一種高熔體強度聚丙烯發泡材料及制備方法技術

本發明專利技術公開了一種高熔體強度聚丙烯發泡材料及制備方法。所述發泡材料的基體樹脂為高熔體強度聚丙烯；具有以下特征：(1)熔融指數(190℃/2.16kg)為1.0-10g/min；(2)分子量分布Mw/Mn＝6-20；(3)分子量大于500萬級分的含量大于或等于0.8wt％；(4)Mz+1/Mn大于或等于70。所述發泡材料是由包括以下組分的預混料熔融共混發泡制得：高熔體強度聚丙烯100重量份；發泡劑1～15重量份。得到的發泡材料符合環保要求的可降解、泡孔均勻、物理耐熱性高、生產成本低、表面光滑且適合連續化規模生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及高分子領域，進一步地說，是涉及。
技術介紹
聚合物發泡塑料主要包括聚氨酯、聚苯乙烯和聚乙烯等軟質與硬質泡沫塑料三大類。聚氨酯泡沫材料是一種常用的泡沫材料，但不如包括聚丙烯(PP)在內的熱塑性聚合物泡沫材料容易熱成型。發泡聚苯乙烯制品回彈性差，擠出發泡產品剛度高，易粉化，且廢棄物重量輕，體積大，耐老化、抗腐蝕，化學性質穩定，不易被微生物降解，進入土壤后，使土質變壞，用燃燒的方法處理，會產生二氧化碳和其它有害氣體，也會引起不利的溫室效應，還會污染空氣。發泡聚乙烯克服了普通發泡塑料易碎、變形的缺點，具有隔水防潮、防震、隔 音、保溫、可塑性能佳、韌性強等諸多優點，亦具有很好的抗化學性能。但是相比聚丙烯類發泡材料，聚乙烯較低的彎曲模量導致制品表面剛性及回彈性較差，且聚乙烯發泡材料往往使用交聯法制備，所以廢棄物化學性質穩定，不易被微生物降解，且不可循環回收使用。相比之下，非交聯聚丙烯發泡材料以其優良的力學性能和環保性能優良的耐熱性，使用溫度可達130°C ;高溫下的制品尺寸穩定性，維卡軟化點可達160°C ;優良的力學性能，彎曲模量高，并具有良好的耐沖擊性能；環境友好性出色，燃燒時無毒氣放出，易于回收，可重復利用；并具有優良的耐化學腐蝕性。聚丙烯發泡板材的原料基礎樹脂多采用接枝或者共混得到，存在聚丙烯基礎樹脂的降解改性及多種聚臺物的捏合所導致的聚合物力學性能下降，并使加工成本上升等問題。近來，高熔體強度聚丙烯(HMSPP)被認為是制造聚丙烯發泡材料的最有利的基礎樹脂。與通用聚丙烯相比，高熔體強度聚丙烯在熔化狀態下具有較高延展和剪切粘度。當制造發泡材料時，該特性尤為重要，由于減壓作用下的氣泡膨脹階段，高熔體強度允許聚合物支撐泡沫的整個蜂窩狀結構，減少氣泡合并等相關的問題，特定流變能力允許在泡沫膨脹過程中的氣泡的穩定增加。1994年，BASELL(巴塞爾)公司推出高熔體強度聚丙烯樹脂并成功用于連續化的聚丙烯發泡工藝，這使得連續化聚丙烯發泡工藝取得重大突破。但是，巴塞爾用到了射線輻照改性過程，由于每次輻照過程的不可控性，導致接枝長支鏈高熔體聚丙烯的產品性能不穩定，步驟較為繁瑣，無疑也增加了成本，而且難以在PP發泡板材領域進行推廣。北歐化工Dapoly系列高熔體強度聚丙烯產品，通過在低于熔融溫度附近，加入過氧化物的丙烯單體聚合得到的純聚丙烯粒子，得到非交聯的長支鏈聚丙烯，但后處理工藝不穩定，導致發泡產品不穩定。因此，采用多個串聯的反應器制備寬分子量分布聚丙烯是最為常用的，其通常是在選擇不同的氫氣量、不同的共聚單體，即有利于生產不同分子量聚合物的不同反應器中通過串聯聚合得到寬分子量分布(MWD)的聚丙烯，例如其中一種反應器有利于生產較高分子量的聚合物，而另一種反應器則有利于生產較低分子量的聚合物。為了獲得最好的丙烯聚合物的性能，優化的聚合物產物應含有一定量的很高分子量聚合物和一定量的低分子量聚合物。所以使用反應器原位本體聚合法得到的高熔體強度聚丙烯由于其優異的產品穩定性和綜合性能，在PP發泡領域有著廣闊的應用前景。PP發泡板材主要采用擠出方法進行成型加工。擠出成型具有很高的生產效率，并且容易實現自動化。早期的PP發泡板材多為采用交聯工藝的兩步擠出發泡成型方法所制備。即將PP樹脂與發泡劑、交聯劑、成核劑等進行充分混合，然后在擠出機上擠出為板材，隨后將未發泡的PP板材進行交聯，再在發泡爐中進行發泡成型，交聯可以采用輻射交聯和化學交聯兩種方法，樹脂在發泡之前的交聯可以使其熔體粘度隨著溫度升高而降低的速度變慢，從而在較寬的溫度范圍內具有適當的熔體粘度。這種方法將混料和發泡分開進行，擠出機僅僅進行發泡組分的混合，且該方法得到的聚丙烯發泡材料由于交聯不可重復利用，對環境容易造成污染。中國專利0吧01010134664.9(2010年3月26日申請)公開了一種新型的高倍率交聯發泡聚丙烯板材及其制備方法。該高倍率交聯發泡聚丙烯板材包括聚丙烯樹脂、交聯劑、抗老化劑和發泡劑母粒，利用輻照法克服了溫度高于熔點后聚丙烯熔體強度迅速下降的趨勢，制備出了性能優良的產品，使材料的拉伸強度、斷裂伸長率等性能均有明顯的提高。但該方法是一種交聯法制備聚丙烯發泡材料，得到發泡聚丙烯不具有 可回收性，作為包裝及汽車材料使用不可回收，將造成環境污染。類似專利還有中國專利CN101081914A 及 CN1131277C。近年來，PP的直接擠出發泡板材成型方法受到廣泛重視。直接擠出發泡法是在擠出機內直接完成發泡各個組分的混合、熔融和發泡過程，又可以稱之為一步擠出發泡成型法。根據所采用發泡劑的不同，直接擠出發泡成型法又可以分為物理發泡和化學發泡兩種方法，不管采用哪種方法，共同的控制要素是建立足夠高的機頭壓力來抑制發泡體系在擠出口模附近提前發泡，一旦發泡體系進入口模，就會釋壓發泡成型。根據已公開專利，具體的擠出工藝、能耗和設備要求上不盡相同。中國專利0_9123626.2(1999年10月28日申請)公開了一種膨脹比為4倍或更大的聚丙烯類發泡板材，具有優良的輕量性能與剛度的均衡性。CN01145171. 8(2001年11月28日申請)公開了一種其中有效防止了發泡層中泡孔破損的、表面平滑性優異的板材，以及穩定生產該板材的方法。以上兩種技術方案盡管都能夠制備出表面平整的聚丙烯發泡板材，但需要至少一面層壓了一層貼面材料，這增加了對機械的要求和工藝的復雜性。中國專利CN99111834. O (1999年7月30日申請)公開了一種生產非交聯聚丙烯基樹脂泡沫片的方法，該專利技術使用設在擠出機與模頭間并由模頭接管連接的齒輪泵的擠出發泡裝置，使得有可能生產出細泡沫與良好外觀的泡沫片，具有卓越的生產率與擠出穩定性提高生產率，減少在板材端部出現的波紋狀或折皺狀缺陷。但在口模前增加齒輪泵，提高了發泡板材的生產成本及能耗。美國專利US6251319(1999年4月30日申請)公開了一種制備聚丙烯發泡板材的方法，使用高熔體強度聚丙烯樹脂及揮發性易燃的發泡劑丁烷，發泡倍率為4-56倍，但是由于使用可燃物作為發泡劑，設備及相應廠房須經特殊的防爆處理，因此聚丙烯發泡材料的成本較高。
技術實現思路
為解決現有技術中存在的問題，本專利技術提供了。得到的發泡材料符合環保要求的可降解、泡孔均勻、物理耐熱性高、生產成本低、表面光滑且適合連續化規模生產的聚丙烯發泡板材。本專利技術的目的之一是提供一種高熔體強度聚丙烯發泡材料。所述發泡材料的基體樹脂為高熔體強度聚丙烯；所述高熔體強度聚丙烯，具有以下特征(I)熔融指數(190 °C /2. 16kg)為 I. O-lOg/min,優選為 I. 6_6g/min,更優選為2.5_6g/min ；(2)分子量分布 Mw/Mn = 6-20 ;優選 9. 0-16. O ；(3)分子量大于500萬級分的含量大于或等于O. Swt %，優選大于或等于1.0Wt%，更優選大于或等于I. 5wt% ；·(4)MZ+1/Mn大于或等于70，優選大于或等于80 ；優選地，所述高熔體強度聚丙烯的分子量小于5萬級分的含量大于或等于15. 0wt%，小于或等于40wt%,更優選大于或等于17. 5wt%,小于或等于30wt%。以上所述的高熔體強度聚丙烯，其熔體強度可以大于O.本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高熔體強度聚丙烯發泡材料，其特征在于：所述發泡材料的基體樹脂為高熔體強度聚丙烯；所述高熔體強度聚丙烯，具有以下特征：(1)熔融指數(190℃/2.16kg)為1.0？10g/min；(2)分子量分布Mw/Mn＝6？20；(3)分子量大于500萬級分的含量大于或等于0.8wt％；(4)Mz+1/Mn大于或等于70。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭鵬，呂明福，張師軍，楊慶泉，徐萌，高達利，徐凱，呂蕓，陳力，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司北京化工研究院，
類型：發明
國別省市：