一种耐候型发泡聚丙烯珠粒及其制备方法与模塑品与流程

1.本发明涉及发泡聚丙烯原料制备技术领域，尤其涉及一种耐候型发泡聚丙烯珠粒及其制备方法与模塑品。


背景技术：

2.目前发泡聚丙烯(epp)市场容量日益扩大，应用场景不断深化，主要应用在汽车、包装等领域；随着发泡聚丙烯材料性能的不断提升及市场认知的不断拓展，发泡聚丙烯材料被应用于越来越多的领域，其中应用于室外环境以及高温环境，如蒙古包、休闲体育器材、海洋浮球、热水器隔热套、发动机保护罩、电池隔板等领域时，聚丙烯本身易降解的分子链支链在紫外线、高温环境时极易出现降解、粉化情况，导致发泡聚丙烯制件的耐候性较差，极大地限制了发泡聚丙烯材料的应用。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中发泡聚丙烯材料耐候性差的问题，本发明提供一种耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法，通过以云母粉母粒、聚丙烯原料、抗氧剂以及着色剂为原料，使得制备的发泡聚丙烯制件在高温以及紫外线照射环境下不易于出现粉化现象，解决了现有技术中发泡聚丙烯材料耐候性差的问题。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.一种耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法，包括如下步骤：
6.s1：以聚丙烯a、聚乙烯b、云母粉以及润滑剂为原料，通过挤出工艺制备云母粉母粒；
7.s2：以云母粉母粒、聚丙烯c、抗氧剂以及着色剂为原料，通过挤出工艺制备发泡母粒；
8.s3：将所述发泡母粒、交联剂和交联助剂投入到反应釜内，以超临界二氧化碳作为发泡剂进行发泡，制备耐候型发泡聚丙烯珠粒。
9.可选地，步骤s1中所述聚丙烯a为无规共聚聚丙烯；所述聚丙烯a的熔点为136-142℃，熔融指数为10-15g/10min。
10.可选地，步骤s1中所述聚乙烯b为线性低密度聚乙烯；所述聚乙烯b的熔点为120-125℃，熔融指数为0-2g/10min，分子量分布在3-5，数均分子量大于40000。
11.可选地，步骤s1中所述云母粉为具有单斜晶体的绢云母，具有片状结构，所述云母粉的厚度为0.2-0.5微米。
12.可选地，步骤s1中所述聚丙烯a、所述聚乙烯b、所述云母粉以及所述润滑剂的质量比为(45-50)：(5-10)：(35-40)：(2-3)。
13.可选地，步骤s2中的抗氧剂为330与168按照质量比4:1组成的混合物。
14.可选地，步骤s2中所述云母粉母粒、所述聚丙烯c、所述抗氧剂以及所述着色剂的质量比为(5-10)：(85-90)：(1-3)：(5-8)。
15.可选地，步骤s3中的交联剂为10小时半衰期温度在100～125℃之间的过氧化物；交联助剂为改性马来酸酐。
16.可选地，交联剂、交联助剂与发泡母粒的质量比为(0-0.7)：(0-0.3)：(104)。
17.本发明的另一目的在于提供一种耐候型发泡聚丙烯珠粒，通过如上所述的耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法制备。
18.本发明的再一目的在于提供一种模塑品，由如上所述的耐候型发泡聚丙烯珠粒进行制备。
19.本发明的有益效果是：
20.本发明提供的耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法，通过以聚丙烯a与聚乙烯b为载体，辅以定量的云母粉，经双螺杆挤出机来制备云母粉母粒，再以云母粉母粒的方式向体系中引入云母粉，以便于在加热过程中，经交联剂以及交联助剂作用，与云母粉母粒中的聚乙烯、聚丙烯a，以及体系中的聚丙烯c完成交联改性，形成具有网状结构的分子结构，再通过发泡形成发泡聚丙烯珠粒，使得制备的发泡聚丙烯珠粒通过绢云母自身优异的屏蔽紫外线性能，结合聚烯烃原料之间的交联作用以及氧化助剂的协同作用，在高温以及紫外线照射环境下不易于出现粉化现象，提高其耐候性，从而有助于扩大其使用范围，降低使用成本。
具体实施方式
21.现在对本发明作进一步详细的说明。下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.由于现有的发泡聚丙烯材料耐候性较差，不仅限制了其推广应用，且应用了该发泡聚丙烯材料的制件需要在短时间内不断增加材料的更换频率，大大提升了成本支出。
23.为解决现有技术中发泡聚丙烯材料耐候性差的问题，本发明提供一种耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法，包括如下步骤：
24.s1：以聚丙烯a、聚乙烯b、云母粉以及润滑剂为原料，通过挤出工艺制备云母粉母粒；
25.s2：以云母粉母粒、聚丙烯c、抗氧剂以及着色剂为原料，通过挤出工艺制备发泡母粒；
26.s3：将发泡母粒、交联剂和交联助剂投入到反应釜内，以超临界二氧化碳作为发泡剂进行发泡，制备耐候型发泡聚丙烯珠粒。
27.本发明提供的耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法，通过以聚丙烯a与聚乙烯b为载体，辅以定量的云母粉，经双螺杆挤出机来制备云母粉母粒，再以云母粉母粒的方式向体系中引入云母粉，以便于在加热过程中，经交联剂以及交联助剂作用，与云母粉母粒中的聚乙烯、聚丙烯a，以及体系中的聚丙烯c完成交联改性，形成具有网状结构的分子结构，再通过发泡形成发泡聚丙烯珠粒，使得制备的发泡聚丙烯珠粒通过绢云母自身优异的屏蔽紫外线性能，结合聚烯烃原料之间的交联作用以及氧化助剂的协同作用，在高温以及紫外线照射环境下不易于出现粉化现象，提高其耐候性，从而有助于扩大其使用范围，降低使用成本。
28.此外，本技术通过云母粉母粒的方式向体系中引入云母粉，与传统的通过添加抗紫外剂等助剂来提高耐候性的方案相比，在提高耐候性的同时，还有助于提高发泡聚丙烯
珠粒的力学性能。
29.为保证发泡聚丙烯珠粒的耐候性，本发明优选步骤s1中聚丙烯a为无规共聚聚丙烯；并进一步优选聚丙烯a的熔点为136-142℃，熔融指数为10-15g/10min；优选步骤s1中聚乙烯b为线性低密度聚乙烯；并进一步优选聚乙烯b的熔点为120-125℃，熔融指数为0-2g/10min，分子量分布在3-5，数均分子量大于40000；优选聚丙烯c为无规共聚聚丙烯；并进一步优选聚丙烯c的熔点为136-142℃，熔融指数为10-15g/10min。
30.本发明优选步骤s1中云母粉为具有单斜晶体的绢云母，具有片状结构，且云母粉的厚度为0.2-0.5微米。
31.本发明优选润滑剂选自蜡、二甲基硅油、硬脂酸中的至少一种。
32.为兼顾发泡聚丙烯珠粒的耐候性、力学性能及下游客户的生产效率，本发明优选步骤s1中聚丙烯a、聚乙烯b、云母粉以及润滑剂的质量比为(45-50)：(5-10)：(35-40)：(2-3)。
33.进一步的，本发明优选步骤s2中的抗氧剂为330与168按照质量比4:1组成的混合物。
34.本发明优选步骤s2中云母粉母粒、聚丙烯c、抗氧剂以及着色剂的质量比为(5-10)：(85-90)：(1-3)：(5-8)；进一步优选步骤s3中的交联剂为10小时半衰期温度在100～125℃之间的过氧化物，并具体优选交联剂为氧化二异丙苯(dcp)(10小时半衰期温度：116℃)或2，5-叔丁基过苯甲酸酯(10小时半衰期温度：104℃)；交联助剂为改性马来酸酐。
35.为保证分子结构中的交联度，以保证发泡聚丙烯珠粒耐候性的持久性以及力学性能，本发明优选交联剂、交联助剂与发泡母粒的质量比为(0-0.7)：(0-0.3)：(104)。
36.具体的，本发明中分子结构的交联度通过如下方法计算：
37.1)取发泡聚丙烯珠粒0.5-1g，记为m1；将其置于二甲苯中煮沸6-8小时，利用过滤网将其快速滤出，再利用减压干燥装置对不溶于二甲苯的残留物进行干燥6小时，干燥后进行称量，记为m2；
38.2)交联度＝(m2/m1)*100％。
39.进一步将本发明提供的耐候型发泡聚丙烯珠粒进行预压处理，后用于模塑成型；具体的，模塑成型是利用成型模具对发泡珠粒进行注入、挤压，利用蒸汽穿透对珠粒表面进行熔接、粘合，经冷却水对制件进行冷却定型。
40.本发明的另一目的在于提供一种耐候型发泡聚丙烯珠粒，通过如上所述的耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法制备。
41.本发明提供的耐候型发泡聚丙烯珠粒，通过以聚丙烯a与聚乙烯b为载体，辅以定量的云母粉，经双螺杆挤出机来制备云母粉母粒，再以云母粉母粒的方式向体系中引入云母粉，以便于在加热过程中，经交联剂以及交联助剂作用，与云母粉母粒中的聚乙烯、聚丙烯a，以及体系中的聚丙烯c完成交联改性，形成具有网状结构的分子结构，再通过发泡形成发泡聚丙烯珠粒，使得制备的发泡聚丙烯珠粒通过绢云母自身优异的屏蔽紫外线性能，结合聚烯烃原料之间的交联作用以及氧化助剂的协同作用，在高温以及紫外线照射环境下不易于出现粉化现象，提高其耐候性，从而有助于扩大其使用范围，降低使用成本。
42.本发明提供的经过改善后的发泡聚丙烯材料在高温110℃下使用可以达1000h以上不出现粉化现象；优化后的发泡聚丙烯材料在紫外线辐照量超过4000kj/m2时不出现粉
化现象；解决了下游客户的推广应用瓶颈，极大地降低了产品的耐候性风险。
43.本发明的再一目的在于提供一种模塑品，由如上所述的耐候型发泡聚丙烯珠粒进行制备。
44.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面对本发明的具体实施例做详细的说明。
45.在无特别说明的情况下，本发明各实施例以及对比例中的的聚丙烯a为无规共聚聚丙烯，熔点为136-142℃，熔融指数为10-15g/10min；聚乙烯b为线性低密度聚乙烯，熔点为120-125℃，熔融指数为0-2g/10min；云母粉为绢云母，片状固定尺寸；润滑剂为二甲基硅油；聚丙烯c为无规共聚聚丙烯，熔点为136-142℃，熔融指数为10-15g/10min；抗氧剂为330与168按照质量比4:1组成的混合物；着色剂为质量分数30％炭黑含量的色母粒；交联剂为氧化二异丙苯；交联助剂为马来酸酐。
46.在无特别说明的情况下，本发明各实施例以及对比例中的云母粉母粒按照如下方法制备：
47.按照重量份数计，以48份聚丙烯a、9份聚乙烯b、40份云母粉以及3份润滑剂为原料，通过挤出工艺制备云母粉母粒；其中挤出工艺的工艺参数为挤出温度170-175-175-170-175-175-170-175-180-180℃；机头压力4-7bar。
48.实施例1
49.本实施例提供一种耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法，包括如下步骤：
50.s1：按照重量份数计，以10份云母粉母粒、85份聚丙烯c、2份抗氧剂以及7份着色剂为原料，通过挤出工艺制备发泡母粒；
51.s2：按照重量份数计，将步骤s1制备的发泡母粒、0.7份交联剂和0.2份交联助剂投入到反应釜内，以超临界二氧化碳作为发泡剂进行发泡，制备耐候型发泡聚丙烯珠粒；
52.s3：对步骤s2制备的耐候型发泡聚丙烯珠粒进行预压处理；将预压处理后的耐候型发泡聚丙烯珠粒用于模塑成型，制备模塑成型件。
53.按照上文所述方法计算步骤s2制备的耐候型发泡聚丙烯珠粒的交联度，并将制备的模塑成形件置于恒温恒湿试验箱和氙灯老化箱当中进行耐候性测试。
54.实施例2-9提供的耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备过程与实施例1相同，实施例1-9的配方、加工参数、交联度以及耐候性测试结果见表1所示。
55.表1
[0056][0057]
注：表格中“ok+”表示超预期值；“ok
‑”
表示略低于预期值；“ok”表示预期值，本文中预期值具体是指在高温110℃下使用可以达1000h以上不出现粉化现象，或在紫外线辐照量超过4000kj/m2时不出现粉化现象。
[0058]
对比例1-对比例3提供的发泡聚丙烯珠粒的制备过程与实施例1相同；对比例1-对比例3的配方、加工参数、交联度以及耐候性测试结果见表2所示。
[0059]
对比例4
[0060]
本对比例提供一种发泡聚丙烯珠粒的制备方法，包括如下步骤：
[0061]
s1：按照重量份数计，以4份云母粉、85份聚丙烯c、2份抗氧剂以及7份着色剂为原料，通过挤出工艺制备发泡母粒；
[0062]
s2：按照重量份数计，将步骤s1制备的发泡母粒、0.7份交联剂和0.2份交联助剂投入到反应釜内，以超临界二氧化碳作为发泡剂进行发泡，制备耐候型发泡聚丙烯珠粒；
[0063]
s3：对步骤s2制备的耐候型发泡聚丙烯珠粒进行预压处理；将预压处理后的耐候型发泡聚丙烯珠粒用于模塑成型，制备模塑成型件。
[0064]
对比例5
[0065]
本对比例与实施例1的区别为，云母粉母粒按照如下方法制备：
[0066]
按照重量份数计，以57份聚丙烯a、40份云母粉以及3份润滑剂为原料，通过挤出工艺制备云母粉母粒；其中挤出工艺的工艺参数为挤出温度170-175-175-170-175-175-170-175-180-180℃；机头压力4-7bar。
[0067]
对比例6
[0068]
本对比例与实施例1的区别为，云母粉母粒按照如下方法制备：
[0069]
按照重量份数计，以57份聚乙烯b、40份云母粉以及3份润滑剂为原料，通过挤出工艺制备云母粉母粒；其中挤出工艺的工艺参数为挤出温度190-210-220-220-220-220-220-220-220-220℃；机头压力5-9bar。
[0070]
对比例7
[0071]
本对比例与实施例1的区别为，云母粉母粒按照如下方法制备：
[0072]
按照重量份数计，以48份聚丙烯d、9份聚乙烯b、40份云母粉以及3份润滑剂为原料，通过挤出工艺制备云母粉母粒；其中挤出工艺的工艺参数为挤出温度180-195-195-190-195-195-190-195-190-190℃；机头压力4-7bar。
[0073]
其中聚丙烯d为均聚聚丙烯，其熔点为150-165℃，熔融指数为6-9g/10min。
[0074]
对比例8
[0075]
本对比例与实施例1的区别为，云母粉母粒按照如下方法制备：
[0076]
按照重量份数计，以48份聚丙烯a、9份聚乙烯e、40份云母粉以及3份润滑剂为原料，通过挤出工艺制备云母粉母粒；其中挤出工艺的工艺参数为挤出温度170-175-175-170-175-175-170-175-180-180℃；机头压力4-7bar。
[0077]
其中聚乙烯e为低密度聚乙烯，其熔点为125.5-130℃，熔融指数为2.5-5g/10min。
[0078]
对比例9
[0079]
本对比例提供一种发泡聚丙烯珠粒的制备方法，包括如下步骤：
[0080]
s1：按照重量份数计，以4.8份聚丙烯a、0.9份聚乙烯b、4份云母粉、0.3份润滑剂、85份聚丙烯c、2份抗氧剂以及7份着色剂为原料，通过挤出工艺制备发泡母粒；
[0081]
s2：按照重量份数计，将步骤s1制备的发泡母粒、0.7份交联剂和0.2份交联助剂投入到反应釜内，以超临界二氧化碳作为发泡剂进行发泡，制备耐候型发泡聚丙烯珠粒；
[0082]
s3：对步骤s2制备的耐候型发泡聚丙烯珠粒进行预压处理；将预压处理后的耐候型发泡聚丙烯珠粒用于模塑成型，制备模塑成型件。
[0083]
对比例4-对比例9的配方、加工参数、交联度以及耐候性测试结果见表2所示。
[0084]
表2
[0085][0086]
注：表格中“ng”表示达不到预期值；“ok+”表示超预期值；“ok
‑”
表示略低于预期值；“ok”表示预期值。
[0087]
从上述表格中数据看出，本发明各实施例制备的发泡聚丙烯珠粒均具有优异的耐
候性，且后续成型周期短。
[0088]
对比例1与实施例2相比，未添加云母粉母粒以及交联剂、交联助剂，对比例2与实施例2相比，未添加交联剂、交联助剂，对比例3与实施例2相比，未添加云母粉母粒，制备的发泡聚丙烯珠粒交联度以及耐候性均明显变差，耐候性能不能满足紫外线以及高温环境的使用需求。
[0089]
对比例4与实施例1相比，将云母粉直接添加至体系中，制备的发泡聚丙烯珠粒外观、颜色不均匀，由于直接添加云母粉，导致混炼过程出现团聚、分散性差等问题，无法满足基本的发泡珠粒品质要求。
[0090]
对比例5与实施例1相比，云母粉母粒制备过程中仅以聚丙烯a为载体，制备的发泡聚丙烯珠粒，缺少特定的线性低密度聚乙烯，一方面自身的抗紫外性能不能有效提升，另一方面交联度减弱，不利于耐候性的提升。
[0091]
对比例6与实施例1相比，云母粉母粒制备过程中仅以聚乙烯b为载体，制备的发泡聚丙烯珠粒，制备的云母粉母粒自身的流动性较差，导致在制备发泡母粒过程中无法均匀的分散，珠粒自身品质偏差且耐候性不稳定。
[0092]
对比例7与实施例1相比，云母粉母粒制备过程中以聚丙烯d替代聚丙烯a,制备的发泡聚丙烯珠粒，均聚聚丙烯的添加，一方面均聚聚丙烯熔点较高，导致云母粉母粒熔点升高，而主配方中采用的无规共聚聚丙烯熔点较低，导致发泡过程中发泡点的差异较大，发泡珠粒颗粒均匀性较差，无法满足交付。
[0093]
对比例8与实施例1相比，云母粉母粒制备过程中以聚乙烯e替代聚乙烯b,制备的云母粉母粒自身的熔指低，在发泡过程中需要更高的发泡压力才能发泡；同时，流动性差导致母粒分散不均，品质不稳定。
[0094]
对比例9与实施例1相比，将云母粉母粒的原料在未制备云母粉母粒的情况下直接添加至体系中，直接添加云母粉，同对比例4，导致混炼过程出现团聚、分散性差等问题，无法满足基本的发泡珠粒品质要求。
[0095]
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：
1.一种耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：以聚丙烯a、聚乙烯b、云母粉以及润滑剂为原料，通过挤出工艺制备云母粉母粒；s2：以云母粉母粒、聚丙烯c、抗氧剂以及着色剂为原料，通过挤出工艺制备发泡母粒；s3：将所述发泡母粒、交联剂和交联助剂投入到反应釜内，以超临界二氧化碳作为发泡剂进行发泡，制备耐候型发泡聚丙烯珠粒。2.如权利要求1所述的耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述聚丙烯a为无规共聚聚丙烯；所述聚丙烯a的熔点为136-142℃，熔融指数为10-15g/10min。3.如权利要求1所述的耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述聚乙烯b为线性低密度聚乙烯；所述聚乙烯b的熔点为120-125℃，熔融指数为0-2g/10min，分子量分布在3-5，数均分子量大于40000。4.如权利要求1所述的耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述云母粉为具有单斜晶体的绢云母，具有片状结构，所述云母粉的厚度为0.2-0.5微米。5.如权利要求1所述的耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述聚丙烯a、所述聚乙烯b、所述云母粉以及所述润滑剂的质量比为(45-50)：(5-10)：(35-40)：(2-3)。6.如权利要求1-5任一项所述的耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法，其特征在于，步骤s2中的抗氧剂为330与168按照质量比4:1组成的混合物。7.如权利要求6所述的耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述云母粉母粒、所述聚丙烯c、所述抗氧剂以及所述着色剂的质量比为(5-10)：(85-90)：(1-3)：(5-8)。8.如权利要求7所述的耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法，其特征在于，步骤s3中的交联剂为10小时半衰期温度在100～125℃之间的过氧化物；交联助剂为改性马来酸酐。9.如权利要求8所述的耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法，其特征在于，交联剂、交联助剂与发泡母粒的质量比为(0-0.7)：(0-0.3)：(104)。10.一种耐候型发泡聚丙烯珠粒，其特征在于，通过如权利要求1-9任一项所述的耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法制备。11.一种模塑品，其特征在于，由如权利要求10所述的耐候型发泡聚丙烯珠粒进行制备。

技术总结
本发明提供一种耐候型发泡聚丙烯珠粒及其制备方法与模塑品，涉及发泡聚丙烯原料制备技术领域；所述制备方法包括如下步骤：S1：以聚丙烯A、聚乙烯B、云母粉以及润滑剂为原料，通过挤出工艺制备云母粉母粒；S2：以云母粉母粒、聚丙烯C、抗氧剂以及着色剂为原料，通过挤出工艺制备发泡母粒；S3：将所述发泡母粒、交联剂和交联助剂投入到反应釜内，以超临界二氧化碳作为发泡剂进行发泡，制备耐候型发泡聚丙烯珠粒。本发明提供的耐候型发泡聚丙烯珠粒的制备方法，以云母粉母粒的方式向体系中引入云母粉，使得制备的发泡聚丙烯珠粒在高温以及紫外线照射环境下不易于出现粉化现象，提高其耐候性。性。


技术研发人员：刘缓缓 曾佳 吴迪 朱民 吴加俊 杨亮炯 周仲波
受保护的技术使用者：无锡会通轻质材料股份有限公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/7/7