一种微孔发泡增强材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及微孔发泡材料技术领域，尤其涉及一种微孔发泡增强材料及其制备方法。


背景技术：

2.微孔发泡聚丙烯简称mpp，是特指泡孔尺寸小于100微米的聚丙烯多孔发泡材料，更严格地定义要求泡孔尺寸小于10微米，泡孔密度大于每立方厘米10的9次方个，微孔发泡聚丙烯的成型需要升级通用的聚合物加工设备，如注塑成型设备，连续挤出成型设备和模压成型设备等，使之适用于超临界流体技术，在高温高压下将超临界二氧化碳或超临界氮气导入聚丙烯材料，形成聚丙烯或超临界流体的单相溶液，并诱导气泡成核、生长，最终形成泡孔尺寸在微米尺度的pp发泡材料。
3.在中国专利公开号为cn102161782b一种橡胶发泡材料的发明专利中具体涉及橡胶类发泡材料配方及其制备方法的改进。橡胶发泡材料的配方，天然3l橡胶48～60％，促进剂10～15％，发泡剂2～3％，填充剂28～35％，分散剂1～2％，软化油4～8％，硫化剂0.2～0.5％。上述配方中的发泡剂包括低温发泡剂和高温发泡剂。该材料配方中突破性地选择同时在配方中使用低温发泡剂和高温发泡剂使得材料在高温或低温的不同的温度环境条件下都能发生化学分解反应，分解气体使橡胶膨胀发泡，但是该发泡材料硬度高但是较脆，难以达到刚性和韧性兼具。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在现有的发泡材料多为硬度高但是较脆，还有较少部分为柔软而坚韧，例如大多数的软质泡沫，刚性和韧性难以兼具的缺点，而提出的一种微孔发泡增强材料及其制备方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种微孔发泡增强材料，其特征在于：该材料由包括以下质量百分含量的组分制成：
6.高溶体强度聚丙烯50
‑
70％
7.环氧聚合型扩链剂0.1
‑
10％
8.发泡剂1
‑
10％
9.助引发剂0.1
‑
5％
10.增强母粒10
‑
20％。
11.通过采用上述技术方案：本发明中以高溶体强度聚丙烯、环氧聚合型扩链剂、发泡剂、助引发剂和增强母粒作为制作发泡增强材料的原材料，其中发泡增强材料中占比最多的高溶体强度聚丙烯作为发泡增强材料的基材，具有密度小、比强度高、良好的隔热保温性以及节能环保等优点，可以有效阻止气体流失，减少泡孔合并，提高材料的体积膨胀率；其中环氧聚合型扩链剂在发泡增强剂中具有不可或缺的作用，其中环氧聚合型扩链剂使发泡增强剂的分子链扩散延长进行固化在发泡剂的使用过程中占据不可或缺的地位；发泡剂作
为经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体，并在发泡增强材料聚合物组成中形成细孔的化合物，引发剂具有和环氧聚合型扩链剂相似的效果都是对不饱和键进行延伸固化发泡剂增强材料；其中母粒具有对整体混合进行凝聚增加刚性的作用。
12.优选的，所述增强母粒中聚丙烯占比15
‑
20％。
13.通过采用上述技术方案：本发明中以聚丙烯在母粒中占比15
‑
20％进而增加母粒耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和耐磨性，进而整体在不增加质量的前提下提高母粒的各项性能。
14.优选的，所述发泡剂为碳酸氢钠，所述发泡剂呈白色粉末状。
15.通过采用上述技术方案：本发明中以碳酸氢钠作为发泡剂，碳酸氢钠作为常见化工产品具有成本低分解产生二氧化碳和水汽环保性强的优势，其中碳酸氢钠分解产生大量二氧化碳具有发泡强的优点。
16.优选的，所述助引发剂为硬脂酸锌。
17.通过采用上述技术方案：本发明中以硬脂酸锌作为助引发剂，硬脂酸锌自身具有软化以及稳定剂的作用，能够对发泡增强材料混合物进行软化保证高稳定的效果。
18.优选的，所述环氧聚合型扩链剂环氧当量在270
‑
1400，重均分子量在4500
‑
35000。
19.优选的，该方法包括以下步骤：
20.1)先计算各组分质量百分含量以及所需制备材料质量。
21.2)将质量百分含量控制在50
‑
70％的高溶体强度聚丙烯和百分含量控制在10
‑
20％的增强母粒进行特定比例均匀混合，然后借助挤出机进行熔融，得到所需粒料；
22.3)将质量百分含量控制在1
‑
10％的发泡剂和质量百分含量控制在0.1
‑
5％的助引发剂和步骤2)的粒料通入到高速搅拌机的机腔内进行高速均匀搅拌；
23.4)将步骤3)中混合好的物料通入注塑机内，进行注塑成型，注塑温度控制在150
‑
200℃，由此得到微孔发泡增强材料。
24.优选的，步骤2)中挤出机温度控制在130
‑
140℃之间，挤出机借助双螺杆进行挤出。
25.优选的，步骤3)中高速搅拌机的转速为2000
‑
4000r/min。
26.通过采用上述技术方案：本发明中高速搅拌机的转速达到2000
‑
4000r/min能够通过较高的转速对发泡增强材料混合物进行快速搅拌混匀，使发泡增强材料内部的原料充分进行混匀方便让各原料充分接触，各原料之间的化学性质保持最优。
27.优选的，所述发泡剂分解温度范围为100
‑
140℃，溶于水而不溶于醇。
28.通过采用上述技术方案：本发明中发泡剂分解温度范围为100
‑
140℃较容易达到该温度便能促使发泡剂进行分解，使得发泡剂分解门槛降低。
29.优选的，在步骤4)的注塑机外安装温度控制器，实时控制注塑温度。
30.通过采用上述技术方案：本发明中采用在注塑机外安装温控器，能够借助温控器能更准确的监控注塑机表面温度。进而避免注塑机温度过高或者温度过低造成出料效果差的情况。
31.优选的，发泡剂也可为偶氮化合物、磺酰肼类化合物或亚硝基化合物。
32.通过采用上述技术方案：本发明中还可以采用偶氮化合物、磺酰肼类化合物或亚硝基化合物，其中这些化合物都具有优良的发泡性能，有益于发泡。
33.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
34.本发明中，先确定需要制备的微孔发泡材料的总质量，然后称取呈白色颗粒的高溶体强度聚丙烯，使高溶体强度聚丙烯质量占总质量的70％，接着将占10％的增强母粒和占5％的环氧聚合型扩链剂与高溶体强度聚丙烯进行均匀混合，然后将混合后的原料输送到挤出机中进行熔融，在挤出机对混合原料进行熔融时，将挤出机的温度控制在130
‑
140℃，从而在挤出机中制备呈粒料，然后将占总质量10％的发泡剂和占总质量5％的助引发剂通入高速搅拌机中进行高速搅拌并混合，其中高速搅拌机的转速控制在2000
‑
4000r/min，将混合好的原料直接输送到注塑机中进行注塑成型，通过注塑机上的温度控制器将注塑温度控制在150
‑
200℃，从而得到微孔发泡增强材料，通过该材料以及制备方法，达到了是微孔发泡材料达到兼具刚性和韧性，补充了现有发泡材料性能的不足，从而在一定程度上增加微孔发泡材料的实用性，以及使用不同环境时的适配性。
附图说明
35.图1为本发明提出一种微孔发泡增强材料及其制备方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
36.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
38.实施例1，如图1所示，本发明提供了一种微孔发泡增强材料及其制备方法。
39.下面具体说一下其整个材料以及制备方法的具体设置和作用。
40.如图1所示，该材料由包括以下质量百分含量的组分制成：
41.高溶体强度聚丙烯50
‑
70％
42.环氧聚合型扩链剂0.1
‑
10％
43.发泡剂1
‑
10％
44.助引发剂0.1
‑
5％
45.增强母粒10
‑
20％，
46.通过采用上述技术方案：本发明中以高溶体强度聚丙烯、环氧聚合型扩链剂、发泡剂、助引发剂和增强母粒作为制作发泡增强材料的原材料，其中发泡增强材料中占比最多的高溶体强度聚丙烯作为发泡增强材料的基材，具有密度小、比强度高、良好的隔热保温性以及节能环保等优点，可以有效阻止气体流失，减少泡孔合并，提高材料的体积膨胀率；其中环氧聚合型扩链剂在发泡增强剂中具有不可或缺的作用，其中环氧聚合型扩链剂使发泡增强剂的分子链扩散延长进行固化在发泡剂的使用过程中占据不可或缺的地位；发泡剂作为经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体，并在发泡增强材料聚合物组成中形成细孔的化合物，引发剂具有和环氧聚合型扩链剂相似的效果都是对不饱和键进行延伸固化发泡剂增强材料；其中母粒具有对整体混合进行凝聚增加刚性的作用。
47.增强母粒中聚丙烯占比15
‑
20％，
48.本发明中以聚丙烯在母粒中占比15
‑
20％进而增加母粒耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和耐磨性，进而整体在不增加质量的前提下提高母粒的各项性能
49.发泡剂为碳酸氢钠，发泡剂呈白色粉末状，
50.本发明中以碳酸氢钠作为发泡剂，碳酸氢钠作为常见化工产品具有成本低分解产生二氧化碳和水汽环保性强的优势，其中碳酸氢钠分解产生大量二氧化碳具有发泡强的优点。
51.助引发剂为硬脂酸锌，
52.本发明中以硬脂酸锌作为助引发剂，硬脂酸锌自身具有软化以及稳定剂的作用，能够对发泡增强材料混合物进行软化保证高稳定的效果。
53.环氧聚合型扩链剂环氧当量在270
‑
1400，重均分子量在4500
‑
35000；
54.该方法包括以下步骤：1)先计算各组分质量百分含量以及所需制备材料质量；2)将质量百分含量控制在50
‑
70％的高溶体强度聚丙烯和百分含量控制在10
‑
20％的增强母粒进行特定比例均匀混合，然后借助挤出机进行熔融，得到所需粒料；3)将质量百分含量控制在1
‑
10％的发泡剂和质量百分含量控制在0.1
‑
5％的助引发剂和步骤2)的粒料通入到高速搅拌机的机腔内进行高速均匀搅拌；4)将步骤3)中混合好的物料通入注塑机内，进行注塑成型，注塑温度控制在150
‑
200℃，由此得到微孔发泡增强材料，步骤2)中挤出机温度控制在130
‑
140℃之间，挤出机借助双螺杆进行挤出，步骤3)中高速搅拌机的转速为2000
‑
4000r/min，发泡剂分解温度范围为100
‑
140℃，溶于水而不溶于醇，在步骤4)的注塑机外安装温度控制器，实时控制注塑温度。
55.通过采用上述技术方案：本发明中高速搅拌机的转速达到2000
‑
4000r/min能够通过较高的转速对发泡增强材料混合物进行快速搅拌混匀，使发泡增强材料内部的原料充分进行混匀方便让各原料充分接触，各原料之间的化学性质保持最优本发明中发泡剂分解温度范围为100
‑
140℃较容易达到该温度便能促使发泡剂进行分解，使得发泡剂分解门槛降低，本发明中采用在注塑机外安装温控器，能够借助温控器能更准确的监控注塑机表面温度。进而避免注塑机温度过高或者温度过低造成出料效果差的情况，本发明中还可以采用偶氮化合物、磺酰肼类化合物或亚硝基化合物，其中这些化合物都具有优良的发泡性能，有益于发泡。
56.57.上表为还可以采用的发泡剂类型；
58.发泡剂均具有较高的表面活性，能有效降低液体的表面张力，并在液膜表面双电子层排列而包围空气，形成气泡，再由单个气泡组成泡沫。发泡剂的实质就是它的表面活性作用。没有表面活性作用，就不能发泡，也就不能成为发泡剂，表面活性是发泡的核心。
59.下表为本发明各实施例中聚合物的种类以及占比：
[0060][0061]
实施例1：在百分含量100％的基础上，降低环氧聚合型扩链剂含量至5％，其中发泡剂含量为10％，助引发剂含量为5％，增强母粒含量为10％，提高了微孔发泡材料的发泡率。
[0062]
实施例2：在百分含量100％的基础上，提高环氧聚合型扩链剂含量至10％，其中发泡剂含量为5％，助引发剂含量为10％，增强母粒含量为5％，提高了对发泡剂的利用率。
[0063]
实施例3：在百分含量100％的基础上，提高环氧聚合型扩链剂含量至10％，其中发泡剂含量为5％，助引发剂含量为5％，增强母粒含量为10％，提高了对微孔发泡增强材料制备量。
[0064]
其整个材料以及制备方法达到的效果为，先确定需要制备的微孔发泡材料的总质量，然后称取呈白色颗粒的高溶体强度聚丙烯，使高溶体强度聚丙烯质量占总质量的70％，接着将占10％的增强母粒和占5％的环氧聚合型扩链剂与高溶体强度聚丙烯进行均匀混合，然后将混合后的原料输送到挤出机中进行熔融，在挤出机对混合原料进行熔融时，将挤出机的温度控制在130
‑
140℃，从而在挤出机中制备呈粒料，然后将占总质量10％的发泡剂和占总质量5％的助引发剂通入高速搅拌机中进行高速搅拌并混合，其中高速搅拌机的转速控制在2000
‑
4000r/min，将混合好的原料直接输送到注塑机中进行注塑成型，通过注塑机上的温度控制器将注塑温度控制在150
‑
200℃，从而得到微孔发泡增强材料，通过该材料以及制备方法，达到了是微孔发泡材料达到兼具刚性和韧性，补充了现有发泡材料性能的不足，从而在一定程度上增加微孔发泡材料的实用性，以及使用不同环境时的适配性。
[0065]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。