纖維/聚丙烯系樹脂復合發泡顆粒及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于發泡材料技術領域，具體涉及一種纖維/聚丙烯系樹脂復合發泡顆粒 及其應用。
【背景技術】
[0002] 近年來，特別是在汽車領域，人們迫切希望開發輕便且由高剛性的未交聯聚丙烯 系樹脂構成的發泡顆粒成型體，并正在使用高剛性的聚丙烯系樹脂進行研宄。聚丙烯系樹 脂存在熔點越高則剛性越高的傾向，所以一般采用增強聚丙烯系樹脂的熔點來提高聚丙烯 系樹脂的剛性。但是，為了使以高剛性的聚丙烯系樹脂為基材樹脂的發泡顆粒在模內成型， 需要較高的蒸汽壓力，特別是當聚丙烯系樹脂的熔點達到150°C以上時，聚丙烯系樹脂為基 材樹脂的發泡顆粒模內成型所必需的蒸汽壓力超過了現有成型機的耐壓性能，以至于使用 現有的成型機難以施加足夠的蒸汽壓力，只能得到發泡顆粒彼此之間的熔合不充分的成型 體。因此，模內成型熔點為150°C以上的高剛性的聚丙烯系樹脂單層發泡顆粒，需要能夠耐 受高蒸汽壓力的特殊成型裝置，而且成型時使用的蒸汽量極大。
[0003] 纖維增強聚丙烯復合材料，如玻纖增強聚丙烯、碳纖增強聚丙烯、鋼纖維增強聚丙 烯、竹纖維增強聚丙烯、沙柳纖維增強聚丙烯等，相比聚丙烯樹脂基體材料，具備高強度和 高剛性，且不必增加熔點來提高聚丙烯系樹脂的剛性，因此近幾年得到了巨大的發展。
[0004] 現有技術中的纖維增強聚丙烯復合材料發泡成型體通過氣輔注射成型、快速降 壓法等方法制備，如文獻竹纖維改性聚丙烯超臨界〇) 2發泡性能的研宄（高分子學報， 2011/011:12PP. 1419-1424)和氣輔注射成型玻璃纖維增強聚丙烯的發泡結構（現代塑料 加工應用，2008, 20 (5))。但由于，現有技術中的纖維增強聚丙烯復合材料是通過將纖維與 聚丙烯在單螺桿/雙螺桿/密煉機進行均勻混合得到的，纖維在聚丙烯樹脂基體內均勻分 布，導致復合材料表面存在較多纖維，嚴重影響了纖維增強聚丙烯復合材料發泡顆粒的蒸 氣成型過程，不僅模內成型壓力高，而且制備的發泡成型體表面粗糙，有毛刺。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是解決現有技術中纖維增強聚丙烯系樹脂復合發泡顆粒模內成型 壓力高，制備的發泡成型體表面粗糙的技術問題，提供一種具有足夠的剛性、又不增加模內 成型所必需的蒸汽壓力的纖維/聚丙烯系樹脂復合發泡顆粒，并提供該復合發泡顆粒的應 用。本發明人為了解決上述課題反復進行了深入研宄，結果發現了一種發泡顆粒：由芯層和 皮層構成的多層樹脂顆粒，發泡而形成的多層樹脂發泡顆粒，所述芯層由高剛性的纖維形 成，所述皮層由聚丙烯系樹脂形成，該多層樹脂發泡顆粒模內成型的壓力與對應的聚丙烯 系樹脂的單層發泡顆粒模內成型的壓力相同，所獲得的模內成型制品具有較高的剛性。
[0006] 區別于現有技術，本發明將纖維置于聚丙烯系樹脂芯層，形成一種芯層/皮層結 構，纖維的加入提高了聚丙烯系樹脂的強度和剛性，皮層采用的是常用的發泡聚丙烯采用 的聚丙烯系樹脂，沒有為了增加剛性采用高熔點的聚丙烯系樹脂；將這種多層樹脂顆粒發 泡，獲得的發泡顆粒具有高剛性，皮層聚丙烯的熔點沒有增加，可以使用現有的成型機進行 成型，并且由于纖維位于多層樹脂發泡顆粒的芯層制得的成型體表面光滑無纖維毛刺，從 而實現了本發明。
[0007] 本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下。
[0008] 纖維/聚丙烯系樹脂復合發泡顆粒，由多層樹脂顆粒經分散介質釋放發泡法制備 而成；
[0009] 所述多層樹脂顆粒為圓柱形結構，直徑為0. 5-2mm，高度為直徑的1-2倍，多層樹 脂顆粒由芯層和包覆芯層的皮層組成，芯層的材料為拉伸彈性模量為2000MPa以上的纖 維，皮層的材料為聚丙烯系樹脂，或者為聚丙烯系樹脂與添加劑的混合物，芯層與皮層的質 量比為（0. 001-0. 5) :1。
[0010] 優選的，所述聚丙烯系樹脂為乙烯-丙烯無規共聚物、丙烯-丁烯-1無規共聚物、 乙烯-丙烯-丁烯-1無規共聚物中的一種或多種的混合。
[0011] 優選的，所述添加劑為增韌劑、抗氧劑、防紫外線劑、抗靜電劑、阻燃劑、金屬鈍 化劑、顏料、染料、成核劑、氣泡調整劑中的一種或多種的混合；更優選的，所述增韌劑為 PP-g-MA、POE-g-MA、PE-g-MA中的一種或多種的混合，所述氣泡調整劑為硼酸鋅、滑石粉、碳 酸鈣、氫氧化鋁、云母中的一種或多種的混合。
[0012] 優選的，所述聚丙烯系樹脂與添加劑的質量比為100: (0. 1-30)。
[0013] 優選的，所述纖維為玻璃纖維、碳纖維、鋼纖維、竹纖維、沙柳纖維、尼龍纖維、聚對 苯二甲酸乙二醇酯纖維、聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維、聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維、聚碳酸 酯纖維、聚苯硫醚纖維、經硅烷偶聯劑改性的玻璃纖維、經硅烷偶聯劑改性的碳纖維、經硅 烷偶聯劑改性的鋼纖維、經硅烷偶聯劑改性的竹纖維、經硅烷偶聯劑改性的沙柳纖維、經硅 烷偶聯劑改性的尼龍纖維、經硅烷偶聯劑改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維、經硅烷偶聯 劑改性的聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維、經硅烷偶聯劑改性的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維、 經硅烷偶聯劑改性的聚碳酸酯纖維、經硅烷偶聯劑改性的聚苯硫醚纖維中的一種或多種的 混合。
[0014] 優選的，所述多層樹脂顆粒的制備方法為：
[0015] 當皮層的材料為聚丙烯系樹脂時，將聚丙烯系樹脂加入擠出機中，在擠出機口模 擠出熔體的同時，沿口模的中心軸加入連續纖維，纖維經過熔體浸潤后，與熔體以線狀共擠 出，冷卻、切粒，得到多層樹脂顆粒；
[0016] 當皮層的材料為聚丙烯系樹脂與添加劑的混合物時，將聚丙烯系樹脂與添加劑一 并加入擠出機中，在擠出機口模擠出熔體的同時，沿口模的中心軸加入連續纖維，纖維經過 熔體浸潤后，與熔體以線狀共擠出，冷卻、切粒，得到多層樹脂顆粒。
[0017] 上述纖維/聚丙烯系樹脂復合發泡顆粒的應用，是將纖維/聚丙烯系樹脂復合發 泡顆粒置于模具中，模內成型，得到發泡成型體，所述模內成型的壓力與對應的聚丙烯系樹 脂的單層發泡顆粒模內成型的壓力相同。
[0018] 優選的，所述模內成型的壓力為0· 28-0. 46MPa(G)。
[0019] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0020] 1、本發明的纖維/聚丙烯系樹脂復合發泡顆粒，采用多層樹脂顆粒經現有技術發 泡而成，多層樹脂顆粒的芯層為纖維或者改性纖維材料，能夠保證發泡顆粒具備較高的剛 性，多層樹脂顆粒的皮層為發泡聚丙烯領域常用的聚丙烯系樹脂，避免了為增加剛性而采 用高熔點的聚丙烯系樹脂，保證了發泡顆粒相互間的融合性優異；
[0021] 2、本發明的纖維/聚丙烯系樹脂復合發泡顆粒，由于聚丙烯系樹脂處于皮層， 纖維處于芯層，所以纖維不會影響發泡顆粒模內成型，而且發泡顆粒的熔點沒有增加，所 以模內成型的壓力可以與現有的聚丙烯系樹脂單層發泡顆粒相同，可以采用通用成型機 成型，不增加制備的成本，得到的發泡成型體具有較高的剛性，50%壓縮時的壓縮應力為 450-790MPa，且表面光滑無纖維毛刺，發泡顆粒間的洼陷在50處以下，適宜于各種包裝材 料、緩沖材料等。
【具體實施方式】
[0022] 為了進一步了解本發明，下面結合【具體實施方式】對本發明的優選實施方案進行描 述，但是應