CN103030871B - 聚乙烯/hips包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚乙烯/HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料，由下列重量份的原料制成：LLDPE？60-80、HDPE？20-40、HIPS？30-40、莹石10-15、水玻璃15-20、椰壳粉5-10、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯1-2、氢氧化镁5-8、磷酸三(二甲苯)酯4-6、柠檬酸三丁酯5-8、发泡剂3-5、过氧化苯甲酰1-2、双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡0.5-1、氧化锌1-2、硬脂酸1-2、聚乙烯蜡2-3、改性树木灰烬3-5、抗氧剂DSTP？1-2。本发明生产出来的聚乙烯/HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料质轻柔软、强度高、回弹性好，发泡效果理想、泡孔均匀、细小致密、阻燃性好，耐化学腐蚀，耐老化，经久耐用。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料加工领域，具体涉及一种聚乙烯/HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯发泡材料具有优异的物理、化学和力学性能。它强韧，挠曲性好，耐磨耗，有优异的电绝缘性，隔热性和耐化学性，被广泛地用于包装、化工、建筑等许多领域。但是目前聚乙烯发泡材料还存在着强度低、回弹性差、泡孔不均匀等缺点，所以聚乙烯发泡材料的发展方向之一是开发柔软，挠曲性高，强度高，泡孔均匀、细小致密的闭孔泡沫品级，同时,各领域对塑料材料的阻燃也提出相应的要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有优良机械性能，阻燃性好且强度高的聚乙烯/HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料及其制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种聚乙烯/HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料，由下列重量份的原料制成：LLDPE60-80、HDPE20-40、HIPS30-40、莹石10-15、水玻璃15-20、椰壳粉5-10、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯1-2、氢氧化镁5-8、磷酸三(二甲苯)酯4-6、柠檬酸三丁酯5-8、发泡剂3-5、过氧化苯甲酰1-2、双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡0.5-1、氧化锌1-2、硬脂酸1-2、聚乙烯蜡2-3、改性树木灰烬3-5、抗氧剂DSTP1-2。
所述的椰壳粉的粒度为50-100目。
所述的发泡剂由以下重量份的原料组成：偶氮二甲酰胺20-25、N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺10-15、4，4’-氧代双苯磺酰肼5-8、联二脲4-6、硬脂酸锌2-3、椰油酸单乙醇酰胺3-5。
所述的改性树木灰烬由下列方法制得：先用15-20%双氧水煮沸树木灰烬20-30min，再用蒸馏水洗净，置于110-120℃的烘箱内烘干，加入相当于树木灰烬重量2-3%的木质素磺酸钠、2-3%的聚异丁烯、1-2%的平平加O、4-6%的滑石粉，在80-90℃水浴中高速搅拌2-3h，烘干，粉碎研磨成超细粉末即可。
所述的LLDPE和HDPE的总重量份为100。
聚乙烯/HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将莹石干燥、粉碎，过100-150目筛后，与四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯加入高速混合机中，在115-125℃下以500-800rpm的速度搅拌混合20-30min，再加入水玻璃继续搅拌10-15min后，然后加入椰壳粉以1000-1500rpm的速度共混5-10min，烘干后送入造粒机中造粒，粒径控制在0.2-0.4mm，即得椰壳粉包覆莹石颗粒；
（2）将HIPS加入双螺杆挤出机中，升温至170-185℃，待其成为熔融状态时，加入步骤（1）制得的椰壳粉包覆莹石颗粒，在400-600rpm的转速下熔融共混10-20min，然后挤出造粒，冷却至常温即得HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子；
（3）将LLDPE、HDPE和步骤（2）制得的HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子一起加入高速混料机中，在50-80℃下高速混合5-10min，然后依次加入氢氧化镁、磷酸三(二甲苯)酯、柠檬酸三丁酯、发泡剂、过氧化苯甲酰等其余原料继续混合10-15min出料；
（4）将步骤（3）所得的物料送入密炼机中进行塑化，塑化温度为95-105℃，塑化时间为3-5min，然后将所得的物料转移至双辊开放式塑炼机中进一步的塑化，塑化温度为100-110℃，塑化时间为5-8min，
（5）将塑化好的物料传送到四辊塑料压延机上，在辊面温度为110-130℃，压延速度为30-50m/min的条件下，将混合料压延成厚度为0.5-0.8mmm的薄膜；
（6）将压延成的薄膜按照常规方法直接通过辊压贴合到基布上，修边后通过牵引收卷机牵引卷取成半成品，然后将卷状半成品牵引送入发泡炉中发泡成型，发泡温度为160-185℃，发泡时间为2-3min；
（7）卷状半成品发泡后，在压花辊进行压延印花处理，冷却至室温，经修边卷取获得成品。
本发明的有益效果：
本发明通过对树木灰烬进行改性，明显提高了树木灰烬与聚乙烯的界面粘结强度，在外力作用下，改性树木灰烬粒子在发泡材料中有效地起到承担应力和分散应力的作用，并诱发基体树脂发生塑性形变，从而提高了发泡材料的拉伸强度、冲击强度以及弯曲模量等力学性能。本发明通过对配方调整和工艺改进，利用椰壳粉包覆莹石，制得椰壳粉颗粒，再用HIPS包覆椰壳粉颗粒，两次包覆可以明显改善莹石与聚乙烯的相容性，同时椰壳粉颗粒可改善发泡材料的结构，得到较高的气泡密度和较小的泡孔直径，从而提高发泡材料的冲击强度和物理机械性能。本发明生产出来的聚乙烯/HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料质轻柔软、强度高、回弹性好，发泡效果理想、泡孔均匀、细小致密、阻燃性好，耐化学腐蚀，耐老化，经久耐用。
具体实施方式
实施例
一种聚乙烯/HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料，由下列重量份的原料制成：LLDPE80份、HDPE20份、HIPS40份、莹石15份、水玻璃20份、椰壳粉10份、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯1.5份、氢氧化镁7份、磷酸三(二甲苯)酯5份、柠檬酸三丁酯6份、发泡剂4份、过氧化苯甲酰2份、双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡0.8份、氧化锌1.5份、硬脂酸1.5份、聚乙烯蜡2份、改性树木灰烬4份、抗氧剂DSTP1.5份。
其中，所述的椰壳粉的粒度为80目。
所述的发泡剂由以下重量份的原料组成：偶氮二甲酰胺20份、N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺15份、4，4’-氧代双苯磺酰肼6份、联二脲6份、硬脂酸锌2份、椰油酸单乙醇酰胺4份。
所述的改性树木灰烬由下列方法制得：先用15%双氧水煮沸树木灰烬30min，再用蒸馏水洗净，置于110℃的烘箱内烘干，加入相当于树木灰烬重量3%的木质素磺酸钠、2%的聚异丁烯、2%的平平加O、5%的滑石粉，在85℃水浴中高速搅拌3h，烘干，粉碎研磨成超细粉末即可。
聚乙烯/HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将莹石干燥、粉碎，过100目筛后，与四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯加入高速混合机中，在120℃下以600rpm的速度搅拌混合25min，再加入水玻璃继续搅拌12min后，然后加入椰壳粉以1500rpm的速度共混5-10min，烘干后送入造粒机中造粒，粒径控制在0.3mm，即得椰壳粉包覆莹石颗粒；
（2）将HIPS加入双螺杆挤出机中，升温至175℃，待其成为熔融状态时，加入步骤（1）制得的椰壳粉包覆莹石颗粒，在600rpm的转速下熔融共混15min，然后挤出造粒，冷却至常温即得HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子；
（3）将LLDPE、HDPE和步骤（2）制得的HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子一起加入高速混料机中，在75℃下高速混合6min，然后依次加入氢氧化镁、磷酸三(二甲苯)酯、柠檬酸三丁酯、发泡剂、过氧化苯甲酰等其余原料继续混合12min出料；
（4）将步骤（3）所得的物料送入密炼机中进行塑化，塑化温度为100℃，塑化时间为5min，然后将所得的物料转移至双辊开放式塑炼机中进一步的塑化，塑化温度为105℃，塑化时间为6min，
（5）将塑化好的物料传送到四辊塑料压延机上，在辊面温度为125℃，压延速度为50m/min的条件下，将混合料压延成厚度为0.8mmm的薄膜；
（6）将压延成的薄膜按照常规方法直接通过辊压贴合到基布上，修边后通过牵引收卷机牵引卷取成半成品，然后将卷状半成品牵引送入发泡炉中发泡成型，发泡温度为180℃，发泡时间为2.5min；
（7）卷状半成品发泡后，在压花辊进行压延印花处理，冷却至室温，经修边卷取获得成品。
本发明生产出来的聚乙烯/HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料的性能测试如下表所示：
| 检测项目 | 结果 |
| 拉伸强度（MPa） | 6.3 |
| 冲击强度（kJ·m-2） | 12.5 |
| 冲击回弹率（%） | 41 |
| 撕裂强度（kN·m-1） | 132 |
| 断裂伸长率（%） | 194 |
| 压缩永久变形（%） | 22.3 |
| 弯曲模量（MPa） | 145 |
Claims (4)
1.一种聚乙烯/HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：LLDPE60-80、HDPE20-40、HIPS30-40、莹石10-15、水玻璃15-20、椰壳粉5-10、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯1-2、氢氧化镁5-8、磷酸三(二甲苯)酯4-6、柠檬酸三丁酯5-8、发泡剂3-5、过氧化苯甲酰1-2、双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡0.5-1、氧化锌1-2、硬脂酸1-2、聚乙烯蜡2-3、改性树木灰烬3-5、抗氧剂DSTP1-2；
所述的改性树木灰烬由下列方法制得：先用15-20%双氧水煮沸树木灰烬20-30min，再用蒸馏水洗净，置于110-120℃的烘箱内烘干，加入相当于树木灰烬重量2-3%的木质素磺酸钠、2-3%的聚异丁烯、1-2%的平平加O、4-6%的滑石粉，在80-90℃水浴中高速搅拌2-3h，烘干，粉碎研磨成超细粉末即可；
所述的聚乙烯/HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料的制备方法包括以下步骤：
（1）将莹石干燥、粉碎，过100-150目筛后，与四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯加入高速混合机中，在115-125℃下以500-800rpm的速度搅拌混合20-30min，再加入水玻璃继续搅拌10-15min后，然后加入椰壳粉以1000-1500rpm的速度共混5-10min，烘干后送入造粒机中造粒，粒径控制在0.2-0.4mm，即得椰壳粉包覆莹石颗粒；
（2）将HIPS加入双螺杆挤出机中，升温至170-185℃，待其成为熔融状态时，加入步骤（1）制得的椰壳粉包覆莹石颗粒，在400-600rpm的转速下熔融共混10-20min，然后挤出造粒，冷却至常温即得HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子；
（3）将LLDPE、HDPE和步骤（2）制得的HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子一起加入高速混料机中，在50-80℃下高速混合5-10min，然后依次加入氢氧化镁、磷酸三(二甲苯)酯、柠檬酸三丁酯、发泡剂、过氧化苯甲酰等其余原料继续混合10-15min出料；
（4）将步骤（3）所得的物料送入密炼机中进行塑化，塑化温度为95-105℃，塑化时间为3-5min，然后将所得的物料转移至双辊开放式塑炼机中进一步的塑化，塑化温度为100-110℃，塑化时间为5-8min；
（5）将塑化好的物料传送到四辊塑料压延机上，在辊面温度为110-130℃，压延速度为30-50m/min的条件下，将混合料压延成厚度为0.5-0.8mmm的薄膜；
（6）将压延成的薄膜按照常规方法直接通过辊压贴合到基布上，修边后通过牵引收卷机牵引卷取成半成品，然后将卷状半成品牵引送入发泡炉中发泡成型，发泡温度为160-185℃，发泡时间为2-3min；
（7）卷状半成品发泡后，在压花辊进行压延印花处理，冷却至室温，经修边卷取获得成品。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯/HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料，其特征在于，所述的椰壳粉的粒度为50-100目。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯/HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料，其特征在于，所述的发泡剂由以下重量份的原料组成：偶氮二甲酰胺20-25、N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺10-15、4，4’-氧代双苯磺酰肼5-8、联二脲4-6、硬脂酸锌2-3、椰油酸单乙醇酰胺3-5。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯/HIPS包覆椰壳粉颗粒粒子共混发泡材料，其特征在于，所述的LLDPE和HDPE的总重量份为100。
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