一種以聚丙烯基體為主的發(fā)泡隔熱材料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于發(fā)泡類材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以聚丙烯基體為主的發(fā)泡隔熱材料及其制備方法，隔熱材料中主要包括無(wú)規(guī)聚丙烯、發(fā)泡劑、成核劑、基于四唑類化合物的金屬有機(jī)凝膠等成分，無(wú)需對(duì)原料組成進(jìn)行大的調(diào)整，即可有效阻礙發(fā)泡氣體對(duì)聚丙烯熔體的沖破，使發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氣泡被聚丙烯充分利用，確保了成品具有良好的多孔結(jié)構(gòu)和隔熱性能。

A foamed heat insulation material based on polypropylene matrix and its preparation method

The invention belongs to the foaming material technology field, in particular to a foaming insulation material mainly made of polypropylene matrix and a preparation method thereof. The insulation material mainly comprises random polypropylene, foaming agent, nucleating agent, metal organic gel based on four azole compounds, and so on, without adjusting the composition of the raw material, it can effectively obstruct the foaming gas on polypropylene melt. By breaking through, the bubbles produced by the decomposition of foaming agent are fully utilized by polypropylene, which ensures that the finished product has good porous structure and thermal insulation performance.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種以聚丙烯基體為主的發(fā)泡隔熱材料及其制備方法
本專利技術(shù)屬于發(fā)泡類材料
，特別涉及一種以聚丙烯基體為主的發(fā)泡隔熱材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
高分子發(fā)泡材料具有質(zhì)量輕、較強(qiáng)的吸收沖擊載荷能力和隔熱隔音能力等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于汽車、建筑、包裝、餐飲等領(lǐng)域。聚丙烯(PP)具有密度小、無(wú)毒無(wú)臭、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良的物理化學(xué)性能，聚丙烯樹(shù)脂最高使用溫度可達(dá)130℃，由此開(kāi)發(fā)的聚丙烯泡沫塑料將具備耐高溫、可重復(fù)利用及環(huán)保等方面的優(yōu)勢(shì)。但是由于聚丙烯的自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，發(fā)泡工藝難度大，關(guān)鍵是熔體強(qiáng)度低的問(wèn)題，難以維持住體系內(nèi)的氣體，從而導(dǎo)致氣體在體系內(nèi)逃逸，形成開(kāi)孔或者泡孔坍塌。對(duì)此，目前很多生產(chǎn)者在聚丙烯基料加入其它聚合物原料(如低密度聚乙烯、氯化聚乙烯等)一起發(fā)泡，達(dá)到拉高純聚丙烯體系熔體強(qiáng)度的目的，但由于基料的化學(xué)成分產(chǎn)生了變化，會(huì)限制產(chǎn)品在某些領(lǐng)域的使用。如果能較好地應(yīng)對(duì)純聚丙烯熔體強(qiáng)度低的難題，便可以使用價(jià)格低廉的普通聚丙烯直接發(fā)泡。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于：聚丙烯發(fā)泡過(guò)程中熔體強(qiáng)度低，易導(dǎo)致氣體在體系內(nèi)逃逸形成開(kāi)孔或者泡孔坍塌，為解決這一技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種以聚丙烯基體為主的發(fā)泡隔熱材料，按重量份數(shù)計(jì)算，包括其中，發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺，成核劑為碳酸鈣、鋁粉、滑石粉等，基于四唑類化合物的金屬有機(jī)凝膠為將甲基四唑(如下式，R為CH3)或正辛基四唑(如下式，R為C8H17)的溶液與醋酸的重金屬鹽溶液充分混合，充分靜置后對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)所得濾餅烘干并粉碎，即得到基于四唑類化合物的金屬有機(jī)凝膠，其他助劑主要包括分散劑和抗老化劑。本專利技術(shù)還提供了一種上述以聚丙烯基體為主的發(fā)泡隔熱材料的制備方法：將無(wú)規(guī)聚丙烯與基于四唑類化合物的金屬有機(jī)凝膠混合充分后加入到密煉機(jī)中進(jìn)行前期混煉，而后再向其中加入發(fā)泡劑、成核劑和其他助劑繼續(xù)混煉充分，將密煉機(jī)中的物料取出并進(jìn)行模壓發(fā)泡，其中，無(wú)規(guī)聚丙烯與基于四唑類化合物的金屬有機(jī)凝膠于高混機(jī)中混合，轉(zhuǎn)速為60r/min，混合時(shí)間為15分鐘，前期混煉時(shí)，溫度為170℃，混煉時(shí)間為8分鐘，密煉機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為45r/min，加入發(fā)泡劑、成核劑和其他助劑后繼續(xù)混煉時(shí)，溫度為170℃，混煉時(shí)間為2分鐘，密煉機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為40r/min，模壓發(fā)泡時(shí)，壓力為5MPa，溫度為230℃，時(shí)間為10min。本申請(qǐng)的有益效果在于：具體而言，金屬有機(jī)凝膠是四唑環(huán)上的多個(gè)氮原子作為配位點(diǎn)與重金屬鈀離子結(jié)合最終形成的聚合物，由于配位效應(yīng)，可將金屬離子固定在凝膠聚合物中的特定位置上，避免了無(wú)機(jī)金屬之間發(fā)生進(jìn)一步團(tuán)聚；而申請(qǐng)人推測(cè)：有可能是因?yàn)榻饘匐x子在聚丙烯有機(jī)基體中本身存在相容性差的問(wèn)題，這使得片材中的重金屬離子出現(xiàn)了向聚丙烯片材表面遷移的趨勢(shì)，而發(fā)泡成型過(guò)程中，聚丙烯基材的軟化也加強(qiáng)了這種趨勢(shì)，使金屬帶動(dòng)著其與四唑類化合物配合形成的凝膠聚合物逐漸向聚丙烯片材的表面遷移，最終使相當(dāng)一部分凝膠聚合物遷移并聚集至片材的表面附近，由于凝膠聚合物中具有眾多的環(huán)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度比較理想，這就相當(dāng)于在片材表面附近處形成了較為穩(wěn)固的屏障，減輕了發(fā)泡氣體對(duì)聚丙烯熔體的沖破程度，盡可能維持發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氣泡停留在熔體內(nèi)部，對(duì)聚丙烯基體起到充分的發(fā)泡作用。具體實(shí)施方式實(shí)施例1一種以聚丙烯基體為主的發(fā)泡隔熱材料，按重量份數(shù)計(jì)算，各組分為其中，上述基于正辛基四唑的金屬有機(jī)凝膠的制備方法為：將30g的正辛基四唑完全溶解于1L的N，N-二甲基甲酰胺中，得到正辛基四唑溶液，將28.3g的醋酸鈀完全溶解于1L的N，N-二甲基甲酰胺中，得到醋酸鈀溶液，將上述正辛基四唑溶液和上述醋酸鈀溶液充分混合后靜置，同時(shí)出現(xiàn)凝膠生成，待凝膠生成充分后對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)過(guò)濾所得的凝膠于70℃干燥1小時(shí)后，粉碎至100目，并繼續(xù)于70℃下干燥充分；本實(shí)施例中的發(fā)泡隔熱材料的制備方法為：按各組分的重量，將無(wú)規(guī)聚丙烯與基于正辛基四唑的金屬有機(jī)凝膠于高混機(jī)中混合充分，高混機(jī)轉(zhuǎn)速為60r/min，混合時(shí)間為15分鐘；將混合料加入到密煉機(jī)中進(jìn)行前期混煉，混煉溫度為170℃，混煉時(shí)間為8分鐘，密煉機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為45r/min；而后再向該密煉機(jī)中加入發(fā)泡劑、成核劑、分散劑、抗氧劑繼續(xù)混煉2分鐘，混煉溫度為170℃，密煉機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為40r/min；立即將密煉機(jī)中的物料取30g進(jìn)行模壓發(fā)泡，模壓發(fā)泡的壓力為3.5MPa、溫度為230℃、模壓時(shí)間為10min，隨模冷卻充分后得到發(fā)泡片材。實(shí)施例2一種以聚丙烯基體為主的發(fā)泡隔熱材料，按重量份數(shù)計(jì)算，各組分為其中，基于正辛基四唑的金屬有機(jī)凝膠的制備方法同實(shí)施例1；本實(shí)施例中的發(fā)泡隔熱材料的制備方法也同實(shí)施例1。實(shí)施例3將實(shí)施例1中的“基于正辛基四唑的金屬有機(jī)凝膠”替換為等摩爾數(shù)的基于甲基四唑的金屬有機(jī)凝膠，其余組分及制備操作均同實(shí)施例1，其中，基于甲基四唑的金屬有機(jī)凝膠的制備方法為：將13.85g的甲基四唑完全溶解于1L的N，N-二甲基甲酰胺中，得到甲基四唑溶液，將28.3g的醋酸鈀完全溶解于1L的N，N-二甲基甲酰胺中，得到醋酸鈀溶液，將上述甲基四唑溶液和上述醋酸鈀溶液充分混合后靜置，同時(shí)出現(xiàn)凝膠生成，待凝膠生成充分后對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)過(guò)濾所得的凝膠于70℃干燥1小時(shí)后，粉碎至100目，并繼續(xù)于70℃下干燥充分。對(duì)比實(shí)施例1與實(shí)施例1相比，未加入基于正辛基四唑的金屬有機(jī)凝膠，其余組分及制備操作均同實(shí)施例1。對(duì)比實(shí)施例2將實(shí)施例1中的“基于正辛基四唑的金屬有機(jī)凝膠”替換為等質(zhì)量的低密度聚乙烯(DFDA-1253NT，陶氏)，其余組分及制備操作均同實(shí)施例1。對(duì)比實(shí)施例3將實(shí)施例1中的“基于正辛基四唑的金屬有機(jī)凝膠”替換為等質(zhì)量的無(wú)金屬成分的正辛基四唑單體粉末，其余組分及制備操作均同實(shí)施例1。對(duì)比實(shí)施例4將實(shí)施例1中的“基于正辛基四唑的金屬有機(jī)凝膠”替換為等質(zhì)量的無(wú)金屬成分的聚乙烯四唑顆粒粉末(100目)，其余組分及制備操作均同實(shí)施例1。對(duì)以上各實(shí)施例、對(duì)比實(shí)施例中最終所得的發(fā)泡片材按同樣的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下表所示：從上表來(lái)分析，對(duì)比實(shí)施例2類似于常規(guī)技術(shù)中“在聚丙烯基料中添加其它聚合物”的原料復(fù)配手段來(lái)改善聚丙烯的熔體強(qiáng)度，以此保留熔體中的氣泡，但是由于復(fù)配樹(shù)脂的添加量很少，因此效果并不明顯(相對(duì)于對(duì)比實(shí)施例1而言)；而實(shí)施例1至3中使用同樣添加量的四唑類化合物的金屬有機(jī)凝膠，無(wú)需對(duì)原料組成進(jìn)行大的調(diào)整，卻有效地抑制了氣泡溢出物料熔體，改善幅度有明顯的提升，似乎使整個(gè)聚丙烯體系發(fā)生了某種變化；而反觀對(duì)比實(shí)施例3和對(duì)比實(shí)施例4中，僅加入含相應(yīng)環(huán)結(jié)構(gòu)的單體或聚合物，未涉及金屬元素，這些單純的單體或聚合物在聚丙烯基體中的分散相容性應(yīng)該更好才是，但效果上相比于原始現(xiàn)有配方(對(duì)比實(shí)施例1)幾乎沒(méi)有改善作用，這也充分說(shuō)明了本方案中對(duì)發(fā)泡氣體的保留效果應(yīng)該是金屬離子與四唑類化合物配位結(jié)合后的協(xié)同作用所致，才會(huì)有了前面有益效果部分的推測(cè)。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種以聚丙烯基體為主的發(fā)泡隔熱材料，其特征在于：按重量份數(shù)計(jì)算，所述發(fā)泡隔熱材料包括

【技術(shù)特征摘要】
1.一種以聚丙烯基體為主的發(fā)泡隔熱材料，其特征在于：按重量份數(shù)計(jì)算，所述發(fā)泡隔熱材料包括2.如權(quán)利要求1所述的以聚丙烯基體為主的發(fā)泡隔熱材料，其特征在于：所述的發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺。3.如權(quán)利要求1所述的以聚丙烯基體為主的發(fā)泡隔熱材料，其特征在于：所述的成核劑為碳酸鈣、鋁粉或滑石粉。4.如權(quán)利要求1所述的以聚丙烯基體為主的發(fā)泡隔熱材料，其特征在于：所述的基于四唑類化合物的金屬有機(jī)凝膠的制備方法為，將甲基四唑或正辛基四唑的溶液與醋酸的重金屬鹽溶液充分混合，充分靜置后對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)所得濾餅烘干并粉碎，即得到所述的基于四唑類化合物的金屬有機(jī)凝膠。5.如權(quán)利要求1所述的以聚丙烯基體為主的發(fā)泡隔熱材料，其特征在于：所述的其他助劑包括分散劑和抗老化劑。6.一種如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的以聚丙烯基體為主的發(fā)泡隔熱材料的制備方法，其特征在于：所述的制備方法為，將所述的無(wú)規(guī)聚丙烯與所述的基于四唑類化合物的金屬有機(jī)凝膠混合充分后加入到密煉機(jī)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王亞波，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：丹陽(yáng)博亞新材料技術(shù)服務(wù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇,32