[发明专利]一种含有β晶的聚丙烯发泡珠粒及其制备方法

说明书

本发明属于发泡材料领域，公开了一种含有β晶的聚丙烯发泡珠粒，按照重量份数，包括100份聚丙烯树脂、0.2~5份β成核剂母粒、0.5~2份抗静电剂、1~10份发泡成核剂。本发明还公开了该聚丙烯发泡珠粒的制备方法。本发明以高压流体为发泡剂，采用釜压发泡技术，通过在聚丙烯颗粒、聚丙烯发泡珠粒、聚丙烯发泡珠粒成型体材料中引入β晶，形成了包含有α、β组成的双重或者多重熔融峰，利用β晶的低熔点/低结晶温度、小晶体尺寸、高晶体密度的特点，制备了具有低发泡温度、高膨胀倍率的聚丙烯发泡珠粒，含有β晶的聚丙烯发泡珠粒成型体材料具有高的拉伸强度，在相同的密度下，比同类样品的拉伸强度提高15~50%。

技术领域

本发明属于发泡材料领域，具体涉及一种含有β晶的聚丙烯发泡珠粒及其制备方法。

背景技术

聚丙烯具有机械强度高、使用温度高、环保、易于回收、性价比高等优点，因而应用领域日益增加，市场份额逐年攀升。聚合物发泡是实现聚丙烯轻量化的重要途径，在汽车、轨道交通、缓冲包装等领域有广泛的应用价值。

采用化学发泡和电子交联发泡制备聚丙烯片材的技术是公开的，这里所用的聚丙烯树脂多为高熔体强度聚丙烯树脂，所需的高熔体强度聚丙烯树脂是采用化学交联、电子辐射交联或者通过引入长链支化结构改性而得到的。近年来，采用物理发泡技术制备聚丙烯发泡珠粒得到广泛关注，所制备的聚丙烯珠粒通过水蒸气模压粘结成型，可以制备具有3D结构、大尺寸、高尺寸精密的聚丙烯发泡珠粒成型制品。聚丙烯发泡珠粒成型体材料具有轻量化、高缓冲性、热绝缘等优势，因而被广泛应用于汽车保险杠内芯、车用吸能材料、缓冲包装材料、建筑材料等中。

聚丙烯发泡珠粒的制备方法已经被公开，如CN200910025677.X、CN202753305U公开一种聚丙烯发泡珠粒制备方法，该技术将物理发泡剂注入连续挤出机，使聚丙烯在挤出机口模处发泡，通过水下切粒系统或者拉条切粒系统，制备成聚丙烯发泡珠粒。采用连续挤出发泡制备的聚丙烯发泡珠粒一般具有高的泡孔开孔率，这不利于发泡珠粒水蒸气成型过程中形成强烈界面粘结而且成型制品往往存在收缩率过高的问题。

CN1518576A、CN101679664A、CN103923382B、CN104974369A、CN101821326A公开了一种釜压制备技术制备聚丙烯发泡珠粒的方法，该方法将聚丙烯微粒分散在高压釜的水中，通入物理发泡剂使之达到溶解度平衡，通过釜体快速泄压使聚丙烯颗粒发泡，从而得到聚丙烯发泡珠粒。所制备的聚丙烯发泡珠粒的结晶熔融峰高达140～170℃，这使得聚丙烯珠粒需要高的水蒸气成型压力。进一步地，CN1518576A、CN101679664A中使用了大量的非环保的分散剂和隔离剂，用于防止聚丙烯颗粒在受热过程中发生结块。CN103923382B、CN104974369A需采用高熔体强度聚丙烯树脂，这增加了树脂原料的成本。CN101821326A采用共混1～20份的聚乙烯树脂来改善聚丙烯发泡珠粒成型体的粘结强度，不过，聚乙烯和聚丙烯不相容，聚乙烯分散相的尺寸和分散状态倾向于影响聚丙烯的发泡行为，这导致批次稳定性的问题；更为严重的是，聚丙烯釜压发泡过程涉及长时间的热处理，聚乙烯分散相可能会发生重新聚并，形成大尺寸的分散相，这不利于聚丙烯的釜压发泡。CN103923382B选择通过复合乙烯-丙烯酸共聚物来改善聚丙烯发泡珠粒的粘结，但发泡过程的热处理会影响导致复合的乙烯-丙烯酸共聚物分散相聚并和迁移，从而不利于聚丙烯发泡。

聚丙烯珠粒水蒸气成型过程中，珠粒之间的界面粘结强度决定制品的力学和机械性能，珠粒表面的熔化状态和珠粒内泡孔的结构决定制品的收缩率和制品的精确度。因此，制备具有稳定的聚丙烯配方使之在发泡的热处理过程中不会发生相演变以及合适的泡孔结构设计尤为重要。因此，本领域还需要进一步优化聚丙烯树脂的配方，从而进一步增强聚丙烯发泡珠粒成型体之间的界面粘结和改善聚丙烯发泡珠粒的水蒸气成型行为。

发明内容