[发明专利]一种纳米稻壳粉增强聚丙烯发泡复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚丙烯发泡复合材料技术领域，具体涉及一种纳米稻壳粉增强聚丙烯发泡复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯是由丙烯聚合而成的热塑性树脂，按照甲基排列位置分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯，聚丙烯工业产品以等规物为主要成分，其余为无规或者间规聚丙烯，还包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内，聚丙烯通常为半透明无色固体，无臭无毒，结构规整而高度结晶化，较低的热变形温度(100℃)、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度，维卡软化温度为150℃，表面刚度和抗划痕特性很好，不存在环境应力开裂问题。

聚合物发泡材料是一种以树脂为基体，内部具有大量气泡的微孔材料，可以视为以气体为填料的固/气复合材料，聚合物发泡材料具有密度小、比强度高、能量吸收能力强和隔音隔热性能好等特点，而聚乙烯发牌材料更具有优良的耐热性能和力学性能，弯曲模量高，静态载荷力好，在日用品、包装、汽车、运输业及建筑等领域都得到了广泛的应用。

中国专利CN103509203B公开的一种增强的聚丙烯发泡珠粒的制备方法，将易结晶聚丙烯树脂和高熔点二元或者三元聚丙烯树脂共聚物或者均聚物与无机或者有机结晶成核助剂，并添加乳分散剂、降烟剂、抗氧化剂、抗静电剂等助剂经混炼挤出拉丝切粒制备成聚丙烯微粒，然后经反应釜加热加压，使聚丙烯微粒在高温高压下产生向外膨胀的内部压力，并在瞬间释放至大气，得到增强的聚丙烯发泡珠粒。由上述现有技术可知，普通的聚丙烯难以进行发泡，需要利用高熔体强度聚丙烯作为主要原料，通过改性生产工艺或者化学交联、物理共混、熔融支化提高其熔体强度、降低其发泡难度、得到更好的泡孔结构，同时也能有目的地改进聚丙烯系树脂发泡颗粒的力学性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种纳米稻壳粉增强聚丙烯发泡复合材料及其制备方法，将硅酸酯偶联剂的改性稻壳粉末、硫酸盐浆玄武岩纤维和竹纤维、普通聚丙烯颗粒、高熔体强度聚丙烯粉末、混合发泡剂和纳米蒙脱土作为原料，经螺旋挤出造粒后，超临界二氧化碳反应得到纳米稻壳粉增强聚丙烯发泡复合材料。本发明制备的聚丙烯发泡材料中泡孔均匀，致密度高，熔体强度高，机械性能优异。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种纳米稻壳粉增强聚丙烯发泡复合材料，所述纳米稻壳粉增强聚丙烯发泡复合材料的原料包括普通聚丙烯颗粒、高熔体强度聚丙烯粉末、改性稻壳粉末、硫酸盐浆纤维、混合发泡剂和纳米蒙脱土，所述改性稻壳粉末为硅酸酯偶联剂改性的微米级稻壳粉末，所述硫酸盐浆纤维为硫酸改性的玄武岩纤维和植物纤维，所述植物纤维为竹纤维，所述混合发泡剂为碳酸氢铵无机发泡剂和偶氮二甲酰胺有机发泡剂的混合物。

作为上述技术方案的优选，所述纳米稻壳粉增强聚丙烯发泡复合材料经超临界二氧化碳发泡技术制备。

本发明还提供一种纳米稻壳粉增强聚丙烯发泡复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将稻壳粉磨细，过150-200目筛，置于105-110℃烘箱中干燥8-10h，得到绝干的稻壳粉末，取出趁热与硅酸酯偶联剂在高速混合机内干混2-5min，再次放入烘箱内反应30min，到改性的稻壳粉末；

(2)将玄武岩纤维和植物纤维加入到硫酸溶液中，搅拌加热活化，得到硫酸盐浆纤维；

(3)将普通聚丙烯颗粒、高熔体强度聚丙烯粉末、步骤(1)制备的改性稻壳粉末、步骤(2)制备的硫酸盐浆纤维、混合发泡剂和纳米蒙脱土充分搅拌均匀，加入到双螺杆挤出机中挤出，得到混合颗粒；

(4)将步骤(3)制备的混合颗粒置于超临界二氧化碳发泡装置中，在20-25MPa压力下，二氧化碳超临界流体的反应时间为30-60min，反应结束后在5-10s内迅速下降恢复至常压，冷却定型，得到纳米稻壳粉增强聚丙烯发泡复合材料。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，绝干的稻壳粉末的含水率低于1％。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，绝干的稻壳粉末与硅酸酯偶联剂的质量比为1:0.2-0.3。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，植物纤维为竹纤维，所述玄武岩纤维和植物纤维的质量比为1:1-2。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，加热活化的温度为80-90℃，时间为30-60min。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，混合发泡剂为摩尔比为1:0.5-1的碳酸氢铵无机发泡剂和偶氮二甲酰胺有机发泡剂.