[发明专利]一种改性聚丙烯发泡珠粒(EPP)碳纤维复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种改性聚丙烯发泡珠粒(EPP)碳纤维复合材料的制备方法,该方法包括：1.将无规共聚聚丙烯、增粘树脂、相容剂、偶联剂、发泡泡核剂、抗氧剂及抗静电剂混合后通过双螺杆挤出机挤出、水冷切成细小圆柱颗粒，再采用间歇式釜式发泡制备改性聚丙烯发泡珠粒(EPP)；2.将聚丙烯发泡珠粒(EPP)通过模塑成型设备制备成EPP制品后，采用手糊、缠绕或预成型工艺将碳纤维预浸料与EPP制品粘结到一起，再通过中温热固化成型。本发明在不影响EPP性能情况下改善了其可粘结性，提高与碳纤维预浸料固化后的剥离强度，该方法结合EPP组成的强韧泡沫层，又有碳纤维组成的刚强结构，从而拓展了更多的EPP应用。

技术领域

一种改性聚丙烯发泡珠粒(EPP)碳纤维复合材料的制备方法，属于高分子改性加工领域。本发明通过双螺杆设备改性加工聚丙烯材料，添加极性基团和相容剂，再经间歇釜式物理发泡、模塑成型制得EPP制品，改性后的EPP材料使得难粘结的聚丙烯材料可以被环氧树脂类碳纤维预浸料粘结，且固化后剥离强度高，不产生脱层，得到EPP组成强韧泡沫层、碳纤维组成刚强结构的制品。

背景技术

聚合物泡沫材料是以聚合物为连续相，以气泡为分散相的气/固两相复合材料，分散在聚合物基体中的气泡可显著改变聚合物的形态、结构，使之具有质量轻、热导率低、隔热与隔音性能好、能量吸收能力强、比强度高等优点。聚合物发泡材料种类繁多，按基体树脂大体可分为聚氨酯软质与硬质泡沫、聚苯乙烯泡沫和聚烯烃泡沫三大类。随着对发泡技术的不断探索，发泡聚丙烯(EPP)材料以优异的性能受到广泛关注。EPP珠粒是通过对直径为0.6～1.2mm的聚丙烯(PP)细颗粒进行发泡得到的发泡珠粒，用于在成型设备的模腔内进行二次膨胀并使之相互熔接，制备形状复杂的产品。相比其他泡沫材料，EPP珠粒制品具有很多优点：1)优良的力学性能。PP刚性优于聚乙烯，抗冲击性能优于聚苯乙烯，其发泡材料的机械强度更是处于塑料发泡材料的最高等级，具有中等的抗压程度，回弹性优良。2)优良的耐热性和耐低温性。PP有较高的负荷变形温度，EPP通常能耐100～130℃的高温，高于聚苯乙烯泡沫和聚乙烯泡沫的最高使用温度。PP非晶区的玻璃化转变温度低于室温，制品在-30℃也能表现出良好的性能。3)环保材料。相比于聚苯乙烯泡沫加工过程中使用的低级烷烃化合物，利用CO2作为发泡剂制备的EPP是一种无毒无害的环境友好材料。由于PP分子链中有侧甲基，因此更易发生β降解，利于其在自然界中分解，减少白色污染。4)良好的耐化学药品腐蚀性、耐油性等。

聚烯烃属难粘材料，主要是由于其表面能较低，无官能基团，结构规整，结晶度高等因素所致。不经表面处理，聚烯烃很难被一般胶粘剂粘接，需要在EPP中共混加入改性剂，本发明是添加增粘树脂和相容剂，来增加界面粘结性。

EPP材料的一些制备及应用已经被相关专利公开：无锡会通轻质材料CN103509203A公布了以一种易结晶的聚丙烯和一种高熔点的聚丙烯为原料，配合结晶成核剂制备一种增强的聚丙烯发泡珠粒；

CN109897212A公布了以一种在EPP成品表面热熔涂覆一层改性层、冷却并且成型，形成一层类似注塑工艺效果的塑胶(或橡胶)表皮,克服传统EPP发泡产品表面易结垢、不耐磨、不耐压、耐候差，不便于二次加工的缺点。CN208324459U公布了以一种汽车用复合板，包括从上到下依次设置的第一高分子膜层、第一玻璃纤维层、第一IXPP层、EPP层、第二IXPP层、第二玻璃纤维层和第二高分子膜层，各层之间通过一次热压成型。中国石油化工股份有限公司

CN104974369A公布了以一种以宽分子量分布的高熔体强度聚丙烯为原料，以有机过氧化物为EPP珠粒的表面改性剂，制备出泡孔直径均匀、泡孔致密、孔分布均匀、闭孔结构的聚丙烯发泡珠粒，广泛用于汽车制造、包装、建筑保温、体育器材、生活用品及航空航天等领域。CN105802009A公布了以一种EPP塑料合金。