本發(fā)明涉及可用于發(fā)泡性(foamable)應用的聚丙烯組合物。

背景技術：

1、發(fā)泡聚丙烯(epp)是可用于多種應用的工程塑料泡沫。聚丙烯提供的許多特性使其在一些工程塑料泡沫應用中優(yōu)選。與諸如聚乙烯和聚苯乙烯的其它聚合物相比，其耐高溫性、高能量吸收、低重量和高熱穩(wěn)定性是一些有吸引力的特性。若某些聚合物(例如聚苯乙烯)由于監(jiān)管限制、成本和/或回收挑戰(zhàn)而變得較不理想，則這些特性可變得更加重要。發(fā)泡聚丙烯(foamed?polypropylene)的其它期望特性包括：重量與能量吸收的比率高、重復沖擊性能優(yōu)異、耐高溫性優(yōu)異、高耐久性、以及易于回收。此外，聚丙烯可包括回收材料，voc含量低或為零；無毒，適合與食品接觸；耐油、耐化學品、耐候，柔性，靜態(tài)或動態(tài)負載后恢復原狀，即抗蠕變，可容易地調(diào)節(jié)其發(fā)泡比，其吸水率低，并且是熱和電兩者的絕緣體。

2、生成epp的典型方法包括：

3、1)向聚丙烯中摻入發(fā)泡劑，并產(chǎn)生摻入所述發(fā)泡劑的小塑料珠粒。所述發(fā)泡劑通常是二氧化碳或低分子量烷烴，諸如正丁烷或正戊烷。通過以下完成該摻入方法：在高壓釜中向聚丙烯丸粒施加熱量、壓力和氣體(例如二氧化碳或烷烴)，形成注有氣體的小塑料珠粒。

4、2)隨后將這些注入氣體的珠粒放入模具中，并放入蒸汽箱中加熱所述珠粒，從而使其燒結(jié)，產(chǎn)生模塑成復雜形狀的發(fā)泡部件。

5、該工藝的關鍵是第一步，即釜壓步驟(autoclaving?step)，因為其使聚丙烯的結(jié)晶形態(tài)轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的epp使用無規(guī)丙烯/乙烯共聚物pp(rcp)，其具有在約145℃的單一熔點(見圖1)。通過使rcp保持在恒定的溫度和壓力下并隨后將其冷卻，熔點轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€獨立的峰，通常在140℃和160℃左右(見圖2)。較低的熔融峰歸屬于β晶粒(crystallite)，較高的熔融峰歸屬于α晶粒。這種“雙晶結(jié)構”或“雙峰”技術是蒸汽箱中第二步良好燒結(jié)所需的。需要低熔點β物質(zhì)以便在珠粒之間產(chǎn)生良好的粘附性，而高熔融溫度的α晶體則在燒結(jié)過程期間維持整體泡沫結(jié)構。因此，蒸汽室溫度介于局部極小值之間(介于兩個熔融峰之間)。

6、然而，目前生產(chǎn)epp的方法存在至少兩個缺點。首先，釜壓步驟昂貴且緩慢，從而使得珠粒生產(chǎn)是昂貴的方案。若可更快地摻入氣體(例如通過熔融配混、隨后僅使珠粒退火以便提供雙峰熔融行為，而無需高壓釜)，則珠粒的生產(chǎn)將更加高效。其次，兩個熔融峰之間的溫差越大，第二蒸汽室步驟所需的熱控制就越少，從而為epp發(fā)泡部件提供更靈活、更穩(wěn)健的生產(chǎn)工藝。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明人通過提供包含β成核添加劑和α成核抑制劑兩者的聚丙烯組合物解決了這些問題。該聚丙烯組合物提供了至少兩個熔融峰，峰間間隔較寬。本發(fā)明人還提供了生產(chǎn)聚丙烯組合物的方法，該組合物具有(至少)雙峰熔融行為，不需要使用高壓釜，而是可通過其它(包括更傳統(tǒng)的)聚合物配混(compound)技術隨后退火來生產(chǎn)。

2、提供了如下組合物，所述組合物包含第一聚丙烯、α成核抑制劑、和β成核添加劑，所述第一聚丙烯包含作為聚合單體的至少90重量％的丙烯，以所述第一聚丙烯的重量計。

3、還提供了制備發(fā)泡性聚丙烯組合物的方法。所述方法包括如下步驟：

4、a)將第一聚丙烯與α成核抑制劑配混，形成聚丙烯共混物，所述第一聚丙烯包含作為聚合單體的至少90重量％的丙烯，以所述第一聚丙烯的重量計；

5、b)將所述聚丙烯共混物與發(fā)泡劑配混，形成退火前(pre-annealed)聚丙烯組合物；以及

6、c)在退火溫度ta下使所述退火前聚丙烯組合物退火，退火時間為ta，形成所述發(fā)泡性聚丙烯組合物。通過差示掃描量熱法以20℃/分鐘的加熱速率測量，所述發(fā)泡性聚丙烯組合物具有第一熔融峰t1和第二熔融峰t2。

技術特征：

1.組合物，所述組合物包含：

2.如權利要求1所述的組合物，其中在退火溫度ta下以退火時間ta退火后，通過差示掃描量熱法以20℃/分鐘的加熱速率測量，所述組合物具有第一熔融峰t1和第二熔融峰t2。

3.如權利要求2所述的組合物，其中，通過差示掃描量熱法以20℃/分鐘的加熱速率測量，所述組合物具有第三熔融峰t3。

4.如權利要求1所述的組合物，其中所述α成核抑制劑包含硬脂酸鉀。

5.如權利要求1所述的組合物，其中，所述β成核添加劑包含以下中的至少一種：γ結(jié)晶形式的喹吖啶酮染料；6-醌茜磺酸的鋁鹽；鄰苯二甲酸二鈉鹽；間苯二甲酸或其衍生物；對苯二甲酸或其衍生物；n’,n’-二環(huán)己基-2,6-萘二甲酰胺；有機二元酸與第ii族金屬的氧化物、氫氧化物或酸的共混物；或其組合。

6.如權利要求1所述的組合物，其中所述組合物還包含占組合物重量至多5重量％的第二聚丙烯，其中所述聚丙烯聚合物不同于所述第一聚丙烯，并且包含作為聚合單體的至少99重量％的丙烯，以所述第二聚丙烯的重量計，并且結(jié)晶度為至少50重量％，以所述第二聚丙烯的重量計。

7.如權利要求1所述的組合物，其中所述第一聚丙烯包含等規(guī)聚丙烯。

8.如權利要求1所述的組合物，其中所述第一聚丙烯包含間規(guī)聚丙烯。

9.如權利要求1所述的組合物，其中所述第一聚丙烯還包含作為聚合單體的至多6重量％的乙烯、丁烯、戊烯、己烯中的一種或多種或其組合，以所述第一聚丙烯的重量計。

10.如權利要求1所述的組合物，其中，通過nmr測量，所述組合物的結(jié)晶度為至少25重量％，基于所述第一聚丙烯的總重量計。

11.如權利要求1所述的組合物，所述組合物還包含發(fā)泡劑。

12.如權利要求1所述的組合物，所述組合物呈母料形式，其中所述α成核抑制劑和所述β成核添加劑合計占0.1至80重量％，基于所述組合物的總重量計。

13.制備發(fā)泡性聚丙烯組合物的方法，所述方法包含：

14.如權利要求13所述的方法，其中，通過差示掃描量熱法以20℃/分鐘的加熱速率測量，所述退火前聚丙烯組合物具有第三熔融峰t3。

15.如權利要求13所述的方法，其中步驟a)還包括：將β成核添加劑與所述第一聚丙烯和所述α成核抑制劑配混，形成聚丙烯共混物。

16.如權利要求15所述的方法，其中所述β成核添加劑和所述α成核抑制劑中的至少一種呈母料形式。

17.如權利要求13所述的方法，其中步驟a)和步驟b)以單一配混操作進行。

18.如權利要求13所述的方法，其中步驟b)還包括：將所述退火前聚丙烯組合物造粒。

19.制備發(fā)泡聚丙烯組合物的方法，所述方法包括：將如權利要求1所述的發(fā)泡性聚丙烯組合物加熱至高于t1且低于t2的發(fā)泡溫度。

20.如權利要求19所述的方法，所述方法還包括：在加熱期間將壓力降至低于1atm。

技術總結(jié)
提供了如下組合物，所述組合物包含第一聚丙烯、α成核抑制劑和β成核添加劑，所述第一聚丙烯具有至少90重量％的丙烯，以所述第一聚丙烯的重量計。還提供了制備發(fā)泡性聚丙烯組合物的方法。所述方法包括以下步驟：a)將第一聚丙烯與α成核抑制劑配混，形成聚丙烯共混物，所述第一聚丙烯包括至少90重量％的丙烯，以所述第一聚丙烯的重量計；b)將所述聚丙烯共混物與發(fā)泡劑混合，形成退火前聚丙烯組合物；以及c)在退火溫度Ta下使所述退火前聚丙烯組合物退火，退火時間為ta，形成所述發(fā)泡性聚丙烯組合物。通過差示掃描量熱法以20℃/分鐘的加熱速率測量，所述發(fā)泡性聚丙烯組合物具有第一熔融峰T1和第二熔融峰T2。

技術研發(fā)人員：M·A·麥克利奧德,N·N·恩古耶
受保護的技術使用者：弗納技術股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15