一种阻燃吸波的聚丙烯发泡珠粒及其制备方法
阅读说明：本技术 一种阻燃吸波的聚丙烯发泡珠粒及其制备方法 (Flame-retardant wave-absorbing polypropylene foamed bead and preparation method thereof ) 是由 陈奕镔 于 2021-07-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种阻燃吸波的聚丙烯发泡珠粒,具体涉及聚丙烯发泡珠粒技术领域,包括以下原料：阻燃改性聚丙烯、复合导电填料、改性发泡成核剂、分散剂和抗氧剂,所述复合导电填料包括以下原料：导电炭黑、碳纳米管、镀银导电玻璃纤维、云母和偶联剂。本发明通过添加有镀银导电玻璃纤维能够有效提高聚丙烯发泡珠粒的导电性能,而且镀银导电玻璃纤维具有优异的电磁屏蔽性能,通过阻燃改性聚丙烯、复合导电填料和改性发泡成核剂的混合能够在聚丙烯发泡珠粒内部形成稳定的导电阻燃网络,极大的提高了聚丙烯发泡珠粒的导电性能,对微波具有良好的反射率,吸波效果更好。(The invention discloses a flame-retardant wave-absorbing polypropylene foamed bead, and particularly relates to the technical field of polypropylene foamed beads, which comprises the following raw materials: the flame-retardant modified polypropylene composite conductive filler comprises flame-retardant modified polypropylene, a composite conductive filler, a modified foaming nucleating agent, a dispersing agent and an antioxidant, wherein the composite conductive filler comprises the following raw materials: conductive carbon black, carbon nanotubes, silver-plated conductive glass fibers, mica and a coupling agent. The conductive performance of the polypropylene foam beads can be effectively improved by adding the silver-plated conductive glass fibers, the silver-plated conductive glass fibers have excellent electromagnetic shielding performance, a stable conductive flame-retardant network can be formed in the polypropylene foam beads by mixing the flame-retardant modified polypropylene, the composite conductive filler and the modified foaming nucleating agent, the conductive performance of the polypropylene foam beads is greatly improved, the composite conductive glass beads have good reflectivity to microwaves, and the wave-absorbing effect is better.)
技术领域
本发明涉及聚丙烯发泡珠粒
技术领域
，更具体地说，本发明涉及一种阻燃吸波的聚丙烯发泡珠粒及其制备方法。背景技术
聚丙烯发泡珠粒(EPP)制品有着优异的力学性能、尺寸精度高，且易于降解回收，正逐步的取代传统的聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)和聚氨酯(PU)发泡材料，应用领域越来越广泛，除了电子包装、运输和汽车零部件行业，一些功能化的EPP材料也逐步的应用于其特殊领域，比如用于吸收微波的半导电型EPP材料。
应用于吸微波领域的发泡材料大多是内部吸附了导电填料的PU泡沫，由于PU泡沫为开孔结构，其使用过程中其吸附的导电填料会逐步流失，最终导致其导电性能变差，失去吸微波的电磁屏蔽功能。半导电的EPP珠粒，采用间歇式反应釜发泡法生产，然后通过水蒸气模塑成型的方法将EPP珠粒熔结成使用制件，其闭孔率高，导电填料包覆于PP基体中形成导电网络，使用时间长；而且生产发泡珠粒：聚丙烯树脂颗粒、水性分散介质、分散剂、发泡剂一起被装入密闭的高压釜，在搅拌的作用下，通过加热装置将釜中的分散体加热至高于聚丙烯维卡软化点的温度，让发泡剂充分的浸渍聚丙烯树脂颗粒，然后将分散体卸料到大气中得到发泡珠粒，无任何有毒物质；EPP珠粒成型过程是在一个密闭模具内通入水蒸气，依靠蒸汽的快速扩散和高温，均匀的将发泡珠粒熔结为使用制件，全程无有毒物质参与；相比PU泡沫加工过程残留的异氰酸盐等有毒物质，吸波型EPP更绿色环保。导电EPP吸收电磁波的过程，其实是利用导电网络将电磁波转化为热能而损耗掉，导致EPP的温度会升高，且吸波材料使用时会接触电线，为防止电线漏电或是材料受热过度而引燃，吸波EPP需具备高的阻燃性能。
而现有的聚丙烯发泡珠粒功能单一，很难同时满足高阻燃性和高吸波性能。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种阻燃吸波的聚丙烯发泡珠粒及其制备方法，本发明所要解决的问题是：如何提高聚丙烯发泡珠粒的阻燃性能和吸波性能。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种阻燃吸波的聚丙烯发泡珠粒，包括以下重量份的原料：阻燃改性聚丙烯60-80份、复合导电填料20-40份、改性发泡成核剂1-3份、分散剂1-3份和抗氧剂1-3份，所述复合导电填料包括以下质量百分比的原料：导电炭黑40-50％、碳纳米管10-20％、镀银导电玻璃纤维15-25％、云母15-25％和偶联剂1-5％。
在一种优选的实施方式中，包括以下重量份的原料：阻燃改性聚丙烯65-75份、复合导电填料25-35份、改性发泡成核剂2-3份、分散剂1.5-2.5份和抗氧剂1.5-2.5份，所述复合导电填料包括以下质量百分比的原料：导电炭黑43-47％、碳纳米管13-17％、镀银导电玻璃纤维18-22％、云母18-22％和偶联剂2-4％。
在一种优选的实施方式中，包括以下重量份的原料：阻燃改性聚丙烯70份、复合导电填料30份、改性发泡成核剂2份、分散剂2份和抗氧剂2份，所述复合导电填料包括以下质量百分比的原料：导电炭黑45％、碳纳米管15％、镀银导电玻璃纤维18％、云母19％和偶联剂3％。
在一种优选的实施方式中，所述分散剂为聚乙二醇，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂168中的一种，所述导电炭黑为HG-4导电炭黑，所述云母为片状云母粉，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
本发明还提供一种阻燃吸波的聚丙烯发泡珠粒的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：阻燃改性聚丙烯的制备，称取一定量的聚丙烯、增韧剂、聚烯烃基硅倍半氧烷阻燃剂、氢氧化镁、磷酸盐和抗氧剂，将称取的原料置于高速混合机中在80-90℃下预混20-40min，预混完成后置于双螺杆挤出机中挤出造粒得到阻燃改性聚丙烯备用；
步骤二：复合导电填料的制备，按照上述复合导电填料的配比称取导电炭黑、碳纳米管、镀银导电玻璃纤维、云母和偶联剂，将称取的导电炭黑、碳纳米管、镀银导电玻璃纤维、云母和偶联剂置于高速混合机中在室温下预混20-40min，预混完成后置于双螺杆挤出机中挤出造粒得到复合导电填料备用；
步骤三：改性发泡成核剂的制备，称取一定量的纳米介孔二氧化硅利用盐浸渍法进行扩孔，扩孔完成后加入共聚物进行接枝反应，向接枝后的产品中加入正辛醇进行加热回流处理，加热回流完成后用丙酮提取，提取完成后在60-70℃下干燥10-12h，得到改性发泡成核剂备用；
步骤四：按照上述重量份称取步骤一得到的阻燃改性聚丙烯、步骤二得到的复合导电填料、步骤三得到的改性发泡成核剂和分散剂、抗氧剂混合搅拌均匀后装入密闭的反应釜中，在搅拌作用下对反应釜加热加压，在高温高压下产生向外膨胀的内部压力形成分散体，使改性发泡成核剂充分的浸渍聚丙烯微粒，将分散体卸料到大气中得到发泡珠粒。
在一种优选的实施方式中，所述步骤一中双螺杆挤出机挤出造粒时包括顺次排布的九个温度区，一区温度为180-190℃，二区温度和三区温度为190-200℃，四区温度至七区温度为195-205℃，八区温度和九区温度为190-200℃，所述双螺杆挤出机的机头温度185-195℃。
在一种优选的实施方式中，所述步骤二中双螺杆挤出机挤出造粒时包括顺次排布的九个温度区，一区温度为190-200℃，二区温度和三区温度为210-220℃，四区温度至七区温度为220-230℃，八区温度和九区温度为210-220℃，所述双螺杆挤出机的机头温度205-215℃。
在一种优选的实施方式中，所述步骤三中扩孔处理的过程为将纳米介孔二氧化硅加入盐溶液后，用程序升温法进行煅烧，所述步骤三中加热回流的温度为65-75℃，加热回流的时间为4-6h。
在一种优选的实施方式中，所述程序升温过程包括下述步骤：(1)将温度从室温升至第一煅烧温度，恒温40-60分钟；(2)将温度从第一煅烧温度升温至第二煅烧温度，恒温3-5h，所述第一煅烧温度为250-350℃，所述第二煅烧温度为450-600℃。
在一种优选的实施方式中，所述步骤四中反应釜加热加压时向反应釜内注入二氧化碳，使得反应釜内部压力为1.8-2.2、温度为140-160℃。
本发明的技术效果和优点：
1、采用本发明的原料配方所制备出的阻燃吸波的聚丙烯发泡珠粒，采用阻燃改性聚丙烯、复合导电填料和改性发泡成核剂组成，利用聚烯烃基硅倍半氧烷阻燃剂、氢氧化镁和磷酸盐对聚丙烯进行阻燃改性，使得聚丙烯微粒具有良好的导电性能，复合导电填料包括导电炭黑、碳纳米管、镀银导电玻璃纤维、云母和偶联剂，导电炭黑、碳纳米管和云母的复合能够得到理想葡萄串状的导电填料，通过添加有镀银导电玻璃纤维能够有效提高聚丙烯发泡珠粒的导电性能，而且镀银导电玻璃纤维具有优异的电磁屏蔽性能，发泡成核剂采用改性介孔二氧化硅，利用纳米介孔二氧化硅经过扩孔处理后进行聚合物接枝反应，使得纳米介孔二氧化硅具有优异的分散性和良好的界面相容性，使得发泡成核剂对聚丙烯微粒的处理效果更好，从而有效提高聚丙烯发泡珠粒的导电性能和吸波性能；
2、本发明通过阻燃改性聚丙烯、复合导电填料和改性发泡成核剂的混合能够在聚丙烯发泡珠粒内部形成稳定的导电阻燃网络，极大的提高了聚丙烯发泡珠粒的导电性能，对微波具有良好的反射率，吸波效果更好。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供了一种阻燃吸波的聚丙烯发泡珠粒，包括以下重量份的原料：阻燃改性聚丙烯60份、复合导电填料20份、改性发泡成核剂1份、分散剂1份和抗氧剂1份，所述复合导电填料包括以下质量百分比的原料：导电炭黑45％、碳纳米管15％、镀银导电玻璃纤维18％、云母19％和偶联剂3％。
在一种优选的实施方式中，所述分散剂为聚乙二醇，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂168中的一种，所述导电炭黑为HG-4导电炭黑，所述云母为片状云母粉，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
本发明还提供一种阻燃吸波的聚丙烯发泡珠粒的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：阻燃改性聚丙烯的制备，称取一定量的聚丙烯、增韧剂、聚烯烃基硅倍半氧烷阻燃剂、氢氧化镁、磷酸盐和抗氧剂，将称取的原料置于高速混合机中在85℃下预混30min，预混完成后置于双螺杆挤出机中挤出造粒得到阻燃改性聚丙烯备用；
步骤二：复合导电填料的制备，按照上述复合导电填料的配比称取导电炭黑、碳纳米管、镀银导电玻璃纤维、云母和偶联剂，将称取的导电炭黑、碳纳米管、镀银导电玻璃纤维、云母和偶联剂置于高速混合机中在室温下预混30min，预混完成后置于双螺杆挤出机中挤出造粒得到复合导电填料备用；
步骤三：改性发泡成核剂的制备，称取一定量的纳米介孔二氧化硅利用盐浸渍法进行扩孔，扩孔完成后加入共聚物进行接枝反应，向接枝后的产品中加入正辛醇进行加热回流处理，加热回流完成后用丙酮提取，提取完成后在65℃下干燥12h，得到改性发泡成核剂备用；
步骤四：按照上述重量份称取步骤一得到的阻燃改性聚丙烯、步骤二得到的复合导电填料、步骤三得到的改性发泡成核剂和分散剂、抗氧剂混合搅拌均匀后装入密闭的反应釜中，在搅拌作用下对反应釜加热加压，在高温高压下产生向外膨胀的内部压力形成分散体，使改性发泡成核剂充分的浸渍聚丙烯微粒，将分散体卸料到大气中得到发泡珠粒。
在一种优选的实施方式中，所述步骤一中双螺杆挤出机挤出造粒时包括顺次排布的九个温度区，一区温度为185℃，二区温度和三区温度为195℃，四区温度至七区温度为200℃，八区温度和九区温度为195℃，所述双螺杆挤出机的机头温度190℃。
在一种优选的实施方式中，所述步骤二中双螺杆挤出机挤出造粒时包括顺次排布的九个温度区，一区温度为195℃，二区温度和三区温度为215℃，四区温度至七区温度为225℃，八区温度和九区温度为215℃，所述双螺杆挤出机的机头温度210℃。
在一种优选的实施方式中，所述步骤三中扩孔处理的过程为将纳米介孔二氧化硅加入盐溶液后，用程序升温法进行煅烧，所述步骤三中加热回流的温度为70℃，加热回流的时间为5h。
在一种优选的实施方式中，所述程序升温过程包括下述步骤：(1)将温度从室温升至第一煅烧温度，恒温50分钟；(2)将温度从第一煅烧温度升温至第二煅烧温度，恒温4h，所述第一煅烧温度为290℃，所述第二煅烧温度为550℃。
在一种优选的实施方式中，所述步骤四中反应釜加热加压时向反应釜内注入二氧化碳，使得反应釜内部压力为2.0、温度为150℃。
实施例2：
与实施例1不同的是，本发明提供了一种阻燃吸波的聚丙烯发泡珠粒，在一种优选的实施方式中，包括以下重量份的原料：阻燃改性聚丙烯70份、复合导电填料30份、改性发泡成核剂2份、分散剂2份和抗氧剂2份，所述复合导电填料包括以下质量百分比的原料：导电炭黑45％、碳纳米管15％、镀银导电玻璃纤维18％、云母19％和偶联剂3％。
实施例3：
与实施例1-2均不同的是，本发明提供了一种阻燃吸波的聚丙烯发泡珠粒，包括以下重量份的原料：阻燃改性聚丙烯80份、复合导电填料40份、改性发泡成核剂3份、分散剂3份和抗氧剂3份，所述复合导电填料包括以下质量百分比的原料：导电炭黑45％、碳纳米管15％、镀银导电玻璃纤维18％、云母19％和偶联剂3％。
实施例4：
本发明提供了一种阻燃吸波的聚丙烯发泡珠粒，包括以下重量份的原料：阻燃改性聚丙烯60份、复合导电填料20份、改性发泡成核剂1份、分散剂1份和抗氧剂1份，所述复合导电填料包括以下质量百分比的原料：导电炭黑40％、碳纳米管15％、镀银导电玻璃纤维20％、云母20％和偶联剂5％。
在一种优选的实施方式中，所述分散剂为聚乙二醇，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂300、抗氧剂168中的一种，所述导电炭黑为HG-4导电炭黑，所述云母为片状云母粉，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
本发明还提供一种阻燃吸波的聚丙烯发泡珠粒的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：阻燃改性聚丙烯的制备，称取一定量的聚丙烯、增韧剂、聚烯烃基硅倍半氧烷阻燃剂、氢氧化镁、磷酸盐和抗氧剂，将称取的原料置于高速混合机中在85℃下预混30min，预混完成后置于双螺杆挤出机中挤出造粒得到阻燃改性聚丙烯备用；
步骤二：复合导电填料的制备，按照上述复合导电填料的配比称取导电炭黑、碳纳米管、镀银导电玻璃纤维、云母和偶联剂，将称取的导电炭黑、碳纳米管、镀银导电玻璃纤维、云母和偶联剂置于高速混合机中在室温下预混30min，预混完成后置于双螺杆挤出机中挤出造粒得到复合导电填料备用；
步骤三：改性发泡成核剂的制备，称取一定量的纳米介孔二氧化硅利用盐浸渍法进行扩孔，扩孔完成后加入共聚物进行接枝反应，向接枝后的产品中加入正辛醇进行加热回流处理，加热回流完成后用丙酮提取，提取完成后在65℃下干燥12h，得到改性发泡成核剂备用；
步骤四：按照上述重量份称取步骤一得到的阻燃改性聚丙烯、步骤二得到的复合导电填料、步骤三得到的改性发泡成核剂和分散剂、抗氧剂混合搅拌均匀后装入密闭的反应釜中，在搅拌作用下对反应釜加热加压，在高温高压下产生向外膨胀的内部压力形成分散体，使改性发泡成核剂充分的浸渍聚丙烯微粒，将分散体卸料到大气中得到发泡珠粒。
在一种优选的实施方式中，所述步骤一中双螺杆挤出机挤出造粒时包括顺次排布的九个温度区，一区温度为185℃，二区温度和三区温度为195℃，四区温度至七区温度为200℃，八区温度和九区温度为195℃，所述双螺杆挤出机的机头温度190℃。
在一种优选的实施方式中，所述步骤二中双螺杆挤出机挤出造粒时包括顺次排布的九个温度区，一区温度为195℃，二区温度和三区温度为215℃，四区温度至七区温度为225℃，八区温度和九区温度为215℃，所述双螺杆挤出机的机头温度210℃。
在一种优选的实施方式中，所述步骤三中扩孔处理的过程为将纳米介孔二氧化硅加入盐溶液后，用程序升温法进行煅烧，所述步骤三中加热回流的温度为70℃，加热回流的时间为5h。
在一种优选的实施方式中，所述程序升温过程包括下述步骤：(1)将温度从室温升至第一煅烧温度，恒温50分钟；(2)将温度从第一煅烧温度升温至第二煅烧温度，恒温4h，所述第一煅烧温度为290℃，所述第二煅烧温度为550℃。
在一种优选的实施方式中，所述步骤四中反应釜加热加压时向反应釜内注入二氧化碳，使得反应釜内部压力为2.0、温度为150℃。
实施例5：
与实施例4不同的是，一种阻燃吸波的聚丙烯发泡珠粒，包括以下重量份的原料：阻燃改性聚丙烯60份、复合导电填料20份、改性发泡成核剂1份、分散剂1份和抗氧剂1份，所述复合导电填料包括以下质量百分比的原料：导电炭黑48％、碳纳米管18％、镀银导电玻璃纤维15％、云母15％和偶联剂4％。
分别取上述实施例1-5所制得的阻燃吸波的聚丙烯发泡珠粒利用EPP成型机制成板材，分别作为实验组1、实验组2、实验组3、实验组4和实验组5，选取传统的聚丙烯发泡珠粒制成的板材作为对照组，先对选取的板材进行表面电阻、电磁波吸收性能和垂直燃烧等级进行检测。测试结果如表一：
表一
由表一可知，采用本发明聚丙烯发泡珠粒生产的板材相比较用传统的聚丙烯发泡珠粒生产的板材导电性能更好，吸波效果增强，而且阻燃效果更好，实施例4和实施例5改变复合导电填料的配比，导电炭黑成份较多时导电性能更好，而镀银导电玻璃纤维较多时吸波性能更好，采用阻燃改性聚丙烯、复合导电填料和改性发泡成核剂组成，利用聚烯烃基硅倍半氧烷阻燃剂、氢氧化镁和磷酸盐对聚丙烯进行阻燃改性，使得聚丙烯微粒具有良好的导电性能，复合导电填料包括导电炭黑、碳纳米管、镀银导电玻璃纤维、云母和偶联剂，导电炭黑、碳纳米管和云母的复合能够得到理想葡萄串状的导电填料，通过添加有镀银导电玻璃纤维能够有效提高聚丙烯发泡珠粒的导电性能，而且镀银导电玻璃纤维具有优异的电磁屏蔽性能，发泡成核剂采用改性介孔二氧化硅，利用纳米介孔二氧化硅经过扩孔处理后进行聚合物接枝反应，使得纳米介孔二氧化硅具有优异的分散性和良好的界面相容性，使得发泡成核剂对聚丙烯微粒的处理效果更好，从而有效提高聚丙烯发泡珠粒的导电性能和吸波性能。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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