[发明专利]一种高倍发泡聚丙烯板材的制备方法

说明书

一种高倍发泡聚丙烯板材的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将聚丙烯颗粒置于恒温的模腔内，充入超临界流体，对聚丙烯颗粒进行保压渗透和溶胀，达到平衡状态后形成聚合物‑超临界流体均相体系；步骤2、对聚合物‑超临界流体均相体系进行降温，并在降温后静置聚合物‑超临界流体均相体系，直到稳定；步骤3、泄压发泡，得到聚丙烯发泡板材。本发明采用的制备方法的生产效率高，工艺时间15～45min，产品发泡倍率高；制得的聚丙烯发泡板材可以在‑50～120℃下长期使用；制得的发泡板材膨胀倍率高，可以达到40～60倍，泡孔直径在150～300μm，是一种性能优异的超轻材料。

技术领域

本发明涉及发泡材料的制备方法，尤其是是涉及一种高倍发泡聚丙烯板材的制备方法。

背景技术

聚丙烯树脂是一种通用聚合物材料，耐温达到120℃以上，被广泛应用于包装、体育用品、汽车等领域。超临界流体(SCF，supercritical fluid)是指在临界温度以上、临界压力以上的流体。由于其粘度和扩散系数接近气体，而密度和溶剂化能力接近液体，可以利用超临界流体在聚合物中扩散速率快、溶解度高等优点，来制备聚合物发泡材料。超临界流体发泡技术，整个发泡过程清洁，对环境和发泡制品都不会造成污染，因此超临界流体发泡技术越来越受到社会的重视。

聚丙烯发泡通常采用超临界流体发泡工艺，常见工艺有高压反应釜间歇发泡工艺和超临界模压发泡工艺。

对于釜式发泡工艺，如中国发明申请CN110343330A公开的一种交联聚丙烯发泡材料及其制备方法，制备过程中使用无污染的二氧化碳作为发泡剂，与传统的交联聚丙烯发泡材料相比，制品中无偶氮二甲酰胺及其分解产物的残留，不造成二次污染，符合绿色环保的要求。

然而，在釜式发泡工艺中，由于物料的导热性差，为了实现物料在高压反应釜内温度恒定，常常加入了分散剂、导热介质(主要是水)，这样便导致了物料加热时间长，能量消耗高，而且增加了后处理分离干燥工序，生产效率低；同时物料长时间受热，往往容易团聚结块，增加了后续分离的难度，产品合格率低。此外，高压反应釜间歇发泡工艺，得到聚丙烯发泡珠产品，通常发泡倍率不超过40倍，需要通过水蒸气成型制成板材，板材性能较差。

而在超临界模压发泡工艺中，由于发泡温度低，超临界流体渗透时间长，发泡时间随着制品厚度呈级数增加，生产效率低；同时发泡倍率不超过30倍。

发明内容

本发明技术方案是针对上述情况的，为了解决上述问题而提供一种高倍发泡聚丙烯板材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1、将聚丙烯颗粒置于恒温的模腔内，充入超临界流体，对聚丙烯颗粒进行保压渗透和溶胀，达到平衡状态后形成聚合物-超临界流体均相体系；

步骤2、对聚合物-超临界流体均相体系进行降温，并在降温后静置聚合物-超临界流体均相体系，直到稳定；

步骤3、泄压发泡，得到聚丙烯发泡板材。

进一步，在步骤1中，聚丙烯颗粒为通用级聚丙烯树脂，熔融指数MI为1.5～20g/10min。

进一步，在步骤1中，恒温模腔的温度高于聚丙烯的熔融温度。

进一步，在步骤1中，恒温模腔的温度为165～185℃。

进一步，在步骤1中，采用的超临界流体为超临界二氧化碳，超临界流体压力为7.2～20MPa，保压渗透时间为5～15min。

进一步，在步骤2中，聚合物-超临界流体均相体系降温后的温度低于聚丙烯的熔融温度，降温时间为10～30min。

进一步，聚合物-超临界流体均相体系降温后的温度为115℃～125℃。

进一步，在步骤3中，通过气动球阀泄压，体系内压力泄压至0MPa，泄压速率为10～100MPa/s。