CN117164932B - 一种注塑发泡聚丙烯材料及其制备方法和在轻量化高性能瓶盖中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及于聚丙烯复合材料技术领域，且公开了一种注塑发泡聚丙烯材料及其制备方法和在轻量化高性能瓶盖中的应用。制备方法包括：将邻苯二甲酸酐、纳米氧化锌、羟丙基‑β‑环糊精包合物混合，制得复合成核剂；将等规聚丙烯、复合成核剂、丙烯基弹性体、抗氧剂混合制得改性聚丙烯；将聚六亚甲基二胺基盐酸胍与环氧氯丙烷聚合，制得抗菌剂，将抗菌剂与聚对苯二甲酸乙二醇酯熔融聚合，加入改性沸石分子筛，制得改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；将改性聚对苯二甲酸乙二醇酯作为成纤树脂，改性聚丙烯作为基体树脂，原位微纤化制得注塑发泡聚丙烯材料。本发明制备的注塑发泡聚丙烯材料在轻量化高性能瓶盖中有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及于聚丙烯复合材料技术领域，具体涉及一种注塑发泡聚丙烯材料及其制备方法和在轻量化高性能瓶盖中的应用。
背景技术
聚丙烯是一种热塑性轻质通用塑料，具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，这使得聚丙烯在众多领域得到广泛的开发应用。聚丙烯发泡材料是在聚丙烯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，既保证了制品的性能，又保持了外观的美观性。开发轻量化高性能的聚丙烯发泡材料及其构件在食品包装等领域具有重要意义。
微发泡注塑成型是制备轻量化高性能聚丙烯构件的一种理想途径，这种工艺具有高效率、工艺适应性强、可直接成型复杂形状塑件等优势。但目前运用微发泡注塑成型工艺生产的聚丙烯材料具有产品外观不良、力学性能差、减重有限等诸多局限，限制了其在注塑成型领域的广泛应用。同时，由于聚丙烯的发泡工艺窗口较小，给发泡材料的制备带来了难度。
现有技术如中国专利申请CN103910935A公开了一种注塑级物理发泡聚丙烯材料及其制备方法，通过在聚丙烯中加入了一定量的高熔体强度聚乙烯对聚丙烯进行改性，提高了材料的低温性能，增强聚丙烯材料的流动性，且加入了主、辅助氧化剂使得聚丙烯材料在挤出及注塑过程中避免因长期加热而老化。但由于其制备的聚丙烯材料中高熔体强度聚乙烯无法与聚丙烯材料原位纤维化，所制备的聚丙烯材料力学性能略低，且缺乏二氧化碳位点，本身不具有抗菌性，限制了聚丙烯材料在轻量化高性能瓶盖中的应用发展。
现有技术如中国专利申请CN109836702A公开了一种β成核剂选择性分布的聚丙烯基原位微纤发泡材料及其制备方法，通过将β成核剂选择性分布于聚丙烯基原位微纤复合材料的微纤中，从而提高聚丙烯的发泡性能，制备得到的聚丙烯基发泡材料表观密度低、发泡倍率高、泡孔密度大，具有优异的力学性能。但由于其制备的聚丙烯材料中缺乏二氧化碳位点，且本身不具有抗菌性，限制了聚丙烯材料在轻量化高性能瓶盖中的应用发展。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，制得的聚丙烯材料具有优异的发泡性能和优良的力学性能、抗菌性能，在轻量化高性能瓶盖中具有广泛的应用前景。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）、将聚六亚甲基二胺基盐酸胍与环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺混合溶解后，加入三氟化硼乙醚，反应，反应结束后，加入乙醇钠，继续反应，反应结束后，过滤，旋蒸，得到抗菌剂；
步骤（2）、将二硬脂酰氧基硅酸乙酯与乙酸乙酯混合溶解后，加入沸石分子筛与去离子水，反应，反应结束后，抽滤，洗涤，干燥，得到改性沸石分子筛；将聚对苯二甲酸乙二醇酯与抗菌剂熔融共混反应，反应结束后，加入改性沸石分子筛熔融挤出，造粒，得到改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；
步骤（3）、将邻苯二甲酸酐与纳米氧化锌混合，得到纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物；将羟丙基-β-环糊精溶液滴加至等规聚丙烯溶液中，滴加完毕后，反应，反应结束后，过滤，洗涤，干燥，得到羟丙基-β-环糊精包合物；将纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物与羟丙基-β-环糊精包合物混合，得到复合成核剂；将等规聚丙烯、复合成核剂、丙烯基弹性体、抗氧剂混合，熔融挤出，造粒，得到改性聚丙烯；将改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯加入同向双螺杆挤出机中，熔融挤出，拉伸、淬冷、切粒，得到注塑发泡聚丙烯材料。
优选地，所述步骤（1）中：聚六亚甲基二胺基盐酸胍、环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺、三氟化硼乙醚、乙醇钠的质量比为（34-40）：（30-35）：（145-150）：（0.45-0.5）：（20.5-21）；反应的条件为：在55-60℃温度下反应4-6h；继续反应的条件为：在25-30℃温度下反应7-8h。
优选地，所述步骤（2）中的二硬脂酰氧基硅酸乙酯包括以下步骤制备而成：将正硅酸乙酯与硬脂酸混合，反应，得到二硬脂酰氧基硅酸乙酯；正硅酸乙酯与硬脂酸的摩尔比为1：2；反应的条件为：在90-110℃温度下反应3-4h。
优选地，所述步骤（2）中：二硬脂酰氧基硅酸乙酯与乙酸乙酯的质量比为1：（5-8）；二硬脂酰氧基硅酸乙酯、沸石分子筛、去离子水的质量比为10：50：（0.1-1）；反应的条件为：在3500-4000r/min转速下、50-55℃温度下搅拌反应4h。
优选地，所述步骤（2）中：聚对苯二甲酸乙二醇酯、抗菌剂、改性沸石分子筛的质量比为（980-990）：（5-10）：（5-10）；熔融共混反应的条件为：在270℃温度下熔融共混反应5-6min；熔融挤出的条件为：挤出机进料段的温度为270℃，熔融段的温度为275℃，出料段的温度为275℃；螺杆转速为60-120r/min。
优选地，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯经过干燥处理。
优选地，所述步骤（3）中：邻苯二甲酸酐与纳米氧化锌的摩尔比为1：1；等规聚丙烯与羟丙基-β-环糊精的摩尔比为1：1；滴加的条件为：在120℃温度下滴加10-30min；反应的条件为：在120-130℃温度下搅拌反应3-4h，在室温下继续搅拌反应24h。
优选地，所述步骤（3）中：羟丙基-β-环糊精溶液是由羟丙基-β-环糊精溶于二甲亚砜中配制而成，羟丙基-β-环糊精与二甲亚砜的摩尔比为1：（56-60）；等规聚丙烯溶液是由等规聚丙烯与1,2,4-三氯苯在氮气氛围中、120℃温度下搅拌溶解配制而成，等规聚丙烯与1,2,4-三氯苯的摩尔比为1：（320-350）。
优选地，洗涤操作包括：将过滤沉淀物依次用热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮洗涤。
进一步地，热的1,2,4-三氯苯包括120-130℃温度下的1,2,4-三氯苯。
优选地，所述步骤（3）中：纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物与羟丙基-β-环糊精包合物的质量比为（1-2）：1；等规聚丙烯、复合成核剂、丙烯基弹性体、抗氧剂的质量比为1000：（0.5-2）：（15-20）：（2-5）；熔融挤出的条件为：挤出区1段的温度为190℃，2-6段的温度为200℃，7段的温度为190℃；喂料螺杆转速为20r/min，主机螺杆转速为200r/min。
进一步地，抗氧剂包括抗氧剂1010。
优选地，所述步骤（3）中：改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯以质量比（93-99）：（1-7）；熔融挤出的条件为：挤出区1段的温度为160℃，2段的温度为190℃，3段的温度为235℃，4-6段的温度为260℃，7段的温度为255℃；螺杆转速为90r/min，喂料速度为8r/min；热拉伸比为6-10。
优选地，一种采用如上所述的一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法制备得到的注塑发泡聚丙烯材料。
优选地，一种如上所述的一种注塑发泡聚丙烯材料在轻量化高性能瓶盖中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：邻苯二甲酸酐与纳米氧化锌在聚丙烯加工过程中的高温条件下会反应生成邻苯二甲酸锌，这种有机羧酸金属盐类物质具有优异的成核性能；本发明中通过将邻苯二甲酸酐与纳米氧化锌混合之后与羟丙基-β-环糊精包合物混合制得复合成核剂，这种复合成核剂相较于单一成核剂在聚丙烯加工过程中具有更强的成核作用，可以更好的改善聚丙烯的抗冲击性能。
本发明中通过将聚六亚甲基二胺基盐酸胍与环氧氯丙烷聚合，得到具有活性端氨基的抗菌剂，再通过化学键将抗菌剂与聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂分子相联结，赋予了聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂长效抗菌的性能，同时改善了聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂在加工过程中稳定性较差的缺点，使抗菌功能化聚对苯二甲酸乙二醇酯在作为成纤树脂在原位微纤化时具有更好的稳定性。
同时，聚对苯二甲酸乙二醇酯作为成纤树脂在聚丙烯基体内形成了纤维增强网络，显著提升了聚丙烯熔体强度，改善了材料的力学性能。且由于抗菌功能化聚对苯二甲酸乙二醇酯分子链上的胍基具有强碱性，在注塑发泡时可以有效捕获二氧化碳气体分子，作为亲和位点使得二氧化碳在材料体系中均匀分散。
此外，沸石分子筛是一种良好的聚对苯二甲酸乙二醇酯成核剂，通过对其表面改性，提高了分散性，有效加速和促进了聚对苯二甲酸乙二醇酯的结晶。同时由于其具有空腔结构，其气体/固体界面有效降低了注塑发泡过程中材料的异相成核能垒，加快了泡孔成核的速度，提高了发泡效率。
本发明中通过将抗菌功能化聚对苯二甲酸乙二醇酯作为成纤树脂，改性聚丙烯作为基体树脂，原位微纤化制得了注塑发泡聚丙烯材料，材料中微纤化纤维的存在可以在不过多损失力学性能的基础上做到有效减重，满足目前聚丙烯材料在塑料瓶盖制品中轻量化、高性能的品质需求。
附图说明
图1是本发明中制备注塑发泡聚丙烯材料的工艺流程图；
图2是本发明中制备改性聚丙烯的工艺流程图；
图3是本发明中制备抗菌剂的亲核取代反应以及抗菌剂与聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚反应的反应示意图；
图4是本发明中实施例1-5和对比例1-3制备的注塑发泡聚丙烯材料力学性能测试中的拉伸强度柱状图；
图5是本发明中实施例1-5和对比例1-3制备的注塑发泡聚丙烯材料力学性能测试中的缺口冲击强度柱状图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例公开了一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）、将邻苯二甲酸酐与纳米氧化锌以摩尔比1：1混合均匀，在105℃温度下干燥12h，得到纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物；将等规聚丙烯与1,2,4-三氯苯以摩尔比1：320混合，在氮气氛围中，120℃温度下搅拌溶解，得到等规聚丙烯溶液；维持120℃温度，向等规聚丙烯溶液中滴加羟丙基-β-环糊精溶液，滴加时间10min；滴加完毕后，在120℃温度下搅拌反应4h，反应结束后，冷却至室温，继续搅拌反应24h，反应结束后，过滤，过滤沉淀物依次用热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮洗涤后，在室温下真空干燥24h，得到羟丙基-β-环糊精包合物；将纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物与羟丙基-β-环糊精包合物以质量比2：1混合，得到复合成核剂；将等规聚丙烯、复合成核剂、丙烯基弹性体、抗氧剂1010以质量比1000：2：20：5混合熔融，挤出造粒，得到改性聚丙烯；其中，向等规聚丙烯溶液中滴加羟丙基-β-环糊精溶液时，等规聚丙烯与羟丙基-β-环糊精的摩尔比为1：1；羟丙基-β-环糊精溶液是由羟丙基-β-环糊精溶于二甲亚砜中配制而成，羟丙基-β-环糊精与二甲亚砜的摩尔比为1：56；热的1,2,4-三氯苯为130℃温度下的1,2,4-三氯苯；过滤沉淀物、热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮的质量比为1：3：5：5；熔融挤出的条件为：挤出区1段的温度为190℃，2-6段的温度为200℃，7段的温度为190℃；喂料螺杆转速为20r/min，主机螺杆转速为200r/min；
步骤（2）、将聚六亚甲基二胺基盐酸胍、环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺混合，聚六亚甲基二胺基盐酸胍溶解后，加入三氟化硼乙醚，在55℃温度下反应6h；反应结束后，加入乙醇钠，在30℃温度下继续反应7h；反应结束后，过滤，将滤液在转速200r/min、真空度0.03MPa、温度70℃的条件下旋蒸，去除N,N-二甲基甲酰胺和未反应完的环氧氯丙烷，得到抗菌剂；将正硅酸乙酯与硬脂酸以摩尔比1：2混合，在110℃温度下反应3h，得到二硬脂酰氧基硅酸乙酯；将二硬脂酰氧基硅酸乙酯与乙酸乙酯以质量比1：5混合溶解，加入沸石分子筛与去离子水，在转速3500r/min，55℃温度下搅拌反应4h，反应结束后，抽滤，得到改性沸石分子筛粗产物；将改性沸石分子筛粗产物用去离子水洗涤，改性沸石分子筛粗产物与去离子水的质量比为1：5，在50℃温度下干燥10h，得到改性沸石分子筛；将聚对苯二甲酸乙二醇酯在130℃温度下真空干燥24h后，与抗菌剂混合，在270℃温度下混合熔融反应5min，反应结束后，加入改性沸石分子筛混合均匀，挤出、造粒，得到改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；其中，聚六亚甲基二胺基盐酸胍、环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺、三氟化硼乙醚、乙醇钠的质量比为34：30：145：0.45：20.5；二硬脂酰氧基硅酸乙酯、沸石分子筛、去离子水的质量比为10：50：0.1；聚对苯二甲酸乙二醇酯、抗菌剂、改性沸石分子筛的质量比为980：10：10；挤出的条件为：挤出机进料段的温度为270℃，熔融段的温度为275℃，出料段的温度为275℃；螺杆转速为60r/min；
步骤（3）、将改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯加入同向双螺杆挤出机中熔融共混，得到熔体，熔体以线状挤出，经拉伸、淬冷、切粒，得到注塑发泡聚丙烯材料；其中，改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯以质量比93：7；热拉伸比为10；挤出的条件为：挤出区1段的温度为160℃，2段的温度为190℃，3段的温度为235℃，4-6段的温度为260℃，7段的温度为255℃；螺杆转速为90r/min，喂料速度为8r/min。
实施例2
本实施例公开了一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）、将邻苯二甲酸酐与纳米氧化锌以摩尔比1：1混合均匀，在80℃温度下干燥24h，得到纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物；将等规聚丙烯与1,2,4-三氯苯以摩尔比1：350混合，在氮气氛围中，120℃温度下搅拌溶解，得到等规聚丙烯溶液；维持120℃温度，向等规聚丙烯溶液中滴加羟丙基-β-环糊精溶液，滴加时间30min；滴加完毕后，在130℃温度下搅拌反应3h，反应结束后，冷却至室温，继续搅拌反应24h，反应结束后，过滤，过滤沉淀物依次用热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮洗涤后，在室温下真空干燥30h，得到羟丙基-β-环糊精包合物；将纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物与羟丙基-β-环糊精包合物以质量比1：1混合，得到复合成核剂；将等规聚丙烯、复合成核剂、丙烯基弹性体、抗氧剂1010以质量比1000：1.5：18：4混合熔融，挤出造粒，得到改性聚丙烯；其中，向等规聚丙烯溶液中滴加羟丙基-β-环糊精溶液时，等规聚丙烯与羟丙基-β-环糊精的摩尔比为1：1；羟丙基-β-环糊精溶液是由羟丙基-β-环糊精溶于二甲亚砜中配制而成，羟丙基-β-环糊精与二甲亚砜的摩尔比为1：60；热的1,2,4-三氯苯为120℃温度下的1,2,4-三氯苯；过滤沉淀物、热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮的质量比为1：5：8：8；熔融挤出的条件为：挤出区1段的温度为190℃，2-6段的温度为200℃，7段的温度为190℃；喂料螺杆转速为20r/min，主机螺杆转速为200r/min；
步骤（2）、将聚六亚甲基二胺基盐酸胍、环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺混合，聚六亚甲基二胺基盐酸胍溶解后，加入三氟化硼乙醚，在60℃温度下反应4h；反应结束后，加入乙醇钠，在25℃温度下继续反应8h；反应结束后，过滤，将滤液在转速80r/min、真空度0.04MPa、温度90℃的条件下旋蒸，去除N,N-二甲基甲酰胺和未反应完的环氧氯丙烷，得到抗菌剂；将正硅酸乙酯与硬脂酸以摩尔比1：2混合，在90℃温度下反应4h，得到二硬脂酰氧基硅酸乙酯；将二硬脂酰氧基硅酸乙酯与乙酸乙酯以质量比1：8混合溶解，加入沸石分子筛与去离子水，在转速4000r/min，50℃温度下搅拌反应4h，反应结束后，抽滤，得到改性沸石分子筛粗产物；将改性沸石分子筛粗产物用去离子水洗涤，改性沸石分子筛粗产物与去离子水的质量比为1：8，在50℃温度下干燥12h，得到改性沸石分子筛；将聚对苯二甲酸乙二醇酯在130℃温度下真空干燥24h后，与抗菌剂混合，在270℃温度下混合熔融反应6min，反应结束后，加入改性沸石分子筛混合均匀，挤出、造粒，得到改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；其中，聚六亚甲基二胺基盐酸胍、环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺、三氟化硼乙醚、乙醇钠的质量比为40：35：150：0.5：21；二硬脂酰氧基硅酸乙酯、沸石分子筛、去离子水的质量比为10：50：1；聚对苯二甲酸乙二醇酯、抗菌剂、改性沸石分子筛的质量比为984：8：8；挤出的条件为：挤出机进料段的温度为270℃，熔融段的温度为275℃，出料段的温度为275℃；螺杆转速为120r/min；
步骤（3）、将改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯加入同向双螺杆挤出机中熔融共混，得到熔体，熔体以线状挤出，经拉伸、淬冷、切粒，得到注塑发泡聚丙烯材料；其中，改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯以质量比94：6；热拉伸比为8；挤出的条件为：挤出区1段的温度为160℃，2段的温度为190℃，3段的温度为235℃，4-6段的温度为260℃，7段的温度为255℃；螺杆转速为90r/min，喂料速度为8r/min。
实施例3
本实施例公开了一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）、将邻苯二甲酸酐与纳米氧化锌以摩尔比1：1混合均匀，在95℃温度下干燥18h，得到纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物；将等规聚丙烯与1,2,4-三氯苯以摩尔比1：335混合，在氮气氛围中，120℃温度下搅拌溶解，得到等规聚丙烯溶液；维持120℃温度，向等规聚丙烯溶液中滴加羟丙基-β-环糊精溶液，滴加时间20min；滴加完毕后，在125℃温度下搅拌反应3.5h，反应结束后，冷却至室温，继续搅拌反应24h，反应结束后，过滤，过滤沉淀物依次用热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮洗涤后，在室温下真空干燥26h，得到羟丙基-β-环糊精包合物；将纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物与羟丙基-β-环糊精包合物以质量比1.5：1混合，得到复合成核剂；将等规聚丙烯、复合成核剂、丙烯基弹性体、抗氧剂1010以质量比1000：1：17：3混合熔融，挤出造粒，得到改性聚丙烯；其中，向等规聚丙烯溶液中滴加羟丙基-β-环糊精溶液时，等规聚丙烯与羟丙基-β-环糊精的摩尔比为1：1；羟丙基-β-环糊精溶液是由羟丙基-β-环糊精溶于二甲亚砜中配制而成，羟丙基-β-环糊精与二甲亚砜的摩尔比为1：58；热的1,2,4-三氯苯为125℃温度下的1,2,4-三氯苯；过滤沉淀物、热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮的质量比为1：4：6：6；熔融挤出的条件为：挤出区1段的温度为190℃，2-6段的温度为200℃，7段的温度为190℃；喂料螺杆转速为20r/min，主机螺杆转速为200r/min；
步骤（2）、将聚六亚甲基二胺基盐酸胍、环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺混合，聚六亚甲基二胺基盐酸胍溶解后，加入三氟化硼乙醚，在58℃温度下反应5h；反应结束后，加入乙醇钠，在28℃温度下继续反应7.5h；反应结束后，过滤，将滤液在转速130r/min、真空度0.03MPa、温度80℃的条件下旋蒸，去除N,N-二甲基甲酰胺和未反应完的环氧氯丙烷，得到抗菌剂；将正硅酸乙酯与硬脂酸以摩尔比1：2混合，在100℃温度下反应3.5h，得到二硬脂酰氧基硅酸乙酯；将二硬脂酰氧基硅酸乙酯与乙酸乙酯以质量比1：7混合溶解，加入沸石分子筛与去离子水，在转速3800r/min，52℃温度下搅拌反应4h，反应结束后，抽滤，得到改性沸石分子筛粗产物；将改性沸石分子筛粗产物用去离子水洗涤，改性沸石分子筛粗产物与去离子水的质量比为1：7，在50℃温度下干燥11h，得到改性沸石分子筛；将聚对苯二甲酸乙二醇酯在130℃温度下真空干燥24h后，与抗菌剂混合，在270℃温度下混合熔融反应5.5min，反应结束后，加入改性沸石分子筛混合均匀，挤出、造粒，得到改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；其中，聚六亚甲基二胺基盐酸胍、环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺、三氟化硼乙醚、乙醇钠的质量比为38：34：148：0.45：21；二硬脂酰氧基硅酸乙酯、沸石分子筛、去离子水的质量比为10：50：0.5；聚对苯二甲酸乙二醇酯、抗菌剂、改性沸石分子筛的质量比为986：7：7；挤出的条件为：挤出机进料段的温度为270℃，熔融段的温度为275℃，出料段的温度为275℃；螺杆转速为100r/min；
步骤（3）、将改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯加入同向双螺杆挤出机中熔融共混，得到熔体，熔体以线状挤出，经拉伸、淬冷、切粒，得到注塑发泡聚丙烯材料；其中，改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯以质量比96：4；热拉伸比为6；挤出的条件为：挤出区1段的温度为160℃，2段的温度为190℃，3段的温度为235℃，4-6段的温度为260℃，7段的温度为255℃；螺杆转速为90r/min，喂料速度为8r/min。
实施例4
本实施例公开了一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）、将邻苯二甲酸酐与纳米氧化锌以摩尔比1：1混合均匀，在100℃温度下干燥14h，得到纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物；将等规聚丙烯与1,2,4-三氯苯以摩尔比1：345混合，在氮气氛围中，120℃温度下搅拌溶解，得到等规聚丙烯溶液；维持120℃温度，向等规聚丙烯溶液中滴加羟丙基-β-环糊精溶液，滴加时间25min；滴加完毕后，在120℃温度下搅拌反应4h，反应结束后，冷却至室温，继续搅拌反应24h，反应结束后，过滤，过滤沉淀物依次用热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮洗涤后，在室温下真空干燥28h，得到羟丙基-β-环糊精包合物；将纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物与羟丙基-β-环糊精包合物以质量比2：1混合，得到复合成核剂；将等规聚丙烯、复合成核剂、丙烯基弹性体、抗氧剂1010以质量比1000：0.8：16：3混合熔融，挤出造粒，得到改性聚丙烯；其中，向等规聚丙烯溶液中滴加羟丙基-β-环糊精溶液时，等规聚丙烯与羟丙基-β-环糊精的摩尔比为1：1；羟丙基-β-环糊精溶液是由羟丙基-β-环糊精溶于二甲亚砜中配制而成，羟丙基-β-环糊精与二甲亚砜的摩尔比为1：56；热的1,2,4-三氯苯为120℃温度下的1,2,4-三氯苯；过滤沉淀物、热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮的质量比为1：5：5：5；熔融挤出的条件为：挤出区1段的温度为190℃，2-6段的温度为200℃，7段的温度为190℃；喂料螺杆转速为20r/min，主机螺杆转速为200r/min；
步骤（2）、将聚六亚甲基二胺基盐酸胍、环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺混合，聚六亚甲基二胺基盐酸胍溶解后，加入三氟化硼乙醚，在55℃温度下反应6h；反应结束后，加入乙醇钠，在26℃温度下继续反应8h；反应结束后，过滤，将滤液在转速180r/min、真空度0.03MPa、温度85℃的条件下旋蒸，去除N,N-二甲基甲酰胺和未反应完的环氧氯丙烷，得到抗菌剂；将正硅酸乙酯与硬脂酸以摩尔比1：2混合，在95℃温度下反应3.8h，得到二硬脂酰氧基硅酸乙酯；将二硬脂酰氧基硅酸乙酯与乙酸乙酯以质量比1：5混合溶解，加入沸石分子筛与去离子水，在转速3500r/min，55℃温度下搅拌反应4h，反应结束后，抽滤，得到改性沸石分子筛粗产物；将改性沸石分子筛粗产物用去离子水洗涤，改性沸石分子筛粗产物与去离子水的质量比为1：5，在50℃温度下干燥11h，得到改性沸石分子筛；将聚对苯二甲酸乙二醇酯在130℃温度下真空干燥24h后，与抗菌剂混合，在270℃温度下混合熔融反应6min，反应结束后，加入改性沸石分子筛混合均匀，挤出、造粒，得到改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；其中，聚六亚甲基二胺基盐酸胍、环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺、三氟化硼乙醚、乙醇钠的质量比为34：30：150：0.5：20.5；二硬脂酰氧基硅酸乙酯、沸石分子筛、去离子水的质量比为10：50：0.8；聚对苯二甲酸乙二醇酯、抗菌剂、改性沸石分子筛的质量比为988：6：6；挤出的条件为：挤出机进料段的温度为270℃，熔融段的温度为275℃，出料段的温度为275℃；螺杆转速为80r/min；
步骤（3）、将改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯加入同向双螺杆挤出机中熔融共混，得到熔体，熔体以线状挤出，经拉伸、淬冷、切粒，得到注塑发泡聚丙烯材料；其中，改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯以质量比98：2；热拉伸比为8；挤出的条件为：挤出区1段的温度为160℃，2段的温度为190℃，3段的温度为235℃，4-6段的温度为260℃，7段的温度为255℃；螺杆转速为90r/min，喂料速度为8r/min。
实施例5
本实施例公开了一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）、将邻苯二甲酸酐与纳米氧化锌以摩尔比1：1混合均匀，在100℃温度下干燥14h，得到纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物；将等规聚丙烯与1,2,4-三氯苯以摩尔比1：350混合，在氮气氛围中，120℃温度下搅拌溶解，得到等规聚丙烯溶液；维持120℃温度，向等规聚丙烯溶液中滴加羟丙基-β-环糊精溶液，滴加时间10min；滴加完毕后，在130℃温度下搅拌反应3h，反应结束后，冷却至室温，继续搅拌反应24h，反应结束后，过滤，过滤沉淀物依次用热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮洗涤后，在室温下真空干燥30h，得到羟丙基-β-环糊精包合物；将纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物与羟丙基-β-环糊精包合物以质量比1：1混合，得到复合成核剂；将等规聚丙烯、复合成核剂、丙烯基弹性体、抗氧剂1010以质量比1000：0.5：15：2混合熔融，挤出造粒，得到改性聚丙烯；其中，向等规聚丙烯溶液中滴加羟丙基-β-环糊精溶液时，等规聚丙烯与羟丙基-β-环糊精的摩尔比为1：1；羟丙基-β-环糊精溶液是由羟丙基-β-环糊精溶于二甲亚砜中配制而成，羟丙基-β-环糊精与二甲亚砜的摩尔比为1：60；热的1,2,4-三氯苯为120℃温度下的1,2,4-三氯苯；过滤沉淀物、热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮的质量比为1：3：8：5；熔融挤出的条件为：挤出区1段的温度为190℃，2-6段的温度为200℃，7段的温度为190℃；喂料螺杆转速为20r/min，主机螺杆转速为200r/min；
步骤（2）、将聚六亚甲基二胺基盐酸胍、环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺混合，聚六亚甲基二胺基盐酸胍溶解后，加入三氟化硼乙醚，在60℃温度下反应4h；反应结束后，加入乙醇钠，在28℃温度下继续反应7h；反应结束后，过滤，将滤液在转速100r/min、真空度0.03MPa、温度90℃的条件下旋蒸，去除N,N-二甲基甲酰胺和未反应完的环氧氯丙烷，得到抗菌剂；将正硅酸乙酯与硬脂酸以摩尔比1：2混合，在105℃温度下反应3.2h，得到二硬脂酰氧基硅酸乙酯；将二硬脂酰氧基硅酸乙酯与乙酸乙酯以质量比1：5混合溶解，加入沸石分子筛与去离子水，在转速3600r/min，50℃温度下搅拌反应4h，反应结束后，抽滤，得到改性沸石分子筛粗产物；将改性沸石分子筛粗产物用去离子水洗涤，改性沸石分子筛粗产物与去离子水的质量比为1：5，在50℃温度下干燥12h，得到改性沸石分子筛；将聚对苯二甲酸乙二醇酯在130℃温度下真空干燥24h后，与抗菌剂混合，在270℃温度下混合熔融反应5min，反应结束后，加入改性沸石分子筛混合均匀，挤出、造粒，得到改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；其中，聚六亚甲基二胺基盐酸胍、环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺、三氟化硼乙醚、乙醇钠的质量比为40：35：145：0.5：20.5；二硬脂酰氧基硅酸乙酯、沸石分子筛、去离子水的质量比为10：50：0.4；聚对苯二甲酸乙二醇酯、抗菌剂、改性沸石分子筛的质量比为990：5：5；挤出的条件为：挤出机进料段的温度为270℃，熔融段的温度为275℃，出料段的温度为275℃；螺杆转速为110r/min；
步骤（3）、将改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯加入同向双螺杆挤出机中熔融共混，得到熔体，熔体以线状挤出，经拉伸、淬冷、切粒，得到注塑发泡聚丙烯材料；其中，改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯以质量比99：1；热拉伸比为6；挤出的条件为：挤出区1段的温度为160℃，2段的温度为190℃，3段的温度为235℃，4-6段的温度为260℃，7段的温度为255℃；螺杆转速为90r/min，喂料速度为8r/min。
对比例1
本对比例公开了一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）、将等规聚丙烯与1,2,4-三氯苯以摩尔比1：320混合，在氮气氛围中，120℃温度下搅拌溶解，得到等规聚丙烯溶液；维持120℃温度，向等规聚丙烯溶液中滴加羟丙基-β-环糊精溶液，滴加时间10min；滴加完毕后，在120℃温度下搅拌反应4h，反应结束后，冷却至室温，继续搅拌反应24h，反应结束后，过滤，过滤沉淀物依次用热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮洗涤后，在室温下真空干燥24h，得到羟丙基-β-环糊精包合物；将等规聚丙烯、羟丙基-β-环糊精包合物、丙烯基弹性体、抗氧剂1010以质量比1000：2：20：5混合熔融，挤出造粒，得到改性聚丙烯；其中，向等规聚丙烯溶液中滴加羟丙基-β-环糊精溶液时，等规聚丙烯与羟丙基-β-环糊精的摩尔比为1：1；羟丙基-β-环糊精溶液是由羟丙基-β-环糊精溶于二甲亚砜中配制而成，羟丙基-β-环糊精与二甲亚砜的摩尔比为1：56；热的1,2,4-三氯苯为130℃温度下的1,2,4-三氯苯；过滤沉淀物、热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮的质量比为1：3：5：5；熔融挤出的条件为：挤出区1段的温度为190℃，2-6段的温度为200℃，7段的温度为190℃；喂料螺杆转速为20r/min，主机螺杆转速为200r/min；
步骤（2）、将聚六亚甲基二胺基盐酸胍、环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺混合，聚六亚甲基二胺基盐酸胍溶解后，加入三氟化硼乙醚，在55℃温度下反应6h；反应结束后，加入乙醇钠，在30℃温度下继续反应7h；反应结束后，过滤，将滤液在转速200r/min、真空度0.03MPa、温度70℃的条件下旋蒸，去除N,N-二甲基甲酰胺和未反应完的环氧氯丙烷，得到抗菌剂；将聚对苯二甲酸乙二醇酯在130℃温度下真空干燥24h后，与抗菌剂混合，在270℃温度下混合熔融反应5min，反应结束后，挤出、造粒，得到改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；其中，聚六亚甲基二胺基盐酸胍、环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺、三氟化硼乙醚、乙醇钠的质量比为34：30：145：0.45：20.5；聚对苯二甲酸乙二醇酯与抗菌剂的质量比为980：20；挤出的条件为：挤出机进料段的温度为270℃，熔融段的温度为275℃，出料段的温度为275℃；螺杆转速为60r/min；
步骤（3）、将改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯加入同向双螺杆挤出机中熔融共混，得到熔体，熔体以线状挤出，经拉伸、淬冷、切粒，得到注塑发泡聚丙烯材料；其中，改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯以质量比93：7；热拉伸比为10；挤出的条件为：挤出区1段的温度为160℃，2段的温度为190℃，3段的温度为235℃，4-6段的温度为260℃，7段的温度为255℃；螺杆转速为90r/min，喂料速度为8r/min。
对比例2
本对比例公开了一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）、将邻苯二甲酸酐与纳米氧化锌以摩尔比1：1混合均匀，在105℃温度下干燥12h，得到纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物；将等规聚丙烯与1,2,4-三氯苯以摩尔比1：320混合，在氮气氛围中，120℃温度下搅拌溶解，得到等规聚丙烯溶液；维持120℃温度，向等规聚丙烯溶液中滴加羟丙基-β-环糊精溶液，滴加时间10min；滴加完毕后，在120℃温度下搅拌反应4h，反应结束后，冷却至室温，继续搅拌反应24h，反应结束后，过滤，过滤沉淀物依次用热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮洗涤后，在室温下真空干燥24h，得到羟丙基-β-环糊精包合物；将纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物与羟丙基-β-环糊精包合物以质量比2：1混合，得到复合成核剂；将等规聚丙烯、复合成核剂、丙烯基弹性体、抗氧剂1010以质量比1000：2：20：5混合熔融，挤出造粒，得到改性聚丙烯；其中，向等规聚丙烯溶液中滴加羟丙基-β-环糊精溶液时，等规聚丙烯与羟丙基-β-环糊精的摩尔比为1：1；羟丙基-β-环糊精溶液是由羟丙基-β-环糊精溶于二甲亚砜中配制而成，羟丙基-β-环糊精与二甲亚砜的摩尔比为1：56；热的1,2,4-三氯苯为130℃温度下的1,2,4-三氯苯；过滤沉淀物、热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮的质量比为1：3：5：5；熔融挤出的条件为：挤出区1段的温度为190℃，2-6段的温度为200℃，7段的温度为190℃；喂料螺杆转速为20r/min，主机螺杆转速为200r/min；
步骤（2）、将正硅酸乙酯与硬脂酸以摩尔比1：2混合，在110℃温度下反应3h，得到二硬脂酰氧基硅酸乙酯；将二硬脂酰氧基硅酸乙酯与乙酸乙酯以质量比1：5混合溶解，加入沸石分子筛与去离子水，在转速3500r/min，55℃温度下搅拌反应4h，反应结束后，抽滤，得到改性沸石分子筛粗产物；将改性沸石分子筛粗产物用去离子水洗涤，改性沸石分子筛粗产物与去离子水的质量比为1：5，在50℃温度下干燥10h，得到改性沸石分子筛；将聚对苯二甲酸乙二醇酯在130℃温度下真空干燥24h后，与改性沸石分子筛混合均匀，挤出、造粒，得到改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；其中，二硬脂酰氧基硅酸乙酯、沸石分子筛、去离子水的质量比为10：50：0.1；聚对苯二甲酸乙二醇酯与改性沸石分子筛的质量比为980：20；挤出的条件为：挤出机进料段的温度为270℃，熔融段的温度为275℃，出料段的温度为275℃；螺杆转速为60r/min；
步骤（3）、将改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯加入同向双螺杆挤出机中熔融共混，得到熔体，熔体以线状挤出，经拉伸、淬冷、切粒，得到注塑发泡聚丙烯材料；其中，改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯以质量比93：7；热拉伸比为10；挤出的条件为：挤出区1段的温度为160℃，2段的温度为190℃，3段的温度为235℃，4-6段的温度为260℃，7段的温度为255℃；螺杆转速为90r/min，喂料速度为8r/min。
对比例3
本对比例公开了一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）、将邻苯二甲酸酐与纳米氧化锌以摩尔比1：1混合均匀，在105℃温度下干燥12h，得到纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物；将等规聚丙烯与1,2,4-三氯苯以摩尔比1：320混合，在氮气氛围中，120℃温度下搅拌溶解，得到等规聚丙烯溶液；维持120℃温度，向等规聚丙烯溶液中滴加羟丙基-β-环糊精溶液，滴加时间10min；滴加完毕后，在120℃温度下搅拌反应4h，反应结束后，冷却至室温，继续搅拌反应24h，反应结束后，过滤，过滤沉淀物依次用热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮洗涤后，在室温下真空干燥24h，得到羟丙基-β-环糊精包合物；将纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物与羟丙基-β-环糊精包合物以质量比2：1混合，得到复合成核剂；将等规聚丙烯、复合成核剂、丙烯基弹性体、抗氧剂1010以质量比1000：2：20：5混合熔融，挤出造粒，得到改性聚丙烯；其中，向等规聚丙烯溶液中滴加羟丙基-β-环糊精溶液时，等规聚丙烯与羟丙基-β-环糊精的摩尔比为1：1；羟丙基-β-环糊精溶液是由羟丙基-β-环糊精溶于二甲亚砜中配制而成，羟丙基-β-环糊精与二甲亚砜的摩尔比为1：56；热的1,2,4-三氯苯为130℃温度下的1,2,4-三氯苯；过滤沉淀物、热的1,2,4-三氯苯、水、丙酮的质量比为1：3：5：5；熔融挤出的条件为：挤出区1段的温度为190℃，2-6段的温度为200℃，7段的温度为190℃；喂料螺杆转速为20r/min，主机螺杆转速为200r/min；
步骤（2）、将聚六亚甲基二胺基盐酸胍、环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺混合，聚六亚甲基二胺基盐酸胍溶解后，加入三氟化硼乙醚，在55℃温度下反应6h；反应结束后，加入乙醇钠，在30℃温度下继续反应7h；反应结束后，过滤，将滤液在转速200r/min、真空度0.03MPa、温度70℃的条件下旋蒸，去除N,N-二甲基甲酰胺和未反应完的环氧氯丙烷，得到抗菌剂；将正硅酸乙酯与硬脂酸以摩尔比1：2混合，在110℃温度下反应3h，得到二硬脂酰氧基硅酸乙酯；将二硬脂酰氧基硅酸乙酯与乙酸乙酯以质量比1：5混合溶解，加入沸石分子筛与去离子水，在转速3500r/min，55℃温度下搅拌反应4h，反应结束后，抽滤，得到改性沸石分子筛粗产物；将改性沸石分子筛粗产物用去离子水洗涤，改性沸石分子筛粗产物与去离子水的质量比为1：5，在50℃温度下干燥10h，得到改性沸石分子筛；将聚对苯二甲酸乙二醇酯在130℃温度下真空干燥24h后，与抗菌剂混合，在270℃温度下混合熔融反应5min，反应结束后，加入改性沸石分子筛混合均匀，挤出、造粒，得到改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；其中，聚六亚甲基二胺基盐酸胍、环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺、三氟化硼乙醚、乙醇钠的质量比为34：30：145：0.45：20.5；二硬脂酰氧基硅酸乙酯、沸石分子筛、去离子水的质量比为10：50：0.1；聚对苯二甲酸乙二醇酯、抗菌剂、改性沸石分子筛的质量比为980：10：10；挤出的条件为：挤出机进料段的温度为270℃，熔融段的温度为275℃，出料段的温度为275℃；螺杆转速为60r/min；
步骤（3）、将改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯以质量比93：7混合加入同向双螺杆挤出机中熔融共混，挤出、造粒，得到注塑发泡聚丙烯材料；其中，挤出的条件为：挤出区1段的温度为160℃，2段的温度为190℃，3段的温度为235℃，4-6段的温度为260℃，7段的温度为255℃；螺杆转速为90r/min，喂料速度为8r/min。
上述实施例与对比例中：邻苯二甲酸酐来自安徽金粤冠新材料科技有限公司，CAS号：85-44-9；纳米氧化锌来自上海盈峰锐煌金属材料有限公司，粒径200nm，CAS号：1314-13-2；等规聚丙烯来自成都市万特塑料有限公司，货号ppT30S，品牌兰州石化；1,2,4-三氯苯来自山东国化化学有限公司，CAS号：120-82-1；丙酮来自山东闻韶化工有限公司，CAS号：67-64-1；丙烯基弹性体来自埃克森美孚公司，品牌vistamaxx6102；抗氧剂1010来自东莞市鼎信塑胶原料有限公司，品牌巴斯夫，型号Irganox1010；羟丙基-β-环糊精来自山东彤旺生物科技有限公司，CAS号：128446-35-5；二甲亚砜来自睿诚康医药科技（陕西）有限公司，CAS号：67-68-5；聚六亚甲基二胺基盐酸胍来自上海富元塑胶科技有限公司，平均分子量Mn=1000；环氧氯丙烷来自山东诚泰化工有限公司，CAS号：106-89-8；N,N-二甲基甲酰胺来自济南远祥化工有限公司，CAS号：68-12-2；三氟化硼乙醚来自武汉卡诺斯科技有限公司，CAS号：109-63-7；乙醇钠来自安徽金粤冠新材料科技有限公司，CAS号：141-52-6；正硅酸乙酯来自茂名市雄大化工有限公司，产品型号：分析纯，CAS号：78-10-4；硬脂酸来自茂名市雄大化工有限公司，产品型号：分析纯，CAS号：57-11-4；乙酸乙酯来自天津市富宇精细化工有限公司，CAS号：141-78-6；沸石分子筛来自郑州雪山实业股份有限公司，型号5A，形态粉末，颗粒度0.045mm，品牌雪山冠；聚对苯二甲酸乙二醇酯来自东莞市亿缘塑胶原料有限公司，货号20220313，品牌美国杜邦，牌号LW930FR，CAS号：25038-59-9。
试验例
（1）力学性能和抗菌性能测试
对实施例1-5和对比例1-3制备的注塑发泡聚丙烯材料的力学性能和抗菌性能进行测试。具体测试结果见表1：
表1各项指标的检测分别依据如下标准：拉伸强度是由ASTM D638-2003《塑料拉伸性能标准测试方法》来测定；缺口冲击强度是由ASTM D256-1997《塑料的悬臂梁冲击性能检测的标准试验方法》来测定；抗菌率是由QB/T 2591《抗菌塑料-抗菌性能试验方法和抗菌效果》来测定。
根据表1的测试结果可以看出，本发明制备的注塑发泡聚丙烯材料具有优良的力学性能和抗菌性能。
邻苯二甲酸酐与纳米氧化锌在聚丙烯加工过程中的高温条件下会反应生成邻苯二甲酸锌，这种有机羧酸金属盐类物质具有优异的成核性能；本发明中通过将邻苯二甲酸酐与纳米氧化锌混合之后与羟丙基-β-环糊精包合物混合制得复合成核剂，这种复合成核剂相较于单一成核剂在聚丙烯加工过程中具有更强的成核作用，可以更好的改善聚丙烯的抗冲击性能。
本发明中通过将聚六亚甲基二胺基盐酸胍与环氧氯丙烷聚合，得到具有活性端氨基的抗菌剂，再通过化学键将抗菌剂与聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂分子相联结，赋予了聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂长效抗菌的性能，同时改善了聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂在加工过程中稳定性较差的缺点，使抗菌功能化聚对苯二甲酸乙二醇酯在作为成纤树脂在原位微纤化时具有更好的稳定性；同时聚对苯二甲酸乙二醇酯作为成纤树脂在聚丙烯基体内形成了纤维增强网络，显著提升了聚丙烯熔体强度，改善了材料的力学性能。此外，沸石分子筛是一种良好的聚对苯二甲酸乙二醇酯成核剂，通过对其表面改性，提高了分散性，有效加速和促进了聚对苯二甲酸乙二醇酯的结晶。
对比例1中只添加了单一成核剂，且没有添加改性沸石分子筛，由于材料中只有单一成核剂具有成核作用，其抗冲击性能略低于实施例；对比例2中没有添加抗菌剂，聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂分子链中不具备长效抗菌的性能，其抗菌性低于实施例；对比例3中没有将聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚丙烯原位微纤化，改性聚对苯二甲酸乙二醇酯没有在聚丙烯基体内形成纤维网络，无法均匀分散，所以其抗冲击性能低于实施例。
（2）发泡性能测试
将实施例1-5和对比例1-3制备的注塑发泡聚丙烯材分别与发泡剂以质量比98：2混合均匀，采用注塑模具型芯后退工艺进行物理发泡性能评价。
其中，发泡剂为碳酸氢钠聚乙烯母粒；注射熔体温度190℃，模具温度90℃，保压压力和保压时间均为0，塑化背压0.2MPa，注射压力90MPa，注射速度95cm3/s。
实施例1-5和对比例1-3制备的注塑发泡聚丙烯材料的发泡性能具体测试结果见表2：
根据表2的测试结果可以看出，本发明制备的注塑发泡聚丙烯材料具有优异的发泡性能。
本发明中通过将聚六亚甲基二胺基盐酸胍与环氧氯丙烷聚合，得到具有活性端氨基的抗菌剂，再通过化学键将抗菌剂与聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂分子相联结，制得的改性聚对苯二甲酸乙二醇酯作为成纤树脂在聚丙烯基体内形成了纤维网络，由于改性聚对苯二甲酸乙二醇酯分子链上的胍基具有强碱性，在注塑发泡时可以有效捕获二氧化碳气体分子，作为亲和位点使得二氧化碳在材料体系中均匀分散；同时沸石分子筛具有空腔结构，其气体/固体界面有效降低了注塑发泡过程中材料的异相成核能垒，加快了泡孔成核的速度，提高了发泡效率。
本发明中通过将改性聚对苯二甲酸乙二醇酯作为成纤树脂，改性聚丙烯作为基体树脂，原位微纤化制得了注塑发泡聚丙烯材料，材料中微纤化纤维的存在可以在不过多损失力学性能的基础上做到有效减重，满足目前聚丙烯材料在塑料瓶盖制品中轻量化、高性能的品质需求。
对比例1中只添加了单一成核剂，且没有添加改性沸石分子筛，泡沫形成的异相成核点少于实施例，所以泡孔成核的速度较低，发泡性能略低于实施例；对比例2中没有添加抗菌剂，注塑发泡聚丙烯材料中缺少碱性亲和位点使得二氧化碳在材料体系中均匀分散，因此发泡性能略低于实施例；对比例3中没有将聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚丙烯原位微纤化，改性聚对苯二甲酸乙二醇酯没有在聚丙烯基体内形成纤维网络，无法均匀分散以提供泡沫形成的异相成核点，所以发泡性能低于实施例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1）、将聚六亚甲基二胺基盐酸胍与环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺混合溶解后，加入三氟化硼乙醚，反应，反应结束后，加入乙醇钠，继续反应，反应结束后，过滤，旋蒸，得到抗菌剂；
步骤（2）、将二硬脂酰氧基硅酸乙酯与乙酸乙酯混合溶解后，加入沸石分子筛与去离子水，反应，反应结束后，抽滤，洗涤，干燥，得到改性沸石分子筛；
将聚对苯二甲酸乙二醇酯与抗菌剂熔融共混反应，反应结束后，加入改性沸石分子筛熔融挤出，造粒，得到改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；
步骤（3）、将邻苯二甲酸酐与纳米氧化锌混合，得到纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物；将羟丙基-β-环糊精溶液滴加至等规聚丙烯溶液中，滴加完毕后，反应，反应结束后，过滤，洗涤，干燥，得到羟丙基-β-环糊精包合物；将纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物与羟丙基-β-环糊精包合物混合，得到复合成核剂；
将等规聚丙烯、复合成核剂、丙烯基弹性体、抗氧剂混合，熔融挤出，造粒，得到改性聚丙烯；
将改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯加入同向双螺杆挤出机中，熔融挤出，拉伸、淬冷、切粒，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯改性聚丙烯；
将聚对苯二甲酸乙二醇酯改性聚丙烯与发泡剂以质量比98:2混合均匀，采用注塑模具型芯后退工艺进行物理发泡，得到注塑发泡聚丙烯材料；
其中，发泡剂为碳酸氢钠聚乙烯母粒；注射熔体温度190℃，模具温度90℃，保压压力和保压时间均为0，塑化背压0.2MPa，注射压力90MPa，注射速度95cm3/s。
2.根据权利要求1所述的一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中：聚六亚甲基二胺基盐酸胍、环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺、三氟化硼乙醚、乙醇钠的质量比为(34-40):(30-35):(145-150):(0.45-0.5):(20.5-21)；反应的条件为：在55-60℃温度下反应4-6h；继续反应的条件为：在25-30℃温度下反应7-8h。
3.根据权利要求1所述的一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的二硬脂酰氧基硅酸乙酯包括以下步骤制备而成：将正硅酸乙酯与硬脂酸混合，反应，得到二硬脂酰氧基硅酸乙酯；
正硅酸乙酯与硬脂酸的摩尔比为1:2；反应的条件为：在90-110℃温度下反应3-4h。
4.根据权利要求1所述的一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，制备改性沸石分子筛时：二硬脂酰氧基硅酸乙酯与乙酸乙酯的质量比为1:(5-8)；二硬脂酰氧基硅酸乙酯、沸石分子筛、去离子水的质量比为10:50:(0.1-1)；反应的条件为：在3500-4000r/min转速下、50-55℃温度下搅拌反应4h。
5.根据权利要求1所述的一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中：聚对苯二甲酸乙二醇酯、抗菌剂、改性沸石分子筛的质量比为(980-990):(5-10):(5-10)；熔融共混反应的条件为：在270℃温度下熔融共混反应5-6min；熔融挤出的条件为：挤出机进料段的温度为270℃，熔融段的温度为275℃，出料段的温度为275℃；螺杆转速为60-120r/min。
6.根据权利要求1所述的一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中：邻苯二甲酸酐与纳米氧化锌的摩尔比为1:1；等规聚丙烯与羟丙基-β-环糊精的摩尔比为1:1；滴加的条件为：在120℃温度下滴加10-30min；反应的条件为：在120-130℃温度下搅拌反应3-4h，在室温下继续搅拌反应24h。
7.根据权利要求1所述的一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，制备改性聚丙烯时：纳米氧化锌/邻苯二甲酸酐混合物与羟丙基-β-环糊精包合物的质量比为(1-2):1；等规聚丙烯、复合成核剂、丙烯基弹性体、抗氧剂的质量比为1000:(0.5-2):(15-20):(2-5)；熔融挤出的条件为：挤出区1段的温度为190℃，2-6段的温度为200℃，7段的温度为190℃；喂料螺杆转速为20r/min，主机螺杆转速为200r/min。
8.根据权利要求1所述的一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中：改性聚丙烯与改性聚对苯二甲酸乙二醇酯以质量比(93-99):(1-7)；熔融挤出的条件为：挤出区1段的温度为160℃，2段的温度为190℃，3段的温度为235℃，4-6段的温度为260℃，7段的温度为255℃；螺杆转速为90r/min，喂料速度为8r/min；热拉伸比为6-10。
9.一种采用如权利要求1-8任一项所述的一种注塑发泡聚丙烯材料的制备方法制备得到的注塑发泡聚丙烯材料。
10.一种如权利要求9所述的一种注塑发泡聚丙烯材料在轻量化高性能瓶盖中的应用。
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