[发明专利]一种具有梯度孔结构的聚丙烯泡沫材料及其制备方法

说明书

一种具有梯度孔结构的聚丙烯泡沫材料及其制备方法，属于发泡材料技术领域。解决了如何提供一种过程简单，设备要求低，能够实现材料泡孔梯度变化的泡沫材料的制备方法。本发明的方法，先将不同熔体强度的聚丙烯分别与成核剂混合，然后经多层共挤出、拉丝、切粒，得到具有多层分布的聚丙烯树脂颗粒，或者分别经挤出机挤出、拉丝、切粒，得到多种不同组成的聚丙烯树脂颗粒，分别模压成片材后，叠加熔融模压，得到具有多层分布的聚丙烯树脂片材；最后将多层颗粒或多层片材进行发泡，得到泡沫材料。该泡沫材料具有泡孔结构呈梯度变化的特点，可有效实现聚丙烯泡沫材料的功能化，降低成本，拓宽材料在汽车、食品、医用等领域的应用的方法。

技术领域

本发明属于聚合物发泡材料技术领域，具体涉及一种具有梯度孔结构的聚丙烯泡沫材料及其制备方法。

背景技术

功能梯度材料是将两种或两种以上具有不同性质的原材料，通过采用不同以往的复合技术控制构成材料的要素(组成、结构)沿某一方向呈连续变化，从而使材料的性质和功能也呈梯度变化的新型材料。梯度孔隙材料作为功能梯度材料的一种，它是一种沿着某个方向材料的孔隙率呈现梯度式的变化的材料。这种具有梯度结构材料在自然界中大量存在，竹子、木材和骨骼等都具有典型的梯度多孔结构，其中孔隙结构致密的部分使材料具有足够的强度，孔隙结构疏松部分则能降低材料的密度。

当前，随着核能、电子、光学、化学、电磁学、生物医学等领域对各种功能材料性能要求的不断提高，功能梯度材料的设计为各种材料性能制备的实现提供了可能。梯度孔隙材料不仅具有满足材料应用领域不同部位具有不同的结构与性能要求的特点，同时在功能上具有增强吸声、电磁波屏蔽、多功能分离或吸收膜效果等特点。

目前，梯度多孔材料在陶瓷及金属领域研究较多，高分子材料领域研究则较少。目前制备方法主要集中在以下几种：层层叠加法、控制发泡剂含量梯度法、控制发泡温度梯度法、致孔剂梯度分布法，各种方法均有各自的缺点，如层层叠加法的叠加界面问题，控制发泡剂含量法、发泡温度梯度法的条件苛刻要求，孔剂梯度法的致孔剂的残留问题。因此，寻求一种工艺简单、设备要求低、基体材料容易控制的方法制备泡孔径梯度变化的聚合物多孔材料变得更为迫切。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有梯度孔结构的聚丙烯泡沫材料及其制备方法，该方法过程简单，设备要求低，实现材料泡孔梯度变化，使得材料具有良好的成型性，赋予材料独特功能性、优异的物理性能的特点。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

具有梯度孔结构的聚丙烯泡沫材料的制备方法，是取不同熔体强度聚丙烯分别与成核剂混合，加入多层共挤出设备，同时向多层共挤出设备中通入发泡剂，多层共挤出的同时进行发泡，得到具有梯度孔结构的聚丙烯泡沫材料；

或者，该制备方法包括以下步骤：

1)取不同熔体强度聚丙烯分别与成核剂混合，经多层共挤出、拉丝、切粒，得到具有多层分布的聚丙烯树脂颗粒；

或者，取不同熔体强度聚丙烯分别与成核剂混合，分别经挤出机挤出、拉丝、切粒，得到多种不同组成的聚丙烯树脂颗粒，将不同组成的聚丙烯树脂颗粒分别模压成片材，将片材叠加在模具中，熔融模压，得到具有多层分布的聚丙烯树脂片材；

2)将具有多层分布的聚丙烯树脂颗粒或具有多层分布的聚丙烯树脂片材进行发泡，得到具有梯度孔结构的聚丙烯泡沫材料；

所述成核剂的质量均占聚丙烯和成核剂总质量的0.02％-5％。

优选的是，所述发泡剂为二氧化碳、氮气、空气、丁烷、戊烷中的一种或多种。

优选的是，聚丙烯与成核剂混合的同时，还添加添加剂。

优选的是，所述添加剂为抗氧剂，抗氧剂的质量占聚丙烯、成核剂和抗氧剂总质量的0.2％-0.3％。