本发明涉及汽车材料技术领域，尤其涉及一种聚丙烯高温超临界发泡工艺。
背景技术：
聚合物发泡材料是指以聚合物为基础而其内部具有无数泡孔的材料，也可以视为以气体为填料的复合材料。其具有密度低、隔热隔音性能好、比强度高等特点。在家庭日用品、交通工具、绝缘材料、包装材料、阻燃材料、电器、运动设施、电子产品等行业被广泛应用。高性能的发泡材料则在军事、航空航天等尖端领域发挥重要作用。
聚合物发泡材料品种繁多，其中应用最广泛的是聚苯乙烯(PS)和聚乙烯(PE)发泡材料。但是，PS和PE发泡材料存在许多缺陷，比如PS发泡材料在自然环境下很难降解，废弃后对环境造成严重的“白色污染”，燃烧时会放出有毒气体；PS和PE发泡材料耐热性能差，在105℃时会发生明显的热变形，不适宜在较高的温度下使用。因此，它们的应用受到了很大限制。
自20世纪70年代以来，作为仅次于PE和聚氯乙烯(PVC)的第三大通用塑料聚丙烯(PP)逐渐进入了发泡研究者的视野，PP发泡材料不仅具有许多优异的性能，而且可回收再利用，在自然环境下可降解。
利用其优良的耐热性、卫生性、热绝缘性和良好的环境效应，PP发泡材料可在包装、汽车、绝缘、建筑等领域发挥重要作用，并且具有取代其它发泡材料的趋势。因此，近年来许多国家大力发展PP发泡材料，但是，由于PP是一种半结晶性聚合物，可以发泡的温度区间(统称发泡温度区间)窄，仅为4℃，发泡难度大。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种聚丙烯高温超临界发泡工艺，改变传统聚丙烯发泡法中，聚丙烯发泡能力差，泡孔结构难以控制的缺陷。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种聚丙烯高温超临界发泡工艺，包括：
(1)将混合均匀的聚丙烯PP和碳酸钙CaCO3熔融共混挤出，得到直径为2-4mm、长度2-5mm的聚丙烯/碳酸钙颗粒；
(2)将聚丙烯/碳酸钙颗粒防止于高压反应釜，充入CO2，升温至浸润温度170-180℃，继续充入CO2至饱和压力20-28MPa，并保压20-50min；
(3)降高温度至发泡温度105-165℃，升温过程中保持压力恒定，保温40-90min；
(4)在10秒内泄压至常压，将发泡物取出放置入冰水混合物中急冷。
优选的，所述碳酸钙为硅烷偶联剂表面改性的n-CaCO3，所述表面改性是本领域的已知工艺，其典型但非限制性的实例如下：
(1)将n-CaCO3烘干，出去表面的水分；
(2)将表面干燥的n-CaCO3分散于无水乙醇，并加入占CaCO3质量1-5％的硅烷偶联剂，并搅拌均匀；
(3)离心分离并洗涤CaCO3，55-65℃下干燥36-60小时，得到表面改性的n-CaCO3。
所述聚丙烯/碳酸钙颗粒中，聚丙烯:碳酸钙质量比为97:3～90:10，优选97:3～95:5。
高温浸渍发泡法的发泡温度区间较传统发泡法大，最多为传统发泡的15倍，这是由高熔融温度和低结晶温度决定的。PP/n-CaCO3的发泡温度区间较纯PP的小，主要是因为n-CaCO3的加入不会引起PP熔融温度的变化，但是，会加快等温和非等温结晶过程，提高发泡温度区间的下限温度，因此，发泡温度区间减小。
随发泡温度的升高，PP发泡材料的泡孔孔径增大，泡孔密度减小：随饱和压力的增加，PP发泡材料的泡孔孔径减小，泡孔密度堉大：n-CaCO3的加入可以明显改善PP的发泡性能，得到泡孔细小均匀的发泡材料，但是n-CaCO3过量会导致泡孔大小尺寸不均一。当发泡温度升高时，首先是气体扩散决定泡孔结构，继续升高发泡温度，泡孔的兼并逐渐占据主导。
本发明采用特定的工艺，使得聚丙烯具有更宽的发泡温度区间，发泡温度区间由传统PP发泡温度区间只有4℃，增加到了有60℃，增加了15倍，增加了其工艺扩展。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种聚丙烯高温超临界发泡工艺，包括：
(1)将混合均匀的聚丙烯PP和碳酸钙CaCO3熔融共混挤出，得到直径为4mm、长度2mm的聚丙烯/碳酸钙颗粒；
(2)将聚丙烯/碳酸钙颗粒防止于高压反应釜，充入CO2，升温至浸润温度180℃，继续充入CO2至饱和压力25MPa，并保压30min；
(3)升温至发泡温度105℃，升温过程中保持压力恒定，保温90min；
(4)在10秒内泄压至常压，将发泡物取出放置入冰水混合物中急冷。
实施例2
一种聚丙烯高温超临界发泡工艺，包括：
(1)将混合均匀的聚丙烯PP和碳酸钙CaCO3熔融共混挤出，得到直径为2mm、长度5mm的聚丙烯/碳酸钙颗粒；
(2)将聚丙烯/碳酸钙颗粒防止于高压反应釜，充入CO2，升温至浸润温度170℃，继续充入CO2至饱和压力25MPa，并保压20min；
(3)升温至发泡温度152℃，升温过程中保持压力恒定，保温40min；
(4)在10秒内泄压至常压，将发泡物取出放置入冰水混合物中急冷。
实施例3
一种聚丙烯高温超临界发泡工艺，包括：
(1)将混合均匀的聚丙烯PP和碳酸钙CaCO3熔融共混挤出，得到直径为2-4mm、长度2-5mm的聚丙烯/碳酸钙颗粒；
(2)将聚丙烯/碳酸钙颗粒防止于高压反应釜，充入CO2，升温至浸润温度175℃，继续充入CO2至饱和压力22MPa，并保压50min；
(3)升温至发泡温度165℃，升温过程中保持压力恒定，保温60min；
(4)在10秒内泄压至常压，将发泡物取出放置入冰水混合物中急冷。
实施例1-3证明，本发明的方法具有更宽的发泡温度区间。