CN103122089A - 一种聚乙烯发泡钙塑复合材料及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子改性技术领域和加工技术领域，涉及一种聚乙烯发泡钙塑复合材料及其制备方法和用途，该材料由包含以下重量份数的组成制成：低密度聚乙烯树脂100份，线性低密度聚乙烯树脂10～30份，钙塑填料80～130份，发泡剂5～20份，交联剂0.8～11份，促进剂2～4.5份，弹性增韧材料40～60份，复合型阻燃剂9～15份。本发明所提供的聚乙烯发泡钙塑复合材料质轻强度高、隔热保温、耐环境应力、冲击回弹率好、阻燃耐腐蚀等优点，适合于制作天花板、车辆门板、漂浮制品、化工企业中酸碱腐蚀材料生产车间的装饰板材等。
Description
技术领域
本发明属于高分子改性技术领域和加工技术领域，涉及一种聚乙烯发泡钙塑复合材料及其制备方法和用途。
背景技术
聚乙烯发泡塑料是70年代发展起来的一种新型材料，具有许多独特的性能。它柔软、坚韧、耐磨擦、隔热保温、耐化学性，特别是耐低温性能特性。适于用作漂浮材料、隔热保温材料、车辆和建筑用板材等结构材料。通常的低密度聚乙烯由于熔点低，屈服强度、撕裂强度、断裂伸长率及耐环境应力开裂性等较低，使聚乙烯发泡材料的使用受到限制。公开号CN1500828A的中国发明专利中公开了一种聚乙烯塑木板材，以高密度聚乙烯为基体树脂，所得的塑木板材强度高、隔热保温、优异的耐环境应力开裂性、耐腐蚀，但韧性回弹性受到限制，且高密度聚乙烯没有低密度聚乙烯来源广泛。公开号CN 1370797A的发明专利中公开了一种辐照交联技术制备低密度聚乙烯泡沫塑料的方法，所得泡沫塑料柔软、具有隔热保温、耐化学性，耐低温性的特点，但在强度和韧性回弹性方面存在缺陷。
发明内容
本发明的目的在于为了解决上述问题而提供一种聚乙烯发泡钙塑复合材料及其制备方法和用途。本发明提供的聚乙烯发泡钙塑复合材料通过添加线性低密度聚乙烯、弹性增韧材料、钙塑填料等复配加工而成，克服现有技术的缺陷。
本发明是通过以下技术方案实现上述目的的：
本发明的聚乙烯发泡钙塑复合材料，以低密度聚乙烯为基体树脂，关键在添加线性低密度聚乙烯树脂、钙塑填料、发泡剂、交联剂、促进剂、弹性增韧材料和复合型阻燃剂复配加工而成。
一种聚乙烯发泡钙塑复合材料，其由包含以下重量份的组分制成：
低密度聚乙烯树脂 100份，
线性低密度聚乙烯树脂 10～30份，
钙塑填料 80～130份，
发泡剂 5～20份，
交联剂 0.8～1.1份，
促进剂 2～4.5份，
弹性增韧材料 40～60份，
复合型阻燃剂 9～15份。
所述的钙塑填料选自轻质碳酸钙、石膏或亚硫酸钙中的一种或一种以上。
所述的发泡剂选偶氮二甲酰胺(AC)、偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮甲酰胺甲酸钾(AP)、三氯氟甲烷(F11)、二氯二氟甲烷(F12)或环戊烷或异戊烷。
所述的交联剂选2，5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、过氧化苯二甲酰、过氧化二异丙苯(DCP)或三聚异氰酸三烯丙酯。
所述的促进剂选氧化锌、硬脂酸、硬脂酸铅或氧化镉。
所述的弹性增韧材料选乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯/乙酸乙烯共聚物(EVA)、三元乙丙橡胶或丁腈橡胶中的一种或一种以上。
所述的复合型阻燃剂选自三氧化硼、硼酸锌、三氧化二锑、十溴联苯醚、氯化聚乙烯或氯化石蜡中的两种或以上的组合物。
一种上述聚乙烯发泡钙塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述配比将低密度聚乙烯树脂100份、线性低密度聚乙烯10～30份、钙塑填料80～130份、发泡剂5～20份、交联剂0.8～1.1份、促进剂2～4.5份、弹性增韧材料40～60份和复合型阻燃剂9～15份依次加入捏合机，捏合3～5min，捏合机转速在560～880r/min；
(2)采用二辊炼塑-二辊炼塑的组合方法炼塑，第一台二辊炼塑是粗炼，充分塑化，前辊温度135～145℃，后辊温度120～130℃，炼塑时间10～15min，不断翻炼以保证塑化均匀；第二台二辊炼塑是精炼，前辊控制在120～130℃，后辊温度105～115℃；
(3)把精炼压延拉出来的片材叠合成一本坯料，将叠合好的坯料放入模具中，在层压机上预发泡，温度控制在135～150℃，时间为15～20min，压力1.5～3MPa，然后骤然卸压启模，使料坯跳出模具，预发泡成坯；
(4)将预发泡坯放入模具中，在压机上热压发泡，发泡压力始终为0.3～0.8MPa，终压为0.5～1.8MPa，温度控制在150～180℃，时间为40～50min，随后卸压并立即冷却定型，切割修边成品。
一种上述聚乙烯发泡钙塑复合材料用作聚乙烯发泡钙塑板材的用途。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明所提供的聚乙烯发泡钙塑复合材料质轻强度高、隔热保温、优异的耐环境应力开裂性、冲击回弹率好、阻燃耐腐蚀等优点。
2、本发明所提供的聚乙烯发泡钙塑复合材料生产加工工艺简单，原料来源广泛，生产成本降低，适于制作天花板、车辆门板、漂浮制品、隔热保温材料、化工企业中酸碱腐蚀材料生产车间的装饰板材等结构材料。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对如上所述聚乙烯发泡钙塑复合材料制作的聚乙烯发泡钙塑板材作进一步详细的说明。
实施例中采用GB(国标)测定材料的各项性能，如无特别说明，组分的份数均为重量份数。
实施例1
(1)按配料比例将低密度聚乙烯树脂100份、线性低密度聚乙烯16份、轻质碳酸钙80份、偶氮二甲酰胺(AC)12份、过氧化苯二甲酰1.0份、促进剂(氧化锌1.1份和硬脂酸铅1.5份)、三元乙丙橡胶48份和复合型阻燃剂(三氧化硼8份和氯化石蜡3.5份)依次加入捏合机，捏合3～5min，捏合机转速在680r/min；
(2)采用二辊炼塑-二辊炼塑的组合方法炼塑，第一台二辊炼塑是粗炼，充分塑化，前辊温度138℃，后辊温度125℃，炼塑时间10～15min，不断翻炼以保证塑化均匀；第二台二辊炼塑是精炼，前辊控制在124℃，后辊温度110℃；
(3)把精炼压延拉出来的片材叠合成一本坯料，将叠合好的坯料放入模具中，在层压机上预发泡，温度控制在135℃，时间为15～20min，压力1.5～1.8MPa，然后骤然卸压启模，使料坯跳出模具，预发泡成坯；
(4)将预发泡坯放入模具中，在压机上热压发泡，发泡压力始终为0.5MPa，终压为0.8MPa，温度控制在155～170℃，时间为40～50min，随后卸压并立即冷却定型，切割修边成品。
将所得材料按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于附表1中。
实施例2
(1)按配料比例将低密度聚乙烯树脂100份、线性低密度聚乙烯12份、亚硫酸钙96份、偶氮二甲酰胺(AC)8份、过氧化二异丙苯(DCP)0.8份、促进剂(氧化锌1.2份和硬脂酸1.1份)、乙烯/乙酸乙烯共聚物(EVA)40份和复合型阻燃剂(三氧化二锑7.5份和氯化石蜡4.2份)依次加入捏合机，捏合3～5min，捏合机转速在720r/min；
(2)采用二辊炼塑-二辊炼塑的组合方法炼塑，第一台二辊炼塑是粗炼，充分塑化，前辊温度135℃，后辊温度120℃，炼塑时间10～15min，不断翻炼以保证塑化均匀；第二台二辊炼塑是精炼，前辊控制在120℃，后辊温度105℃；
(3)把精炼压延拉出来的片材叠合成一本坯料，将叠合好的坯料放入模具中，在层压机上预发泡，温度控制在140℃，时间为15～20min，压力1.5MPa，然后骤然卸压启模，使料坯跳出模具，预发泡成坯；
(4)将预发泡坯放入模具中，在压机上热压发泡，发泡压力始终为0.3MPa，终压为0.6MPa，温度控制在150～165℃，时间为40～50min，随后卸压并立即冷却定型，切割修边成品。
将所得材料按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于附表1中。
实施例3
(1)按配料比例将低密度聚乙烯树脂100份、线性低密度聚乙烯22份、亚硫酸钙88份、石膏40份、偶氮甲酰胺甲酸钾(AP)5份、过氧化二异丙苯(DCP)0.9份、促进剂(氧化锌1.5份和硬脂酸铅2.2份)、三元乙丙橡胶45份和复合型阻燃剂(三氧化二锑6.0份和十溴联苯醚3.0份)依次加入捏合机，捏合3～5min，捏合机转速在560r/min；
(2)采用二辊炼塑-二辊炼塑的组合方法炼塑，第一台二辊炼塑是粗炼，充分塑化，前辊温度142℃，后辊温度128℃，炼塑时间10～15min，不断翻炼以保证塑化均匀；第二台二辊炼塑是精炼，前辊控制在126℃，后辊温度112℃；
(3)把精炼压延拉出来的片材叠合成一本坯料，将叠合好的坯料放入模具中，在层压机上预发泡，温度控制在145℃，时间为15～20min，压力2.6MPa，然后骤然卸压启模，使料坯跳出模具，预发泡成坯；
(4)将预发泡坯放入模具中，在压机上热压发泡，发泡压力始终为0.8MPa，终压为1.8MPa，温度控制在160～170℃，时间为40～50min，随后卸压并立即冷却定型，切割修边成品。
将所得材料按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于附表1中。
实施例4
(1)按配料比例将低密度聚乙烯树脂100份、线性低密度聚乙烯30份、轻质碳酸钙116份、偶氮二甲酰胺(AC)16份、过氧化苯二甲酰1.1份、促进剂(氧化锌1.8份和硬脂酸2.5份)、乙烯/乙酸乙烯共聚物(EVA)33份、丁腈橡胶20份和复合型阻燃剂(三氧化二锑8.8份和氯化石蜡4.5份)依次加入捏合机，捏合3～5min，捏合机转速在880r/min；
(2)采用二辊炼塑-二辊炼塑的组合方法炼塑，第一台二辊炼塑是粗炼，充分塑化，前辊温度145℃，后辊温度130℃，炼塑时间10～15min，不断翻炼以保证塑化均匀；第二台二辊炼塑是精炼，前辊控制在130℃，后辊温度113℃；
(3)把精炼压延拉出来的片材叠合成一本坯料，将叠合好的坯料放入模具中，在层压机上预发泡，温度控制在150℃，时间为15～20min，压力2.2MPa，然后骤然卸压启模，使料坯跳出模具，预发泡成坯；
(4)将预发泡坯放入模具中，在压机上热压发泡，发泡压力始终为0.6MPa，终压为1.6MPa，温度控制在170～180℃，时间为40～50min，随后卸压并立即冷却定型，切割修边成品。
将所得材料按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于附表1中。
实施例5
(1)按配料比例将低密度聚乙烯树脂100份、线性低密度聚乙烯25份、轻质碳酸钙120份、偶氮二甲酰胺(AC)20份、过氧化二异丙苯(DCP)0.9份、促进剂(氧化锌2.0份和硬脂酸2.5份)、乙烯/乙酸乙烯共聚物(EVA)60份和复合型阻燃剂(三氧化二锑9.7份和氯化石蜡5.3份)依次加入捏合机，捏合3～5min，捏合机转速在760r/min；
(2)采用二辊炼塑-二辊炼塑的组合方法炼塑，第一台二辊炼塑是粗炼，充分塑化，前辊温度140℃，后辊温度130℃，炼塑时间10～15min，不断翻炼以保证塑化均匀；第二台二辊炼塑是精炼，前辊控制在128℃，后辊温度115℃；
(3)把精炼压延拉出来的片材叠合成一本坯料，将叠合好的坯料放入模具中，在层压机上预发泡，温度控制在145℃，时间为15～20min，压力2.8MPa，然后骤然卸压启模，使料坯跳出模具，预发泡成坯；
(4)将预发泡坯放入模具中，在压机上热压发泡，发泡压力始终为0.5MPa，终压为1.6MPa，温度控制在160～175℃，时间为40～50min，随后卸压并立即冷却定型，切割修边成品。
将所得材料按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于附表1中。
比较例1
不添加线性低密度聚乙烯，其余同实施例4步骤。按配料比例将低密度聚乙烯树脂100份、轻质碳酸钙116份、偶氮二甲酰胺(AC)16份、过氧化苯二甲酰11份、促进剂(氧化锌1.8份和硬脂酸2.5份)、乙烯/乙酸乙烯共聚物(EVA)33份、丁腈橡胶20份和复合型阻燃剂(三氧化二锑8.8份和氯化石蜡4.5份)依次加入捏合机，捏合3～5min，捏合机转速在880r/min；采用二辊炼塑-二辊炼塑的组合方法炼塑，第一台二辊炼塑是粗炼，充分塑化，前辊温度145℃，后辊温度130℃，炼塑时间10～15min，不断翻炼以保证塑化均匀；第二台二辊炼塑是精炼，前辊控制在130℃，后辊温度113℃；把精炼压延拉出来的片材叠合成一本坯料，将叠合好的坯料放入模具中，在层压机上预发泡，温度控制在150℃，时间为15～20min，压力2.2MPa，然后骤然卸压启模，使料坯跳出模具，预发泡成坯；将预发泡坯放入模具中，在压机上热压发泡，发泡压力始终为0.6MPa，终压为1.6MPa，温度控制在170～180℃，时间为40～50min，随后卸压并立即冷却定型，切割修边成品。将所得材料按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于附表1中。
比较例2
不添加钙塑填料，其余同实施例3步骤。按配料比例将低密度聚乙烯树脂100份、线性低密度聚乙烯22份、偶氮甲酰胺甲酸钾(AP)5份、过氧化二异丙苯(DCP)0.9份、促进剂(氧化锌1.5份和硬脂酸铅2.2份)、三元乙丙橡胶45份和复合型阻燃剂(三氧化二锑6.0份和十溴联苯醚3.0份)依次加入捏合机，捏合3～5min，捏合机转速在560r/min；采用二辊炼塑-二辊炼塑的组合方法炼塑，第一台二辊炼塑是粗炼，充分塑化，前辊温度142℃，后辊温度128℃，炼塑时间10～15min，不断翻炼以保证塑化均匀；第二台二辊炼塑是精炼，前辊控制在126℃，后辊温度112℃；把精炼压延拉出来的片材叠合成一本坯料，将叠合好的坯料放入模具中，在层压机上预发泡，温度控制在145℃，时间为15～20min，压力2.6MPa，然后骤然卸压启模，使料坯跳出模具，预发泡成坯；将预发泡坯放入模具中，在压机上热压发泡，发泡压力始终为0.8MPa，终压为1.8MPa，温度控制在160～170℃，时间为40～50min，随后卸压并立即冷却定型，切割修边成品。将所得材料按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于附表1中。
比较例3
不添加弹性增韧材料，其余同实施例5步骤。按配料比例将低密度聚乙烯树脂100份、线性低密度聚乙烯25份、轻质碳酸钙120份、偶氮二甲酰胺(AC)20份、过氧化二异丙苯(DCP)0.9份、促进剂(氧化锌2.0份和硬脂酸2.5份)和复合型阻燃剂(三氧化二锑9.7份和氯化石蜡5.3份)依次加入捏合机，捏合3～5min，捏合机转速在760r/min；采用二辊炼塑-二辊炼塑的组合方法炼塑，第一台二辊炼塑是粗炼，充分塑化，前辊温度140℃，后辊温度130℃，炼塑时间10～15min，不断翻炼以保证塑化均匀；第二台二辊炼塑是精炼，前辊控制在128℃，后辊温度115℃；把精炼压延拉出来的片材叠合成一本坯料，将叠合好的坯料放入模具中，在层压机上预发泡，温度控制在145℃，时间为15～20min，压力2.8MPa，然后骤然卸压启模，使料坯跳出模具，预发泡成坯；将预发泡坯放入模具中，在压机上热压发泡，发泡压力始终为0.5MPa，终压为1.6MPa，温度控制在160～175℃，时间为40～50min，随后卸压并立即冷却定型，切割修边成品。将所得材料按标准实验要求加工成测试样条，测试其性能列于附表1中。
表1
由表1中各项数据看出，实施例4、5所得聚乙烯发泡钙塑复合材料的综合性能较好，可以提高钙塑板材的产品性能。比较例1中不添加线性低密度聚乙烯使材料的耐环境应力开裂性大幅度降低，撕裂强度达不到产品性能要求；比较例2不添加钙塑填料使材料拉伸强度、断裂伸长率下降很多，力学性能很差；比较例3不添加弹性增韧材料使产品的冲击回弹率减小，韧性显著降低。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种聚乙烯发泡钙塑复合材料，其特征在于：由包含以下重量份的组分制成：
低密度聚乙烯树脂 100份，
线性低密度聚乙烯树脂 10～30份，
钙塑填料 80～130份，
发泡剂 5～20份，
交联剂 0.8～1.1份，
促进剂 2～4.5份，
弹性增韧材料 40～60份，
复合型阻燃剂 9～15份。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯发泡钙塑复合材料，其特征在于：所述的钙塑填料选自轻质碳酸钙、石膏或亚硫酸钙中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯发泡钙塑复合材料，其特征在于：所述的发泡剂选偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮甲酰胺甲酸钾、三氯氟甲烷、二氯二氟甲烷或环戊烷或异戊烷。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯发泡钙塑复合材料，其特征在于：所述的交联剂选2，5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、过氧化苯二甲酰、过氧化二异丙苯或三聚异氰酸三烯丙酯。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯发泡钙塑复合材料，其特征在于：所述的促进剂选氧化锌、硬脂酸、硬脂酸铅或氧化镉。
6.根据权利要求1所述的聚乙烯发泡钙塑复合材料，其特征在于：所述的弹性增韧材料选乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯/乙酸乙烯共聚物、三元乙丙橡胶或丁腈橡胶中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1所述的聚乙烯发泡钙塑复合材料，其特征在于：所述的复合型阻燃剂选自三氧化硼、硼酸锌、三氧化二锑、十溴联苯醚、氯化聚乙烯或氯化石蜡中的两种或以上的组合物。
8.一种上述权利要求1-7中任一所述的聚乙烯发泡钙塑复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按权利要求1所述的配比将低密度聚乙烯树脂100份、线性低密度聚乙烯10～30份、钙塑填料80～130份、发泡剂5～20份、交联剂0.8～1.1份、促进剂2～4.5份、弹性增韧材料40～60份和复合型阻燃剂9～15份依次加入捏合机，捏合3～5min，捏合机转速在560～880r/min；
(2)采用二辊炼塑-二辊炼塑的组合方法炼塑，第一台二辊炼塑是粗炼，充分塑化，前辊温度135～145℃，后辊温度120～130℃，炼塑时间10～15min，不断翻炼以保证塑化均匀；第二台二辊炼塑是精炼，前辊控制在120～130℃，后辊温度105～115℃；
(3)把精炼压延拉出来的片材叠合成一本坯料，将叠合好的坯料放入模具中，在层压机上预发泡，温度控制在135～150℃，时间为15～20min，压力1.5～3MPa，然后骤然卸压启模，使料坯跳出模具，预发泡成坯；
(4)将预发泡坯放入模具中，在压机上热压发泡，发泡压力始终为0.3～0.8MPa，终压为0.5～1.8MPa，温度控制在150～180℃，时间为40～50min，随后卸压并立即冷却定型，切割修边成品。
9.一种上述权利要求1-7中任一所述的聚乙烯发泡钙塑复合材料用作聚乙烯发泡钙塑板材的用途。
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Denomination of invention: Preparation method and applications of polyethylene foaming calcic-plastic composite material Effective date of registration: 20191223 Granted publication date: 20160525 Pledgee: Chuzhou economic and Technological Development Corporation Pledgor: Chuzhou Gemeite Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2019980001225 |