[发明专利]一种采用辐照交联技术制备聚丙烯发泡材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备聚丙烯发泡材料的方法。

背景技术

我国是发展中国家，面对着巨大的发展压力，人口、经济的持续增长和民众生活水平的提升必然导致能源消费的增长幅度加大。对高碳能源煤炭的依赖在短期内无法改变，加之减排所需的技术和资金缺乏，以及作为“世界工厂”承担的来自发达国家的“转移排放”规模庞大等因素，都决定了中国在2020年之前减少温室气体排放总量面临巨大的压力，发展具有中国特色的低碳经济道路是未来我国可持续发展战略的方向。

未来的节能减排将围绕清洁能源的生产、减少能源在输送环节的损耗、以及在终端能源的高效利用而开展。简单的物理学定理表明，能量的消耗与物质的质量成正比，如何减少能量在终端上的消耗是目前节能减排上的又一个重要的研究领域。而节能环保、轻量化、高强度的新材料的研发将成为提高终端能源利用效率的至关重要的研究方向。

高分子泡沫塑料是主要的节能环保轻量化材料，能够被广泛应用于工业、农业、交通运输业、军事航天工业等国民经济各个部门。特别在车辆、日用品、船舶、建筑、包装等方面更是受到了青睐，尤其在结构泡沫塑料问世之后，它己经成为以塑代木的主要材料，随着对高分子泡沫材料的认识的和改进，其应用范围正在不断扩大。

高分子泡沫材料不仅品种多样而且性能优越。总体来说，这类材料有以下一些共同的特性：(l)质量轻，可比纯高分子材料轻几倍，甚至十几倍。(2)具有较强的吸收冲击载荷的能力，泡沫塑料受到外界冲击载荷时，泡孔中的气体通过滞留和压缩，能即时耗散外界能量，具有较好的缓冲能力。(3)具有较强的隔热能力，由于泡沫材料中气体的热导率要比纯聚合物材料低接近一个数量级，使得高分子发泡材料具有比普通聚合物材料具有更加优越的隔热能力。(4)具有较强的隔音能力，高分子泡沫材料通过吸收声波的能量以及消除共振来减少噪音。

常见的泡沫塑料主要包括聚氨酯(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。而以聚氨酯为材料的发泡塑料，由于在发泡过程中会产生有毒的异氰酸酯残留物、不能回收也限制了它的发展。聚丙烯发泡珠粒(EPP)以聚丙烯PP为主要原料，采用物理发泡技术制成发泡珠粒，主要通过模具烧结成型为各种各样的形状和尺寸以供在不同场合使用。采用聚丙烯发泡珠粒及用聚丙烯发泡珠粒模具烧结成型的聚丙烯发泡产品，和常用的发泡材料如EPS和EPE相比较，具有许多优秀的性能：

1、优良的耐热性能：最高使用温度在130℃，远远高于EPS和EPE的使用温度。

2、良好的尺寸稳定性：EPP的热收缩率小，尺寸稳定。

3、重量轻：因EPP的相对密度小，相同发泡倍率下比其它发泡材料轻。

4、优良的缓冲性能：EPP具有非常好的韧性和适当的硬度，在负荷较大的范围内具有优良的缓冲性。

5、良好的低温特性：在-30℃下，仍具有良好的缓冲性能。

6、发泡倍数范围大：从低倍数15倍到高发泡倍数35倍，而且都具有良好的缓冲性能和绝热性能。

7、绝热性、飘浮性：EPP是闭孔式独立泡孔结构，热传导率低，吸水率低，可用于绝热材料及飘浮材料。

8、耐油性、耐化学品性优良。

9、无毒性，不含在毒的发泡济和助剂，对人的生理无害。

10、高能量吸收性：EPP具有强韧性，反复使用而不出现疲劳现象。

11、环保性：EPP是非交联发泡体，无毒、100％可回收再利用，节省能源和资源。

12、优良的二次加工性：可冲压、切割、焊接、热熔粘接等进行二次加工。

作为发泡PS的优良替代品，美国、欧洲、日本等一些发达国家正大力发展发泡PP以替代传统发泡PU、PS及PE，随着现代社会对发泡高分子材料需求量的增大，其应用前景十分广阔。

EPP用的原材料聚丙烯(PP)是结晶性高聚物，传统PP的发泡温度范围窄，发泡难度大。在熔点以下，体系黏度大，气泡难以生成。而在熔点以上，体系黏度迅速下降，熔体强度低，导致气体在体系中逃逸难以形成封闭的气泡，同时，在冷却阶段，由于PP结晶放热量大，体系黏度变低，使得形成的气泡可能被进一步破坏。人们采用了各种方法来改进PP的这种缺点，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PP、共混改性、交联和接枝。