本发明涉及聚丙烯发泡材料技术领域，尤其涉及一种吸波、导波聚丙烯发泡材料，以及该材料的制备方法。
背景技术：
聚丙烯树脂具有质轻、原料来源丰富、性能价格比优越、以及优良的耐热性、耐化学腐蚀性、易于回收等特点，是世界上产量增长最快的通用热塑性树脂，随着聚丙烯产量的迅速增长，聚丙烯发泡材料的研究与开发成为近年来的热点，研究发现聚丙烯发泡材料具有众多优点：1)聚丙烯(pp)刚性优于聚乙烯(pe)，耐化学性与pe相似；2)聚丙烯的玻璃化温度低于室温，抗冲击性能优于ps，并且是一种环境友好的材料；3)聚丙烯有较高的热变形温度，通常能耐130℃的高温，可以在一些高温领域中应用，而且封闭式泡孔结构使其热导率不会因潮湿而受影响，因此可用作保温材料；4)具有良好的低温特性，pp发泡制品即使在-30℃时也表现出很好的性能；5)具有优异的抗压吸能性能；6)具有形状、尺寸恢复稳定性，pp发泡制品在受多次连续撞击和挠曲变形后仍能够很快恢复原始形状，而不产生永久形变；7)质轻且能够反复使用，pp发泡制品柔韧性好，可反复使用，不易破碎，易回收再利用，易分解，制品不含对人体有毒有害的成分，燃烧不产生有毒物质；8)具有良好的表面保护性和隔音性能，pp发泡制品是半硬质成形，具有适度的硬度、柔软性，不会擦伤、碰伤与其接触的物体，具有较好的表面保护性。尽管聚丙烯发泡产品具有比重轻、弹性好、抗震抗压、变形恢复率高、吸收性能好、耐油、耐酸、耐碱、耐各种化学溶剂、不吸水、绝缘、耐热，无毒无味等众多良好的性能和应用前景，但聚丙烯泡沫的开发难度较大，而且聚丙烯发泡材料本身存在着绝缘不能导电、导电不能导波、导波但不能吸波等技术问题，在军事、航空、航海、电力系统及民用等特殊系统领域的运用受到限制。
技术实现要素：
为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种吸波、导波聚丙烯发泡材料，该材料除具有普通聚丙烯发泡材料的综合优良性能外，还具有良好的导电性、吸波性和导波性，可应用于军事、安保、电力等特殊系统领域。
为实现上述目的，本发明提供的吸波、导波聚丙烯发泡材料，主要由以下组分制成：聚丙烯60-80份、导电炭黑10-30份、分散剂1-3份、发泡剂1-5份、抗氧化剂1-5份；所述导电炭黑的纯度为90％-99.9％。
本发明的吸波、导波聚丙烯发泡材料由原料聚丙烯与导电炭黑，在发泡剂及其它辅剂的作用下，发生质变，由坚硬的实心固体转变成柔软且富有弹性的发泡材料，通过严格限定导电炭黑的用量，和导电炭黑的纯度，精细控制导电炭黑在发泡材料内部的蜂窝式组织结构中表现的电导性能，使发泡材料具备导电性能，赋予发泡材料摩擦不产生静电，或可作为短暂性导电介质的性能优势，并在具备高导电性能的同时，由发泡材料形成的成品结构将电波导走，实现导波，进一步地，通过发泡材料的内部结构对声波的吸收，实现吸波、导波的对声波完美吸收，解决传统发泡材料本身存在的绝缘不导电、导电不导波、导波不吸波的技术难题。本发明获得的吸波、导波聚丙烯发泡材料，具有导电性、导波性、和吸波性，以及良好的热塑性、光稳定性，比重轻、弹性好、抗震抗压、变形恢复率高、吸收性能好，耐油、耐酸、耐碱、耐各种化学溶剂、不吸水、耐热(-40～130℃)、无毒无味等众多优良的综合性能，适用于军事、航空、航海、电力系统、生活、民用、汽车等领域以及一些特殊系统的应用。
作为对上述技术方案的限定，所述聚丙烯包括聚丙烯母粒或粉碎的聚丙烯成型件。
制备吸波、导波发泡材料的原料组分中，聚丙烯可以使用聚丙烯母粒，也可以使用粉碎后的聚丙烯成型件，尤其可以使用回收的废弃聚丙烯成型件，利于聚丙烯原料回收再利用。
作为对上述技术方案的限定，所述分散剂为分散剂nno或石蜡。
作为对上述技术方案的限定，所述抗氧化剂为抗氧剂bht、季戊四醇酯、或4,4′-硫代双中的一种。
作为对上述技术方案的限定，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠。
作为对上述技术方案的限定，所述导电炭黑的用量为10-25份。
同时，本发明还提供了一种如上所述的吸波、导波聚丙烯发泡材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
a、将聚丙烯与分散剂、发泡剂、抗氧化剂混合后，搅拌均匀，得到预混料；
b、将导电炭黑加入到预混料中，继续搅拌均匀后，转入到单螺杆挤出机挤出，然后水冷却、拉丝、风干切粒，得到聚丙烯材料微粒；
c、将聚丙烯材料微粒进行釜压式物理发泡，在发泡温度152-155℃、发泡压力2.3-3.0mpa条件下进行第一次发泡，得到聚丙烯发泡颗粒；将聚丙烯发泡颗粒养生4小时以上，然后吹入储料罐加压6个小时以上，最后在发泡温度140℃以上，发泡压力3-10mpa条件下进行第二次发泡，得到产品所需倍数的吸波、导波聚丙烯发泡材料。
本发明提供的制备吸波、导波聚丙烯发泡材料的方法，是将其它原料组分预混后，再加入导电炭黑，然后经由单螺杆挤出机挤出、拉丝、切粒成均匀的微粒，之后通过釜压式物理发泡过程进行第一次发泡，使原料聚丙烯和导电炭黑产生质变，运用类似爆米花高压及馒头制作原理，将实心、坚硬的导电聚丙烯微粒固体发泡成外部看似光滑、内部似蜂窝状、且柔软富有弹性的泡体，整个微粒全方位放大导致各原料组分在单位面积含量发生变化并因为含量变化导致性能改变，尤其单位体积导电炭黑含量的变化引起电导性改变，得到泡体颗粒，再经养生、加压后，进行第二次发泡，放大到产品所需倍率，使各组分含量再次发生变化，电导性能随导电炭黑在发泡的泡体内含量再次变化，最终产生导电、吸波及导波的性能。
作为对上述技术方案的限定，所述步骤a中搅拌转速为1000-1200转/分钟，搅拌时间为3-5分钟；所述步骤b中搅拌转速为1000-1200转/分钟，搅拌时间为1-3分钟；得到的聚丙烯材料微粒的长度为0.8-1.2mm，质量为0.8-1.2g。
作为对上述技术方案的限定，步骤b中所述单螺杆挤出机的加工温度为：一区温度180℃，二区温度为190℃，三区温度为195℃，四区温度为200℃，五区温度为215℃，六区温度为225℃，七区温度为235℃，八区温度为240℃；所述单螺杆挤出机的主机转速1120-1400转/分钟。
作为对上述技术方案的限定，步骤c中所述养生操作为常温、常压下放置；所述储料罐加压条件为加压到7mpa以上。
进一步限定制备方法中预混料搅拌条件、加入导电炭黑后搅拌条件、获得的聚丙烯材料微粒大小、以及单螺杆挤出机的工作条件等参数，控制吸波、导波发泡材料的发泡制备反应更有效，获得的材料性能更优越。
综上所述，采用本发明的技术方案，获得的吸波、导波聚丙烯发泡材料，是将原料聚丙烯与导电炭黑，在发泡剂及其它辅剂的作用下，发生质变，形成发泡材料，并通过限定导电炭黑的用量控制导电炭黑在发泡材料内部的蜂窝式组织结构中表现的电导性能，使发泡材料不仅具有普通聚丙烯发泡材料的综合优良性能，尤其具备良好的导电性、导波性、和吸波性，解决了传统发泡材料本身存在的绝缘不导电、导电不导波、导波不吸波的技术难题，适用于军事、航空、航海、电力系统、生活、民用、汽车等领域以及一些特殊系统的应用。本发明提供的吸波、导波聚丙烯发泡材料的制备方法，以釜压式物理发泡过程，通过两次发泡，将实心、坚硬的导电聚丙烯微粒固体发泡成外部看似光滑、内部似蜂窝状、且柔软富有弹性的泡体，并经由发泡作用改变导电炭黑在泡体内含量的变化，赋予发泡材料优良的吸波、导波、及吸波的性能，对于发泡材料生产技术的发展，具有重要意义。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明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
本实施例涉及吸波、导波聚丙烯发泡材料及其制备。
实施例1
一种吸波、导波聚丙烯发泡材料，其组分配方为：聚丙烯73-80份、导电炭黑10-17份、分散剂3份、发泡剂4份、抗氧化剂3份；所述导电炭黑的纯度为99％；
吸波、导波聚丙烯发泡材料的制备按以下步骤进行：
a、将按比例称量的聚丙烯、分散剂、发泡剂、抗氧化剂都加入到高速搅拌机中，以1200转/分钟的搅拌转速，搅拌3分钟，得到预混料；
b、将称量的导电炭黑加入到高速搅拌机中与预混料混合，以1200转/分钟的搅拌转速，继续搅拌2分钟后，将搅拌均匀的全部物料转入到单螺杆挤出机挤出，然后水冷却、拉丝、风干切粒，得到长度为0.9mm，质量为0.9g，导电炭黑含量均匀的聚丙烯材料微粒；所述单螺杆挤出机的加工温度为：一区温度180℃，二区温度为190℃，三区温度为195℃，四区温度为200℃，五区温度为215℃，六区温度为225℃，七区温度为235℃，八区温度为240℃；所述单螺杆挤出机的主机转速为1350转/分钟；
c、将聚丙烯材料微粒进行釜压式物理发泡，即在反应釜中加入水将微粒完全泡过，不停搅拌加热到发泡温度152℃，然后加压至发泡压力2.3mpa，保压10分钟后放料，得到聚丙烯发泡颗粒，由于聚丙烯发泡颗粒的大小不符合产品需求，需将发泡颗粒在养生袋养生即常温、常压条件下放置4小时以上，然后吹入储料罐进行加压6个小时以上，所述加压压力达到7mpa以上，再分批加入到二发机即利用蒸汽的温度与压力精准控制颗粒大小的仪器，在发泡温度155℃，发泡压力4.5mpa条件下，进行第二次发泡，得到产品所需倍数如22-25倍的吸波、导波聚丙烯发泡材料。
获得的上述吸波、导波聚丙烯发泡材料，经电阻仪测试表面电阻为106-1011欧姆，导电炭黑含量越高，表面电阻越小，可作为吸波材料，即摩擦产生很少或不产生静电。
实施例2
一种吸波、导波聚丙烯发泡材料，其组分配方为：聚丙烯76-80份、导电炭黑15-19份、分散剂2份、发泡剂2份、抗氧化剂1份；所述导电炭黑的纯度为99％；
吸波、导波聚丙烯发泡材料的制备按以下步骤进行：
a、将按比例称量的聚丙烯、分散剂、发泡剂、抗氧化剂都加入到高速搅拌机中，以1100转/分钟的搅拌转速，搅拌5分钟，得到预混料；
b、将称量的导电炭黑加入到高速搅拌机中与预混料混合，以1100转/分钟的搅拌转速，继续搅拌3分钟后，将搅拌均匀的全部物料转入到单螺杆挤出机挤出，然后水冷却、拉丝、风干切粒，得到长度为0.8mm，质量为0.9g，导电炭黑含量均匀的聚丙烯材料微粒；所述单螺杆挤出机的加工温度为：一区温度180℃，二区温度为190℃，三区温度为195℃，四区温度为200℃，五区温度为215℃，六区温度为225℃，七区温度为235℃，八区温度为240℃；所述单螺杆挤出机的主机转速1200转/分钟
c、将聚丙烯材料微粒进行釜压式物理发泡，即在反应釜中加入水将微粒完全泡过，不停搅拌加热到发泡温度153℃，然后加压至发泡压力2.5mpa，保压10分钟后放料，得到聚丙烯发泡颗粒，由于聚丙烯发泡颗粒的大小不符合产品需求，需将发泡颗粒在养生袋养生即常温常压下放置4小时以上，然后吹入储料罐进行加压6个小时以上，所述加压压力达到7mpa以上，再分批加入到二发机即利用蒸汽的温度与压力精准控制颗粒大小的仪器，在发泡温度160℃，发泡压力5mpa条件下，进行第二次发泡，得到产品所需倍数的吸波、导波聚丙烯发泡材料。
获得的上述吸波、导波聚丙烯发泡材料，经电阻仪测试表面电阻为106-108欧姆，导电炭黑含量越高，表面电阻越小，可作为吸收电波(即声音)材料，可用于民用ktv、电影院等，军用防雷达检测等，航空、航海机身减轻重量且消音功能等材料。
实施例3
一种吸波、导波聚丙烯发泡材料，其组分配方为：聚丙烯颗粒70-76份、导电炭黑19-25份、分散剂3份、发泡剂1份、抗氧化剂1份；所述导电炭黑的纯度为99％；
吸波、导波聚丙烯发泡材料的制备按以下步骤进行：
a、将按比例称量的聚丙烯、分散剂、发泡剂、抗氧化剂都加入到高速搅拌机中，以1000转/分钟的搅拌转速，搅拌3分钟，得到预混料；
b、将称量的导电炭黑加入到高速搅拌机中与预混料混合，以1200转/分钟的搅拌转速，继续搅拌2分钟后，将搅拌均匀的全部物料转入到单螺杆挤出机挤出，然后水冷却、拉丝、风干切粒，得到长度为0.9mm，质量为0.9g，导电炭黑含量均匀的聚丙烯材料微粒；所述单螺杆挤出机的加工温度为：一区温度180℃，二区温度为190℃，三区温度为195℃，四区温度为200℃，五区温度为215℃，六区温度为225℃，七区温度为235℃，八区温度为240℃；所述单螺杆挤出机的主机转速1120转/分钟；
c、将聚丙烯材料微粒进行釜压式物理发泡，即在反应釜中加入水将微粒完全泡过，不停搅拌加热到发泡温度152.6℃，然后加压至发泡压力2.3mpa，保压10分钟后放料，得到聚丙烯发泡颗粒，由于聚丙烯发泡颗粒的大小不符合产品需求，需将发泡颗粒在养生袋养生4小时以上，然后吹入储料罐进行加压6个小时以上，所述加压压力达到7mpa以上，再分批加入到二发机即利用蒸汽的温度与压力精准控制颗粒大小的仪器，在发泡温度150℃，发泡压力4mpa条件下，进行第二次发泡，得到产品所需倍数的吸波、导波聚丙烯发泡材料。
获得的上述吸波、导波聚丙烯发泡材料，经电阻仪测试表面电阻为103-105欧姆，导电炭黑含量越高，表面电阻越小，可作为吸波、导波材料，依据“法拉第笼”原理，将此聚丙烯发泡材料做成鸟笼形状，其表面每个点等电位，因此是个等势体，当电波遇到此物体通过地线变成“0”电势，里面不受电波影响，电磁波无法穿透，形成了屏蔽且永久不可攻破的屏蔽；可应用于军事实验室、精密仪器、防干扰系统，国家重要会议室，信息传输防干扰系统，各种高等重要考试，电力系统优良导电介质等。
导电炭黑在发泡后泡体里面的含量会导致不同的效果，其中导电系数只是其中的一个测试标准，用来表征导电炭黑的含量。吸波、导波性能是利用聚丙烯发泡材料本身的包容性将导电炭黑包容在内，使导电炭黑在一定含量时吸收声音，含量过多会反弹声音，含量过少吸收声音效果差。
综上所述，本发明的吸波、导波聚丙烯发泡材料，可以制成颗粒或成型件，具有导电性、导波性、和吸波性，以及普通聚丙烯发泡材料的综合优良性能，适用于军事、航空、航海、电力系统、生活、民用、汽车等领域以及一些特殊系统的应用。