本发明涉及发泡材料,尤其是涉及一种发泡聚烯烃珠粒及其模塑制件。
背景技术:
1、发泡聚烯烃(主要是发泡聚乙烯epe和发泡聚丙烯epp)珠粒及其模塑制件质轻且结构形状多元设计,适用于减重、吸能缓冲、隔音、隔热等异型结构部件,已广泛应用于汽车零部件、包装材料、建筑保温材料、隔音降噪材料等领域,是一类潜力巨大的发泡材料。
2、随着发泡聚烯烃珠粒模塑制品的应用增加,考虑到珠粒模塑过程的能耗成本和模塑制件使用强度,低模塑能耗和高压缩强度的发泡聚烯烃珠粒及其模塑件是市场诉求;此外许多场合使用的发泡聚烯烃珠粒模塑制品需直接暴露在户外环境,对珠粒模塑制件的耐光老化性能提出了更多要求。但是,由于pe和pp树脂材料固有的物理性能局限性,epe材料耐温性较差,epp材料模塑能耗高、韧性差且易发脆、易光氧老化。
3、中国专利cn115058081a采用添加活化钛白粉的方式提升epp模塑制件的抗老化性能,但并未提及epp珠粒模塑过程的节能效果,且该技术中epp的颜色是乳白色,颜色可调自由度小。中国专利cn116376093a采用添加云母粉和交联的方式,提高epp的耐候性,抑制了epp在高温或紫外线照射环境下易粉化的现象,但发泡过程的交联剂和交联助剂可能残留在废水中,不利于环保,且该技术epp为交联型产品,不利于回收利用,此外填充较多含量的云母粉可能导致材料的泡沫特性降低。
4、与pe和pp相比,聚丁烯-1(pb-1)具有良好的耐低温性、抗蠕变性、高韧性、耐候性及优异抗应力开裂性能,其珠粒发泡产品具有模塑能耗低的特性。中国专利cn115636971a公开了一种聚丁烯发泡珠粒的制备方法及其应用,包括以下步骤:(s1)将含有聚丁烯、热塑性弹性体、成核剂、抗氧剂的混合物进行熔融共混,加入超临界二氧化碳,泄压,冷却,切粒,干燥,得到所述聚丁烯共混微粒;(s2)将含有聚丁烯共混微粒、分散剂和水的混合物置于密闭容器中,加入超临界二氧化碳,发泡,泄压,得到所述聚丁烯发泡珠粒;虽然该技术聚丁烯发泡珠粒模塑蒸汽压力低于0.2mpa,但并未提及材料具有高压缩强度和优异耐光老化等性能。中国专利cn117511070a公开了高弹和低成型压力的聚丙烯/聚丁烯-1发泡材料极其制备方法及应用,所述发泡材料包含聚丙烯和聚丁烯-1,且相对于100重量份的所述聚丙烯,所述聚丁烯-1的含量为10-40重量份,该技术得到了兼具弹性和刚性聚丙烯/聚丁烯-1发泡材料,但并未提及发泡材料的耐光老化性能。
5、因此,本技术提供一种发泡聚烯烃珠粒及其模塑制件的制备方法,得到易于模塑成型的发泡聚烯烃珠粒,其模塑能耗低、模塑制件外观优异、压缩强度高、耐光老化性能优异。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种发泡聚烯烃珠粒及其模塑制件,得到易于模塑成型的发泡聚烯烃珠粒,其模塑能耗低、模塑制件外观优异、压缩强度高、耐光老化性能优异。
2、为实现上述目的,本发明提供了一种发泡聚烯烃珠粒,其制备方法包括以下步骤:
3、s1、聚丁烯a、聚丁烯b、泡孔成核剂、抗老化剂、其他塑料助剂,按照比例混合均匀后,挤出机熔融共混,之后冷却,拉条,切粒,得到微粒;微粒的长度优选为1.0-3.0mm,单重为0.5-2.0mg。
4、s2、将微粒、分散剂和水一起加入到高压釜,密封后加入co2,不停搅拌,升高反应釜的温度至发泡温度,调节釜内压力至发泡压力,保温保压,之后泄压将物料排放到常压环境中,最终得到发泡聚烯烃珠粒。
5、优选的,在步骤s1中,聚丁烯a为无规共聚聚丁烯-1,熔融指数0.2-5g/10min,熔点105-120℃;
6、聚丁烯b为等规聚丁烯-1,熔融指数0.2-5g/10min,熔点125-138℃;
7、优选的,在步骤s1中,聚丁烯a、聚丁烯b、泡孔成核剂、抗老化剂重量比为:50-85:15-50:0.01-1:0.4-4;
8、优选的,在步骤s1中,泡孔成核剂是二氧化硅、硼酸锌、滑石粉、碳酸钙中的一种或几种,粒径范围为1-15微米;
9、抗老化剂,是光稳定剂和抗氧化剂的混合物;光稳定剂是二苯甲酮类、苯并三唑类和受阻胺类中的一种或几种,在微粒中重量占比0.2-2%;抗氧化剂是受阻酚类化合物、亚磷酸酯类化合物、硫代酯类化合物中的一种或多种,在微粒中重量占比0.2-2%。
10、微粒还包括其他塑料助剂,其他塑料助剂为润滑剂、抗静电剂、着色剂中的至少一种;润滑剂为芥酸酰胺、油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡中的至少一种;其他塑料助剂在微粒中的重量占比为0-5%。
11、优选的,在步骤s2中,重量比为微粒:分散剂:水=1:(0.002-0.015):(1.5-2.5),分散剂包括高岭土和十二烷基苯磺酸钠,其中重量比为高岭土:十二烷基苯磺酸钠=(4-20):1。
12、优选的,在步骤s2中,发泡温度108℃-138℃,发泡压力2.2-4.0mpa,保温保压时间为10-60min;
13、本发明提供了一种发泡聚烯烃珠粒,其第一次dsc熔融曲线中高于固有熔点的熔融峰吸热焓值(高温熔融峰吸热焓值)5-15j/g。
14、本发明提供了一种发泡聚烯烃模塑制件及其制备方法,将发泡聚烯烃珠粒在载压罐中进行空气载压处理,通过水蒸汽进行模塑成型,干燥,得到模型制件。模塑制件的成型压力低于1.8bar,模塑制件表观优异,即没有或很少的缝隙和凹坑;模塑制件的密度为60-65g/l,模塑制件的10%应变的压缩应力不低于100kpa,耐光老化性能优异。
15、本发明具有如下的有益效果:
16、采用无规共聚的聚丁烯a与等规聚丁烯b混合体系,其中无规共聚的聚丁烯a赋予材料易发泡和优异的模塑膨胀性,等规聚丁烯b提高材料压缩强度,实现发泡珠粒易于模塑成型,且模塑制件外观优异且力学性能优异。等规聚丁烯b含量高于50%,材料的可发泡特性变差,模塑过程成型能耗高且制件表观质量差;等规聚丁烯b含量低于15%,发泡珠粒模塑件压缩强度降低。此外,耐候性优异的聚丁烯-1添加特定组分抗老化剂,赋予模塑制件优异的耐光老化性能,适用于各种颜色需求的户外应用。
1.一种发泡聚烯烃珠粒,其特征在于:所述珠粒由微粒经高温高压釜式发泡法制备得到,所述微粒至少包括50-85%的聚丁烯a、15-50%聚丁烯b、0.01-1%的泡孔成核剂、0.4-4%抗老化剂。
2.根据权利要求1所述的发泡聚烯烃珠粒,其特征在于,所述聚丁烯a为无规共聚聚丁烯-1,熔融指数0.2-5g/10min,熔点105-120℃;优选熔融指数0.5-4g/10min(190℃,2.16kg),熔点106-118℃。
3.根据权利要求1所述的发泡聚烯烃珠粒,其特征在于,所述聚丁烯b为等规聚丁烯-1,熔融指数0.2-5g/10min,熔点125-138℃;优选熔融指数0.5-4g/10min(190℃,2.16kg),熔点126-137℃。
4.根据权利要求1所述的发泡聚烯烃珠粒,其特征在于,所述泡孔成核剂是二氧化硅、硼酸锌、滑石粉、碳酸钙中的一种或几种,粒径范围为1-15微米。
5.抗老化剂,是光稳定剂和抗氧化剂的混合物;光稳定剂是二苯甲酮类、苯并三唑类和受阻胺类中的一种或几种,在微粒中重量占比0.2-2%;抗氧化剂是受阻酚类化合物、亚磷酸酯类化合物、硫代酯类化合物中的一种或多种,在微粒中重量占比0.2-2%。
6.根据权利要求1所述的发泡聚烯烃珠粒,其特征在于,所述微粒还包括其他塑料助剂,其他塑料助剂为润滑剂、抗静电剂、着色剂中的至少一种;润滑剂为芥酸酰胺、油酸酰胺、单硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡中的至少一种;其他塑料助剂在微粒中的重量占比为0-5%。
7.根据权利要求1-6任一项所述发泡聚烯烃珠粒的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
8.根据权利要求7所述的发泡聚烯烃珠粒的制备方法,其特征在于,在步骤s2中,各组分的重量比为微粒:分散剂:水=1:(0.002-0.015):(1.5-2.5),分散剂包括高岭土和十二烷基苯磺酸钠,其中重量比为高岭土:十二烷基苯磺酸钠=(4-20):1。
9.根据权利要求7所述的发泡聚烯烃珠粒的制备方法,其特征在于,步骤s2中,发泡温度108℃-138℃,发泡压力2.2-4.0mpa,保温保压时间为10-60min。
10.一种发泡聚烯烃珠粒的模塑制件,其特征在于:由权利要求1-9所述的发泡聚烯烃珠粒通过水蒸气烧结成型获得,具体步骤为:发泡聚烯烃珠粒经空气载压后,水蒸气模塑成型;模塑制件的成型压力低于1.8bar。