CN101134826B - 发泡用硅烷交联聚乙烯塑料及制备方法 - Google Patents

发泡用硅烷交联聚乙烯塑料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用物理发泡法生产制造可耐高温的聚乙烯发泡制品的材料。其组成包括：聚乙烯树脂100重量份，硅烷交联剂1.2～2.5重量份，交联催化剂0.01～0.2重量份，交联引发剂0.02～0.5重量份，抗氧剂0.01～0.8重量份，成核剂0.5～5.0重量份，光稳定剂0.01～0.1重量份，发泡助剂0.08～0.3重量份，加工助剂1.0～4.0重量份。其生产工艺为二步法，包括硅烷接枝料A料的制备和催化剂成核剂B料的制备，使用时A料和B料充分混合，经过挤出机挤出发泡制成各种不同发泡倍率和规格的制品。本发明克服了普通聚乙烯发泡材料耐温性能低，不能在较高温度下使用的缺陷，提高了制品的机械强度。另外生产制造成本又比橡塑发泡制品低，适合取代橡塑发泡制品。

Description

发泡用硅烷交联聚乙烯塑料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种采用物理发泡法生产制造发泡制品的材料。具体地说涉及一种硅烷交联技术在聚乙烯发泡材料中的应用，通过交联方法提高材料的耐温等级，增加材料的机械强度使聚乙烯泡体在一定的温度下不发生形变或收缩，降低发泡材料的生产和制造成本。
背景技术
在建筑、轻纺、医药、化工等各行业领域中，设备管道的保温隔热主要有矿棉、玻璃棉、聚氨酯发泡材料。这些保温材料的缺点是①热传导系数高，保温效果不理想；②易老化，使用寿命短；③材料柔韧性差，安装使用不方便；④在生产和使用过程中对环境造成污染；而目前市场上选用较多的橡塑发泡材料虽然各方面性能大为提高，但是原料成本高，加工工艺复杂，它的综合成本颇高，大规模的生产和使用受到局限。而普通非交联聚乙烯发泡材料，其泡体是独立闭孔结构，强度差，在使用温度超过50℃时，泡体内气体随着温度的升高体积膨胀，很容易撑破薄薄的泡壁，使气体逃逸出来泡孔收缩变形，达不到发泡材料应该起的作用。
发明内容
本发明的目的通过物理挤出发泡制成各种规格的发泡材料能够替代原有的高污染、使用不便的保温材料以及生产成本高的发泡材料；解决了普通聚乙烯发泡材料不能在高温下正常使用的难点。通过对普通聚乙烯材料的接枝改性技术提高材料的耐温性能，提高机械强度，使发泡体在较高温度下不会受内部空气膨胀而变形或者破裂，保持泡体原形，最终达到保温和缓冲的作用。
本发明是这样实现的，这种发泡用硅烷交联聚乙烯塑料组成包括：以下组份以重量份数计：
聚乙烯树脂        100
硅烷交联剂        1.2-2.5
交联催化剂        0.01～0.2
交联引发剂        0.02～0.5
抗氧剂            0.01～0.8
成核剂            0.5～5.0
光稳定剂          0.01～0.1
发泡助剂          0.08～0.3
加工助剂          1.0～4.0
本发明中的聚乙烯树脂密度为0.900～0.950，熔融指数为1.0～4.0克/10分钟，可以是一种或几种。
本发明中的硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三-(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷中任选一种或几种.其作用是接枝到聚乙烯上形成交联网状结构，提高聚乙烯的机械强度、耐热等级.
本发明的交联催化剂为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二正辛基锡、辛酸锡、辛酸亚锡、月桂酸马来酸二丁基锡、苯磺酸、十二烷基苯磺酸、乙酰基十二烷基苯磺酸中任选一种或几种。它的作用是加速硅烷交联剂的水解速度，保证产品在一定时间一定温度下快速完成交联过程。
本发明的交联引发剂为二叔丁基过氧化物、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁过氧基)己烷、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁过氧基)己炔-3、α，α’-双(叔丁过氧基)二异丙苯或1，4，-双(叔丁过氧基)二异丙苯中任选一种或几种。它的作用是在一定温度下快速释放自由基，自由基摄取聚乙烯链上的氢，使聚乙烯成为带自由基的活性链，与硅烷交联剂接枝。
本发明的抗氧剂为四[3-(3’，5’，-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4，4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚)、1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷2，6-二叔丁基苯酚、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚或4-羟甲基-2，6-二叔丁基苯酚中任选一种或几种。它的作用保护聚乙烯，避免在氧气的作用下发生氧化而使聚乙烯发生降解，提高制品的耐温性能。
本发明的成核剂为滑石粉、碳酸钙中任选一种或几种，它的作用作为发泡支点，使泡体分布均匀。
本发明的光稳定剂为2，2’-羟基-4甲氧基二苯基甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-十八烷氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-4’-氯代二苯甲酮、2-羟基-4-[2’-羟基-3’-(甲基丙烯酰氧基丙氧基)]二苯甲酮中任选一种或几种。它的作用保护发泡材料，避免在使用中因为阳光长时间的照射而老化。
本发明的发泡助剂为石蜡、硬脂酸、油酸、软脂酸或单酐酯。它的作用是固泡，保持泡体坚固不塌陷。
本发明的加工助剂为聚乙烯，熔融指数为大于20克/10分钟，可以是一种或几种。它的作用是调节接枝料的熔融指数。保证后加工的稳定性。
本发明中的发泡用硅烷交联聚乙烯塑料及制备方法为二步法，包括按前述该塑料的各组份用量配比制备A料和B料，以及A料和B料的混合，A料硅烷接枝料，B料为催化剂母料。
制备步骤为：
a、A料的制备：聚乙烯树脂预处理干燥至水份小于500ppm，聚乙烯树脂、硅烷交联剂、交联引发剂、加工助剂按一定配比混合后在120℃～220℃挤出机接枝造粒，造粒以后的成品干燥至水份低于200ppm，贮存在真空包装袋内。
b、B料的制备：聚乙烯树脂、抗氧剂、交联催化剂、成核剂、光稳定剂、发泡助剂、加工助剂按一定比例充分混合后投入120℃～200℃挤出机造粒，造粒后的成品水分控制在200ppm以下，贮存在真空包装袋内。
步骤a和b中，聚乙烯树脂用于A料为其总量的92-99重量％，用于B料为其总量的1-8重量％，加工助剂用于A料为其总量的60-80重量％，用于B料的为其总量的20-40重量％。
c、使用时A、B料充分混合，进入挤出机挤出发泡制成各种规格的发泡制品。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
a、本发明具备了发泡聚乙烯材料所有的优点。
b、本发明解决了普通聚乙烯发泡制品在较高温度下使用泡体收缩变形的缺陷。
c、本发明提高了普通聚乙烯发泡材料的使用温度。
d、本发明通过交联方式提高了聚乙烯发泡材料的机械性能。
e、本发明制成的发泡制品性能和橡塑发泡制品相媲美，但橡塑发泡材料生产成本高，制造工艺复杂，而硅烷交联聚乙烯发泡工艺简单成本低，更适合大规模的生产与应用。
f、本发明无污染。
具体实施方式
结合实施例对本发明的内容作进一步说明。
硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；交联催化剂为二月桂酸二正辛基锡；交联引发剂A为过氧化二异丙苯；抗氧剂为β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯；成核剂为滑石粉；光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；加工助剂为大熔指的聚乙烯粉末；发泡助剂为单酐酯；以上二个实例的产品性能如下：
  项目   实施例1   实施例2
  1.拉伸强度MPa   18.8   16.7
  2.断裂伸长率％   472   396
  3.接枝料熔融指数   3.2   2.5
  4.热老化试验试验温度：120℃±3℃试验时间：168h老化后拉伸强度最大变化率％老化后断裂伸长率最大变化率％ 21.1512 19.6444
  5.交联度％   37.8   43.2
实施例1，用于对发泡倍率较大的场合。
实施例2，用于对耐温要求高，泡孔紧密的材料。

Claims (10)

1.一种可耐高温发泡用硅烷交联聚乙烯塑料，其特征在于：以下组份以重量份数计，组成包括：
聚乙烯树脂                100
硅烷交联剂                1.0-2.5
交联催化剂                0.01～0.2
交联引发剂                0.02～0.5
抗氧剂                    0.01～0.8
成核剂                    0.5～5.0
光稳定剂                  0.01～0.1
发泡助剂                  0.08～0.3
加工助剂                  1.0～4.0；
所述的聚乙烯树脂的密度为0.900～0.950，熔融指数为1.0～4.0克/10分钟。
2.根据权利要求1所述的塑料，其特征在于：所述的硅烷交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三-(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷中任选一种或几种。
3.根据权利要求1所述的塑料，其特征在于：所述的交联催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸锡、辛酸亚锡、二月桂酸二正辛基锡、月桂酸马来酸二丁基锡、苯磺酸、十二烷基苯磺酸、萘磺酸、乙酰基十二烷基苯磺酸中任选一种或几种。
4.根据权利要求1所述的塑料，其特征在于：所述的交联引发剂为二叔丁基过氧化物、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁过氧基)己烷、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁过氧基)己炔-3、α，α’-双(叔丁过氧基)二异丙苯或1，4.-双(叔丁过氧基)二异丙苯任选一种或几种。
5.根据权利要求1所述的塑料，其特征在于：所述的抗氧剂为四[3-(3’，5’，-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、4，4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4，4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚)、1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷2，6-二叔丁基苯酚、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚或4-羟甲基-2，6-二叔丁基苯酚中任选一种或几种。
6.根据权利要求1所述的塑料，其特征在于：所述的成核剂为滑石粉、碳酸钙中任选一种或几种。
7.根据权利要求1所述的塑料，其特征在于：所述的光稳定剂为2，2’-羟基-4甲氧基二苯基甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-十八烷氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基-4’-氯代二苯甲酮、2-羟基-4-[2’-羟基-3’-(甲基丙烯酰氧基丙氧基)]二苯甲酮中任选一种或几种。
8.根据权利要求1所述的塑料，其特征在于：所述的发泡助剂为石蜡、硬脂酸、油酸、软脂酸或单酐酯中任选一种或几种。
9.根据权利要求书1所述的塑料，其特征在于：所述的加工助剂为聚乙烯，熔融指数大于20克/10分钟。
10.一种按照权利要求1所述的可耐高温发泡用硅烷交联聚乙烯塑料的制备方法，所述的塑料以重量份数计，组成包括：聚乙烯树脂100份、硅烷交联剂1.2～2.5份、交联催化剂0.01～0.2份、交联引发剂0.02～0.5份，抗氧剂0.01～0.8份，成核剂0.5～5.0份，光稳定剂0.01～0.1份，发泡助剂0.08～0.3份，加工助剂1.0～4.0份，制备方法为二步法，包括制备A料和B料，以及A料和B料的混合，A料为硅烷接枝料，B料为催化剂成核剂母料，
a、A料的制备
聚乙烯树脂预处理干燥至水份小于500ppm，聚乙烯树脂、硅烷交联剂、交联引发剂、加工助剂按一定配比混合后在120℃～220℃挤出机接枝造粒，造粒以后的成品干燥至水份低于200ppm，贮存在真空包装袋内。
b、B料的制备
聚乙烯树脂、抗氧剂、交联催化剂、成核剂、光稳定剂、发泡助剂、加工助剂按一定比例充分混合后投入120℃～200℃挤出机，采用磨面切粒造粒后的成品水分控制在200ppm以下，贮存在真空包装袋内。
步骤a和步骤b中聚乙烯树脂用于A料的为其总量的92～99重量％，用于B料为其总量的1～8重量％，加工助剂用于A料为其总量的60-80重量％，用于B料为其总重量的20-40重量％；
c、使用时A、B料充分混合后进入挤出机挤出发泡制成各种规格的发泡制品。
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