一种聚丙烯纳米隔声板及其制备方法与流程

本发明属于建筑建材领域，具体涉及了一种聚丙烯纳米隔声板及其制备方法。

背景技术：

随着人们对居住环境绿色节能要求的提高，各种噪声给居住在城市的居民带来了巨大威胁,其中尤以处于较复杂环境中的住宅居民受到的影响最大。如何解决城市噪声影响,强化住宅的防噪声能力已成为中心住宅区面临的重要问题。

然而目前的常规绿色生态住宅小区都片面地将绿化、水景等硬景观作为环境建设的重点，较少注意住宅小区的声、光、热等物理环境的建设，难以形成整体的生态收集整体居住环境。而可见住宅建筑的声环境问题已成为当前城市规划，小区设计及住宅楼单体设计中应予充分重视和考虑的问题，真正体现以人为本，努力为居住建筑营造一个既优美舒适而又十分宁静的生活环境。

目前已有关于建筑建材领域的隔声技术公开，如cn103571086a的中国发明专利公开了一种阻燃发泡板材，由下列重量份的原料制成：sg-3pvc树脂100、轻质碳酸钙5-7、钛白粉10-14、偶氮二甲酰胺4-5、六亚甲基四胺1.4-1.6、纳米二氧化钛2.8-3.2、沉淀硫酸钡4-6、十二烷基苯磺酸钠1-2、二月桂酸二丁基锡1-2、一缩二乙二醇二苯甲酸酯4-5、氧化锌2-3、过氧化二异丙苯1-2、改性填料6-8；如cn108359158a的中国发明专利公开了一种新型建筑隔音材料及其制备方法，包括以下重量份计的原料：聚乙烯30-45份、聚丁二烯橡胶28-36份、高岭土15-24份、石棉10-18份、植物纤维8-17份、火山泥12-20份、空心玻璃微珠8-16份、玻璃纤维7-15份、蒙脱土5-9份、纳米氧化物4-8份、硅胶粒子8-13份、聚氨酯树脂颗粒10-16份、硅藻泥4-9份、硅酸钙8-14份、发泡剂4-7份、抗氧化剂3-8份、阻燃剂4-7份和增塑剂2-5份；这些技术方案虽然均考虑到了板材的质轻保温、阻燃以及隔音效果，然而因其采用发泡成型工艺会导致板材在安全强度以及隔绝噪声效果上存在较大负面影响。

而又如cn103835494a的中国发明专利公开了一种纳米钙高填充聚丙烯抗老化建筑模板及其工艺，，建筑模板主体的材料采用纳米钙高填充聚丙烯复合材料；纳米钙高填充聚丙烯复合材料为聚丙烯塑料、聚乙烯基体、纳米级碳酸钙、偶联剂、增韧剂、紫外线吸收剂；纳米钙高填充聚丙烯建筑模板生产工艺先材料混合，然后将混合物在160-180℃熔融共混造料；挤出机挤出成型、冷却、切割所得抗老化增强钙塑粒子；最后将抗老化增强钙塑粒子送入模板型材挤出机挤出模板型材；该方案提供的板材作为建筑模板型材，隔声性能较差，因而无法作为建筑建材用隔声板。

对此技术现状，同时基于本申请发明人在建筑建材领域隔声领域的专注研发经验以及所累积的理论知识，同时通过大量实际应用案例验证，最终提出本申请技术方案对上述技术问题进行改进。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚丙烯纳米隔声板及其制备方法，同时具有质轻保温、结构致密、安装强度高、优异的隔声、阻燃效果，同时制备工艺简单环保，不需要使用任何有机溶剂，易于批量生产实施。

本发明采用的技术方案如下：

一种聚丙烯纳米隔声板，所述聚丙烯纳米隔声板包括聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物，采用石墨纳米包覆体通过邦定工艺与聚丙烯纳米包覆基体邦定形成。

一种聚丙烯纳米隔声板，所述聚丙烯纳米隔声板包括以下重量份的制备原料：

聚丙烯30-50份；

第一纳米原料3-10份，且所述第一纳米原料通过预混均匀包覆在所述聚丙烯的外表面形成聚丙烯纳米包覆基体；

石墨15-25份；

第二纳米原料2-5份，且所述第二纳米原料通过预混均匀包覆在所述石墨的外表面形成石墨纳米包覆体；

炭黑或钛白填料15-35份；

玻璃纤维0-10份；

增塑剂0-8份；

其中，所述第一纳米原料与所述第二纳米原料相同，所述石墨纳米包覆体通过邦定工艺与所述聚丙烯纳米包覆基体邦定形成聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物，所述聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物与其余原料通过混合共挤造粒、模具挤压成型得到聚丙烯纳米隔声板。

优选地，所述第一纳米原料采用纳米tio2或纳米sio2。

优选地，所述第一纳米原料占所述聚丙烯的重量份占比为8-20％，所述第二纳米原料占所述石墨的重量份占比为8-20％。

优选地，所述石墨与所述聚丙烯的重量份比例为1:2.5-1:1.5。

优选地，所述聚丙烯纳米隔声板的厚度范围为10-100mm。

优选地，一种如上所述的聚丙烯纳米隔声板的制备方法，其操作步骤如下:

s10)、预先制备聚丙烯纳米包覆基体以及石墨纳米包覆体；

s20)、将聚丙烯纳米包覆基体投放入邦定容器中，温度范围设置为140-160℃，在高速搅拌条件下，将石墨纳米包覆体添加至邦定容器中，聚丙烯纳米包覆基体中的聚丙烯处于高弹态，且所述石墨纳米包覆体外表面中的纳米原料与所述聚丙烯纳米包覆基体外表面中的纳米原料进行快速融合，同时所述石墨颗粒被均匀邦定复合在聚丙烯颗粒外表面上，且所述石墨颗粒与所述聚丙烯颗粒之间填充有纳米原料，形成聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物；

s30)、将聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物与剩余原料进行高速搅拌混合得到混合物，然后对混合物进行共挤造粒，最后通过模具挤压成型得到所述聚丙烯纳米隔声板。

优选地，在所述步骤s20)中的邦定过程中，所述高速搅拌的速度范围为500-800转/分钟，搅拌时间为2-4分钟。

优选地，在所述步骤s30)中的混合过程中，所述高速搅拌的速度范围为1500-2500转/分钟，搅拌时间为25-45分钟。

优选地，在所述步骤s10)中，制备聚丙烯纳米包覆基体或石墨纳米包覆体方法均采用搅拌混合法，其中，所述搅拌速度范围为250-500转/分钟，搅拌时间为5-10分钟。

本发明通过分别预先制备得到聚丙烯纳米包覆基体以及石墨纳米包覆体，利用石墨具有导电的特性，创造性地结合应用邦定工艺，在进行邦定时，材料相同的第一纳米原料和第二纳米原料在邦定工艺条件下首先进行快速融合，使得石墨纳米包覆体中的石墨颗粒(通常为微米级)快速地粘接复合在聚丙烯颗粒(通常为毫米级)上，可以很好地克服聚丙烯不易与其他原料进行共存复合的特点，进而得到聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物，该组合物的结构呈现为石墨颗粒粘接在聚丙烯颗粒表面，且聚丙烯颗粒与石墨颗粒之间均匀填充复合有致密纳米材料，经检验发现，聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物的结构呈连续的致密交联状态，不仅保持了所采用原料具有轻质的特点，同时通过特殊复合工艺得到具有致密结构的聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物，本申请人发现将该聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物与其余原料进行混合、共挤造粒以及模具挤压成型后得到的板材同时具有质轻保温、安装强度高、优异的隔声、阻燃效果，特别适合作为建筑建材用的隔声板材，而且本发明提出的制备工艺简单环保，不需要使用任何有机溶剂，易于批量生产实施。

附图说明

附图1是本发明具体实施方式下聚丙烯纳米隔声板100的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种聚丙烯纳米隔声板，聚丙烯纳米隔声板包括以下重量份的制备原料：

聚丙烯30-50份；

第一纳米原料3-10份，且第一纳米原料通过预混均匀包覆在聚丙烯的外表面形成聚丙烯纳米包覆基体；

石墨15-25份；

第二纳米原料2-5份，且第二纳米原料通过预混均匀包覆在石墨的外表面形成石墨纳米包覆体；

炭黑或钛白填料15-35份；

玻璃纤维0-10份；

增塑剂0-8份；

其中，第一纳米原料与第二纳米原料相同，请参见图1所示，石墨纳米包覆体通过邦定工艺与聚丙烯纳米包覆基体邦定形成聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物，聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物与其余原料通过混合共挤造粒、模具挤压成型得到聚丙烯纳米隔声板，本申请人特别将该聚丙烯纳米隔声板命名为hpe隔声板，用于在进行市场中规模推广销售。

本发明实施例还公开了一种如上所述的聚丙烯纳米隔声板的制备方法，其操作步骤如下:

s10)、预先制备聚丙烯纳米包覆基体以及石墨纳米包覆体；

s20)、将聚丙烯纳米包覆基体投放入邦定容器中，温度范围设置为140-160℃，在高速搅拌条件下，将石墨纳米包覆体添加至邦定容器中，聚丙烯纳米包覆基体中的聚丙烯处于高弹态，且石墨纳米包覆体外表面中的纳米原料与聚丙烯纳米包覆基体外表面中的纳米原料进行快速融合，同时石墨颗粒被均匀邦定复合在聚丙烯颗粒外表面上，且石墨颗粒与聚丙烯颗粒之间填充有纳米原料，形成聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物；

s30)、将聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物与剩余原料进行高速搅拌混合得到混合物，然后对混合物进行共挤造粒，最后通过模具挤压成型得到聚丙烯纳米隔声板。

本发明实施例通过分别预先制备得到聚丙烯纳米包覆基体以及石墨纳米包覆体，利用石墨具有导电的特性，创造性地结合应用邦定工艺，在进行邦定时，材料相同的第一纳米原料和第二纳米原料在邦定工艺条件下首先进行快速融合，使得石墨纳米包覆体中的石墨颗粒快速地粘接复合在聚丙烯颗粒上，可以很好地克服聚丙烯不易与其他原料进行共存复合的特点，进而得到聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物，该组合物的结构呈现为石墨颗粒粘接在聚丙烯颗粒表面，且聚丙烯颗粒与石墨颗粒之间均匀填充复合有致密纳米材料，经检验发现，聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物的结构呈连续的致密交联状态，不仅保持了所采用原料具有轻质的特点，同时通过特殊复合工艺得到具有致密结构的聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物，本申请人发现将该聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物与其余原料进行混合、共挤造粒以及模具挤压成型后得到的板材同时具有质轻保温、安装强度高、优异的隔声、阻燃效果，特别适合作为建筑建材用的隔声板材，而且本发明实施例提出的制备工艺简单环保，不需要使用任何有机溶剂，易于批量生产实施。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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，都应当属于本发明保护的范围。

一种聚丙烯纳米隔声板，优选地，在本实施方式中，聚丙烯纳米隔声板的厚度范围为10-100mm，聚丙烯纳米隔声板包括以下重量份的制备原料：

聚丙烯30-50份，可以直接从市场中采购可得，其粒径范围通常在毫米级，具体为1-5mm；

第一纳米原料3-10份，且第一纳米原料通过预混均匀包覆在聚丙烯的外表面形成聚丙烯纳米包覆基体，优选地，在本实施方式中，第一纳米原料占聚丙烯的重量份占比为8-20％；

石墨15-25份，可以直接从市场中采购可得，其粒径范围通常在微米级，具体为5-30微米，优选地，在本实施方式中，石墨与聚丙烯的重量份比例为1:2.5-1:1.5；

第二纳米原料2-5份，且第二纳米原料通过预混均匀包覆在石墨的外表面形成石墨纳米包覆体，优选地，在本实施方式中，第二纳米原料占石墨的重量份占比为8-20％；

炭黑或钛白填料15-35份；

玻璃纤维0-10份；

增塑剂0-8份；

其中，第一纳米原料与第二纳米原料相同，优选地，在本实施方式中，第一纳米原料采用纳米tio2或纳米sio2；

石墨纳米包覆体通过邦定工艺与聚丙烯纳米包覆基体邦定形成聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物，聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物与其余原料通过混合共挤造粒、模具挤压成型得到聚丙烯纳米隔声板。

需要说明的是，本实施例提出的石墨与聚丙烯的重量份优选比例范围、纳米原料与石墨烯的重量份优选占比范围是根据批量正交试验结果后得出的优选建议，但申请人认为采用非优选参数范围的实施例也同样可以取得本发明的核心技术效果，因此，均属于本申请的权利要求保护范围；

还需要说明的是，由于原料颗粒的粒径由于制备工艺限制，通常无法将粒径控制在一定范围内，因此，本发明实施例涉及的粒径范围均指粒度分布d50的粒径分布值；

优选地，本实施例还提出了一种如上所述的聚丙烯纳米隔声板的制备方法，其操作步骤如下:

s10)、预先制备聚丙烯纳米包覆基体以及石墨纳米包覆体，制备聚丙烯纳米包覆基体或石墨纳米包覆体方法均采用搅拌混合法，其中，搅拌速度范围为250-500转/分钟，搅拌时间为5-10分钟；

s20)、将聚丙烯纳米包覆基体投放入邦定容器中，温度范围设置为140-160℃，在高速搅拌条件下，将石墨纳米包覆体添加至邦定容器中，聚丙烯纳米包覆基体中的聚丙烯处于高弹态，且石墨纳米包覆体外表面中的纳米原料与聚丙烯纳米包覆基体外表面中的纳米原料进行快速融合，同时石墨颗粒被均匀邦定复合在聚丙烯颗粒外表面上，且石墨颗粒与聚丙烯颗粒之间填充有纳米原料，形成聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物，优选地，在本实施方式中，高速搅拌的速度范围为500-800转/分钟，搅拌时间为2-4分钟；

s30)、将聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物与剩余原料进行高速搅拌混合得到混合物，然后对混合物进行共挤造粒，最后通过模具挤压成型得到聚丙烯纳米隔声板；优选地，在本实施方式中，高速搅拌的速度范围为1500-2500转/分钟，搅拌时间为25-45分钟。

为了进一步的试验效果验证对比，本申请特别设定了以下几组具体实施例和比较例：

实施例1：请参见图1所示的一种聚丙烯纳米隔声板100(申请人的产品代号为hpe)，厚度为50mm，其余技术方案与以上实施例相同，区别在于，本实施例1的聚丙烯纳米隔声板100包括以下重量份的制备原料：

聚丙烯40份；

第一纳米tio2原料7份，且第一纳米tio2原料通过预混均匀包覆在聚丙烯的外表面形成聚丙烯纳米包覆基体；

石墨20份；

第二纳米tio2原料3份，且第二纳米tio2原料通过预混均匀包覆在石墨的外表面形成石墨纳米包覆体；

钛白填料20份；

玻璃纤维5份；

增塑剂5份；

本实施例1的聚丙烯纳米隔声板100的制备方法，其操作步骤如下:

s10)、分别预先制备聚丙烯纳米包覆基体以及石墨纳米包覆体，其中，制备聚丙烯纳米包覆基体的操作步骤为：

s10a)、将聚丙烯颗粒与纳米tio2在封闭式容器内进行搅拌混合得到聚丙烯纳米包覆基体，纳米tio2包覆在聚丙烯颗粒的外表面，搅拌速度设置在400转/分钟，搅拌时间为8分钟；

其中，制备聚丙烯纳米包覆基体的操作步骤为：

s10b)、将石墨颗粒与纳米tio2在封闭式容器内进行搅拌混合得到石墨纳米包覆体，纳米tio2包覆在石墨颗粒的外表面，搅拌速度设置在500转/分钟，搅拌时间为6分钟；

s20)、将聚丙烯纳米包覆基体投放入邦定容器中，温度设置为150℃，在速度为700转/分钟、搅拌时间为3分钟的高速搅拌条件下，将石墨纳米包覆体添加至邦定容器中，聚丙烯纳米包覆基体中的聚丙烯处于高弹态，且石墨纳米包覆体外表面中的纳米原料与聚丙烯纳米包覆基体外表面中的纳米原料进行快速融合，同时石墨颗粒被均匀邦定复合在聚丙烯颗粒外表面上，且石墨颗粒与聚丙烯颗粒之间填充有纳米原料，形成聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物；

s30)、将聚丙烯-石墨纳米包覆邦定组合物与剩余原料进行高速搅拌混合得到混合物，然后对混合物进行共挤造粒，最后通过模具挤压成型得到聚丙烯纳米隔声板100；具体优选地，在本实施方式中，本步骤的高速搅拌速度为2000转/分钟，搅拌时间为30分钟，本实施例所涉及的共挤造粒以及模具挤压成型工艺采用公知工艺，本实施例不再具体展开说明。

实施例2：本实施例2的其余技术方案与实施例1相同，区别在于，在本实施例2中，采用第一纳米sio2原料和第二纳米sio2原料分别替代第一纳米tio2原料和第二纳米tio2原料。

实施例3：本实施例3的其余技术方案与实施例1或实施例2相同，区别在于，在本实施例3中，采用碳黑填料取代钛白填料。

实施例4：本实施例4的其余技术方案与实施例1或实施例2或实施例3相同，区别在于，在本实施例4中，聚丙烯采用30份；石墨采用15份，钛白填料15份。

实施例5：本实施例5的其余技术方案与实施例1或实施例2或实施例3相同，区别在于，在本实施例5中，聚丙烯采用50份；石墨采用25份，钛白填料15份，不添加玻璃纤维和增塑剂。

实施例6：本实施例6的其余技术方案与实施例1或实施例2或实施例3相同，区别在于，在本实施例6中，聚丙烯采用45份；石墨采用18份，钛白填料17份。

实施例7：本实施例7的其余技术方案与实施例1或实施例2或实施例3相同，区别在于，在本实施例7中，聚丙烯采用35份；石墨采用20份，钛白填料25份。

在本申请其他实施方式中，也可以采用本实施例提出的其他优选范围的相关参数选择，均可以获得本实施例1-7所述的优异技术效果，这些都是本领域技术人员根据本技术方案内容可以做出的常规技术选择，因此，本申请实施例不再一一展开说明。

比较例1：采用cn103571086a的阻燃发泡板材。

比较例2：采用cn108359158a的建筑隔音板材。

比较例3：采用cn103835494a的纳米钙高填充聚丙烯抗老化建筑模板作为建筑隔音板材。

比较例4：本比较例4的其余技术方案与实施例1相同，区别在于，在本比较例4中，采用常温混合工艺混合石墨纳米包覆体与聚丙烯纳米包覆基体。

请参见下表1所示的试验效果验证对比：

表1：本申请各实施例与各比较例的实施效果对比

通过上表1可明显看出，本实施例同时具有质轻保温、安装强度高、优异的隔声、阻燃效果，而且制备工艺简单环保，不需要使用任何有机溶剂，易于批量生产实施。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。