CN102719026A

CN102719026A - 一种工程塑料用发泡母料及其制备方法

Info

Publication number: CN102719026A
Application number: CN2012102113791A
Authority: CN
Inventors: 吴根水
Original assignee: SUZHOU EBANG ENGINEERING PLASTICS CO LTD
Current assignee: SUZHOU EBANG ENGINEERING PLASTICS CO LTD
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2012-10-10

Abstract

一种工程塑料用发泡母料及其制造方法。提供的方法是共混改性挤出法，所述的共混改性挤出法是以环氧化一乙烯醋酸乙烯树脂(环氧化EVA树脂)为基料，混合偶氮型发泡剂、发泡助剂、加工助剂、填充剂等进行高速混合、加热已得到松软状物料，再经往复式单螺杆挤出机(布斯挤出机)挤成条料，然后切成颗粒料。

Description

一种工程塑料用发泡母料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种工程塑料用发泡母料及其制备方法

背景技术

泡沫塑料是由大量气体微孔分散于固体塑料中而形成的一类高分子材料，具有质轻、隔热、吸音、减震等特性，且介电性能优于基体树脂，用途很广。几乎各种塑料均可做成泡沫塑料，发泡成型已成为塑料加工中一个重要领域。

20世纪60年代发展起来的结构泡沫塑料，以芯层发泡、皮层不发泡为特征，外硬内韧，比强度(以单位质量计的强度)高，耗料省，日益广泛地代替木材用于建筑和家具工业中。聚烯烃的化学或辐射交联发泡技术取得成功，使泡沫塑料的产量大幅度增加。经共混、填充、增强等改性塑料制得的泡沫塑料，具有更优良的综合性能，能满足各种特殊用途的需要。例如用反应注射成型制得的玻璃纤维增强聚氨酯泡沫塑料，已用作飞机、汽车、计算机等的结构部件；而用空心玻璃微珠填充聚苯并咪唑制得的泡沫塑料，质轻而耐高温，已用于航天器中。

泡沫塑料与纯塑料相比，具有密度低，质轻，比强度高，其强度随密度增加而增大，有吸收冲击载荷的能力，有优良的缓冲减震性能，隔音吸音性能，热导率低，隔热性能好，优良的电绝缘性能，具有耐腐蚀、耐霉菌性能。软质泡沫塑料具有弹性优良等性能。

(1)容重很低，可减轻包装重量，降低运输费用；(2)具有优良的冲击、振动能量的吸收性，用于缓冲防震包装能大大减少产品的破损；(3)对温、湿度的变化适应性强，能满足一般包装情况的要求；(4)吸水率低、吸湿性小，化学稳定性好，本身不会对内装物产生腐蚀，且对酸、碱等化学药品有较强的耐受性；(5)导热率低，可用于保温隔热包装，如冰淇淋杯、快餐容器及保温鱼箱等；(6)成型加工方便，可以采用模压、挤出、注射等成型方法制成各种泡沫衬垫、泡沫块、片材等。容易进行二次成型加工，如泡沫板材经热成型可制成各种快餐容器等。另外，泡沫塑料块也可用粘合剂进行自身粘接或与其它材料粘接，制成各种缓冲衬垫等。

常用的发泡母料以ABS为基料，配合发泡剂和活化剂，也会配有3000目左右的滑石粉为泡孔成核剂，但这类规格的滑石粉会降低工程塑料的冲击韧性，而且只能应用于ABS、HIPS塑料中，其他工程塑料就无法应用。

以ABS为基料的发泡剂及各种助剂都是选用极小粒径有机材料，所以在生产过程中无法用直接挤出法来生产，只能将所有的配料在加温的条件在高速控合机内进行混合，使环氧化的EVA树脂能熔化包覆在各种粉体表面，提高其配料的堆积密度，才能用挤出法一次挤出成颗粒状的成品。导致这个问题的原因是发泡剂、活化剂、泡孔成核剂及其他助剂粒径小，堆积密度小。

发泡塑料是以塑料为连续相，气体分子组成的气泡为分散相组成的气/固两相复合材料，由于分散在塑料基材的气泡可以显著地改变聚合物的形状，结构和性能，因而这种兼具固体和气体性能的复合材料具有独特的性能，如质量轻、热导率底，隔热，隔音性能好，抗冲击性能优良，比强度高等。

发泡塑料的生产方法主要有挤出法，注塑法、吹塑法、滚塑法几种，本发明之发泡母料主要用注塑法生产高密度材料的。也可应用于挤出法生产中密度的发泡材料。

工程塑料为了提高它的材料性能，往往会添加一定比例特种填充料，如将ABS树脂、对苯二甲酸丁二醇脂(PBT)、聚酰胺-6(PA6)、聚酰胺-66(PA66)、聚碳酸酯(PC)，改性聚苯醚(MPP0)等塑料中添加玻璃钎维后，其材料的力学性能大幅度提高，但是这些塑料制品往往会产生翘曲变形，无法使用。如果这些材料在注塑过程中添加少量的本发明的发泡母料，则塑料制件不易发生翘曲变形，而且材料的重量减了，其他物理力子性能不会降低，而且能提高材料的性能，缩短加工周期，增加产量。

发明内容

本发明提供一种工程塑料用发泡母料及其制造方法。更具体的说，本发明提供的方法是共混改性挤出法，所述的共混改性挤出法是以环氧化乙烯-醋酸乙烯树脂(环氧化EVA树脂)为基料，混合偶氮型发泡剂、发泡助剂、加工助剂、填充剂等进行高速混合、加热得到松软状物料，再经往复式单螺杆挤出机(布斯挤出机)挤成条料，然后切成颗粒料。

本发明中发泡母料的原料配方是：

本发明中所用的原料是环氧化EVA树脂，将EVA树脂进行环氧化结构，提高它与极性树脂和非极性树脂的相容性。发泡剂所用量是决定泡孔质量的重要因素之一，在本发明中使用的发泡剂是选择发气大，发泡效率高的有机发泡剂，如果达到同样的发泡倍率，则发泡剂的用量就减少，或者提高发泡母料的浓度。现有的有机发泡剂可分为几类：亚硝基化合物、偶氮化合物、酰胺类化学物、尿素衍生物、叠氮化合物等。本发明中使用的发泡剂可选择偶氮化合物中的偶氮二甲酰胺(ADCA或AC)，它是发泡剂中最稳定的品种之一，而且该发泡剂不助燃，分解放出的气体主要是氮气具有自熄性能、无毒、无臭味、无污染、不变色，偶氮二甲酰胺粒径细，易于在塑料或橡胶内分散，常压发泡和加压发泡均可适用。

偶氮二甲酰胺(AC)的用量为16-20％，优选17-18％。如果发泡剂用量太少，发泡效果不足，如果用量过大，发泡倍率可提高，但是在注塑发泡中以低发泡制品较为适宜，在制件内部产生的分解热会影响产品质量。发泡剂的细度过4000目，发气量为225-230ml/g。

发泡助剂可以调节AC发泡剂的分解温度，和分解速度，稳定发泡结构提高发泡体的质量，使它能适应各种工程塑料的注塑发泡的加工工艺。本发明发泡母料中采用的发泡助剂可选择有机酸、有机酸盐、无机酸盐以及碱土金属氧化物中的至少一种，相对于母料的重量，用量为2-5％，优选为3-4％。

填充剂实际上是一种增强材料，成为工程塑料的成核剂，提高工程塑料的结晶温度，进而提高工程塑料的刚性，及冲击强度，缩短工程塑料发泡件的冷却时间，提高注塑发泡件的产量，本发明的填充剂选择纳米级二氧化硅、10000目细度的滑石粉以及纳米二氧化钛中的至少一种，相对于母料的重量，用量为10-14％，优选为11-12％。

润滑剂要选择耐温性能高的材料，在其熔融后，随着温度的上升，其粘度系数变化小，润滑效果好，且与玻璃纤维有较好的结合性能，所述润滑剂选择乙撑双硬酯酸酰胺(EBS)、硅酮粉、油酸酰胺、硬脂酸脂类化合物中的至少一种，相对于母料的重量，用量为0.4-1％，优选为0.5-0.8％。

抗氧化剂选择受阻酚类和/或胺类抗氧化剂，相对于母料的重量，用量在0.2-0.5％。

对于制备本发明发泡母料的设备，要求是共混效果好，对热敏性助剂不会产生分解，由于本发明的发泡母料中的发泡剂在共混过程中很容易分解，所以优选往复式单螺杆挤出机(布斯挤出机)，混合原料在挤出机中进行加热、熔化和共混。混合均匀的物料由熔体泵抽出增压并挤出成条状，在机头进行风冷切成圆柱形颗粒状产品。

具体的讲，在挤出机的主加料口，将环氧化EVA树脂、填充剂、润滑剂、抗氧化剂按重量比混合后进行喂料，在挤出机的后部设有侧向喂料装置，并配有自动计量装置，将偶氮型发泡剂和发泡助剂的混合物按重量比从侧向喂料装置进行喂料，使所有原料在挤出机内进行共混、加热，将混合好的共混料经熔体泵抽出在机头进行切料成颗粒料。

挤出机工作工艺参数：

1、挤出机各段加热温度范围：

第一段120℃

第二段120℃

第三段115-120℃

第四段115-120℃

熔体泵110℃

2、主机转速：350-400转/分

3、0kg/cm²＜挤出压力≤0.1kg/cm²

具体实施方式

实施例1

基于母料重量，将70.3wt％的环氧化EVA树脂、10wt％的填充剂、0.5wt％的润滑剂、0.2wt％的抗氧化剂在挤出机的主加料口进行喂料，将16wt％的偶氮二甲酰胺和3wt％的发泡助剂在挤出机的侧加料口进行喂料。按照挤出机第一段加热温度120℃、第二段加热温度120℃、第三段加热温度116℃和第四段加热温度118℃，且主机转速为360转/分的工艺条件对原料进行熔融混合，使用熔体泵在110℃温度和0.05kg/cm²压力下抽出所述加热混合料，并在机头进行切料成颗粒状，从而制得发泡母料。

实施例2

制作工艺与实施例1相同，不同在于所采用的各原料重量百分比含量是：

实施例3

基于混合物重量，将本发明的发泡母料2wt％与玻璃纤维增强的ABS塑料98wt％进行混合，经烘干后进行注塑加工，得到最终产品。将得到的产品用于吸尘器的滚刷轴，则其重量比由现有技术的200g/根，降低到176g/根，重量降低12％，而且滚刷轴不会发生翘曲变形，表面植毛质量优良，吸尘器效果则大为改善。

实施例4

将玻璃纤维增强的聚酰脂6工程塑料，在注塑加工前混入2.5％的本发明发泡母粒，经混合烘干后进行注塑加工电器零件，原重量达350g/件，现加入发泡母粒后，重量达315g/件，制品不会发生翘曲变形，而注塑的时间由原来25秒缩短到20秒，则产量提高25％，这是因为发明的发泡母粒内配有纳米级的二氧化硅、10000目滑石粉和纳米级的二氧化钛，这些超细的填料又是尼龙的成核剂，提高了尼龙的结晶温度，则注塑件冷却时间可缩短，提高了产量。

以上实施例是对本发明的进一步说明，本领域技术人员应当理解地是上述说明并不用于限制本发明的保护范围。

Claims

1.一种工程塑料用发泡母料，基于母料重量，所述母料包括以下重量百分比含量的组分：

2.根据权利要求1所述发泡母料，其中偶氮型发泡剂选择偶氮二甲酰胺，含量为17-18wt％，细度过4000目，发气量为225-230ml/g。

3.根据权利要求1或2所述的发泡母料，其中所述发泡助剂选择有机酸、有机酸盐、无机酸盐和碱土金属氧化物中的至少一种，含量为3-4wt％。

4.根据权利要求1或2所述的发泡母料，其中填充剂选择纳米级二氧化硅、过10000目滑石粉以及纳米二氧化钛中的至少一种，含量为11-12wt％。

5.根据权利要求1或2所述的发泡母料，其中润滑剂选择乙撑双硬酯酸酰胺、硅酮粉、油酸酰胺、硬脂酸脂类化合物中的至少一种，含量为0.5-0.8wt％。

6.根据权利要求1-5任一所述的发泡母料，其中抗氧化剂选择受阻酚类和/或胺类抗氧化剂。

7.一种根据权利要求1-6所述发泡母料的制备方法，特征在于：制备设备采用往复式单螺杆挤出机，在挤出机的主加料口，将环氧化EVA树脂、填充剂、润滑剂、抗氧化剂按重量比混合后进行喂料，在挤出机的后部设有侧向喂料装置，并配有自动计量装置，将偶氮型发泡剂和发泡助剂按重量比的混合物从侧向喂料装置进行喂料，使所有原料在挤出机内进行共混、加热，将混合好的共混料经熔体泵抽出在机头进行切料成颗粒料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中挤出机工作工艺参数为：

1.挤出机各段加热温度范围：

第一段120℃

第二段120℃

第三段115-120℃

第四段115-120℃

熔体泵110℃

2.主机转速：350-400转/分

3.0kg/cn²＜挤出压力≤0.1kg/cm²