[发明专利]一种纳米无机材料/聚烯烃发泡材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚烯烃发泡材料技术领域，特别是涉及一种纳米无机粒子/聚烯烃发泡材料 及其制备方法。

背景技术

发泡聚合物具有密度小，比强度高，能量吸收能力强，抗冲减震性能好，隔音隔热性强 等一系列特点，已在交通运输、军工、航天航空、电子及日用品等领域获得了广泛应用。常 见的发泡聚合物主要包括聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PS)和聚烯烃三大类。其中聚苯乙烯发 泡制品难降解、回收困难，是世界公认的“白色污染”，联合国环保组织已于2005年宣布在 全世界范围内停止它的生产和使用。相对而言，聚烯烃尤其是聚丙烯发泡塑料存在很多优点 ，比如其具有优良的耐热性(最高使用温度可达130℃)，常温下较高的韧性、拉伸强度和 冲击强度，优异的耐微波性和可降解性等，引起了人们的高度重视。但是聚丙烯是高度结晶 的聚合物材料，在结晶温度以前几乎不能加工，而结晶温度以后熔体粘度急剧下降，发泡过 程中泡孔会迅速长大、并泡，这样的特性对发泡非常不利。

近年来，为了改善聚烯烃的发泡工艺，人们采用了各种方法，所有的方法都具有相同的 目的，即提高体系在发泡时的熔体强度。目前主要采用的方法有：直接使用高熔体强度聚烯 烃、化学交联和接枝、共混改性。如果直接使用高熔体强度聚烯烃进行发泡，虽然能够得到 较好发泡质量的发泡聚烯烃材料，但由于是一种专用料，它的发泡温度范围也比较窄；通过 化学交联和接枝的方法改善聚烯烃熔体强度也可改善聚烯烃的发泡质量，但是化学交联和接 枝方法工艺比较复杂；聚烯烃与别的树脂共混提高其熔体强度，要考虑其相容性，否则将会 导致力学性能大大的下降。因此，上述方法不管是在工艺上还是应用推广上都受到了一定的 限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提高聚烯烃在发泡时的熔体强度以改善聚烯烃发泡体系， 提供一种纳米无机粒子/聚烯烃发泡材料及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

纳米无机粒子/聚烯烃发泡材料是由聚烯烃、纳米无机粒子、化学发泡剂和发泡助剂通 过注塑成型制备而成。

按照重量份计算，上述发泡材料是由聚烯烃55～96份和纳米无机粒子0.6～15份加入化 学发泡剂和发泡助剂制备而成。

优选的，前述发泡材料是由聚烯烃96份和纳米无机粒子4份加入化学发泡剂和发泡助剂 制备而成。

前述纳米无机粒子的粒径小于100nm。

按照重量份计算，前述化学发泡剂和发泡助剂的加入量分别为1～10份和2～20份。

优选的，化学发泡剂和发泡助剂的加入量分别为1份和2份。

前述纳米无机粒子/聚烯烃发泡材料中的聚烯烃包括聚乙烯和聚丙烯。

前述纳米无机粒子/聚烯烃发泡材料中所述的纳米无机粒子为纳米有机蒙脱土或纳米二 氧化硅。

本发明技术方案的原理：纳米无机粒子与聚烯烃共混挤出后用于制备发泡材料时，纳米 无机粒子有异相成核作用，同时，纳米无机粒子均匀分散在聚烯烃中具有提高聚烯烃熔体粘 度、阻隔气泡并泡和气体逃逸的作用。

实验例一、纳米无机粒子含量

1、原料

聚丙烯(PP)，牌号T30S，北京燕山石化；聚乙烯(HDPE)，牌号5200B，中国石化； AC发泡母粒(同牌号的聚烯烃为载体，10wt％)，助剂母粒(氧化锌和硬脂酸锌，同牌号 PP或同牌号HDPE为载体，10wt％)，贵州凯科特材料有限公司；纳米有机蒙脱土母粒(同牌 号PP或HDPE为载体，纳米有机蒙脱土含量为30wt％)，贵州凯科特材料有限公司。

2、样品制备

将纳米有机蒙脱土母粒与纯聚丙烯(或聚乙烯)按纳米有机蒙脱土质量百分含量为1％、 2％、3％、4％、5％、7％配比混合均匀后，在南京瑞压高聚物装备有限公司TSE-40A型同向双螺 杆挤出机挤出造粒，主机螺杆转速为200r/min，挤出最高温度段为210℃，制备出不同含量 的纳米有机蒙脱土/聚丙烯(或聚乙烯)复合材料；然后将发泡母粒、助剂母粒分别与各复 合材料按1∶2∶7的比例充分混合均匀后在CJ80m3v型注塑机上通过二次开模注塑成标准的哑 铃型芯层发泡样条，注塑工艺参数为：注塑温度180℃、注塑压力60MPa、冷却时间30s、注 塑速度13.35g/s。

3、实验结果

3.1纳米有机蒙脱土含量对聚烯烃发泡质量的影响