沫材料經(jīng)過(guò)液氮淬斷，斷面噴金后利用掃描電鏡(SEM)觀察斷面，可以計(jì)算出泡孔 尺寸以及泡孔密度，具體測(cè)試結(jié)果如表1所示。表 權(quán)利要求
1.一種聚丙烯泡沫片材，其具有以下原料組成聚丙烯樹(shù)脂、100重量份；成核劑、0. 1-3重量份；抗氧劑、0. 1-3重量份；泡孔穩(wěn)定劑、 0. 1-3重量份；復(fù)合發(fā)泡劑；其中，所述復(fù)合發(fā)泡劑包括1-10重量份的第一組分發(fā)泡劑和0. 5-5重量份的第二組分 發(fā)泡劑。
2.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯泡沫片材，其中，所述第一組分發(fā)泡劑為液體二氧化碳； 所述第二組分發(fā)泡劑為偶氮化合物、磺酰胼化合物和檸檬酸中的一種或幾種的混合物，或者，所述第二組分發(fā)泡劑為含有偶氮化合物、磺酰胼化合物和檸檬酸中的一種或幾種 的聚合物母粒的混合物。
3.如權(quán)利要求2所述的聚丙烯泡沫片材，其中，所述第二組分發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺、 4，4_ 二磺酰胼二苯醚和檸檬酸中的一種或幾種的混合物，或者，所述第二組分發(fā)泡劑為含 有上述發(fā)泡劑中的一種或幾種的聚合物母粒的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯泡沫片材，其中，所述復(fù)合發(fā)泡劑還包括0.5-3重量份的 第三組分發(fā)泡劑，并且，所述第三組分發(fā)泡劑為水、乙醇、丁烷、戊烷、甲酸甲酯和二甲醚中 的一種或幾種的混合物。
5.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯泡沫片材，其中，所述聚丙烯樹(shù)脂的熔體流動(dòng)速率為 2-5g/10min，并且，所述聚丙烯樹(shù)脂為高熔體強(qiáng)度聚丙烯或者高熔體強(qiáng)度聚丙烯與通用聚 丙烯的混合物，且二者的重量比例為90 10至50 50。
6.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯泡沫片材，其中，所述成核劑為滑石粉、碳酸鈣、納米蒙 脫土、二氧化鈦和二氧化硅中的一種或幾種的混合物。
7.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯泡沫片材，其中，所述抗氧劑為四(3，5-二叔丁基-4-羥 基)苯丙酸季戊四醇酯、三(2，4_ 二叔丁基苯基)亞磷酸酯和β _(3，5-二叔丁基-4-羥基 苯基)丙酸十八碳醇酯中的一種或幾種的混合物。
8.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯泡沫片材，其中，所述泡孔穩(wěn)定劑為甘油脂肪酸酯類泡 孔穩(wěn)定劑、丙二醇脂肪酸酯類泡孔穩(wěn)定劑和異辛醇脂肪酸酯類泡孔穩(wěn)定劑中的一種或幾種 混合物。
9.如權(quán)利要求1所述的聚丙烯泡沫片材，其中，該聚丙烯泡沫片材是通過(guò)連續(xù)擠出發(fā) 泡制備得到的。
10.權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的聚丙烯泡沫片材的生產(chǎn)方法，其包括以下步驟 將聚丙烯樹(shù)脂、第二組分化學(xué)發(fā)泡劑、成核劑、抗氧劑和泡孔穩(wěn)定劑均勻混合，得到混合物料；將混合物料在雙螺桿擠出機(jī)上進(jìn)行擠出造粒，經(jīng)過(guò)75-80°C烘干5- 之后形成發(fā)泡原料；將上述發(fā)泡原料加入連續(xù)擠出發(fā)泡用擠出機(jī)，將第一組分發(fā)泡劑或者第一組分發(fā)泡劑 與第三組分發(fā)泡劑的混合物注入擠出機(jī)，經(jīng)過(guò)充分混合、冷卻之后，擠出發(fā)泡成型，得到所 述聚丙烯泡沫片材。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用復(fù)合發(fā)泡劑的聚丙烯泡沫片材及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明首先提供了一種聚丙烯泡沫片材，其具有以下原料組成聚丙烯樹(shù)脂、100重量份；成核劑、0.1-3重量份；抗氧劑、0.1-3重量份；泡孔穩(wěn)定劑、0.1-3重量份；復(fù)合發(fā)泡劑；其中，所述復(fù)合發(fā)泡劑包括1-10重量份的第一組分發(fā)泡劑和0.5-5重量份的第二組分發(fā)泡劑。本發(fā)明還提供了上述聚丙烯泡沫片材的生產(chǎn)方法。本發(fā)明所提供的聚丙烯泡沫片材是一種中低發(fā)泡倍率的聚丙烯泡沫片材，并且，產(chǎn)品的發(fā)泡倍率、泡孔尺寸分布及力學(xué)性能綜合評(píng)價(jià)優(yōu)良，適宜進(jìn)行剛性承載及熱塑成型。本發(fā)明所提供的聚丙烯泡沫片材的制備方法的生產(chǎn)過(guò)程高度連續(xù)且穩(wěn)定、生產(chǎn)過(guò)程安全無(wú)環(huán)境污染，適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B29C47/00GK102070841SQ201110024168
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者劉偉, 劉本剛, 王向東, 許國(guó)志, 陳士宏 申請(qǐng)人:北京工商大學(xué)