本发明属于高分子材料技术领域，具体是一种可用于化学微发泡的聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
聚丙烯因其具有优异的机械性能，耐热性、无毒、耐腐蚀、电绝缘等优点，广泛应用在保险杠、侧护板、导流板、仪表板、杂物盒等汽车内外饰部件，是车用塑料中使用量最大，产品应用最多的材料之一。众所周知，全球安全、环保、节能标准的提高，给聚丙烯车用塑料提出了新的要求，设计者也希望聚丙烯塑料越来越轻，来提升汽车的性能及降低能耗。与常规聚丙烯材料相比，聚丙烯微发泡材料具有密度小，缺口敏感性较低、低温性能更优等优点，此外内部多孔还赋予产品具有隔音、隔热、降噪等特点，逐渐成为汽车轻量化设计的热衷轻量化材料之一。但聚丙烯属于结晶型聚合物，当高于熔融温度以上，基体熔体强度瞬间降低，分解产生的气体无法被熔体所束缚，容易在基体中塌陷、串泡、并泡，导致聚丙烯泡孔难以控制，造成发泡效果不良，限制了聚丙烯微发泡材料在汽车领域的应用。因此，通过选择合适的树脂基体，共混改性，化学引发pp交联反应有效提高聚丙烯熔体强度，从而解决聚丙烯泡孔难以控制的问题，在实际生产中获得闭孔细腻均匀的聚丙烯微发泡材料，扩宽聚丙烯微发泡在新产品及新领域的应用。
技术实现要素：
：
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种聚丙烯微发泡材料及其制备方法，解决现有技术聚丙烯在发泡过程中熔体强度低，泡孔不易控制，气泡并泡塌陷严重等问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种可用于化学微发泡的聚丙烯复合材料由下列原料按重量百分比制备而成：
聚丙烯复合材料96-99％
复合发泡剂1-4％
其中所述的聚丙烯复合材料由下列原料按重量份制备而成：
聚丙烯65-85份
活性硅酸钙10-20份
增韧剂10-15份
改性剂0.4-0.8份
抗氧剂0.2-0.4份
润滑剂0.5-1份
交联剂0.5-1份
交联助剂0.2-0.5份
其他助剂0-3份
进一步方案，所述聚丙烯为共聚聚丙烯，在230℃，2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为10-120g/10min。
进一步方案，所述活性硅酸钙，其粒径目数在1000目以上。
进一步方案，所述增韧剂为poe，在230℃，2.16kg的测试条件下，熔体流动速率为0.5-30g/10min。。
进一步方案，所述改性剂为十八胺，工业级，其纯度在99％以上。
进一步方案，所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、硫代硫酸酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；
所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010，所述硫代硫酸酯类抗氧剂为抗氧剂dltp，所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
进一步方案，所述交联剂为过氧化二异丙苯；所述交联助剂为丙烯酸丁酯、顺丁烯二酸二乙酯中的至少一种。
进一步方案，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙，硬脂酸锌、硬脂酸、褐煤蜡、戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
进一步方案，所述其他助剂为紫外光吸收剂、表面光亮剂、光稳定剂、抗静电剂和/或着色剂。
本发明的另一个目的在于提供一种可用于化学微发泡的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备改性活性硅酸钙：将0.4-0.8份的改性剂、0.2-0.5份交联助剂分散于500ml-1l乙醇中，加入10-20份活性硅酸钙于三口烧瓶中，加热至60-80℃，搅拌30-60min，倒入大烧杯中，离心分离，用去离子水洗涤3-5次，将离心产物50-80℃真空干燥24h-48h，干燥后的产物在球磨机中球磨，球磨机转速控制在100-250r/min，得到改性活性硅酸钙；
(2)制备聚丙烯复合材料：将聚丙烯65-85份、步骤(1)制备出的改性活性硅酸钙、增韧剂10-15份、抗氧剂0.2-0.4份、润滑剂0.5-1份、交联剂0.5-1份、其他助剂0-0.3份投入同向双螺杆挤出机后，经过熔融挤出，造粒，制得聚丙烯复合材料；其中挤出机的挤出温度为180-200℃，螺杆转速为350-400r/min，真空度为-0.06—-0.08mpa。
(3)制备聚丙烯化学微发泡复合材料：将96-99wt％的聚丙烯复合材料与1-4wt％的复合发泡剂混合均匀后，注塑过程采用二次开模工艺，进行微发泡成型，其中注塑机温度为180-200℃。
本发明的有益效果
1、熔体强度高，泡孔均匀细腻：所用改性剂十八胺一种直链型的非极性的表面活性剂，能有效包覆活性硅酸钙的表面，末端氨基与交联助剂丙烯酸丁酯形成氢键，使得活性硅酸钙带有可反应的基团，一方面与基体树脂形成很强的界面作用力，另一方面保证交联助剂均匀分散，解决交联助剂与pp相容性差的难题，从而在加工过程中保证聚丙烯交联反应稳定，降低聚丙烯的降解，形成交联网络结构，有效提高聚丙烯的熔体强度，对分解产生的气体均匀包覆，阻碍气体产生的瞬间压力冲破熔体。针状活性硅酸钙具有较大的比表面积，与基体接触面大大增加，形成大量的低能点，降低气泡成核的自由能垒，从而有助于气泡成核。复合体系具有较高的熔体强度，当改性活性硅酸钙作为气泡成核剂，使得聚丙烯复合发泡材料具有较低的泡孔直径，优异的发泡效果。
2、环境友好型发泡剂：复合发泡剂采用碳酸氢钠分解产生二氧化碳，绿色、环保，是一种环境友好型发泡剂。
3、优异的综合性能：根据国标检测标准一种可用于化学微发泡的聚丙烯复合材料悬臂梁缺口强度达20kj/m2、弯曲模量达1700mpa，表明本发明复合材料具有很好的韧性及强度，能够满足汽车行业的制件使用的标准。该复合材料具有原料来源广泛、成本低、密度小、尺寸稳定性好，机械性能优异、隔热，隔音、降噪的特点，在汽车、家电、建筑、包装等领域可以被广泛的应用。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例中的一种可用于化学微发泡的聚丙烯复合材料是由下列原料按照重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性活性硅酸钙：将改性剂0.4份、交联助剂0.5份溶于1l的乙醇中配置成溶液，加入20份活性硅酸钙于三口烧瓶中，加热至60℃，搅拌60min，倒入大烧杯中，离心分离，用去离子水洗涤3次，将离心产物50℃真空干燥24h，干燥后的产物在球磨机中球磨，球磨机转速控制在100-250r/min，得到改性活性硅酸钙；
(2)制备聚丙烯复合材料：将步骤(1)制备的改性活性硅酸钙与共聚聚丙烯65份、增韧剂15份、抗氧剂10100.2份、抗氧剂1680.2份、交联剂1份、以及润滑剂硬脂酸钙0.5份投入同向双螺杆挤出机后，经过熔融挤出，造粒，制得聚丙烯复合材料；其中挤出机的挤出温度为180-200℃，螺杆转速为350-400r/min，真空度为-0.06—-0.08mpa。
(3)制备聚丙烯化学微发泡材料：将99％的聚丙烯复合材料与1％的复合发泡剂混合均匀后，采用二次开模工艺，在注塑机进行微发泡成型，其中注塑机温度为180-200℃。
实施例2
本实施例中的一种可用于化学微发泡的聚丙烯复合材料是由下列原料按照重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性活性硅酸钙：将改性剂0.8份、交联助剂0.2份溶于1l的乙醇中配置成溶液，加入20份活性硅酸钙于三口烧瓶中，加热至80℃，搅拌30min，倒入大烧杯中，离心分离，用去离子水洗涤3次，将离心产物80℃真空干燥48h，干燥后的产物在球磨机中球磨，球磨机转速控制在100-250r/min，得到改性活性硅酸钙；
(2)制备聚丙烯复合材料：将步骤(1)制备的改性活性硅酸钙与共聚聚丙烯65份、增韧剂10份、抗氧剂10100.1份、抗氧剂1680.1份、交联剂0.5份以及润滑剂硬脂酸钙0.5份投入同向双螺杆挤出机后，经过熔融挤出，造粒，制得聚丙烯复合材料；其中挤出机的挤出温度为180-200℃，螺杆转速为350-400r/min，真空度为-0.06—-0.08mpa。
(3)制备聚丙烯化学微发泡材料：将97wt％的聚丙烯复合材料与3wt％的发泡剂混合均匀后，采用二次开模工艺，在注塑机进行微发泡成型，其中注塑机温度为180-200℃。
实施例3
本实施例中的一种可用于化学微发泡的聚丙烯复合材料是由下列原料按照重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性活性硅酸钙：将改性剂0.4份、交联助剂0.4份溶于1l的乙醇中配置成溶液，加入10份活性硅酸钙于三口烧瓶中，加热至70℃，搅拌50min，倒入1000ml大烧杯中，离心分离，用去离子水洗涤4次，将离心产物70℃真空干燥36h，干燥后的产物进行研磨，得到改性活性硅酸钙；
(2)制备聚丙烯复合材料：将步骤(1)制备的改性活性硅酸钙与共聚聚丙烯85份、增韧剂15份、抗氧剂10100.15份、抗氧剂1680.15份、交联剂0.75份、润滑剂pe蜡0.8份、投入同向双螺杆挤出机后，经过熔融挤出，造粒，制得聚丙烯复合材料；其中挤出机的挤出温度为180-200℃，螺杆转速为350-400r/min，真空度为-0.06—-0.08mpa。
(3)制备聚丙烯化学微发泡材料：将97wt％的聚丙烯复合材料与3wt％的发泡剂混合均匀后，采用二次开模工艺，在注塑机进行微发泡成型，其中注塑机温度为180-200℃。
实施例4
本实施例中的一种可用于化学微发泡的聚丙烯复合材料是由下列原料按照重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性活性硅酸钙：将改性剂0.6份、交联助剂0.4份溶于1l的乙醇中配置成溶液，加入15份活性硅酸钙于三口烧瓶中，加热至70℃，搅拌50min，倒入大烧杯中，离心分离，用去离子水洗涤4次，将离心产物70℃真空干燥36h，干燥后的产物进行研磨，得到改性活性硅酸钙；
(2)制备聚丙烯复合材料：步骤(1)制备的改性活性硅酸钙与聚丙烯70份、增韧剂15份、抗氧剂10100.15份、抗氧剂dstp0.15份、交联剂1份、润滑剂硬脂酸钙0.5份、光稳定剂0.5份、着色剂1份、抗静电剂1份、表面光亮剂0.5份投入同向双螺杆挤出机后，经过熔融挤出，造粒，制得聚丙烯复合材料；其中挤出机的挤出温度为180-200℃，螺杆转速为350-400r/min，真空度为-0.06—-0.08mpa。
(4)制备聚丙烯化学微发泡材料：将96wt％的聚丙烯复合材料与4wt％的发泡剂混合均匀后，采用二次开模工艺，在注塑机进行微发泡成型，其中注塑机温度为180-200℃。
对比例1：
本对比例中的一种可用于化学微发泡的聚丙烯复合材料是由下列原料按照重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)制备聚丙烯复合材料：将聚丙烯70份、滑石粉15份、增韧剂15份、抗氧剂10100.2份、抗氧剂1680.2份、润滑剂硬脂酸钙0.5份投入同向双螺杆挤出机后，经过熔融挤出，造粒，制得聚丙烯复合材料；其中挤出机的挤出温度为180-200℃，螺杆转速为350-400r/min，真空度为-0.06—-0.08mpa。
(2)制备聚丙烯化学微发泡材料：将97wt％的聚丙烯复合材料与3wt％的发泡剂混合均匀后，采用二次开模工艺，在注塑机进行微发泡成型，其中注塑机温度为180-200℃。
将上述实施例1-4以及对比例制得的聚丙烯复合材料主要物性指标根据相关检测标准测试，其密度、泡孔平均直径，拉伸强度、悬臂梁缺口冲击强度、弯曲强度、弯曲模量的检测标准与检测结果如下表所示：
与现有技术相比，本发明具有如下优势：
1、聚丙烯复合材料熔体强度高：采用改性剂十八胺、交联助剂丙烯酸丁酯相互反应，共同对硅酸钙表面处理，有效包覆填料，表面裸露可反应的基团，保证硅酸钙有效分散，同时解决丙烯酸丁酯与聚丙烯的相同性，通过dcp交联反应，形成网络结构，，增强了复合体系的熔体强度，对分解产生的气体均匀包裹，有效束缚气泡，赋予复合体系优异的发泡性能。
2、泡孔小而致密：复合体系具有较高的熔体强度，当改性活性硅酸钙作为气泡成核剂，获得极好的发泡效果，泡孔直径小到55μm，分布均匀细腻，对材料可实现33％的减重。
3、复合发泡剂环境友好：复合发泡剂分解产生二氧化碳，绿色、环保是一种环境友好型发泡剂，对复合体系气味无影响。
4、优异的机械性能：根据国标检测标准一种可用于化学微发泡的聚丙烯复合材料悬臂梁缺口强度达21kj/m2以上、弯曲模量达1700mpa以上，表明本发明复合材料具有很好的韧性及强度，能够满足汽车行业的制件使用的标准，为汽车轻量化选材提供一种全新的途径。
如在本发明的制备组份中添加紫外光吸收剂、光稳定剂、抗静电剂、着色剂等功能助剂，使复合材料具有相应特性亦受本发明保护。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。