[发明专利]一种双峰高密度聚乙烯纳米孔发泡材料及其制备方法

说明书

本发明涉及双峰高密度聚乙烯纳米孔发泡材料及其制备方法，属于高分子材料领域。该双峰高密度聚乙烯纳米孔发泡材料，其特征在于，双峰高密度聚乙烯纳米孔发泡材料由双峰高密度聚乙烯组合物发泡得到，该组合物包含双峰高密度聚乙烯，所述双峰高密度聚乙烯纳米孔发泡材料的平均泡孔孔径为50‑1000nm，平均泡孔密度≥10¹⁰cells/cm³。制备得到的双峰聚乙烯发泡制品，拉伸强度≥90MPa、冲击性能≥60KJ/m²。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种双峰高密度聚乙烯纳米孔发泡材料及其制备方法。

技术背景

超临界二氧化碳发泡技术，是以超临界二氧化碳为发泡剂的一种新型物理发泡技术，它是通过快速泄压或者快速升温的方法使超临界二氧化碳饱和的聚合物体系进入热力学不稳定状态，在聚合物基体中诱导大量气泡核产生，形成泡孔结构，同时迅速降温得到的高孔隙率的聚合物泡沫材料。这种聚合物泡沫材料具有较小的泡孔尺寸(0.1-10μm)和较高的泡孔密度(10⁸-10¹²cells/cm³)。与致密材料相比，聚合物发泡材料降低了制品的单位重量，同时具有较高的冲击强度、高疲劳寿命、低介电常数和低导热系数等优异性能，已广泛应用于食品包装、抗震材料、吸音材料、控制释放系统、运动设备和交通运输等领域。

聚合物纳米孔发泡材料具有巨大的实用价值，其在力学性能、热阻隔性能、吸音降噪和介电性能等方面表现优异。例如，当发泡材料的密度恒定时，若泡孔尺寸小于100纳米，则可以有效降低泡孔内气体分子的热运动，降低发泡材料的导热系数，得到热阻隔性能优异的材料；同时，发泡材料中纳米孔结构低于材料内部的裂纹尺寸，使裂纹尖端纯化，达到抑制裂纹扩展的作用，增加材料的力学性能。

聚乙烯是通用塑料之一，其发泡材料具有无毒价廉、质轻、优异的耐湿性、良好的化学稳定性和易成型加工优点，大量应用于建筑保温、冰箱保温、运动场馆设施、电子仪器和精密仪器等的防震包装。如果能够制备纳米孔的聚乙烯发泡材料，则可以在实现减重的目的的同时，保留其足够的力学性能，提高其热阻隔性能，具有极高的应用价值。

专利文献(CN 108943634 A)中描述了通过采用特定的双峰聚乙烯和特定的注塑成型加工工艺，增加伸直链构象的稳定性，促进shish-kebab晶体(串晶)的形成，以达到制备高强度的支化双峰聚乙烯注塑制品的发明效果。

在不同温度下，超临界二氧化碳在聚合物发泡过程中的扩散和溶解与聚合物的聚集态结构密切相关，对发泡材料制品的最终性能有很大的影响。如果控制发泡温度，将聚乙烯制品中已存在的晶体在发泡过程中部分地被超临界二氧化碳溶解，就能根据其结构的区别控制发泡在特定的尺度内进行，从而达到制备聚乙烯纳米孔发泡材料的效果。

背景技术部分所公开的信息仅用于帮助理解本发明的背景，不应当理解为承认或以任何方式暗示该信息形成了本领域技术人员以公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种双峰高密度聚乙烯纳米孔发泡材料及其制备方法，制备得到的发泡材料的冲击强度在60KJ/m²以上，拉伸强度在90MPa以上，且生产成本低、操作简单、泡孔均匀。

发明人等经过深入研究，最终发现：通过采用分子量分布曲线呈现两个峰值、且其高分子量部分和低分子量部分在分子级别上实现了均匀混合的双峰高密度聚乙烯树脂，采用注塑成型工艺制备得到含有大量shish-kebab晶体的制品，利用超临界二氧化碳物理发泡方法，调控发泡阶段的温度、压力、时间和卸压速率，得到平均泡孔直径为50-1000nm的双峰高密度聚乙烯纳米孔发泡材料，从而最终完成了本发明。