阻燃隔音发泡板材及其制备方法与流程

本发明涉及发泡材料高分子领域技术领域，具体涉及一种阻燃隔音发泡板材及其制备方法。


背景技术：

目前无论是在建筑还是汽车内饰上均提倡绿色环保理念，例如在楼地面的保温隔音上面使用的板材和汽车内饰上使用的板材均需要安全环保的材料，聚丙烯作为安全无毒无污染的材料被广泛用于楼地面的保温隔音上面使用的板材和汽车内饰的板材上。聚丙烯板材是有聚丙烯经发泡得到，目前的发泡手段有主要有物理发泡和化学发泡，但是物理发泡手段对工艺的要求较高，化学发泡相较于物理发泡工艺较成熟，但目前在化学发泡制备得到的聚丙烯板材的隔音达不到理想效果，主要是由于聚丙烯自身的结构较难发泡，需要添加一定量的成核剂，但是成核剂与聚丙烯之间的相容性较差，导致最后制备得到的聚丙烯板材的隔音性能难以达到理想效果。


技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术聚丙烯类发泡剂隔音性能较差的缺点，提供一种阻燃隔音发泡板材及其制备方法，该阻燃隔音发泡板材具有不但具有较好的隔音性能，而且还有较好的阻燃性能。为了实现上述目的，本发明的第一个方面提供了一种阻燃隔音发泡板材，按重量份计，所述板材的制备原料包括，聚丙烯50-150份、无机助剂5-20份、相容剂1-10份、发泡剂2-15份、阻燃剂0.5-5份、加工助剂0-5份；其中，所述无机助剂为二氧化硅气凝胶、水滑石、有机蒙脱土的组合物。优选地，所述二氧化硅气凝胶、水滑石、有机蒙脱土的重量比为1：（0.5-1）：（0.1-0.5）。优选地，所述二氧化硅气凝胶的平均粒径为10-80μm。优选地，所述二氧化硅气凝胶的孔隙率为90-95%。优选地，所述二氧化硅气凝胶的比表面积为600-800m2/g。优选地，所述水滑石为锂铝类水滑石、层状镁铝水滑石和钙铝水滑石中的一种或多种。优选地，所述聚丙烯包括聚丙烯无规共聚物与聚丙烯均聚物的组合物。优选地，所述聚丙烯无规共聚物与聚丙烯均聚物的重量比为100：（10-30）优选地，所述聚丙烯无规共聚物在230℃、2.16kg载荷下的熔融指数为1-4g/10min。优选地，所述聚丙烯均聚物在230℃、2.16kg载荷下的熔融指数为1-4g/10min。优选地，所述相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、硅油，硅氧烷中的一种或多种。优选地，所述发泡剂包括机化学发泡剂。
优选地，所述阻燃剂包括磷系阻燃剂。优选地，所述磷系阻燃剂选自磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、丁苯系磷酸酯和丙苯系磷酸酯中的一种或多种。优选地，所述阻燃剂还包括硫酸镁，其与磷系阻燃剂的重量比为（0.5-1）：1。优选地，所述加工助剂包括润滑剂、抗静电剂和抗氧剂的组合物，其质量比为1：（0.1-1）：（0.1-1）。本发明第二方面提供上述板材的制备方法，其特征在于，该方法包括：（1）按重量份，将板材的制备原料混合得预混料；（2）将预混料送至螺杆挤出机中，物料在螺杆料筒中熔融、混炼，挤压、发泡，之后经挤出机挤出、模具定型得到所述板材。优选地，所述料筒温度为160-200℃，模头温度为165-175℃，螺杆转速为40-100转/分钟。与现有技术相比，本发明至少具有下述有机效果：本发明以二氧化硅气凝胶、水滑石、有机蒙脱土的组合物作为无机助剂不但有利于聚丙烯的发泡工艺，而且其相互协同作用使得制备得到的板材不但具有较好的隔音性，而且还具有较好的阻燃性。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。本发明第一方面提供一种阻燃隔音发泡板材，其中，按重量份计，所述板材的制备原料包括，聚丙烯50-150份、无机助剂5-20份、相容剂1-10份、发泡剂2-15份、阻燃剂0.5-5份、加工助剂0-5份。在一些优选的实施方式中，所述板材的制备原料包括，聚丙烯80-120份、无机助剂10-15份、相容剂3-7份、阻燃剂1-3份、发泡剂5-10份、加工助剂0.5-2份。聚丙烯在一些实施方式中，所述聚丙烯包括聚丙烯无规共聚物与聚丙烯均聚物的组合物。在本发明中，使用以聚丙烯包括聚丙烯无规共聚物、聚丙烯均聚物的组合物为基体，不但能够制备得到阻燃隔音性能更好的板材，发明人发现，该基体使得发泡过程更得到更好地控制，进而得到的板材的性能更佳。在一些实施方式中，所述聚丙烯无规共聚物与聚丙烯均聚物的重量比为100：（10-30），优选为100：（15-20）。采用前述实施方式，能更好地增加板材的隔音性能。在本发明中，可以理解的是，所述聚丙烯无规共聚物是丙烯单体与其他聚合单体（例如乙烯、丁烯等）无规共聚得到的，只要能实现本发明的目的，其他聚合单体的种类没有特殊限制，在本发明中，以丙烯单体与乙烯单体共聚得到的聚丙烯无规共聚物作为示例性说明。在一些实施方式中，所述聚丙烯无规共聚物在230℃、2.16kg载荷下的熔融指数为
1-4g/10min（例如1g/10min、2.1g/10min、3g/10min或4g/10min）。在本发明中，聚丙烯无规共聚物可通过市售得到，例如牌号为exxonmobil
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pp9122（在230℃、2.16kg载荷下的熔融指数为2.1g/10min）的市售品。在一些实施方式中，所述聚丙烯均聚物在230℃、2.16kg载荷下的熔融指数为1-4g/10min（例如1g/10min、2.1g/10min、3g/10min或4g/10min）。在本发明中，所述聚丙烯均聚物可通过市售得到，例如牌号为daploy
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wb140hms（在230℃、2.16kg载荷下的熔融指数为2.1g/10min）的市售品。无机填料在一些实施方式中，所述无机助剂为二氧化硅气凝胶、水滑石、有机蒙脱土的组合物。在一些优选的实施方式中，所述二氧化硅气凝胶、水滑石、有机蒙脱土的重量比为1：（0.5-1）：（0.1-0.5）。在一些优选的实施方式中，所述二氧化硅气凝胶的平均粒径为10-80μm（例如10μm、15μm、25μm、40μm、50μm或80μm）。在一些优选的实施方式中，所述二氧化硅气凝胶的孔隙率为90-95%。在一些优选的实施方式中，所述二氧化硅气凝胶的比表面积为600-800m2/g。在本发明中，二氧化硅气凝胶可通过市售得到，包括但不限于深圳中凝科技有限公司的ag-d气凝胶粉体。在一些实施方式中，所述水滑石为锂铝类水滑石、层状镁铝水滑石和钙铝水滑石中的一种或多种，优选为层状镁铝水滑石。在一些优选的实施方式中，所述层状镁铝水滑石的平均粒径为1-5μm（例如1μm、2.5μm、4μm或5μm）。在一些优选的实施方式中，所述层状镁铝水滑石的主晶层厚度为0.1-0.8μm（例如0.1μm、0.4μm、0.6μm或0.8μm）。在本发明中，所述层状镁铝水滑石可通过市售得到，包括但不限于丹东松原的镁铝水滑石层状材料（平均粒径为2.5μm、晶层厚度为0.4μm）。在一些实施方式中，所述有机蒙脱土为含羧基的有机铵改性的有机蒙脱土。在一些实施方式中，所述有机蒙脱土的平均粒径为50-100μm。在本发明中，所述有机蒙脱土可通过市售得到，包括但不限于丰虹的型号为dk5的有机蒙脱土。在本发明中，为了使板材具有较好的隔音性，本技术的发明人选择使用具有隔音性能的二氧化硅气凝胶作为添加剂，但发现，单一的二氧化硅气凝胶加入，板材的隔音效果并不佳，经过实验发明人发现，使用特定比例的二氧化硅气凝胶、水滑石、有机蒙脱土相互协同作用不但能更好地增加板材的隔音性，而且还能增加板材的阻燃性，发明人推测有机蒙脱土，尤其是含羧基的有机铵改性的有机蒙脱土在相容剂的作用下能携带二氧化硅气凝胶和有机蒙脱土更好地分散在体系中，同时层状的层状结构的结构能够使得声波在传播过程中不断衰减，且还硫酸镁等阻燃剂相互作用更好地增加板材的阻燃性；且三者相互协同作用在本发明的基体中还能相当于成核剂的作用，有利于本发明的基体的发泡。相容剂
在一些实施方式中，所述相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、硅油，硅氧烷中的一种或多种，优选为马来酸酐接枝聚丙烯。在本发明中，只要能实现本发明的目的，所述马来酸酐接枝聚丙烯的来源没有特殊限定，包括但不限于牌号为韩国skpp r680s的马来酸酐接枝聚丙烯。发泡剂在一些实施方式中，所述发泡剂包括机化学发泡剂，例如碳酸氢钠、碳酸氢铵、偶氮二甲酸二异丙酯、4,4'-氧代双苯磺酰肼等。阻燃剂在一些实施方式中，所述阻燃剂包括磷系阻燃剂。在一些优选的实施方式中，所述磷系阻燃剂选自磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、丁苯系磷酸酯和丙苯系磷酸酯中的一种或多种。在一些优选的实施方式中，所述阻燃剂还包括硫酸镁，其与磷系阻燃剂的重量比为（0.5-1）：1。磷系阻燃剂在含氧基体中具有较好的阻燃性能，但是单独的磷系阻燃剂在聚丙烯体系中的阻燃性较差，发明人意外发现，本发明中水滑石和硫酸镁存在下，本发明中少量的阻燃剂也能起到好的阻燃效果，发明人推测水滑石中的羟基与磷系阻燃剂相互协同作用，更有助于阻燃效果，且硫酸镁能进一步抑制可能存在的水滑石可能的水化作用。加工助剂在本发明中，本领域技术人员可根据需要选择加工助剂的种类，例如润滑剂、抗静电剂和抗氧剂中的一种或多种。在一些实施方式中，所述加工助剂包括润滑剂、抗静电剂和抗氧剂的组合物，其质量比为1：（0.1-1）：（0.1-1）。在本发明中，可以列举的润滑剂有芥酸酰胺、硬脂酸、石蜡等。在本发明中，可以列举的抗静电剂n,n-二羟乙基十八胺、巴斯夫抗静电剂p22等。在本发明中，可以列举的抗氧剂有抗氧剂1010、抗氧剂626、抗氧剂1076等。本发明中的板材可用于建筑或是汽车内饰等领域。本发明第二方面提供了上述阻燃隔音发泡板材的制备方法，其中，该方法包括：（1）按重量份，将板材的制备原料混合得预混料；（2）将预混料送至螺杆挤出机中，物料在螺杆料筒中熔融、混炼，挤压、发泡，之后经挤出机挤出、模具定型得到所述板材。在本发明中，步骤（1）中的混合没有特殊限制，只要能混合均匀即可。例如在高速混合机中混合5-30min。在本发明中，在一些实施方式中，所述料筒温度为160-200℃，模头温度为165-175℃，螺杆转速为40-100转/分钟。在本发明中，螺杆挤出机为本领域常用的螺杆挤出机，其具体构造没有特殊限制，在本发明中不多加赘述。在本发明中，模具定型时的模具形状可根据具体需要进行选择，本发明不多加赘述。另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例实施例1实施例1提供了一种阻燃隔音发泡板材，按重量份计，板材的制备原料包括：牌号为exxonmobil
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pp9122的聚丙烯无规共聚物70份、牌号为daploy
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wb140hms的聚丙烯均聚物12份、二氧化硅气凝胶（平均粒径为15μm、孔隙率为90%、比表面积为600m2/g）6份、层状镁铝水滑石（丹东松原的镁铝水滑石层状材料，平均粒径为2.5μm、晶层厚度为0.4μm）3份、含羧基的有机铵改性的有机蒙脱土（丰虹的型号为dk5的有机蒙脱土，均粒径为75μm）1份、韩国skpp r680s的马来酸酐接枝聚丙烯4份、磷酸三甲苯酯1份、硫酸镁0.5份、碳酸氢钠5份、硬脂酸0.6份、n,n-二羟乙基十八胺0.1份、抗氧剂1010 0.1份；板材的制备方法包括：（1）将板材的制备原料在高速混合机中混合10min得预混料；（2）将预混料送至螺杆挤出机中，物料在螺杆料筒中熔融、混炼，挤压、发泡，之后经挤出机挤出、模具定型得到所述厚度为5mm的板材步骤（2）中，料筒温度为192℃，模头温度为172℃，螺杆转速为40转/分钟。实施例2实施例2提供了一种阻燃隔音发泡板材，按重量份计，板材的制备原料包括：牌号为exxonmobil
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pp9122的聚丙烯无规共聚物80份、牌号为daploy
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wb140hms的聚丙烯均聚物15份、二氧化硅气凝胶（平均粒径为50μm、孔隙率为95%、比表面积为700m2/g）6份、层状镁铝水滑石（丹东松原的镁铝水滑石层状材料，平均粒径为2.5μm、晶层厚度为0.4μm）4.5份、含羧基的有机铵改性的有机蒙脱土（丰虹的型号为dk5的有机蒙脱土，均粒径为75μm）2份、韩国skpp r680s的马来酸酐接枝聚丙烯5份、磷酸三苯酯1.2份、硫酸镁1份、碳酸氢钠8份、硬脂酸1份、n,n-二羟乙基十八胺0.5份、抗氧剂1010 0.5份；板材的制备方法包括：（1）将板材的制备原料在高速混合机中混合20min得预混料；（2）将预混料送至螺杆挤出机中，物料在螺杆料筒中熔融、混炼，挤压、发泡，之后经挤出机挤出、模具定型得到所述厚度为5mm的板材步骤（2）中，料筒温度为195℃，模头温度为175℃，螺杆转速为60转/分钟。实施例3实施例3提供了一种阻燃隔音发泡板材，按重量份计，板材的制备原料包括：牌号为exxonmobil
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pp9122的聚丙烯无规共聚物100份、牌号为daploy
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wb140hms的聚丙烯均聚物20份、二氧化硅气凝胶（平均粒径为50μm、孔隙率为95%、比表面积为700m2/g）6份、层状镁铝水滑石（丹东松原的镁铝水滑石层状材料，平均粒径为2.5μm、晶层厚度为0.4μm）6份、含羧基的有机铵改性的有机蒙脱土（丰虹的型号为dk5的有机蒙脱土，均粒径为75μm）3份、韩国skpp r680s的马来酸酐接枝聚丙烯7份、磷酸三苯酯1.5份、硫酸镁1.5份、碳酸氢钠10份、硬脂酸1份、n,n-二羟乙基十八胺0.5份、抗氧剂1010 0.5份；板材的制备方法包括：（1）将板材的制备原料在高速混合机中混合20min得预混料；（2）将预混料送至螺杆挤出机中，物料在螺杆料筒中熔融、混炼，挤压、发泡，之后经挤出机挤出、模具定型得到所述厚度为5mm的板材
步骤（2）中，料筒温度为198℃，模头温度为175℃，螺杆转速为60转/分钟。实施例4按照实施例2的方法，不同之处在于：牌号为exxonmobil
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pp9122的聚丙烯无规共聚物为90重量份、牌号为daploy
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wb140hms的聚丙烯均聚物为5重量份；其余同实施例2。实施例5按照实施例2的方法，不同之处在于：磷酸三苯酯为2.2重量份、硫酸镁0重量份；其余同实施例2。对比例1按照实施例2的方法，不同之处在于：二氧化硅气凝胶为7重量份、层状镁铝水滑石5.5重量份、含羧基的有机铵改性的有机蒙脱土0重量份；其余同实施例2。对比例2按照实施例2的方法，不同之处在于：二氧化硅气凝胶为12.5重量份、层状镁铝水滑石0重量份、含羧基的有机铵改性的有机蒙脱土0重量份；其余同实施例2。性能测试1、氧指数测试：按国标gbt2406.2-2009中的方法对实施例1和对比例中的板材进行氧指数测试，测试结果如表1所示。2、运用jtzb驻波声学测试仪测量实施例1和对比例中的板材对各频段声波的损耗，最终确定材料的降噪效果, 测试结果如表1所示。表1氧指数（%）隔声量（db）实施例13642.2实施例23643.2实施例33842.8实施例43436.8实施例53239.3
对比例12833.4对比例22428.1通过表1的结果可知，本发明实施例1-5中的板材不但具有较好的隔音性，而且还具有较好的阻燃性能。