本發(fā)明屬于改性塑料領(lǐng)域，特別涉及一種低收縮微發(fā)泡聚丙烯及其制備方法。

背景技術(shù)：

在汽車輕量化趨勢(shì)的推動(dòng)下，對(duì)于改性塑料行業(yè)，微發(fā)泡聚丙烯材料具有致密的表層和發(fā)泡芯層結(jié)構(gòu)，減重效果最顯著，且對(duì)制件的性能幾乎無(wú)負(fù)面影響，因而發(fā)展成為各新材料公司的新寵。然而，化學(xué)發(fā)泡方式制備的微發(fā)泡聚丙烯在注射成型過(guò)程中普遍存在的氣痕、料花甚至起皮分層等問(wèn)題，通常的解決方案為在模腔中預(yù)充反壓氣體，同時(shí)為了提高減重比例而使用二次開(kāi)模技術(shù)，但這些措施都會(huì)極大的提高注塑設(shè)備和模具的投入成本。尤其是物理發(fā)泡或者超臨界發(fā)泡，其工藝復(fù)雜，設(shè)備投入巨大，產(chǎn)品質(zhì)量控制困難，且需要特殊的高熔體強(qiáng)度聚丙烯作為發(fā)泡基材而限制了材料的物性調(diào)節(jié)以滿足不同制件的機(jī)械性能要求。

公開(kāi)號(hào)為102146182A的中國(guó)專利公開(kāi)了一種通過(guò)二次開(kāi)模得到泡孔細(xì)小、均勻致密、質(zhì)輕的微發(fā)泡木塑材料；公開(kāi)號(hào)為103788480A的中國(guó)專利公開(kāi)了一種通過(guò)提高基體材料的相容性而制備出高閉孔率優(yōu)秀物性的微發(fā)泡材料；公開(kāi)號(hào)為101792554A的中國(guó)專利公開(kāi)了一種微發(fā)泡膠囊，可通過(guò)注塑、擠出、模壓的方式制備出密度為0.05~0.9的高發(fā)泡倍率微發(fā)泡PP；公開(kāi)號(hào)為105001509A的中國(guó)專利公開(kāi)了一種解決材料在注射過(guò)程中普遍存在的氣痕、料花甚至起皮分層等問(wèn)題，運(yùn)用普通的注塑設(shè)備即可得到高表面質(zhì)量的聚丙烯微發(fā)泡材料。

然而，到目前為止，依然沒(méi)有微發(fā)泡聚丙烯材料應(yīng)用在汽車門(mén)板、儀表臺(tái)等有目視需求的案例。究其原因，是因?yàn)槲l(fā)泡聚丙烯材料在沒(méi)有二次開(kāi)模的普通注塑設(shè)備上注塑出有發(fā)泡和減重效果的微發(fā)泡制件，即在普通的工藝注塑過(guò)程中，其射膠量必須小于模腔容量，依靠發(fā)泡劑發(fā)泡形成的壓力助推熔體填滿模腔。然而，發(fā)泡劑發(fā)泡形成的壓力會(huì)隨著發(fā)泡孔徑的增大和溫度的降低而急劇下降，與注塑機(jī)保壓的效果相比則相差甚遠(yuǎn)，最終導(dǎo)致微發(fā)泡聚丙烯制件的尺寸相比普通材料小0.1~0.2%，不更改模具微發(fā)泡聚丙烯制件便裝配不上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低收縮微發(fā)泡聚丙烯及其制備方法。

本發(fā)明所采取的其中一個(gè)技術(shù)方案是：一種低收縮微發(fā)泡聚丙烯，其由如下按重量百分比計(jì)的原料組分組成：

聚丙烯 50~80%；

乙烯基彈性體 5~20%；

滑石粉 0~30%；

低收縮母粒 3~10%；

微發(fā)泡母粒 1~5%；

加工助劑 0.2~1%。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的微發(fā)泡母粒由重量百分比為10~30%的發(fā)泡劑、5~30%線性低密度聚乙烯和50~80%乙烯基共聚物組成。其中，所述的發(fā)泡劑選自碳酸氫鈉、偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈中的其中一種，本發(fā)明優(yōu)選碳酸氫鈉發(fā)泡劑。所述的乙烯基共聚物選自乙烯-二烯烴共聚物或乙烯-丙烯-二烯烴共聚物，其門(mén)尼粘度＞60（ML100℃1+4）。所述的線性低密度聚乙烯的熔指為5~40g/10min。更進(jìn)一步的，將發(fā)泡劑預(yù)分散于高門(mén)尼粘度的材料中，其較高的熔體強(qiáng)度使發(fā)泡劑成泡時(shí)不易破裂，極大地改善了微發(fā)泡聚丙烯的成型外觀。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的低收縮母粒由重量百分比為50~70%的高密度聚乙烯、30~50%的苯乙烯類共聚物和0.1~0.5%的引發(fā)劑組成。其中，所述的苯乙烯類共聚物選自聚苯乙烯、高抗沖聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物中的其中一種，本發(fā)明優(yōu)選高抗沖聚苯乙烯。所述的引發(fā)劑為過(guò)氧化物引發(fā)劑。

具體地，低收縮母粒的結(jié)構(gòu)位阻效應(yīng)極大地降低了聚丙烯材料的成型收縮率，同時(shí)因低收縮母粒的交聯(lián)和接枝極大地提高了聚丙烯材料的熔體強(qiáng)度，降低聚丙烯材料發(fā)泡過(guò)程中發(fā)泡孔破裂，進(jìn)一步改善了聚丙烯材料的外觀，再賦予高門(mén)尼粘度的乙烯基彈性體預(yù)分散于微發(fā)泡母粒時(shí)的發(fā)泡孔具有成核均勻性的特質(zhì)，使熔體發(fā)泡無(wú)局部大發(fā)泡孔產(chǎn)生以致使發(fā)泡孔破裂，消除了聚丙烯材料的氣痕、料花、起皮分層等外觀缺陷，同時(shí)因無(wú)發(fā)泡孔破裂而無(wú)氣體逸出，有助于微發(fā)泡聚丙烯成品重量大幅度降低。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的高密度聚乙烯的熔指為2~10g/10min。所述的聚丙烯選自均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種，其熔指為15~120g/10min；所述的乙烯基彈性體選自乙烯-丁烯共聚物或乙烯-辛烯共聚物，其熔指小于2g/10min，辛烯含量大于25%。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的加工助劑由抗氧劑和耐候劑組成；其中抗氧劑選自受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑中的至少一種；耐候劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑。

本發(fā)明所采取的另一個(gè)技術(shù)方案是：一種如上所述的低收縮微發(fā)泡聚丙烯的制備方法，其包括如下工藝步驟：

（1）按原料組分重量百分比計(jì)將聚丙烯、乙烯基彈性體、滑石粉、加工助劑和低收縮母粒置于混料機(jī)中混合3min，再置于雙螺桿機(jī)出機(jī)中反應(yīng)，擠出造粒，螺桿轉(zhuǎn)速控制在400~450r/min范圍內(nèi)，擠出溫度控制在180~220℃范圍內(nèi)，得半成品；

（2）將上述制備出的半成品按原料組分重量百分比計(jì)與微發(fā)泡母粒置于混料機(jī)中混合3min，后加入到注塑機(jī)中注塑成型，注射溫度為180~240℃、注射速度為60~90mm/s、注射壓力為30~50bar、注射時(shí)間為1~6s、無(wú)保壓冷卻時(shí)間為5~10s，出料，得成品。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微發(fā)泡母粒的制備方法為：按原料重量百分比將發(fā)泡劑、線性低密度聚乙烯和乙烯基共聚物置于混料機(jī)中混合3min，后放入雙螺桿機(jī)出機(jī)中反應(yīng)，擠出造粒，螺桿轉(zhuǎn)速控制在300~400r/min范圍內(nèi)，擠出溫度控制在100~140℃范圍內(nèi)。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述低收縮母粒的制備方法為：按原料重量百分比將高密度聚乙烯、苯乙烯類共聚物和引發(fā)劑置于混料機(jī)中混合3min，后放入雙螺桿機(jī)出機(jī)中反應(yīng)，擠出造粒，螺桿轉(zhuǎn)速控制在400~450r/min范圍內(nèi)，擠出溫度控制在180~200℃范圍內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果是：相比于現(xiàn)有微發(fā)泡方法，本發(fā)明通過(guò)添加低收縮母粒，彌補(bǔ)了微發(fā)泡材料成型尺寸偏小的問(wèn)題。低收縮母粒因材料的交聯(lián)和接枝提高了材料的熔體強(qiáng)度而有利于降低泡孔“串聯(lián)”，再輔以高門(mén)尼粘度的乙烯基彈性體預(yù)分散發(fā)泡劑母粒的泡孔成核均勻性特質(zhì)，可使發(fā)泡過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生局部大泡孔而致熔體破裂，有效消除材料的氣痕、料花、起皮分層等外觀缺陷；并且，由于無(wú)泡孔破裂，避免了發(fā)泡聚丙烯出現(xiàn)“實(shí)心”，能夠大幅度降低制件重量。因此，本發(fā)明制備的微發(fā)泡材料不需要更改模具，不需要增加注塑設(shè)備，不需要二次開(kāi)模，不需要增加模腔氣體反壓裝置即可制備出外觀和尺寸與普通材料一致、減重量在6%-20%的微發(fā)泡制件。產(chǎn)品可運(yùn)用于儀表臺(tái)、門(mén)板、側(cè)裙護(hù)板等制件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，以便于所屬技術(shù)領(lǐng)域的人員對(duì)本發(fā)明的理解。有必要在此特別指出的是，實(shí)施例只是用于對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)熟練人員，根據(jù)上述發(fā)明內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出的非本質(zhì)性的改進(jìn)和調(diào)整，應(yīng)仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。同時(shí)下述所提及的原料未詳細(xì)說(shuō)明的，均為市售產(chǎn)品；未詳細(xì)提及的工藝步驟或制備方法為均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的工藝步驟或制備方法。

實(shí)施例1

一種低收縮微發(fā)泡聚丙烯，由如下按重量百分比計(jì)的原料組分組成：聚丙烯63%、乙烯基彈性體10%、滑石粉10%、低收縮母粒5%、微發(fā)泡母粒2%、加工助劑0.6%。

所述的聚丙烯為共聚聚丙烯BX3920。所述的乙烯基彈性體為乙烯-辛烯共聚物（POE 8842）。所述的滑石粉的目數(shù)為3000目。所述的低收縮母粒為50%共聚聚丙烯EP548R、50%高抗沖聚苯乙烯（PH88）和0.8%的過(guò)氧化物（雙二五）反應(yīng)擠出產(chǎn)物。所述的微發(fā)泡母粒為30%的碳酸氫鈉發(fā)泡劑、20%的線性低密度聚乙烯（LLDPE 7144）和50%的三元乙丙橡膠（EPDM 4770R）的擠出產(chǎn)物。所述的加工助劑由抗氧劑和耐候劑組成，其中抗氧劑由0.2%的受阻酚類抗氧劑和0.2%的亞磷酸酯類抗氧劑兩種復(fù)配組成，耐候劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑。

本實(shí)施例的制備方法如下：

（1）將聚丙烯、乙烯基彈性體、滑石粉、低收縮母粒、加工助劑放入雙螺桿機(jī)出機(jī)中混合3min，擠出造粒，螺桿轉(zhuǎn)速400~450r/min，擠出溫度為180~220℃，得半成品。

（2）將上述制備出的半成品按98份、微發(fā)泡母粒2份加入混料機(jī)中混合3min，然后加入到注塑機(jī)中注塑成型，工藝溫度180~240℃、注射速度80mm/s、注射壓力50bar、注射時(shí)間5s、無(wú)保壓冷卻時(shí)間10s，制備出的成品和從制件上裁樣測(cè)得的物性見(jiàn)表1。

對(duì)比例1

一種低收縮微發(fā)泡聚丙烯，由如下按重量百分比計(jì)的原料組分組成：聚丙烯80%、乙烯基彈性體10%、滑石粉10%、加工助劑0.6%。

所述的聚丙烯為共聚聚丙烯BX3920。所述的乙烯基彈性體為乙烯-辛烯共聚物（POE 8842）。所述的滑石粉的目數(shù)為3000目。所述的加工助劑由抗氧劑和耐候劑組成，其中抗氧劑由0.2%的受阻酚類抗氧劑和0.2%的亞磷酸酯類抗氧劑兩種復(fù)配組成，耐候劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑。

本對(duì)比例的制備方法如下：

（1）將聚丙烯、乙烯基彈性體、滑石粉、加工助劑放入雙螺桿機(jī)出機(jī)中擠出造粒，螺桿轉(zhuǎn)速400~450r/min，擠出溫度為180~220℃，得半成品。

（2）將上述制備出的半成品按100份加入到注塑機(jī)中注塑成型，工藝溫度180~240℃、注射速度80mm/s、注射壓力50bar、注射時(shí)間5s、保壓壓力50bar、保壓時(shí)間10s、冷卻時(shí)間10s，制備出的成品和從制件上裁樣測(cè)得的物性見(jiàn)表1。

對(duì)比例2

一種低收縮微發(fā)泡聚丙烯，由如下按重量百分比計(jì)的原料組分組成：聚丙烯78%、乙烯基彈性體10%、滑石粉10%、微發(fā)泡母粒2%、加工助劑0.6%。

所述的聚丙烯為共聚聚丙烯BX3920。所述的乙烯基彈性體為乙烯-辛烯共聚物（POE 8842）。所述的滑石粉的目數(shù)為3000目。所述的發(fā)泡劑母粒為30%的碳酸氫鈉發(fā)泡劑、20%的線性低密度聚乙烯（LLDPE 7144）和50%的三元乙丙橡膠（EPDM 4770R）的擠出產(chǎn)物。所述的加工助劑由抗氧劑和耐候劑組成，其中抗氧劑由0.2%的受阻酚類抗氧劑和0.2%的亞磷酸酯類抗氧劑兩種復(fù)配組成，耐候劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑。

本對(duì)比例的制備方法如下：

（1）將聚丙烯、乙烯基彈性體、滑石粉、加工助劑放入雙螺桿機(jī)出機(jī)中擠出造粒，螺桿轉(zhuǎn)速400~450r/min，擠出溫度為180~220℃，得半成品。

（2）將上述制備出的半成品按98份、微發(fā)泡母粒2份加入混料機(jī)中混合3min，然后加入到注塑機(jī)中注塑成型，工藝溫度180~240℃、注射速度80mm/s、注射壓力50bar、注射時(shí)間5s、無(wú)保壓冷卻時(shí)間10s，制備出的成品和從制件上裁樣測(cè)得的物性見(jiàn)表1。

實(shí)施例2

一種低收縮微發(fā)泡聚丙烯，由如下按重量百分比計(jì)的原料組分組成：聚丙烯55%、乙烯基彈性體10%、滑石粉20%、低收縮母粒10%、微發(fā)泡母粒5%、加工助劑0.6%。

所述的聚丙烯為共聚聚丙烯BX3920。所述的乙烯基彈性體為乙烯-辛烯共聚物（POE 8842）。所述的滑石粉的目數(shù)為3000目。所述的低收縮母粒為50%共聚聚丙烯EP548R、50%高抗沖聚苯乙烯（PH88）和0.8%的過(guò)氧化物（雙二五）反應(yīng)擠出產(chǎn)物。所述的微發(fā)泡母粒為20%的碳酸氫鈉發(fā)泡劑、20%線性低密度聚乙烯（LLDPE 7144）和60%三元乙丙橡膠（EPDM 4770R）的擠出產(chǎn)物。所述的加工助劑由抗氧劑和耐候劑組成，其中抗氧劑由0.2%的受阻酚類抗氧劑和0.2%亞磷酸酯類抗氧劑兩種復(fù)配組成，耐候劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑。

本實(shí)施例的制備方法如下：

（1）將聚丙烯、乙烯基彈性體、滑石粉、加工助劑放入雙螺桿機(jī)出機(jī)中擠出造粒，螺桿轉(zhuǎn)速400~450r/min，擠出溫度為180~220℃，得半成品。

（2）將上述制備出的半成品按97份、微發(fā)泡母粒3份加入混料機(jī)中混合3min，然后加入到注塑機(jī)中注塑成型，工藝溫度180~240℃、注射速度80mm/s、注射壓力50bar、注射時(shí)間5s、無(wú)保壓冷卻時(shí)間10s，制備出的成品和從制件上裁樣測(cè)得的物性見(jiàn)表1。

對(duì)比例3

一種低收縮微發(fā)泡聚丙烯，由如下按重量百分比計(jì)的原料組分組成：聚丙烯70%、乙烯基彈性體10%、滑石粉20%、加工助劑0.6%。

所述的聚丙烯為共聚聚丙烯BX3920。所述的乙烯基彈性體為乙烯-辛烯共聚物（POE 8842）。所述的滑石粉的目數(shù)為3000目。所述的加工助劑由抗氧劑和耐候劑組成，其中抗氧劑由0.2%的受阻酚類抗氧劑和0.2%的亞磷酸酯類抗氧劑兩種復(fù)配組成，耐候劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑。

本對(duì)比例的制備方法如下：

（1）將聚丙烯、乙烯基彈性體、滑石粉、加工助劑放入雙螺桿機(jī)出機(jī)中擠出造粒，螺桿轉(zhuǎn)速400~450r/min，擠出溫度為180~220℃，得半成品。

（2）將上述制備出的半成品按100份加入到注塑機(jī)中注塑成型，工藝溫度180~240℃，注射速度80mm/s、注射壓力50bar、注射時(shí)間5s、保壓壓力50bar、保壓時(shí)間10s、冷卻時(shí)間10s，制備出的成品和從制件上裁樣測(cè)得的物性見(jiàn)表1。

由實(shí)施例1和對(duì)比例1、對(duì)比例2可以得出，只添加微發(fā)泡母粒，成品的尺寸相比不發(fā)泡材料小0.14%，外觀有輕微氣痕，減重幅度在5.2%左右；添加了低收縮母粒，材料成型得到的制件外觀更優(yōu)秀，制件的減重達(dá)9.4%，減重幅度更大，同時(shí)可以得到尺寸合格的制件。

由實(shí)施例2和對(duì)比例3可以得出，在無(wú)二次開(kāi)模的前提下，成品的減重幅度可以達(dá)到20%左右，并且外觀優(yōu)秀，力學(xué)性能衰減可控制在10%以內(nèi)。

以上對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。