一种可提高发泡质量的环保型发泡母粒的制备方法

本发明涉及发泡剂，具体涉及一种可提高发泡质量的环保型发泡母粒的制备方法。

背景技术：

1、发泡剂的种类繁多，可分为有机发泡剂和无机发泡剂，其中无机发泡剂比较有代表性的是碳酸氢钠，因其具有易储存、廉价、无毒、绿色环保等优点，在发泡领域得到广泛的应用，虽然碳酸氢钠较宽的分解温度范围让其可适应各种塑料的加工需求，但是碳酸氢钠的分解温度较低，在塑炼过程中会提前分解损失引起塑化效果较差，导致在高分子聚合物中分散性较差，目前部分改性碳酸氢钠发泡剂提高了分解温度以及缩小了分解温度区间，提高了发泡后塑料的泡孔密度以及提高了发泡过程的可控性，具有使发泡塑料的密度降低以及机械性能的提升等优点。

2、但是，碳酸氢钠作为发泡剂其成核速度普遍较低，从而导致发泡后塑料的泡孔壁较厚，虽然可以通过提高成核剂的添加量改善碳酸氢钠发泡过程中成核速度较慢的问题，但是若成核剂与碳酸氢钠分布不均匀可能会导致成核剂较多的位置成核速度过快，使发泡塑料的泡孔壁过薄导致机械性能较差，因此实际应用中一般不会采用提高成核剂添加量以提高成核速度，目前，采用碳酸氢钠发泡的塑料仍存在泡孔壁厚导致重量增加、加工难度大等问题，而随着汽车轻量化成为汽车工业的主流发展趋势，以材料替代为主的轻量化解决方案备受行业关注，因此以发泡塑料替代传统材料以实现轻量化是未来的一个发展方向，而发泡塑料的进一步轻量化是未来的发展趋势，若想实现采用碳酸氢钠发泡的发泡塑料进一步轻量化，则需要解决泡孔壁厚度较厚导致重量增加的问题。

3、现有部分碳酸氢钠发泡剂并没有解决上述问题，例如一种发泡剂母粒及其制备方法（公开号：cn112608555b公开日：2022-05-10），公开了一种发泡剂母粒及其制备方法和应用，发泡剂母粒包括以下重量份的组分：40～75重量份的聚丙烯树脂、25～60重量份的发泡剂和0.2～2重量份的助剂，发泡剂为硅烷偶联剂表面处理的碳酸氢钠，本发明的发泡剂母粒通过选择多孔的聚丙烯粉体，然后将发泡剂与聚丙烯粉体高速混合，使发泡剂填充到聚丙烯粉体的孔中，得到的发泡剂母粒是以聚丙烯粉体为载体的粉状发泡剂母粒。

4、上述发泡剂母粒采用聚丙烯树脂粉末为载体装载碳酸氢钠制得，该发泡剂母粒可以提高发泡板材泡孔的均匀性、降低泡孔尺寸，但是发泡剂母粒的聚丙烯树脂为表面多孔的结构，该结构会加快碳酸氢钠分解产生的二氧化碳逸出，二氧化碳溢出过快会导致其难以与成核剂完全接触，导致需要添加较多的成核剂保证碳酸氢钠的成核速度与均匀性，虽然增加成核剂添加量可以平衡碳酸氢钠分解时的成核速度，但过多的成核剂容易因团聚、分布不均匀而导致发泡材料内部分位置机械性能较差，因此仍有改进空间。

技术实现思路

1、针对背景技术中存在的技术缺陷，本发明提出一种可提高发泡质量的环保型发泡母粒的制备方法，解决了上述技术问题以及满足了实际需求，具体的技术方案如下所示：

2、一种可提高发泡质量的环保型发泡母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、s1.将碳酸氢钠进行研磨、过筛得到碳酸氢钠粉末备用；

4、s2.取适量环氧树脂并加入足量无水乙醇，接着在超声的作用下溶解得到环氧树脂溶液；

5、s3.往环氧树脂溶液中加入适量碳酸氢钠粉末并搅拌均匀，接着加入适量固化剂、分散剂、催化剂并搅拌均匀后得到初级混合液；

6、s4.对初级混合液进行第一步恒温反应，第一步恒温反应后升温进行第二步恒温反应至反应完全，反应结束后取样、抽滤，接着将得到的产物采用足量无水乙醇与蒸馏水洗涤干净，接着再将产物进行真空烘干，烘干后得到初级微胶囊备用；

7、s5.取适量有机胺至足量无水乙醇中，接着在超声的作用下溶解后得到包覆溶液；

8、s6.将适量初级微胶囊加入包覆溶液中并搅拌均匀，接着升温并恒温反应至反应完全，反应结束后冷却至室温，冷却后取样、抽滤并采用适量无水乙醇与足量蒸馏水洗涤干净，接着将产物进行烘干，烘干后得到次级微胶囊；

9、s7.取适量成核剂加入足量乙醇溶液中并搅拌均匀，接着加入次级微胶囊并升温、恒温持续搅拌反应，待完全反应后取样、抽滤后将产物进行烘干，烘干后得到发泡微胶囊；

10、s8.将适量发泡微胶囊与合成树脂加入转矩流变仪中熔融共混，待产物冷却成型后，用粉碎机进行粉碎得到发泡母粒；

11、发泡微胶囊由芯层、包覆在芯层外表面的第一包覆层、包覆在第一包覆层外表面的第二包覆层、包覆在第二包覆层外表面的接枝层，芯层为碳酸氢钠，第一包覆层为环氧树脂，第二包覆层为有机胺，接枝层为成核剂。

12、作为本发明进一步的技术方案，步骤s1中碳酸氢钠过筛时采用200目筛。

13、作为本发明进一步的技术方案，步骤s2、s3中，环氧树脂、碳酸氢钠粉末、固化剂、分散剂、催化剂的质量比为100:500:10:1:0.5，固化剂选用三亚乙基四胺，分散剂选用十二烷基苯磺酸钠，催化剂选用dmp-30。

14、作为本发明进一步的技术方案，步骤s4中，第一步恒温反应的温度为40℃、时间为20min。

15、作为本发明进一步的技术方案，步骤s4中，第二步恒温反应的温度为70℃、时间为6h，真空烘干的温度为50℃、时间为48h，初级微胶囊由芯层与第一包覆层组成。

16、作为本发明进一步的技术方案，步骤s5中，有机胺采用n-甲基葡萄糖胺，包覆溶液需要添加酸性缓冲溶液调节ph至5。

17、作为本发明进一步的技术方案，步骤s6中，初级微胶囊与步骤s5中有机胺的质量比为1:1-2，恒温反应的温度为50℃、时间为8h，烘干温度为60℃、时间为48h，次级微胶囊由初级微胶囊与第二包覆层组成。

18、作为本发明进一步的技术方案，成核剂选自硅烷偶联改性的蒙脱土与氢氧化钙混合物、硅烷偶联改性蒙脱土其中一种，蒙脱土与氢氧化钙混合物中氢氧化钙的含量为5%-20%。

19、作为本发明进一步的技术方案，步骤s7中，成核剂与步骤s6中初级微胶囊的质量比为3:10，恒温反应的温度为50℃、时间为5h，烘干温度为60℃、时间为24h。

20、作为本发明进一步的技术方案，步骤s8中，合成树脂采用ldpe树脂，发泡微胶囊与ldpe树脂质量比为1:9，转矩流变仪工作温度为100℃、时间为6min。

21、本发明具有的有益效果在于：

22、本发明采用成核剂包覆发泡剂胶囊进行改性得到微胶囊，从微观的角度观察，单颗发泡微胶囊中成核剂均匀地分散在发泡剂表面，发泡过程中发泡剂分解时产生的气体均匀扩散至成核剂表面，提高发泡剂的发泡成核速度与均匀性以及成核后气泡均匀性与稳定性；

23、同时在成核剂中添加适量的氢氧化钙以及采用有机胺对发泡剂进行改性得到二次改性的微胶囊，氢氧化钙与有机胺共同抑制成核剂的酸解催化，让酸解催化处于适当范围内并提高发泡效率，同时二次改性的微胶囊具有更高的分解温度，避免发泡剂提前分解损失引起塑化效果较差，从而提高发泡后塑料的发泡质量以及降低其重量，让发泡塑料实现进一步轻量化以提高其适用范围。