[发明专利]一种纳米络合发泡聚丙烯保温材料(NBPP)的配制方法

说明书

技术领域：

本发明属于改性长链支化聚丙烯材料发泡技术，尤其牵涉到无机纳米材料在发泡体系中起到了成核剂与助发泡剂的双重作用，在延长了PP材料可发性时间的同时，增加了PP熔体的黏性和弹性，使挤出发泡PP材料得到泡孔尺寸较为均一、分布均匀、具有闭孔结构的发泡材料。

技术背景：

发泡聚丙烯(PP)不仅继承了PP自身的优越性能，而且和其它聚烯烃发泡材料相比，具有明显的物理性能的优势：(1)比PS、PU、PE等发泡材料具有更好的刚性和更高的硬度；(2)具有比发泡PE更高的拉伸强度、弹性模量、弯曲强度等力学性能，比发泡PS有更好的耐冲击强度；(3)具有更出色的耐高温性能，作为容器能在130℃条件下使用而不软化；具有优越的环保性能，比PS、PU发泡材料不产生挥发性苯烷类有害物，比PE发泡材料具有明显的自然降解性能。但普通线性PP在拉伸流动时具有应变软化，超过熔点后，PP熔体黏性与弹性迅速下降，导致其热成型加工温度范围非常狭窄，尤其对挤出发泡、中空吹塑等非常不利。采用高熔体强度PP(HMSPP)、接枝改性长链支化PP(PP-g-GMA/ST)、交联PP、HMS/PP混合等方法都可以提高PP材料的的拉伸黏性强度与熔体弹性强度，使挤出发泡PP材料得到泡孔尺寸较为均一、分布均匀、具有闭孔结构的发泡材料。

发泡是由发泡剂在聚合物熔体相中形成气体相的过程。气体相的形成可以通过溶解气体取得分离挥发性气体取得气话或化学反应产生的气体的释放等实现。无论采用何种发泡方式和成型工艺，一个典型的发泡过程可以分为以下四个步骤：(1)聚合物/发泡剂均相溶液的形成；(2)气泡成核；(3)气泡增长；(4)气泡稳定和固化。由于单个气体分子的尺寸为0.1nm，而聚合物中可见的气泡尺寸为0.1um，因此气体分子如何首先聚集成分子簇而与聚合物熔体产生相分离(气泡成核)，继而通过熔体中气体分子向气泡内的扩散而增长(气泡增长)，然后定型与固化是一个非常复杂的热力学和动力学过程，其中影响的因素较多。归纳起来，发泡体系的性能、发泡机理、和发泡工艺是影响发泡过程并决定发泡材料结构和性能的三个主要方面。其中，发泡体系的性能决定改体系是否适宜发泡；发泡机理决定了发泡过程的热力学行为；发泡工艺决定了发泡过程的动力学行为。

塑料在发泡过程中，为了能形成大量气泡核，常常采用加入成核剂的方法，其目的是为成核创造条件。成核剂在发泡材料制备中扮演者重要的角色，对泡孔密度、泡孔尺寸、泡孔均匀分布具有很大影响，成核剂与熔体核气体形成的液-固、液-气界面可以作为气泡成核的催化剂，降低气泡成核的活化能，当活化能低于聚合物熔体均相成核的活化能时，将在界面诱发异相成核，从而更加容易产生大量的气泡核。

气泡成核过程中控制泡体结构至关重要，如果在PP熔体中能同时出现大量均匀分布的气泡核，气泡的成核速度非常高，则常常能得到泡孔密度高、泡孔尺寸细小且分布均匀的优质泡沫体气泡得成核行为比较好。PP挤出发泡得气泡成核得关键在于尽可能多地提高气泡地成核速度核成核密度，而成核密度是决定泡孔密度的关键因素，只有气泡的成核速度很快，成核的密度很高，最终的泡孔密度才能很高。在发泡材料中添加了无机纳米材料，诱导了PP材料成核，从而提高了PP的成核速度和成核密度。

本发明中发泡剂采用的是AC发泡剂，其分解温度为210℃～220℃，分解温度较窄，仅有10℃左右，且分解速度快，放热速度快，使熔体黏度产生下降和波动容易导致局部温度过高而引起泡孔破裂、形成孔径不均的开孔结构，甚至造成树脂的分解，这对PP的发泡过程非常不利。一般商用AC发泡剂分解温度在210℃远高于PP的熔点165～170℃，因此在PP发泡材料的制作过程中，必须对AC发泡剂进行改性，降低其分解温度，缓和其分解放热。