CN103435884A - 一种健康型聚烯烃泡沫材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种健康型聚烯烃泡沫材料及其制备方法，由以下质量配比的原辅料经混合、熔融挤出、预热、发泡制得：聚烯烃树脂70～100份、负离子功能母料20～50份、亲水性功能母料15～30份、发泡剂1～5份、交联剂1～5份、色母料0～5份。本发明的健康型聚烯烃泡沫材料在配方中加入了负离子矿物材料与亲水性富勒烯化合物，具有净化空气、表面防油污、防静电效果等优点。利用负离子矿物材料的热电性与压电性，可有效增加周围环境的负离子浓度。同时亲水性富勒烯化合物的亲水性基团可以与水形成氢键，隔断了污染物与聚烯烃表面的联系，同时还可以将积累的静电荷迅速泄露，达到抗静电的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚烯烃泡沫材料及其制备方法，尤其是指一种健康型聚烯烃泡沫材料及其制备方法。
背景技术
聚烯烃类塑料应用范围广泛，具有良好的物理、化学和力学性能，其韧性、挠曲性和缓冲性能良好，并且具有电绝缘、隔热等性质，广泛应用于包装、化工、建筑等领域。聚烯烃类泡沫塑料应用广泛，也是最早成功制得的泡沫塑料之一。早在1941年，美国杜邦公司就利用氮气法成功制备了LDPE泡沫塑料。经过几十年的发展，聚烯烃泡沫塑料已经发展成熟，在品种及应用方面实现了多样化。随着理论研究的不断深入以及发泡技术的进步，泡沫塑料在产量和质量方面都有了长足的进步。
由于聚烯烃泡沫材料具有良好的保温与能量缓冲特性，因此在室内保温、运动护具等领域得到了广泛应用。若能采用具有空气净化效果的聚烯烃泡沫材料，将大大有利于使用者的身体健康，对于其应用将起到极大的推动。
同时由于聚烯烃泡沫材料表面为亲油性，在使用过程中容易沾染油污，用水难以清理。虽然可以采用有机溶剂擦拭除去污物，但会对聚烯烃泡沫表面造成损伤，同时使用过后的溶剂也会污染环境。如果长期存在不加处理，会滋生大量细菌、真菌等微生物。
此外，由于聚烯烃泡沫材料的电绝缘性能，会积累静电，使得使用者受到静电干扰，影响心肌正常的电生理过程及心电的正常传导，影响身体健康。
目前对于聚烯烃泡沫材料的研究，主要集中于其应用与制备方法方面。如CN101243122B公开了一种高熔体强度双轴取向的聚烯烃泡沫制备方法；CN101263187B公开了一种具有高耐热性的软聚烯烃泡沫材料配方及制备方法；CN1282693C公开了一种用于吸声、保温的大孔径聚烯烃泡沫材料等。而对于可以起到净化空气、表面防油污、防静电效果的健康型聚烯烃泡沫材料及其制备方法的研究还未见报道。
发明内容
本发明目的是为克服现有聚烯烃泡沫材料的不足之处，提供一种具有净化空气、表面防油污的效果的健康型聚烯烃泡沫材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种健康型聚烯烃泡沫材料，其特征在于负离子材料与亲水性富勒烯化合物在交联聚烯烃泡沫材料中的应用。
一种健康型聚烯烃泡沫材料，其特征在于由以下质量配比的原辅料经混合、熔融挤出、预热、发泡制得：
聚烯烃树脂 70～100份
负离子功能母料 20～50份
亲水性功能母料 15～30份
发泡剂 1～5份
交联剂 1～5份
色母料 0～5份
其中，所述发泡剂为偶氮化合物；所述交联剂为过氧化物交联剂。
所述负离子功能母料是以如下重量份配比的各组份为原料，经混合、造粒而得：
聚烯烃树脂 60～100份
负离子矿物 50～80份
其中，所述负离子矿物为电气石粉、蛋白石粉、奇才石粉、负离子粉中的一种或几种。
所述亲水性功能母料是以如下重量份配比的各组份为原料，经混合、造粒而得：
聚烯烃树脂 60～100份
亲水性富勒烯化合物 10～30份
其中，所述亲水性富勒烯化合物为加成有亲水基团的富勒烯，包括多羧基富勒烯、多羟基富勒烯、多氨基富勒烯中的一种或几种。
其中，所述的一种健康型聚烯烃泡沫材料的制备工艺，其特征在于：首先制备负离子功能母料与亲水性功能母料，再通过混合、熔融挤出、预热、发泡制得健康型聚烯烃泡沫材料，其具体步骤为：
步骤一：负离子功能母料制备
（1）将负离子矿物、聚烯烃树脂按照比例加入捏合机中，捏合温度110℃～140℃，时间10min～30min；
（2）将捏合后的物料通过挤出机塑化、挤出、造粒，挤出机机身设定温度110℃～150℃，螺杆转速30～50r/min。
步骤二：亲水性功能母料制备
（1）将聚烯烃树脂、亲水性富勒烯化合物按比例加入捏合机，捏合温度120℃～140℃，时间10min～30min；
（2）将捏合后的物料通过挤出机塑化、挤出、造粒，挤出机机身设定温度120℃～150℃，螺杆转速10～30r/min。
步骤三：健康型聚烯烃泡沫材料制备
（1）将聚烯烃树脂、负离子功能母料、亲水性功能母料、发泡剂、交联剂及色母料按比例加入挤出机料斗，通过螺杆挤出机熔融挤出。其中挤出机螺杆长径比32，螺杆转速20～30r/min，挤出温度110℃～150℃；
（2）将母片经过预热炉进行预热，预热温度130℃～160℃，预热时间5～15min；
（3）将母片经过发泡炉进行发泡，发泡温度180℃～220℃，发泡时间1～5min。
本发明的健康型聚烯烃泡沫材料，在配方中加入了负离子矿物材料和亲水性富勒烯化合物。负离子矿物材料具有热电性和压电性，当泡沫材料所处的环境温度有微小变化，或泡沫材料受到轻微压力时，即可引起负离子矿物材料晶体之间的电势差，这个能量可促使周围空气发生电离，脱离出的电子附着于邻近的水和氧分子使之转化为空气负离子，从而增加附近区域的负离子浓度，有利于使用者的身体健康。
在熔融挤出过程中，由于亲水性基团与聚烯烃相容性较差，所以亲水性富勒烯化合物会聚集在聚烯烃泡沫材料表层，其中的亲水性基团与水形成氢键而表现出超亲水性，能够使水滴在表面迅速润湿铺展。这种特性使水能优先占据表面，而隔断了污染物与表面的联系，并被多余的水带走。同时还可以将积累的静电荷迅速泄露，达到抗静电的目的。此外，在交联过程中，由于富勒烯表面存在大量的不饱和键，在交联剂的作用下，不仅发生聚烯烃分子链之间的交联，还会发生聚烯烃与富勒烯化合物之间的交联。因此在使用过程中，亲水性富勒烯化合物不易因摩擦、水洗等原因而缺损，可以长期使用，这比普通的抗静电剂更有优势。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的健康型聚烯烃泡沫材料在配方中加入了负离子矿物材料与亲水性富勒烯化合物，具有净化空气、表面防油污、防静电效果等优点。利用负离子矿物材料的热电性与压电性，可有效增加周围环境的负离子浓度。同时亲水性富勒烯化合物的亲水性基团可以与水形成氢键，隔断了污染物与聚烯烃表面的联系，同时还可以将积累的静电荷迅速泄露，达到抗静电的目的。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明做进一步说明。
实施例1：
步骤一：负离子功能母料的制备：
（1）将电气石粉5.0kg、聚乙烯树脂6.0kg按照比例加入捏合机中，捏合温度140℃，时间10min；
（2）将捏合后的物料通过挤出机塑化、挤出、造粒，挤出机机身设定温度150℃，螺杆转速50r/min，得到负离子功能母料。
步骤二：亲水性功能母料的制备：
（1）将多羧基C60 1.0kg、聚乙烯树脂6.0kg加入捏合机中，捏合温度140℃，时间10min；
（2）将捏合后的物料通过挤出机塑化、挤出、造粒，挤出机机身设定温度150℃，螺杆转速50r/min，得到亲水性功能母料。
步骤三：健康型泡沫材料的制备：
（1）将聚乙烯7.0kg、负离子功能母料2.0kg、亲水性功能母料1.5kg、发泡剂偶氮二甲酰胺0.1kg、交联剂过氧化二异丙苯0.1kg加入挤出机料斗，并经过螺杆挤出机熔融挤出。其中挤出机长径比32，螺杆转速20r/min，挤出机设定温度150℃；
（2）挤出后的母片依次经过温度为160℃的预热炉，预热时间15min；
（3）经过预热后的母片经过温度为220℃的发泡炉，时间为5min。
在层高3m，面积为10m×10m的房间中，铺设本实施例所制备的聚烯烃泡沫材料5m，平均负离子浓度1200个/cm3。
本实施例所制备的聚烯烃泡沫材料表面接触角为52.5°。
实施例2：
步骤一：负离子功能母料的制备：
（1）将负离子粉8.0kg、聚乙烯树脂6.0kg按照比例加入捏合机中，捏合温度110℃，时间30min；
（2）将捏合后的物料通过挤出机塑化、挤出、造粒，挤出机机身设定温度110℃，螺杆转速30r/min，得到负离子功能母料。
步骤二：亲水性功能母料的制备：
（1）将多羟基C60 3.0kg、聚乙烯树脂10.0kg加入捏合机中，捏合温度110℃，时间30min；
（2）将捏合后的物料通过挤出机塑化、挤出、造粒，挤出机机身设定温度110℃，螺杆转速30r/min，得到亲水性功能母料。
步骤三：健康型泡沫材料的制备：
（1）将聚乙烯10.0kg、负离子功能母料5.0kg、亲水性功能母料3.0kg、发泡剂偶氮二甲酸二异丙酯0.5kg、交联剂过氧化苯甲酰0.5kg、黑色母0.5kg加入挤出机料斗，并经过螺杆挤出机熔融挤出。其中挤出机长径比32，螺杆转速30r/min，挤出机设定温度110℃；
（2）挤出后的母片依次经过温度为130℃的预热炉，预热时间5min；
（3）经过预热后的母片经过温度为180℃的发泡炉，时间为1min。
实施例3：
步骤一：负离子功能母料的制备：
（1）将蛋白石粉6.0kg、聚乙烯树脂8.0kg按照比例加入捏合机中，捏合温度120℃，时间20min；
（2）将捏合后的物料通过挤出机塑化、挤出、造粒，挤出机机身设定温度130℃，螺杆转速40r/min，得到负离子功能母料。
步骤二：亲水性功能母料的制备：
（1）将多氨基C60 2.0kg、聚乙烯树脂8.0kg加入捏合机中，捏合温度120℃，时间20min；
（2）将捏合后的物料通过挤出机塑化、挤出、造粒，挤出机机身设定温度130℃，螺杆转速40r/min，得到亲水性功能母料。
步骤三：健康型泡沫材料的制备：
（1）将聚乙烯8.5kg、负离子功能母料3.5kg、亲水性功能母料2.5kg、发泡剂偶氮二异丁腈3.0kg、交联剂过氧化氢二异丙苯3.0kg、绿色母0.2kg加入挤出机料斗，并经过螺杆挤出机熔融挤出。其中挤出机长径比32，螺杆转速25r/min，挤出机设定温度130℃；
（2）挤出后的母片依次经过温度为145℃的预热炉，预热时间10min；
（3）经过预热后的母片经过温度为200℃的发泡炉，时间为3min。
实施例4：
步骤一：负离子功能母料的制备：
（1）将负离子粉5.0kg、聚乙烯树脂6.0kg按照比例加入捏合机中，捏合温度140℃，时间10min；
（2）将捏合后的物料通过挤出机塑化、挤出、造粒，挤出机机身设定温度150℃，螺杆转速50r/min，得到负离子功能母料。
步骤二：亲水性功能母料的制备：
（1）将多羟基C60 1.0kg、聚乙烯树脂6.0kg加入捏合机中，捏合温度140℃，时间10min；
（2）将捏合后的物料通过挤出机塑化、挤出、造粒，挤出机机身设定温度150℃，螺杆转速50r/min，得到亲水性功能母料。
步骤三：健康型泡沫材料的制备：
按照实施例1中的步骤进行泡沫材料制备。
在层高3m，面积为10m×10m的房间中，铺设本实施例所制备的聚烯烃泡沫材料5m，平均负离子浓度2500个/cm3。
本实施例所制备的聚烯烃泡沫材料表面接触角为63.3°。
实施例5：
步骤一：负离子功能母料的制备：
（1）将蛋白石粉5.0kg、聚乙烯树脂6.0kg按照比例加入捏合机中，捏合温度140℃，时间10min；
（2）将捏合后的物料通过挤出机塑化、挤出、造粒，挤出机机身设定温度150℃，螺杆转速50r/min，得到负离子功能母料。
步骤二：亲水性功能母料的制备：
（1）将多氨基C60 1.0kg、聚乙烯树脂6.0kg加入捏合机中，捏合温度140℃，时间10min；
（2）将捏合后的物料通过挤出机塑化、挤出、造粒，挤出机机身设定温度150℃，螺杆转速50r/min，得到亲水性功能母料。
步骤三：健康型泡沫材料的制备：
按照实施例1中的步骤进行泡沫材料制备。
在层高3m，面积为10m×10m的房间中，铺设本实施例所制备的聚烯烃泡沫材料5m，平均负离子浓度850个/cm3。
本实施例所制备的聚烯烃泡沫材料表面接触角为48.4°。
Claims (5)
1.一种健康型聚烯烃泡沫材料，其特征在于负离子材料与亲水性富勒烯化合物在交联聚烯烃泡沫材料中的应用。
2.根据权利要求1所述的一种健康型聚烯烃泡沫材料，其特征在于由以下质量配比的原辅料经混合、熔融挤出、预热、发泡制得：
聚烯烃树脂 70～100份
负离子功能母料 20～50份
亲水性功能母料 15～30份
发泡剂 1～5份
交联剂 1～5份
色母料 0～5份
其中，所述发泡剂为偶氮化合物；所述交联剂为过氧化物交联剂。
3.根据权利要求2所述的一种健康型聚烯烃泡沫材料，其特征在于所述负离子功能母料是以如下重量份配比的各组份为原料，经混合、造粒而得：
聚烯烃树脂 60～100份
负离子矿物 50～80份
其中，所述负离子矿物为电气石粉、蛋白石粉、奇才石粉、负离子粉中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的一种健康型聚烯烃泡沫材料，其特征在于所述亲水性功能母料是以如下重量份配比的各组份为原料，经混合、造粒而得：
聚烯烃树脂 60～100份
亲水性富勒烯化合物 10～30份
其中，所述亲水性富勒烯化合物为加成有亲水基团的富勒烯，包括多羧基富勒烯、多羟基富勒烯、多氨基富勒烯中的一种或几种。
5.根据权利要求1和2所述的一种健康型聚烯烃泡沫材料的制备工艺，其特征在于：首先制备负离子功能母料与亲水性功能母料，再通过混合、熔融挤出、预热、发泡制得健康型聚烯烃泡沫材料，其具体步骤为：
步骤一：负离子功能母料制备
（1）将负离子矿物、聚烯烃树脂按照比例加入捏合机中，捏合温度110℃～140℃，时间10min～30min；
（2）将捏合后的物料通过挤出机塑化、挤出、造粒，挤出机机身设定温度110℃～150℃，螺杆转速30～50r/min；
步骤二：亲水性功能母料制备
（1）将聚烯烃树脂、亲水性富勒烯化合物按比例加入捏合机，捏合温度120℃～140℃，时间10min～30min；
（2）将捏合后的物料通过挤出机塑化、挤出、造粒，挤出机机身设定温度120℃～150℃，螺杆转速10～30r/min；
步骤三：健康型聚烯烃泡沫材料制备
（1）将聚烯烃树脂、负离子功能母料、亲水性功能母料、发泡剂、交联剂及色母料按比例加入挤出机料斗，通过螺杆挤出机熔融挤出；其中挤出机螺杆长径比32，螺杆转速20～30r/min，挤出温度110℃～150℃；
（2）将母片经过预热炉进行预热，预热温度130℃～160℃，预热时间5～15min；
（3）将母片经过发泡炉进行发泡，发泡温度180℃～220℃，发泡时间1～5min。
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