[发明专利]一种真实微孔注塑成型聚丙烯泡沫材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种真实微孔注塑成型聚丙烯泡沫材料及其制备方法，其由以下组分按重量百分比制备而成，其中聚丙烯90‑99%、泡孔成核剂0.5‑5%、超临界流体0.2‑5%、抗氧剂0.3‑2%。本发明结合微孔注塑成型技术和开合模技术，并采用聚合物熔体满注射方式填充模具型腔，采用泡孔成核剂调控聚丙烯的结晶行为，从而显著增加泡孔成核数目，得到大量的聚丙烯泡孔。可制得高减重率和可控的孔结构与尺寸的微孔注塑成型制品。本发明制备的材料具有高度和很高的减重率。

技术领域

本发明属于聚合物材料加工和微孔塑料加工的技术领域，具体涉及一种真实微孔注塑成型聚丙烯泡沫材料及其加工方法。

背景技术

传统发泡成型过程一般利用碳氢化合物及CFCS(氯氟烃化合物，是破坏臭氧层的主要因素之一)作为物理发泡剂或者混合化学发泡剂(热分解可产生气体)的方法得到泡沫塑料。然而，由于传统泡沫塑料内部大泡孔的存在，泡沫受力时，泡孔成为泡体裂纹的发源地，在绝大程度上降低了材料的性能，极大的限制了泡沫塑料的应用范围。

为了解决泡沫塑料力学性能差等问题，美国麻省理工大学(MIT)的N.P.Suh教授于20世纪80年代首先提出微孔发泡塑料的概念(公开号：US 4473665)，它是指泡孔直径在0.1-10μm之间、泡孔密度在10⁹-10¹⁴个/cm³之间的泡沫塑料。

与传统泡沫塑料相比，微孔发泡塑料既能减少原料的使用量，又不会破坏材料原有的热力学性能，可广泛应用于包装材料、保温隔热材料、电器绝缘材料、吸收材料、汽车等领域。此外，不同于传统的发泡过程，微孔发泡过程利用超临界流体比如超临界二氧化碳或氮气作为物理发泡剂，这两者均为不活泼气体、无毒、不可燃，因而该发泡过程绿色环保，在工业应用上拥有广阔的发展前景。

随后，Trexel公司将发泡技术与注塑成型工艺相结合，提出超临界流体微孔注塑成型工艺。但在传统微孔注塑发泡成型过程中，由于在熔体注射阶段预发泡的形成以及气体从熔体中逸出，因而导致所得泡孔尺寸一般大于10μm、泡孔密度低于10⁹个/cm³。虽然大家也将这种泡孔称为微孔泡沫材料，但是实际上没有达到N.P.Suh教授等提出的微孔材料标准，为了与那些传统微孔泡沫材料区分，我们将得到的注塑泡沫中泡孔尺寸小于10μm、泡孔密度大于10⁹个/cm³的泡沫材料称为“真实微孔注塑成型泡沫”。

此外，传统微孔注塑成型制品减重率低，一般为5-20％，这也限制了微孔注塑成型制品的应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种真实微孔注塑成型聚丙烯泡沫材料及其加工方法，以解决传统注塑成型发泡制件泡孔尺寸大、力学性能差以及难以直接用于结构制件的问题。

本发明的技术方案：

一种真实微孔注塑成型聚丙烯泡沫材料，其由以下组分按重量百分比制备而成：

聚丙烯90-99％

泡孔成核剂0.5-5％

发泡剂0.2-5％

抗氧剂0.3-2％。

进一步方案，所述聚丙烯为数均分子量为30-40万、熔融指数在230℃/2.16kg条件下为3-50g/min的等规聚丙烯或高熔体强度聚丙烯，所述高熔体强度聚丙烯的熔体强度不小于20cN。

进一步方案，所述泡孔成核剂为山梨醇类成核剂；所述超临界流体为超临界二氧化碳和超临界氮气中的至少一种。

进一步方案，所述抗氧剂分为主抗氧剂和辅抗氧剂按质量比1：1混合，所述主抗氧剂为硫酯类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂中的一种，所述辅助抗氧剂选自亚磷酸酯类抗氧剂和亚磷酸盐类抗氧剂中的一种。