纤维/聚丙烯系树脂复合发泡颗粒及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于发泡材料技术领域，具体涉及一种纤维/聚丙烯系树脂复合发泡颗粒 及其应用。
【背景技术】
[0002] 近年来，特别是在汽车领域，人们迫切希望开发轻便且由高刚性的未交联聚丙烯 系树脂构成的发泡颗粒成型体，并正在使用高刚性的聚丙烯系树脂进行研宄。聚丙烯系树 脂存在熔点越高则刚性越高的倾向，所以一般采用增强聚丙烯系树脂的熔点来提高聚丙烯 系树脂的刚性。但是，为了使以高刚性的聚丙烯系树脂为基材树脂的发泡颗粒在模内成型， 需要较高的蒸汽压力，特别是当聚丙烯系树脂的熔点达到150°C以上时，聚丙烯系树脂为基 材树脂的发泡颗粒模内成型所必需的蒸汽压力超过了现有成型机的耐压性能，以至于使用 现有的成型机难以施加足够的蒸汽压力，只能得到发泡颗粒彼此之间的熔合不充分的成型 体。因此，模内成型熔点为150°C以上的高刚性的聚丙烯系树脂单层发泡颗粒，需要能够耐 受高蒸汽压力的特殊成型装置，而且成型时使用的蒸汽量极大。
[0003] 纤维增强聚丙烯复合材料，如玻纤增强聚丙烯、碳纤增强聚丙烯、钢纤维增强聚丙 烯、竹纤维增强聚丙烯、沙柳纤维增强聚丙烯等，相比聚丙烯树脂基体材料，具备高强度和 高刚性，且不必增加熔点来提高聚丙烯系树脂的刚性，因此近几年得到了巨大的发展。
[0004] 现有技术中的纤维增强聚丙烯复合材料发泡成型体通过气辅注射成型、快速降 压法等方法制备，如文献竹纤维改性聚丙烯超临界〇) 2发泡性能的研宄（高分子学报， 2011/011:12PP. 1419-1424)和气辅注射成型玻璃纤维增强聚丙烯的发泡结构（现代塑料 加工应用，2008, 20 (5))。但由于，现有技术中的纤维增强聚丙烯复合材料是通过将纤维与 聚丙烯在单螺杆/双螺杆/密炼机进行均匀混合得到的，纤维在聚丙烯树脂基体内均匀分 布，导致复合材料表面存在较多纤维，严重影响了纤维增强聚丙烯复合材料发泡颗粒的蒸 气成型过程，不仅模内成型压力高，而且制备的发泡成型体表面粗糙，有毛刺。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是解决现有技术中纤维增强聚丙烯系树脂复合发泡颗粒模内成型 压力高，制备的发泡成型体表面粗糙的技术问题，提供一种具有足够的刚性、又不增加模内 成型所必需的蒸汽压力的纤维/聚丙烯系树脂复合发泡颗粒，并提供该复合发泡颗粒的应 用。本发明人为了解决上述课题反复进行了深入研宄，结果发现了一种发泡颗粒：由芯层和 皮层构成的多层树脂颗粒，发泡而形成的多层树脂发泡颗粒，所述芯层由高刚性的纤维形 成，所述皮层由聚丙烯系树脂形成，该多层树脂发泡颗粒模内成型的压力与对应的聚丙烯 系树脂的单层发泡颗粒模内成型的压力相同，所获得的模内成型制品具有较高的刚性。
[0006] 区别于现有技术，本发明将纤维置于聚丙烯系树脂芯层，形成一种芯层/皮层结 构，纤维的加入提高了聚丙烯系树脂的强度和刚性，皮层采用的是常用的发泡聚丙烯采用 的聚丙烯系树脂，没有为了增加刚性采用高熔点的聚丙烯系树脂；将这种多层树脂颗粒发 泡，获得的发泡颗粒具有高刚性，皮层聚丙烯的熔点没有增加，可以使用现有的成型机进行 成型，并且由于纤维位于多层树脂发泡颗粒的芯层制得的成型体表面光滑无纤维毛刺，从 而实现了本发明。
[0007] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下。
[0008] 纤维/聚丙烯系树脂复合发泡颗粒，由多层树脂颗粒经分散介质释放发泡法制备 而成；
[0009] 所述多层树脂颗粒为圆柱形结构，直径为0. 5-2mm，高度为直径的1-2倍，多层树 脂颗粒由芯层和包覆芯层的皮层组成，芯层的材料为拉伸弹性模量为2000MPa以上的纤 维，皮层的材料为聚丙烯系树脂，或者为聚丙烯系树脂与添加剂的混合物，芯层与皮层的质 量比为（0. 001-0. 5) :1。
[0010] 优选的，所述聚丙烯系树脂为乙烯-丙烯无规共聚物、丙烯-丁烯-1无规共聚物、 乙烯-丙烯-丁烯-1无规共聚物中的一种或多种的混合。
[0011] 优选的，所述添加剂为增韧剂、抗氧剂、防紫外线剂、抗静电剂、阻燃剂、金属钝 化剂、颜料、染料、成核剂、气泡调整剂中的一种或多种的混合；更优选的，所述增韧剂为 PP-g-MA、POE-g-MA、PE-g-MA中的一种或多种的混合，所述气泡调整剂为硼酸锌、滑石粉、碳 酸钙、氢氧化铝、云母中的一种或多种的混合。
[0012] 优选的，所述聚丙烯系树脂与添加剂的质量比为100: (0. 1-30)。
[0013] 优选的，所述纤维为玻璃纤维、碳纤维、钢纤维、竹纤维、沙柳纤维、尼龙纤维、聚对 苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维、聚碳酸 酯纤维、聚苯硫醚纤维、经硅烷偶联剂改性的玻璃纤维、经硅烷偶联剂改性的碳纤维、经硅 烷偶联剂改性的钢纤维、经硅烷偶联剂改性的竹纤维、经硅烷偶联剂改性的沙柳纤维、经硅 烷偶联剂改性的尼龙纤维、经硅烷偶联剂改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、经硅烷偶联 剂改性的聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维、经硅烷偶联剂改性的聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维、 经硅烷偶联剂改性的聚碳酸酯纤维、经硅烷偶联剂改性的聚苯硫醚纤维中的一种或多种的 混合。
[0014] 优选的，所述多层树脂颗粒的制备方法为：
[0015] 当皮层的材料为聚丙烯系树脂时，将聚丙烯系树脂加入挤出机中，在挤出机口模 挤出熔体的同时，沿口模的中心轴加入连续纤维，纤维经过熔体浸润后，与熔体以线状共挤 出，冷却、切粒，得到多层树脂颗粒；
[0016] 当皮层的材料为聚丙烯系树脂与添加剂的混合物时，将聚丙烯系树脂与添加剂一 并加入挤出机中，在挤出机口模挤出熔体的同时，沿口模的中心轴加入连续纤维，纤维经过 熔体浸润后，与熔体以线状共挤出，冷却、切粒，得到多层树脂颗粒。
[0017] 上述纤维/聚丙烯系树脂复合发泡颗粒的应用，是将纤维/聚丙烯系树脂复合发 泡颗粒置于模具中，模内成型，得到发泡成型体，所述模内成型的压力与对应的聚丙烯系树 脂的单层发泡颗粒模内成型的压力相同。
[0018] 优选的，所述模内成型的压力为0· 28-0. 46MPa(G)。
[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0020] 1、本发明的纤维/聚丙烯系树脂复合发泡颗粒，采用多层树脂颗粒经现有技术发 泡而成，多层树脂颗粒的芯层为纤维或者改性纤维材料，能够保证发泡颗粒具备较高的刚 性，多层树脂颗粒的皮层为发泡聚丙烯领域常用的聚丙烯系树脂，避免了为增加刚性而采 用高熔点的聚丙烯系树脂，保证了发泡颗粒相互间的融合性优异；
[0021] 2、本发明的纤维/聚丙烯系树脂复合发泡颗粒，由于聚丙烯系树脂处于皮层， 纤维处于芯层，所以纤维不会影响发泡颗粒模内成型，而且发泡颗粒的熔点没有增加，所 以模内成型的压力可以与现有的聚丙烯系树脂单层发泡颗粒相同，可以采用通用成型机 成型，不增加制备的成本，得到的发泡成型体具有较高的刚性，50%压缩时的压缩应力为 450-790MPa，且表面光滑无纤维毛刺，发泡颗粒间的洼陷在50处以下，适宜于各种包装材 料、缓冲材料等。
【具体实施方式】
[0022] 为了进一步了解本发明，下面结合【具体实施方式】对本发明的优选实施方案进行描 述，但是应