[发明专利]一种α晶聚丙烯拉伸膨胀材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯材料及其制备方法，更具体地说，涉及一种以聚丙烯为主体的拉胀材料及其制备方法。

背景技术

拉伸膨胀材料是一种泊松比为负值，在受到某一方向上的拉伸(或压缩)时，会在与之垂直的方向上发生膨胀(或收缩)的材料。而与之相比，普通材料则往往在拉伸(或压缩)时产生与之垂直方向上的收缩(或膨胀)现象。拉伸膨胀材料区别于普通材料的这种特殊行为往往基于其特殊的非均相结构基础(如铰链型结构)，并由此使材料在宏观上具有很多显著改善的力学性能，如较高的剪切模量、抗缺口和抗断裂能力及材料的回弹韧性等。此外，拉伸膨胀材料还基于材料在微、介观尺度上的结构特征及其对应的力学响应行为，常可表现出良好的力学阻尼特性、吸音隔音特性或对机械波等的阻尼特性等等。因此，拉伸膨胀材料可以广范应用于航空航天、交通运输、安全防护等各领域。

现已发现的拉伸膨胀材料有很多种，包括金属材料(如镉、砷等)、无机非金属材料(如多晶α-方晶石、热解石墨材料等)、聚合物材料及其共混材料或复合材料等。其中聚合物材料具体又包含基于聚合物本身分子结构、聚合物凝胶结构、聚合物多孔结构及聚合物共混或复合结构等的多种拉伸膨胀材料，如1987年，R.S.Lakes在Science上报道的一种具有各向同性的凹角多孔结构的聚氨酯泡沫材料；经特殊方法得到的微多孔聚乙烯材料、微孔聚四氟乙烯材料、微孔超高分子量聚乙烯材料等；李良彬等报道的一种单轴拉伸等规聚丙烯高度取向的α晶材料；杨鸣波等共混制备的特殊聚烯烃共混物(聚乙烯和聚丙烯共混物)及傅增力等报道的聚丙烯/高密度聚乙烯、聚丙烯/高密度聚乙烯/SBS、聚丙烯/SBS等共混物。在构建基于特殊结构的拉伸膨胀材料方面，国内如魏高原、王万录、潘则林等(ZL 200510130683.3)均组织开展了很多理论和实践方面的工作，取得了很多成果。

就拉伸膨胀材料而言，由于其可选材质的种类很多，其在拉伸膨胀特性之外的很多其它性质也会因而有所不同。拉伸膨胀材料的这个特点正与不同应用领域各种应用条件对拉伸膨胀材料的差异化要求相契合。如一些基于聚合物微泡孔结构的拉伸膨胀材料的强度偏低，但柔性较好；而一些基于泡孔结构或结晶结构的金属材料或非金属材料构成的拉伸膨胀材料的强度相对较高，却显得柔性不足。这些材质和对应性质区别很大的拉伸膨胀材料，实际上都在不同的领域发挥着作用，相互无法取代。

此外，不同的拉伸膨胀材料的材质和特定的结构往往具有显著的差异，其制备方法也存在很大的不同。如有些具有微孔结构的拉伸膨胀材料在制备时对制备条件和工艺技术的要求一般较高甚至比较繁杂，因为其拉伸膨胀特性依赖于精细结构的精确定制；而一些通过聚合物共混或复合得到的一些拉伸膨胀材料则相对容易制备，虽然有时会由于界面的存在导致其力学强度相对降低。当然，有些拉伸膨胀材料具有各向异性的特点，有时也会限制其应用。

发明内容

基于上述背景技术，本发明的目的在于，提供一种α晶聚丙烯拉伸膨胀材料及其制备方法，该材料在一定的应变范围内可表现出拉伸膨胀特性，且可通过聚丙烯α晶的形成控制对其拉伸膨胀特性进行方便灵活地调控。相较于一些基于金属材料和非金属材料及部分聚合物材料而构建的拉伸膨胀材料而言，本发明所提供的一种α晶聚丙烯拉伸膨胀材料具有柔性特征。与聚合物微泡孔材料、聚合物共混或复合材料等类型的拉伸膨胀材料相比，本发明所提供的一种α晶聚丙烯拉伸膨胀材料则表现出较高或更为均衡的力学强度。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

一种α晶聚丙烯拉伸膨胀材料由等规聚丙烯及其α晶成核剂组成，所述α晶成核剂的添加量大于零且不大于等规聚丙烯质量的1％，所述α晶成核剂为山梨醇类化合物成核剂或者有机磷酸盐类成核剂，例如烟台只楚合成化学有限公司的ZC-2，兰州化学工业公司研究院的DBS，湖北省松滋市树脂厂的SKC-Y3988，北京燕化高新技术股份有限公司的YS-688，洛阳石化总厂研究所的TAPP等。通过熔融共混、溶液共混等多种方式，将成核剂与等规聚丙烯进行共混，以使成核剂在聚丙烯材料中均匀分散。

所述α晶成核剂的添加量优选等规聚丙烯质量的0.3％-1％，更加优选0.3％-0.8％。

如采用熔融共混的方式，熔融共混的温度可选择但不限于工业生产上常用的温度条件，如170℃～270℃。通过熔融共混的方式成核剂和聚丙烯材料的共混时，具体可适用密炼、开炼、双螺杆挤出造粒等多种混炼方法。

混炼后获得的均匀分散的聚丙烯材料在室温下结晶，例如20-25℃的结晶温度。