[发明专利]聚丙烯用微孔发泡剂、微孔发泡聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发泡剂、发泡塑料及其制备方法，尤其涉及一种聚丙烯用微孔发泡剂、微孔发泡聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，聚丙烯（简称PP）发泡材料由于具有独特的优点而引起人们更多的关注；尤其在“轻量化、节能环保”趋势的汽车领域更是青睐，但PP是一种结晶型聚合物。发泡温度范围狭窄，熔体强度较低；较低的熔体强度无法保证气泡增长过程中泡孔壁所承受的拉伸应力的作用，导致气泡发生塌陷和破裂；因此，得到的泡孔形状不规则，泡孔直径较大且分布不均匀，泡孔受力时，常常成为泡体破裂的发源地，因而泡孔的存在往往会降低材料的强度。

为了克服普通发泡PP力学性能劣化的缺点，人们设计了微孔发泡聚丙烯，微孔发泡塑料是近年发展起来的一种新型材料，是指一种泡孔直径在0.1-50um（比普通泡沫塑料小几百倍），泡孔密度在109-1015个／cm³左右，材料密度可比发泡前减少5％-98％的新型泡沫材料。目前微孔发泡聚丙烯材料的制备分为两个方面：一是物理发泡；二是化学发泡。

物理发泡的方法主要选择超临界流体为发泡剂，美国专利US 5158986超临界流体作为发泡剂，通过高压和降压的过程制得发泡聚丙烯。中国专利CN1303406A采用异丁烷作为发泡剂，也通过压力的变换得到一种密度为16kg/m³-200kg/m³的泡沫材料管材。但是这种物理发泡法对设备和工艺都有非常苛刻的要求，需要专用压力容器和耐压防泄漏管道，需要价高的安全防护和消防配制；同时该类发泡聚丙烯材料或板材都存在着发泡倍率过大、泡孔开孔率高、表面平整度低、刚性不够、力学强度低等缺点。

化学发泡的方法主要通过在聚丙烯材料中加入化学发泡剂，通过加热使发泡剂降解产生气体，然后气体在热熔体中进行膨胀成孔，然后冷却形成了发泡聚丙烯材料。目前常用的化学发泡法主要分为3个系列：一是AC发泡系列，专利CN1944032A，CN1944035A，CN201110302594.8均使用了AC发泡剂制备发泡材料，虽然AC发泡剂发泡率高，发泡温度高，但是发泡聚丙烯的可控性差，泡孔不均匀，另外AC发泡剂属偶氮类化合物，具有一定毒性，AC发泡剂降解后产生一些污染环境的物质，国际上已被禁用，所以AC发泡剂不适合未来的发展。二是OBSH系类发泡剂，虽是发泡剂性能较好，但是价格昂贵，目前普通发泡剂NaHCO₃ 7元/公斤，OBSH 100元/公斤，不适合竞争日益激烈的汽车材料领域。三是NaHCO₃体系，它是一款最经济环保的发泡剂，但是它的发泡温度低，相容性差的，很难制得闭孔、泡孔分布均匀、物理力学性能优异的微发泡聚丙烯材料。专利CN200810196062.9，CN200810196063.3通过加入NaHCO₃发泡剂，通过螺杆、温度等调整制得无纺布发泡板材，虽然工艺简单，但是产品的成型品种少，只有管材或板材，远远满足不了对汽车内饰款式要求高的汽车领域；专利CN101792554A公布了通过聚丙烯材料与发泡母粒共混制备发泡聚丙烯，但是制备方法中将聚丙烯和发泡母粒混合挤出温度140-160℃，一般聚丙烯材料挤出温度在200℃以上，所以此技术缺乏实用性。

上述现有的公开技术中，物理发泡虽然简单，但是它对设备和工艺都有非常高的要求，另外发泡的材料孔径及闭孔很难控制，化学发泡法中AC发泡体系发泡可控性差，而且有环境影响；OBSH价格昂贵，不适合大规模推广应用；NaHCO₃体系，它是一款最经济环保的发泡剂，但是它的发泡温度低，相容性差的，很难制得闭孔、泡孔分布均匀、物理力学性能优异的微发泡聚丙烯材料。目前只有挤出级或模压级的微发泡管材或板材的应用。

如果能开发一种使用经济环保NaHCO₃体系，通过改性处理，制得注塑级的闭孔、泡孔分布均匀、发泡率高、物理力学性能优异的汽车用微孔发泡聚丙烯材料，这将对“轻量化、节能环保”的汽车领域很大的推动作用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种聚丙烯用微孔发泡剂。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种聚丙烯用微孔发泡剂的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之三是提供一种微孔发泡聚丙烯复合材料。

本发明所要解决的技术问题之四是提供一种微孔发泡聚丙烯复合材料的制备方法。

本发明所要解决的技术问题，是通过如下技术方案实现的：