具体实施方式

下面将对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本文中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，本文中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

树脂的发泡温度一般接近于该树脂的熔点，制备高刚性的发泡制品通常需要对应树脂具有较高的熔点，但是树脂熔点太高，则需要较高的蒸汽压力及较大的蒸汽量才能实现模塑成型过程中的熔融粘结。本申请人经过长期而深入的研究发现，通过添加低熔点的树脂可以降低模塑成型过程中的蒸汽压力。但是，如果低熔点树脂与聚丙烯系树脂的熔点差较小，仍然无法有效降低模塑成型过程中的蒸汽压力，其蒸汽压力通常为0.25MPa以上，且如果低熔点树脂的熔点太低，则混合系树脂在模塑成型过程中极易变形，无法保持泡孔结构的均匀性，导致低成型压力的聚丙烯发泡制品的发泡性能得不到保证，会出现表面粘连、泡孔塌陷等问题。

为了能够采用较低的成型压力制备兼具均匀的泡孔结构以及优异的力学性能的低成型压力的聚丙烯发泡制品，请参阅图1，本发明提供一种低成型压力的聚丙烯发泡制品及其制备方法。

具体地，该制备方法包括如下步骤：

步骤S1：将第一树脂、第二树脂及发泡助剂进行混合并挤出造粒，制得共混珠粒，其中，第一树脂的材料包括聚丙烯系树脂，第一树脂的熔点为140℃～165℃，且第二树脂的熔点比第一树脂的熔点低15℃～45℃；

步骤S2：将共混珠粒、分散剂、发泡剂及分散介质进行混合，并在第一压力和第一温度下进行加压加热处理，然后泄压并制得发泡珠粒；

步骤S3：向发泡珠粒提供压缩气体，并于第二压力下使发泡珠粒通过压缩气体载压，制得预制珠粒；

步骤S4：向预制珠粒提供蒸汽，使所述预制珠粒通过所述蒸汽进行模塑成型，制得所述低成型压力的聚丙烯发泡制品。

其中，蒸汽的气压为0.12MPa～0.25MPa，分散剂包括有机分散剂及无机分散剂。

由于挤出造粒所采用的第一树脂和第二树脂的熔程范围较大，如此在加热加压制备发泡珠粒的过程中粒子之间极易发生熔合，而本发明在制备发泡珠粒过程中，将有机分散剂与无机分散剂复配使用，能够使得所形成的发泡珠粒的表面之间相互不粘结。

具体地，加热加压处理过程中，无机分散剂分散于分散介质中，能够提高分散介质的表面张力，有助于发泡珠粒在分散介质中的均匀分散，降低了发泡珠粒相粘结的风险，且无机分散剂能够吸附并排布在发泡珠粒的表面，可使相邻的发泡珠粒之间相互机械隔离，从而避免相互熔合而发生团聚现象。

有机分散剂的亲油性基团能吸附于发泡珠粒的表面，亲水性基团能被分散介质溶剂化并扩展到分散介质中，由此围绕发泡珠粒形成一个带电荷的保护屏障，并包围发泡珠粒，并使相邻的发泡珠粒之间产生静电斥力，因而使得整个反应釜保持稳定，发泡珠粒之间不会发生粘结。另外，在卸压过程中，有机分散剂将形成大量的泡沫，从而有效地将发泡珠粒保护在泡沫中，使得发泡珠粒不会因内外温度相差较大而形成泡孔塌陷，进而保证发泡的均匀性。

本发明将有机分散剂与无机分散剂复配使用，通过无机分散剂可以提高分散介质的表面张力以及提供机械隔离作用，通过有机分散剂可对发泡珠粒形成保护屏障作用，不仅使发泡珠粒在分散介质中形成均一的体系，而且有助于发泡珠粒在加热加压的条件下形成均匀的泡孔结构，使得发泡珠粒的表面不粘结、不团聚、不塌陷，从而保证在较低成型压力下对较高熔点差树脂进行发泡。

考虑到无机分散剂过多将会影响模塑成型过程，不利于粘结，并会影响聚丙烯发泡制品的力学性能，因此，有机分散剂与无机分散剂的质量比优选为(0.3～2):1，优选地，有机分散剂与无机分散剂的质量比为(0.5～1):1。

进一步地，有机分散剂包括硬脂酸单甘油酯、乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸钙、苯磺酸钠中的至少一种。

无机分散剂包括纳米黏土、蒙脱土、高岭土、碱金属磷酸盐中的至少一种。

具体地，步骤S1中，通过挤出造粒使第一树脂、第二树脂及发泡助剂经过初步混合并熔融，以得到具有较好分散性能及稳定结构的共混珠粒，并易于后续对共混珠粒进行发泡处理，该共混珠粒呈实心的微粒状结构，其直径为0.5mm～2mm，长径比为1～2:1，共混珠粒的各个微粒的表面之间不粘结。

其中，第一树脂的材料包括聚丙烯系树脂均聚物、第一聚丙烯无规共聚物、聚丙烯嵌段共聚物中的至少一种。应予说明，第一树脂的材料包括聚丙烯系树脂，并具有140℃～165℃的熔点，以使聚丙烯具有较高的力学性能，可以理解的是，第一树脂可以为均聚物，也可以为共聚物并包括其它高分子材料，其高分子链可以为规则的，也可以为无规则的，本发明对第一树脂的分子结构不做限制。

第二树脂的材料包括第二聚丙烯无规共聚物、低密度聚乙烯、低密度线形聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、丙烯-乙烯共聚物中的至少一种。应予说明，第二树脂的材料可以包括聚丙烯，也可以包括其它烯烃，烯烃类高分子与聚丙烯之间具有较好的互溶性，易于共混。

具体地，为了易于成核，并得到具有稳定结构的共混珠粒，发泡助剂包括抗氧化剂、稳定剂、抗紫外剂、成核剂、润滑剂、色母中的至少一种。

进一步地，第一树脂、第二树脂及发泡助剂的质量比为100:(40～100):(1～12)。

为了得到泡孔结构更均匀的聚丙烯发泡制品，并使发泡助剂和发泡剂能在第一树脂和第二树脂中得到充分混合，并通过温度和压力控制实现充分发泡，步骤S2中，将共混珠粒、分散剂、发泡剂及分散介质进行混合，并在第一压力和第一温度下进行加压加热处理，然后泄压并制得发泡珠粒。

其中，加压加热处理通常在高压反应釜中进行，分散介质包括但不局限为水。第一压力为1.8MPa～7.0MPa，第一温度为130℃～160℃。所制得的发泡珠粒的堆积密度为30g/L～90g/L。

具体地，上述发泡剂包括二氧化碳、氮气、丙烷、丁烷、戊烷中的至少一种。

加压制得发泡珠粒之前，还需要进行泄压处理，以使多余的发泡剂充分散去，发泡珠粒内部将形成大小及形状均匀分布的多个泡孔结构，且发泡珠粒的表面之间不会产生粘结，发泡珠粒的成品率较高。

具体地，共混珠粒、分散剂、发泡剂及分散介质的质量比为100:(2～5):(10～20):(300～500)。

在其中一个实施方式中，上述制备方法还包括在对共混珠粒进行加热加压处理之后，以及对发泡珠粒进行载压处理之前，将发泡珠粒置于第二温度下先进行干燥处理，以去除发泡珠粒中的分散介质，该第二温度为60℃～80℃。

进一步地，在步骤S3中对发泡珠粒进行载压处理，可使发泡珠粒内部的封闭泡孔更为规则、圆润，其表面更为平整，有助于形成更为均匀的泡孔结构和更高的发泡倍率，所制得的聚丙烯发泡制品更为均匀。

该载压处理通常在载压罐中进行，考虑到较低的载压压力以及较长的载压时间有助于使发泡珠粒的泡孔缓慢匀速的均匀化，但是过低的载压压力以及过长的载压时间会影响制备效率，因此，载压罐中的气体对应的第二压力为0.3MPa～0.8MPa，载压处理的时间为6h～12h。

步骤S4中，通过蒸汽模塑成型使预制珠粒之间相互熔融粘结，经冷却固定成型，形成具有固定形状的聚丙烯发泡制品。该蒸汽通常为水蒸汽，水蒸汽的压力及温度由预制珠粒的成分及配比决定，且水蒸气的压力和温度还影响聚丙烯发泡制品的熔融粘结效果。

如果水蒸气的压力和温度过高，将会使预制珠粒的表面迅速塌陷，破坏聚丙烯发泡制品的发泡效果，如果水蒸气的压力和温度过低，则预制珠粒的表面不能较好的相互粘结。优选地，水蒸气的温度为第三温度，第三温度介于第一树脂的熔点与第二树脂的熔点之间，即第三温度小于第一树脂的熔点，且第三温度大于第二树脂的熔点。在通过蒸汽模塑成型的过程中，第一树脂较高的熔点能保持泡孔结构不受蒸汽的影响，从而泡孔结构保持不变，而第二树脂较低的熔点可促使预制珠粒表面融化并相互粘结，从而得到泡孔结构均匀且力学性能较好的聚丙烯发泡制品。

本发明还提供一种由上述制备方法制得的低成型压力的聚丙烯发泡制品，其泡孔规则圆润、表面平整，具有较为均匀的泡孔结构。

低成型压力的聚丙烯发泡制品的拉伸强度大于或等于0.75MPa，断裂伸长率大于或等于15％，因而具有优异的力学性能。该低成型压力的聚丙烯发泡制品的发泡倍率为10～30倍，发泡倍率较高。

该低成型压力的聚丙烯发泡制品的密度小于或等于0.11g/cm³。优选地，低成型压力的聚丙烯发泡制品的密度为0.03g/cm³～0.09g/cm³。

下文中，为了更好的理解本发明，列举了优选实施方式与对比实施方式。不过，以下实施方式仅用于说明本发明，而并不仅限于此或受其所限。

实施方式1：

挤出造粒：将100重量份的熔点为148℃的聚丙烯树脂、60重量份的熔点为118℃的LDPE树脂及5重量份的发泡助剂置于挤出机中并经混炼、挤出、冷却、拉丝、切粒以形成共混珠粒，制得共混珠粒的直径为2mm，长径比为2:1。

加热加压发泡：将共混珠粒、分散剂及去离子水置于高压反应釜中，并充入15重量份的CO₂，加压加热至2.3MPa和149℃，并在瞬间泄压以将高压反应釜内的气压释放至大气压，得到发泡珠粒。

载压：将发泡珠粒在干燥后置于载压罐中，充入压缩空气，在第二压力下载压并静置一定时间，得到预制珠粒。

模塑成型：将载压后的预制珠粒置于模塑成型机内，并通过水蒸汽模塑成型，水蒸气的压力为0.25MPa，水蒸气的温度为120℃。其中，水蒸汽模塑成型机采用能够耐受0.5MPa的饱和蒸汽压力的小规模成型机，在大小为500mm*500mm*60mm的成型磨具内，完全合模并充入预制珠粒，向模具内供给压力，由此进行加热成型。加热成型后，通过水冷风冷，取出成型体，在80℃烘房中退火12小时，冷却至室温，得到低成型压力的聚丙烯发泡制品。

其中，发泡剂、发泡助剂以及分散剂的配比及质量请参阅下述表2。

实施方式2：

本实施方式与实施方式1基本相同，不同之处仅在于：

挤出造粒：添加100重量份的熔点为150℃的聚丙烯树脂、50重量份的熔点为118℃的LDPE树脂及10重量份的发泡助剂。

加热加压发泡：将共混珠粒、分散剂及去离子水置于高压反应釜中，并充入10重量份的CO₂，加压加热至2.2MPa和151℃。

载压：将发泡珠粒在干燥后置于载压罐中，充入压缩空气，在第二压力下载压并静置一定时间，得到预制珠粒。

模塑成型：将载压后的预制珠粒置于模塑成型机内，并通过水蒸汽模塑成型，水蒸气的压力为0.23MPa，水蒸气的温度为120℃。

实施方式3：

本实施方式与实施方式1基本相同，不同之处仅在于：

挤出造粒：添加100重量份的熔点为143℃的聚丙烯树脂、70重量份的熔点为126℃的LLDPE树脂及10重量份的发泡助剂。

加热加压发泡：将共混珠粒、分散剂及去离子水置于高压反应釜中，并充入20重量份的N₂，加压加热至7.0MPa和143℃。

载压：将发泡珠粒在干燥后置于载压罐中，充入压缩空气，在第二压力下载压并静置一定时间，得到预制珠粒。

模塑成型：将载压后的预制珠粒置于模塑成型机内，并通过水蒸汽模塑成型，水蒸气的压力为0.22MPa，水蒸气的温度为120℃。

实施方式4：

本实施方式与实施方式1基本相同，不同之处仅在于：

挤出造粒：添加100重量份的熔点为163℃的聚丙烯树脂、40重量份的熔点为118℃的LDPE树脂及5重量份的发泡助剂。

加热加压发泡：将共混珠粒、分散剂及去离子水置于高压反应釜中，并充入12重量份的戊烷，加压加热至2.0MPa和150℃。

载压：将发泡珠粒在干燥后置于载压罐中，充入压缩空气，在第二压力下载压并静置一定时间，得到预制珠粒。

模塑成型：将载压后的预制珠粒置于模塑成型机内，并通过水蒸汽模塑成型，水蒸气的压力为0.18MPa，水蒸气的温度为120℃。

实施方式5：

本实施方式与实施方式1基本相同，不同之处仅在于：

挤出造粒：添加100重量份的熔点为163℃的聚丙烯树脂、90重量份的熔点为121℃的POP树脂及10重量份的发泡助剂。

加热加压发泡：将共混珠粒、分散剂及去离子水置于高压反应釜中，并充入17重量份的CO₂，加压加热至2.6MPa和163℃。

载压：将发泡珠粒在干燥后置于载压罐中，充入压缩空气，在第二压力下载压并静置一定时间，得到预制珠粒。

模塑成型：将载压后的预制珠粒置于模塑成型机内，并通过水蒸汽模塑成型，水蒸气的压力为0.15MPa，水蒸气的温度为120℃。

实施方式6：

本实施方式与实施方式1基本相同，不同之处仅在于：

挤出造粒：添加100重量份的熔点为148℃的聚丙烯树脂、100重量份的熔点为133℃的r-PP树脂及7重量份的发泡助剂。

加热加压发泡：将共混珠粒、分散剂及去离子水置于高压反应釜中，并充入11重量份的N₂，加压加热至5.0MPa和147℃。

载压：将发泡珠粒在干燥后置于载压罐中，充入压缩空气，在第二压力下载压并静置一定时间，得到预制珠粒。

模塑成型：将载压后的预制珠粒置于模塑成型机内，并通过水蒸汽模塑成型，水蒸气的压力为0.25MPa，水蒸气的温度为120℃。

实施方式7：

本实施方式与实施方式1基本相同，不同之处仅在于：

挤出造粒：添加100重量份的熔点为148℃的聚丙烯树脂、50重量份的熔点为107℃的POP树脂及12重量份的发泡助剂。

加热加压发泡：将共混珠粒、分散剂及去离子水置于高压反应釜中，并充入10重量份的CO₂，加压加热至2.8MPa和148℃。

载压：将发泡珠粒在干燥后置于载压罐中，充入压缩空气，在第二压力下载压并静置一定时间，得到预制珠粒。

模塑成型：将载压后的预制珠粒置于模塑成型机内，并通过水蒸汽模塑成型，水蒸气的压力为0.12MPa，水蒸气的温度为120℃。

实施方式8：

本实施方式与实施方式1基本相同，不同之处仅在于：

挤出造粒：添加100重量份的熔点为145℃的聚丙烯树脂、65重量份的熔点为125℃的POE树脂及8重量份的发泡助剂。

加热加压发泡：将共混珠粒、分散剂及去离子水置于高压反应釜中，并充入19重量份的戊烷，加压加热至1.8MPa和135℃。

载压：将发泡珠粒在干燥后置于载压罐中，充入压缩空气，在第二压力下载压并静置一定时间，得到预制珠粒。

模塑成型：将载压后的预制珠粒置于模塑成型机内，并通过水蒸汽模塑成型，水蒸气的压力为0.19MPa，水蒸气的温度为120℃。

实施方式9：

本实施方式与实施方式1基本相同，不同之处仅在于：

挤出造粒：添加100重量份的熔点为140℃的聚丙烯树脂、80重量份的熔点为122℃的r-PP树脂及1重量份的发泡助剂。

加热加压发泡：将共混珠粒、分散剂及去离子水置于高压反应釜中，并充入13重量份的丁烷，加压加热至6.2MPa和130℃。

载压：将发泡珠粒在干燥后置于载压罐中，充入压缩空气，在第二压力下载压并静置一定时间，得到预制珠粒。

模塑成型：将载压后的预制珠粒置于模塑成型机内，并通过水蒸汽模塑成型，水蒸气的压力为0.20MPa，水蒸气的温度为120℃。

实施方式10：

本实施方式与实施方式1基本相同，不同之处仅在于：

挤出造粒：添加100重量份的熔点为165℃的聚丙烯树脂、75重量份的熔点为140℃的LLDPE树脂及3重量份的发泡助剂。

加热加压发泡：将共混珠粒、分散剂及去离子水置于高压反应釜中，并充入16重量份的丙烷，加压加热至3.5MPa和155℃。

载压：将发泡珠粒在干燥后置于载压罐中，充入压缩空气，在第二压力下载压并静置一定时间，得到预制珠粒。

模塑成型：将载压后的预制珠粒置于模塑成型机内，并通过水蒸汽模塑成型，水蒸气的压力为0.17MPa，水蒸气的温度为120℃。

对比方式1：

本实施方式与实施方式1基本相同，不同之处仅在于：采用熔点为134℃的共聚聚丙烯材料制备发泡聚丙烯珠粒。

对比方式2：

本实施方式与实施方式1基本相同，不同之处仅在于：用熔点为163℃的均聚聚丙烯制备发泡聚丙烯珠粒，通过水蒸汽模塑成型制备聚丙烯发泡制品。

对比方式3：

本实施方式与实施方式1基本相同，不同之处仅在于：加热加压发泡过程中的分散剂为蒙脱土。

对比方式4：

本实施方式与实施方式1基本相同，不同之处仅在于：加热加压发泡过程中的分散剂为苯磺酸钠。

对实施方式1～实施方式10及对比方式1～对比方式4制得的聚丙烯发泡制品进行如下性能测试：

1、力学性能表征

根据GB1040-2006，采用Instron5567万能材料试验机测试测试材料拉伸性能及断裂伸长率。

2、测试发泡珠粒的堆积密度

将所制得的发泡珠粒注入1L量筒中，刮平量筒表面，称取量筒中发泡珠粒的质量，实验过程中要保持试样呈松散状态，防止任何程度的振动，即可获得单位体积的发泡珠粒的质量。

表1

表2

对上述实施方式1～实施方式10、以及对比方式1～对比方式4得到的聚丙烯发泡制品进行微观分析表征。具体地，微观分析表征采用日立TM-1000台式扫描电子显微镜。

可以发现，实施方式1～实施方式10所得到的聚丙烯发泡制品的泡孔规则圆润、表面平整，具有较为均匀的泡孔结构。其中，实施方式1所得到的的聚丙烯发泡制品的表征结果请参阅图2。

但是，对比方式1～对比方式4所制得的聚丙烯发泡制品均出现不同程度的粘结，无法进行水蒸汽模塑成型。

进一步地，对实施方式1制得的聚丙烯发泡制品进行DSC测试(differentialscanning calorimetry，差示扫描量热法)，以10℃/min的加热速率从40℃加热至200℃而得到第一次升温曲线，保温3分钟，再以10℃/min的降温速率从200℃降温至40℃，保温三分钟，再以10℃的升温速率从40℃加热至200℃而得到第二次升温曲线，测试结果请参阅图3。

从图3中可以看到，由于低熔点第二树脂的加入，DSC熔融曲线中出现了三熔融峰结构。第一个熔融峰为低熔点树脂形成的熔融峰，第二及第三个熔融峰是在发泡过程中，发泡温度达到聚丙烯熔点附近，颗粒中未熔融的晶体在发泡剂气体的诱导下重新排列形成新的结晶结构，两个熔融峰熔点在原聚丙烯颗粒熔点两侧。

在模塑成型过程中，三熔融峰结构的存在可使蒸汽压力具有更宽的范围区间以及更低的蒸汽压力，成型压力值更低。

并且，由于低熔点第二树脂的加入，使熔融峰宽度增宽。应予说明的是，当第一树脂和第二树脂之间的熔点差值较小时，第二树脂的熔融峰将被合并，并使DSC熔融曲线呈现双熔融宽峰结构；当第一树脂和第二树脂之间的熔点差值较大时，DSC熔融曲线中呈现为较为明显的三个熔融峰结构。在发泡聚丙烯珠粒水蒸气模塑成型过程中，三个熔融峰的存在使蒸汽压力的范围值更大，成型蒸汽温度处于最低与最高熔融峰之间，而中间一个熔融峰的存在使成型温度压力的选择更加精准，有利于粒子之间的粘结，且其最低温熔融峰熔融重结晶促使粒子表面的粘结，而最高温熔融峰则可以保持泡孔形态的不变，从而得到力学性能优良的泡沫制品。

此外，蒸汽温度处于高低熔融峰之间，有利于预制珠粒之间的粘结，且其低温熔融峰熔融重结晶促使预制珠粒表面的粘结，而高温熔融峰则可以保持泡孔形态的不变，从而得到力学性能优良的泡沫制品。

以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。