一种聚烯烃发泡产品专用均泡剂的制备与应用
阅读说明：本技术 一种聚烯烃发泡产品专用均泡剂的制备与应用 (Preparation and application of foam homogenizing agent special for polyolefin foaming product ) 是由 邹威 郭俊毅 马育红 张晨 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种可用于聚烯烃发泡产品均泡剂的合成。本发明的聚烯烃发泡产品均泡剂的结构为一侧是长碳链,另外一侧是有机硅侧链。所述均泡剂的制备方法,包括如下步骤：将长碳链脂肪酸或者是酸酐改性的聚烯烃和氨基硅油反应,以N,N-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶为催化剂,以二氯甲烷作为溶剂,制得有机硅缩合长碳链脂肪酸或酸酐改性的聚烯烃的均泡剂。此类均泡剂在发泡过程中能使泡沫混合均匀,降低泡孔内壁的应力,防治泡沫塌陷,具有良好的成核和稳泡作用,提高闭孔率,提升回弹性能,制备高性能的聚烯烃发泡产品。(The invention provides a synthesis method of a foam stabilizer for polyolefin foaming products. The structure of the foam stabilizer for polyolefin foaming products is that one side is a long carbon chain and the other side is an organic silicon side chain. The preparation method of the foam homogenizing agent comprises the following steps: reacting long-carbon-chain fatty acid or anhydride modified polyolefin with amino silicone oil, taking N, N-dicyclohexylcarbodiimide and 4-dimethylaminopyridine as catalysts, and taking dichloromethane as a solvent to prepare the organosilicon condensation long-carbon-chain fatty acid or anhydride modified polyolefin foam stabilizer. The foam homogenizing agent can uniformly mix foams in the foaming process, reduces the stress of the inner wall of a foam hole, prevents foam collapse, has good nucleation and foam stabilization effects, improves the closed cell rate, improves the resilience performance, and prepares a high-performance polyolefin foaming product.)
技术领域
本发明涉及用于制备高性能的均泡剂，特别涉及用于制备聚烯烃发泡时所需的均泡剂，以及该均泡剂的应用效果和性能。
背景技术
泡沫塑料是以塑料为基本组分并含有大量气泡的聚合物材料,因此也可以说是以气体为填料的复合塑料。与纯塑料相比,它具有很多优良的性能,如质轻、比强度高、可吸收冲击载荷、隔热和隔音性能好等。因而在工业、农业、建筑、交通运输等领域得到了广泛应用。泡沫塑料自问世以来,其用途日益广泛,品种不断丰富,其中较为常见的传统泡沫塑料主要有聚丙烯(PP)聚氨酯(PUR)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、酚醛树脂(PF) 等品种。
均泡剂是泡沫塑料发泡工艺过程中必不可少的组分之一，它是一种高效表面活性剂,具有成核、乳化配方中各个组分、稳定泡沫、使泡沫开孔和冲孔等作用。有机硅表面活性剂是泡沫塑料中最重要的稳定剂,在硬质和软质泡沫塑料制造中具有广泛的应用。20世纪50年代初,硅氧烷表面活性剂作为泡沫塑料均泡剂开始研究和应用，随着一步法生产工艺要求,聚醚改性聚硅氧烷以其优异的稳泡性能得到了迅速发展和应用，其中Si─C型耐水解均泡剂是聚醚改聚硅氧烷中的主要品种。
聚烯烃材料发泡过程中气孔的塌落，孔粗，开裂是影响产品性能的关键因素。鉴于此，目前有待合成一种聚烯烃发泡产品专用均泡剂，能够起到均匀泡孔结构，提高闭孔率，提升回弹性能，制备高性能的聚烯烃发泡产品。本发明通过有机硅缩合长碳链的脂肪酸或酸酐改性的聚烯烃，得到了适用于聚烯烃发泡产品的均泡剂，具有良好的使用效果。
发明内容
本发明的目的在于合成一种聚烯烃发泡产品专用均泡剂，以解决聚烯烃材料发泡过程中气孔的塌落，孔粗，开裂问题，有效的降低了发泡过程中固-气两相的表面张力，达到均匀、细化泡孔的目的。
为了解决上述问题，本发明提供聚烯烃发泡产品专用均泡剂，本发明的聚烯烃发泡产品专用均泡剂其中一端是长碳链，以提供与聚烯烃熔体良好的相容性；另外一端为有机硅，有效的降低了发泡过程中固-气两相的界面张力，达到均匀、细化泡孔的目的。十八酸和氨基硅油在N,N-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶做催化剂，二氯甲烷作为溶剂的条件下反应，得到均泡剂。
优选地，所述聚烯烃发泡产品专用均泡剂包括如下原料：十八酸，酸酐改性的聚烯烃，氨基硅油，N,N-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶，二氯甲烷。
优选地，所述聚烯烃发泡产品专用均泡剂包括如下重量份的原料：所述脂肪酸中羧基和氨基硅油中氨基的摩尔比2：1～1：1，所述酸酐改性的烯烃中酸酐与氨基硅油中的氨基比为2：1～1：1，N,N-二环己基碳酰亚胺添加量为脂肪酸的1～2wt％，4-二甲氨基吡啶为脂肪酸质量的1～2wt％。
优选地，所述的长碳链的酸为十八酸。
优选地，所述氨基硅油的粘度为500～100000mPa.s。
优选地，所述聚烯烃发泡产品的发泡剂为超临界CO2。
优选地，将合成的均泡剂运用在聚烯烃泡棉中，与不加入均泡剂的聚烯烃泡棉进行对比，通过比较泡孔直径，产物密度，闭孔率，断裂伸长率等来显示出均泡剂的效果。
本发明所述的聚烯烃均泡剂的制备方法，包括以下步骤：
将长碳链的酸或者酸酐改性的聚烯烃溶解在二氯甲烷中，搅拌的情况下加入氨基硅油，再加入N,N-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶作为催化剂，反应完成后经过分离提纯，得到聚烯烃均泡剂。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明合成一种聚烯烃发泡材料专用均泡剂，其中一端是长碳链，以提供与聚烯烃泡棉反应前驱体良好的相容性；另外一端为有机硅，有效的降低了发泡过程中固-气两相的表面张力，达到均匀、细化泡孔的目的。专用均泡剂制备过程简单，在聚烯烃泡棉制品生产中起到均匀泡孔、细化泡孔、降低产品密度和提高闭孔率的作用，具有良好的使用效果。
具体实施方式
本发明各实例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。各实施例中所用原料均为市场购得。
表1实施例中所用原料的厂家信息
需要说明的是，以上仅为本实施例中采用的原料的来源，本发明的上述原料还可以采用其他市售常规的产品，不同厂家、型号的原料并不影响本发明技术方案的实施及技术效果的实现。
实施例1
本实施例的聚烯烃发泡产品专用均泡剂，十八酸与氨基硅油在N,N-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶作催化剂，二氯甲烷作为溶剂的条件下反应得到。
所述均泡剂包括如下重量份的原料：所述十八酸为10g，氨基硅油25g，N,N-二环己基碳酰亚胺0.1g，4-二甲氨基吡啶0.1g，二氯甲烷80g。
所述聚烯烃发泡产品的制备方法如下：
(1)按照选定的重量份的原料，将十八酸溶解在二氯甲烷中，搅拌的情况下加入氨基硅油，再加入N,N-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶作为催化剂，于40℃的条件下6个小时，反应完成后经过分离提纯，得到聚烯烃均泡剂。
(2)本专利中，我们以将此均泡剂运用在聚丙烯中的情况为代表，来测试均泡剂的性能。以高熔体强度聚丙烯为原料，采用超临界CO2为发泡剂，采用同向双螺杆挤出机挤出发泡，压力为25MPa,温度为165℃。发泡完成后，测量泡孔直径，产物密度，闭孔率，断裂伸长率，具体结果见表2.
实施例2
本实施例的聚烯烃发泡产品专用均泡剂，十八酸与氨基硅油在N,N-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶作催化剂，二氯甲烷作为溶剂的条件下反应得到。
所述均泡剂包括如下重量份的原料：所述十八酸为10g，氨基硅油50g质量份，N,N-二环己基碳酰亚胺0.1g，4-二甲氨基吡啶0.1g，二氯甲烷80g。
所述聚烯烃发泡产品的制备方法如下：
(1)按照选定的重量份的原料，将十八酸溶解在二氯甲烷中，搅拌的情况下加入氨基硅油，再加入N,N-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶作为催化剂，于40℃的条件下6个小时，反应完成后经过分离提纯，得到聚烯烃均泡剂。
(2)同样是以高熔体强度聚丙烯为原料，采用超临界CO2为发泡剂，采用同向双螺杆挤出机挤出发泡，压力为25MPa,温度为165℃。
发泡完成后，测量泡孔直径，产物密度，闭孔率，断裂伸长率等，具体结果见表2.
实施例3
本实施例的聚烯烃发泡产品专用均泡剂，所采用的酸酐改性的聚烯烃为酸酐接枝的聚丙烯，让酸酐接枝的聚丙烯与氨基硅油在N,N-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶作催化剂，二氯甲烷作为溶剂的条件下反应得到。
所述均泡剂包括如下重量份的原料：所述酸酐接枝的聚丙烯为15g，氨基硅油25g，N,N- 二环己基碳酰亚胺0.1g，4-二甲氨基吡啶0.1g，二氯甲烷80g。
所述聚烯烃发泡产品的制备方法如下：
(1)按照选定的重量份的原料，将酸酐接枝的聚丙烯溶解在二氯甲烷中，搅拌的情况下加入氨基硅油，再加入N,N-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶作为催化剂，于40℃的条件下6个小时，反应完成后经过分离提纯，得到聚烯烃均泡剂。
(2)同样是以高熔体强度聚丙烯为原料，采用超临界CO2为发泡剂，采用同向双螺杆挤出机挤出发泡，压力为25MPa,温度为165℃。
发泡完成后，测量泡孔直径，产物密度，闭孔率，断裂伸长率，具体结果见表2.
实施例4
本实施例的聚烯烃发泡产品专用均泡剂，所采用的酸酐改性的聚烯烃为酸酐接枝的聚丙烯，让酸酐接枝的聚丙烯与氨基硅油在N,N-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶作催化剂，二氯甲烷作为溶剂的条件下反应得到。
所述均泡剂包括如下重量份的原料：所述酸酐接枝的聚丙烯为15g，氨基硅油50g，N,N- 二环己基碳酰亚胺0.1g，4-二甲氨基吡啶0.1g，二氯甲烷80g。
所述聚烯烃发泡产品的制备方法如下：
(1)按照选定的重量份的原料，将酸酐接枝的聚丙烯溶解在二氯甲烷中，搅拌的情况下加入氨基硅油，再加入N,N-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶作为催化剂，于40℃的条件下6个小时，反应完成后经过分离提纯，得到聚烯烃均泡剂。
(2)同样是以高熔体强度聚丙烯为原料，采用超临界CO2为发泡剂，采用同向双螺杆挤出机挤出发泡，压力为25MPa,温度为165℃。
发泡完成后，测量泡孔直径，产物密度，闭孔率，断裂伸长率，具体结果见表2.
对比例1
与实施例1,2,3,4不同的是：在对比例1中，我们不需要通过以上方法合成一边为有机硅，一边为长碳链的均泡剂。按照实施例1,2,3,4中的聚丙烯发泡过程，在不加均泡剂，其他条件相同的条件下，对聚丙烯进行发泡，发泡完成后，测量泡孔直径，产物密度，压缩永久变形率，断裂伸长率，具体结果见表2.
表2不同实施例中聚丙烯发泡的情况
由表2的数据可以看出，对比实施例例1～4和对比例1，添加了均泡剂的聚丙烯发泡样品具有较小的平均泡孔直径和密度，而闭孔率和断裂伸长率增加了。这说明聚丙烯发泡专用均泡剂能够均匀泡孔、细化泡孔、降低产品密度和提高闭孔率的作用，具有良好的使用效果，制备高性能的聚烯烃发泡产品。
显然，上述实例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。