一种高表面质量聚丙烯微发泡复合材料及其制备方法技术领域
本发明涉及一种泡沫聚烯烃材料及其制备方法，具体是一种高表面质量聚丙烯微
发泡复合材料及其制备方法，属于材料科学领域。
背景技术
近年来，聚丙烯(简称PP)发泡材料由于具有优异的机械性能、突出的耐高温稳定
性、耐环境应力开裂性和良好的降解性能而引起人们更为广泛的关注；尤其在“轻量化、节
能环保”趋势的汽车领域更受青睐。发泡聚丙烯材料在注塑过程中通入一定量气体，将制品
的密度降低，从而达到减重的目的，可在现有制件基础上进行降本，最终实现节能环保。
公开号CN 105694233A公布了一种发泡聚丙烯材料及其制备方法，属于高分子材
料技术领域。原料由包括以下组分：聚丙烯树脂100份，ɑ-烯烃低聚物10-30份，表面修饰的
无机填料10-20份，助剂1-10份。其有益效果是：显著减轻材料重量，力学性能好，生产方法
简单，能够满足轻量化要求。
上述发明采用的化学法注塑微发泡技术生产出来的材料普遍存在之间表面质量
差特点，例如大量气痕、表面分层、表面发花等，这制约聚丙烯微发泡材料应用领域拓展的
瓶颈。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种高表面质量聚丙烯微发泡复合材料，以解决现有技
术的不足。本发明采用处理过的聚丙烯，确保微发泡聚丙烯材料轻量化的前提下，大幅度改
善注塑过程中聚丙烯微发泡材料的表面质量，基本消除了制品表面发泡气痕和表皮分层现
象，获得性能良好，具有轻量化特征的高表面质量的微发泡聚丙烯材料，并提供该材料的制
备方法。由于工艺简单，生产成本低，效率高，易于实现工业化。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高表面质量聚丙烯微发泡复合材料，由以下重量百分比计的原料组成：
改性聚丙烯10-80wt％；
聚丙烯10-90wt％；
增韧剂0-30wt％；
发泡剂母粒0.1-10wt％；
无机填料0-50wt％；
其他添加剂0-2wt％。
所述的改性聚丙烯由以下重量份的原料组成：将聚丙烯95-99.99wt％，自由基引
发剂0.01-5wt％。将聚丙烯和自由基引发剂充分混合，在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，制
得改性聚丙烯。其中所使用的聚丙烯为230℃，2.16kg的测试条件下，熔融指数为1-120g/
10min的聚丙烯，优选熔融指数10-60g/10min的聚丙烯。所使用的自由基引发剂为过氧化
物，优选过氧化二异丙苯。
所述的聚丙烯为230℃，2.16kg的测试条件下，熔融指数为1-120g/10min的聚丙
烯，优选熔融指数为1-50g/10min的聚丙烯。
所述的发泡剂母粒是聚乙烯为载体，碳酸氢钠和柠檬酸包裹在聚乙烯载体内部，
市售可得。
所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡或它们的混合物。无机填料不仅能发挥
填充的作用，同时还能作为成核剂促进炮孔成核作用。优选滑石粉作为无机粉体。
所述的无机填料粒径在1～10微米之间。
所述的其他添加剂为抗氧剂、润滑剂、抗紫外线剂或它们的混合物。抗氧剂包括主
抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂；辅抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗
氧剂。
所述的高表面质量聚丙烯微发泡复合材料的制备方法，其步骤如下：
(1)根据所述的比例称取改性聚丙烯、聚丙烯、增韧剂、发泡剂母粒、无机填料和其
他添加剂；
(2)将称好的原料放入高速混合器中干混3～5min；
(3)将步骤二中的混合物加入双螺杆挤出机中，进行熔融挤出造粒。挤出机各段温
度如下：一区190～200℃，二区210～220℃，三区210～220℃，四区210～220℃，五区215～
225℃，六区215～225℃，七区215～225℃，机头温度210～220℃，压力12～18MPa，物料在挤
出机中停留1～2min。
(4)将步骤(3)中获得的聚丙烯复合材料加入到注塑机中，在高于发泡剂分解温度
之上采用二次开模技术进行微发泡注塑，注塑机各段温度如下：一区160～165℃，二区175
～180℃，三区200～210℃，四区210～220℃，五区175～180℃。
本发明原料来源广泛、成本低廉，产品可通过注塑机实现。采用注塑微发泡技术实
现填充聚丙烯材料轻量化前提下，通过添加改性聚丙烯来提高聚丙烯复合材料的熔体强度
和流动性，显著改善了填充聚丙烯微发泡材料的表面质量，解决了一直以来困扰聚丙烯微
发泡材料应用制件表面发花、气痕等严重表面质量问题，获得了性能优异，具有轻量化特征
的矿物填充聚丙烯发泡材料。
具体实施方式
本发明可通过下面优选方案获得进一步的阐述，但这些实施例仅在于举例说明,
不对本发明的范围做出界定。
在实施例和对比例的复合材料配方中，改性聚丙烯使用的是大韩油化工业株式会
社提供的共聚聚丙烯，商品牌号为CB5230，共混时使用的聚丙烯是埃克森美孚公司提供的
共聚聚丙烯，商品牌号为AP03B；无机填料选取3000目的滑石粉，粒径在5～10微米之间；增
韧剂由陶氏化学提供，商品牌号为8407；发泡剂母粒是由日本永和化成提供，商品牌号
EE30C。其他添加剂使用的是抗氧剂，由BASF公司及英国ICE公司提供，商品牌号为Irganox
3114和Negonox DSTP。
实施例1
将改性聚丙烯10wt％，聚丙烯54.1wt％，增韧剂15wt％，滑石粉20wt％，发泡剂母
粒0.5wt％，抗氧剂168 0.3wt％，抗氧剂DSTP 0.1wt％投入高速混合机中混合3～5min，待
混合均匀后，将混合物加入到双螺杆挤出机总，进行熔融共混、挤出造粒。挤出机各段温度
如下：一区190～200℃，二区210～220℃，三区210～220℃，四区210～220℃，五区215～225
℃，六区215～225℃，七区215～225℃，机头温度210～220℃，压力12～18MPa，物料在挤出
机中停留1～2min。
将获得的聚丙烯复合材料加入到注塑机中，在高于发泡剂分解温度之上采用二次
开模技术进行微发泡注塑，注塑机各段温度如下：一区160～165℃，二区175～180℃，三区
200～210℃，四区210～220℃，五区175～180℃。
实施例2
将改性聚丙烯20wt％，聚丙烯44.1wt％，增韧剂15wt％，滑石粉20wt％，发泡剂母
粒0.5wt％，抗氧剂168 0.3wt％，抗氧剂DSTP 0.1wt％投入高速混合机中混合3～5min，待
混合均匀后，将混合物加入到双螺杆挤出机总，进行熔融共混、挤出造粒。挤出机各段温度
如下：一区190～200℃，二区210～220℃，三区210～220℃，四区210～220℃，五区215～225
℃，六区215～225℃，七区215～225℃，机头温度210～220℃，压力12～18MPa，物料在挤出
机中停留1～2min。
将获得的聚丙烯复合材料加入到注塑机中，在高于发泡剂分解温度之上采用二次
开模技术进行微发泡注塑，注塑机各段温度如下：一区160～165℃，二区175～180℃，三区
200～210℃，四区210～220℃，五区175～180℃。
实施例3
将改性聚丙烯30wt％，聚丙烯34.1wt％，增韧剂15wt％，滑石粉20wt％，发泡剂母
粒0.5wt％，抗氧剂168 0.3wt％，抗氧剂DSTP 0.1wt％投入高速混合机中混合3～5min，待
混合均匀后，将混合物加入到双螺杆挤出机总，进行熔融共混、挤出造粒。挤出机各段温度
如下：一区190～200℃，二区210～220℃，三区210～220℃，四区210～220℃，五区215～225
℃，六区215～225℃，七区215～225℃，机头温度210～220℃，压力12～18MPa，物料在挤出
机中停留1～2min。
将获得的聚丙烯复合材料加入到注塑机中，在高于发泡剂分解温度之上采用二次
开模技术进行微发泡注塑，注塑机各段温度如下：一区160～165℃，二区175～180℃，三区
200～210℃，四区210～220℃，五区175～180℃。
实施例4
将改性聚丙烯40wt，聚丙烯24.1wt％，增韧剂15wt％，滑石粉20wt％，发泡剂母粒
0.5wt％，抗氧剂168 0.3wt％，抗氧剂DSTP 0.1wt％投入高速混合机中混合3～5min，待混
合均匀后，将混合物加入到双螺杆挤出机总，进行熔融共混、挤出造粒。挤出机各段温度如
下：一区190～200℃，二区210～220℃，三区210～220℃，四区210～220℃，五区215～225
℃，六区215～225℃，七区215～225℃，机头温度210～220℃，压力12～18MPa，物料在挤出
机中停留1～2min。
将获得的聚丙烯复合材料加入到注塑机中，在高于发泡剂分解温度之上采用二次
开模技术进行微发泡注塑，注塑机各段温度如下：一区160～165℃，二区175～180℃，三区
200～210℃，四区210～220℃，五区175～180℃。
实施例5
将改性聚丙烯50wt％，聚丙烯14.1wt％，增韧剂15wt％，滑石粉20wt％，发泡剂母
粒0.5wt％，抗氧剂168 0.3wt％，抗氧剂DSTP 0.1wt％投入高速混合机中混合3～5min，待
混合均匀后，将混合物加入到双螺杆挤出机总，进行熔融共混、挤出造粒。挤出机各段温度
如下：一区190～200℃，二区210～220℃，三区210～220℃，四区210～220℃，五区215～225
℃，六区215～225℃，七区215～225℃，机头温度210～220℃，压力12～18MPa，物料在挤出
机中停留1～2min。
将获得的聚丙烯复合材料加入到注塑机中，在高于发泡剂分解温度之上采用二次
开模技术进行微发泡注塑，注塑机各段温度如下：一区160～165℃，二区175～180℃，三区
200～210℃，四区210～220℃，五区175～180℃。
对比例
将聚丙烯64.1wt％，增韧剂15wt％，滑石粉20wt％，发泡剂母粒0.5wt％，抗氧剂
168 0.3wt％，抗氧剂DSTP 0.1wt％投入高速混合机中混合3～5min，待混合均匀后，将混合
物加入到双螺杆挤出机总，进行熔融共混、挤出造粒。挤出机各段温度如下：一区190～200
℃，二区210～220℃，三区210～220℃，四区210～220℃，五区215～225℃，六区215～225
℃，七区215～225℃，机头温度210～220℃，压力12～18MPa，物料在挤出机中停留1～2min。
将获得的聚丙烯复合材料加入到注塑机中，在高于发泡剂分解温度之上采用二次
开模技术进行微发泡注塑，注塑机各段温度如下：一区160～165℃，二区175～180℃，三区
200～210℃，四区210～220℃，五区175～180℃。
在进行微孔注塑发泡的过程中，要确保每次开模的行程一致，由此获得密度及性
能都比较稳定的微发泡产品。
表观密度按照ISO 1183-1进行测试；弯曲性能按照ISO 178进行测试，试样尺寸为
80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；简支梁缺口冲击强度按ISO 179-1进行测
试，试样尺寸为80×10×4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一。泡孔通过显微镜进行观察，
外观测试主要是通过人眼进行观察。
实施例1～5和对比例所得产品各项物理性能的测试结果列于表1中。
将实施例1～5和对比例进行比较可知，加入改性聚丙烯后，发泡材料的刚性会有
微小幅度的增加，冲击强度会有微小幅度的降低，同时发现改性聚丙烯的添加量越大这种
现象相对较为明显。泡孔与外观方面随着改性聚丙烯的加入量增加，泡孔越来越均匀致密，
同时表面的气痕出现的越来越少，高添加量下基本消失。说明改性聚丙烯的加入，在一定程
度上提高了聚丙烯复合材料的熔体强度，这对避免或减少注塑发泡过程中泡孔的坍塌、破
裂及并孔现象的发生是有利的，从而可在一定程度上提高微发泡聚丙烯复合材料的力学性
能和改善发泡材料的表面外观。
表1微孔发泡聚丙烯复合材料物理性能测试结果
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应
涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围
为准。