CN104610631A - 一种超薄型树脂发泡片材及其制造方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超薄型树脂发泡片材及其制造方法和用途，其原料选用LLDPE、LDPE、MDPE和HDPE中的至少一种作为基本树脂，选用烯烃类热塑性弹性体或橡胶作为树脂改性剂；其原料还包括发泡剂和抗氧剂；其结构是多孔结构，厚度为0.04-0.3mm，表观密度为0.1-0.5g/cm3；从厚度方向上看，其由至少两个气泡组成，并且呈圆形或不规则椭圆形结构。本发明发现具有不规则椭圆形泡孔结构且有特定的厚度和表观密度的超薄型树脂发泡材料比现有的发泡片材薄型化、轻量化，并且比薄膜材料更柔软更轻量，更适合于面向薄型化、轻量化的电子设备的密封缓冲材料或粘胶带基材。

Description

一种超薄型树脂发泡片材及其制造方法和用途
技术领域
    本发明属于高分子材料技术领域，具体是一种超薄型树脂发泡片材及其制造方法和用途。
背景技术
树脂发泡片材由于其质量轻、厚度薄、表面光洁细腻、泡孔密闭均匀、优异的隔热隔音性能、防潮、环保，同时具有良好的物理性能，且易于二次加工成型。主要应用于密封材料、缓冲材料、包装材料、保温材料、地垫材料等。
近年来，伴随着智能手机、液晶电视、平板电脑等电子设备的设计越来越薄、越来越轻，同时对所使用的部件也要求薄型化、轻量化。对这类电子设备而言，所使用的密封缓冲材料也要求薄型化、轻量化，期望其是0.3mm以下的薄层片材。一直以来的技术是，将发泡体进行切片处理使之薄型化。然而，在切片加工过程中很难稳定加工0.3mm以下的薄片，更难保证薄片的厚薄均一性。虽然，树脂薄膜可以薄层化，但存在着比重大的问题，而且树脂薄膜由于没有多孔结构的气泡层，密封性和缓冲性都很差，无法满足电子产品要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种更柔软更轻量的超薄型树脂发泡片材及其制造方法和用途，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种超薄型树脂发泡片材，其原料选用线型低密度聚乙烯（LLDPE）、低密度聚乙烯 （LDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）中的至少一种作为基本树脂，选用烯烃类热塑性弹性体或橡胶作为树脂改性剂；其原料还包括发泡剂和抗氧剂；其中基本树脂和树脂改性剂总共为70-99重量份，发泡剂和抗氧剂总共为1-30重量份；所述树脂改性剂与基本树脂的重量比为5-70：30-95（因为当树脂改性剂含量低于5%，无法体现出热塑性弹性体或橡胶的柔韧性，当烯烃类热塑性弹性体或橡胶成分含量高于70%时，则出现热收缩过大，发泡性能低，加工不稳定等问题）；其结构是多孔结构，厚度为0.04-0.3mm（如果厚度不足0.04mm，则有机械强度低，片材表观有破损，并且难以稳定生产等不良因素。如果厚度超过0.3mm，则不适合作为面向薄型化、轻量化的电子设备的密封缓冲材料，不作为优选），表观密度为0.1-0.5g/cm3；从厚度方向上看，其由至少两个气泡组成，并且呈圆形或不规则椭圆形结构，不规则椭圆形结构的长轴方向的平均直径为0.01-0.5mm，短轴方向的平均直径为0.01-0.3mm；其纵向拉伸强度为纵向拉伸强度为2-24MPa，断裂伸长率为100-500%；横向拉伸强度为1-12MPa，断裂伸长率为150-500%。
作为本发明进一步的方案：其原料还含有敏化剂、分散剂、光热稳定剂、阻燃剂、增塑剂、润滑剂、颜料、填充剂、抗静电剂、色母粒子中的任意一种或多种。抗氧剂的作用是在加工过程和使用过程中延缓发泡体或发泡片材的辐照降解或热氧化降解；敏化剂的作用是在加工过程中促使发泡剂分解，分散剂和增塑剂的作用是促进发泡体中无机相在有机相中分散均匀，其他添加剂是为了在不损坏发泡片材的物性条件下，根据发泡体所需的一些特性进行添加的，例如可以举出，阻燃剂添加是为了赋予发泡片材的阻燃性能，抗静电剂的添加是为了赋予发泡片材的抗静电性，色母粒子的添加是为了赋予发泡片材的不同颜色需求等。
作为本发明进一步的方案：所述烯烃类热塑性弹性体选用以下几类中的任意一类：一类是硬质相为高聚物聚丙烯（PP）或聚乙烯（PE），软质相为乙丙橡胶（EPR）或非结晶聚乙烯（PE）；一类是硬质相为聚乙烯（PE），软质相为乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）或乙烯丙烯酸共聚物（EAA）；还有一类是硬质相为通过金属离子结合形成交联点，软质相为以非结晶聚乙烯（PE）为主的组成物；所述橡胶选用乙丙橡胶或顺丁橡胶。
作为本发明进一步的方案：所述发泡剂包括无机发泡剂和有机发泡剂，所述无机发泡剂包括无机碳酸盐、碳酸氢盐和聚碳酸类；所述有机发泡剂包括偶氮二甲酰胺、偶氮二碳酸胺、甲苯磺酞氨基崛和5-本基四唑。
作为本发明再进一步的方案：所述不规则椭圆形结构的的长轴平均直径为0.01-0.4mm，短轴平均直径为0.01-0.2mm；所述树脂改性剂与基本树脂的重量比为1-5：5-9；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺和偶氮二碳酸胺。
所述超薄型树脂发泡片材的制造方法，具体包括以下步骤：
（1）混炼造粒：将所有原料混炼造粒成配方颗粒；混炼时的加工温度为80-180℃；
（2）片材挤出：将配方颗粒使用挤出机挤出成片，并且在挤出过程中使用模具进行横向和纵向拉伸，纵向拉伸比为1.0-4.0，横向拉伸比为1.0-3.0，得发泡体基片；
（3）辐照交联：将发泡体基片进行电子辐照交联，辐照交联的电子能量选1.0-4.0MeV；辐照剂量为10-40Mrad，得发泡体母片；
（4）自由式发泡：将发泡体母片采用垂直发泡炉自由式发泡，发泡温度为160-400℃，得发泡体片材；
（5）后加工整理：对于生产厚度为0.1mm以下的超薄型树脂发泡片材，采用至少一次双面加热双向拉伸加热方式对发泡体片材进行延展；加热的温度为40-120℃；纵向拉伸比为1.0-4.0，横向拉伸比为1.0-3.0，即得到超薄型树脂发泡片材；对于生产厚度为0.1-0.3mm的超薄型树脂发泡片材，省略本步骤。
作为本发明进一步的方案：步骤（1）中所述混炼造粒分两步，第一步密炼，将上述所有原料加入密炼机中进行密炼，密炼仓温度为80-180℃，压力为1-2MPa，密炼时间为10-30min；第二步挤出拉条切粒，将第一步中密炼成团的树脂加入单螺杆的料斗中挤出拉条，单螺杆机筒内加工温度为100-180℃，拉条切粒过程中采用水冷，鼓风机除水分，最后过烘道进行烘干成配方粒子。
作为本发明进一步的方案：步骤（2）中所述挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，模具为T型模具；步骤（3）中辐照交联的电子能量选2.5-3.0MeV；辐照剂量为25-30Mrad；步骤（4）中发泡温度为180-350℃。
作为本发明进一步的方案：步骤（2）中发泡体基片的厚度为0.18mm±0.01mm，宽度为800mm；步骤（4）中发泡体片材的厚度范围为0.04-0.3mm；且当发泡片材厚度为0.2-0.3mm时，厚度偏差为±0.02mm；厚度为0.1-0.2mm时，厚度偏差为±0.015mm；厚度为0.04-0.1mm时，厚度偏差为±0.01mm。
所述超薄型树脂发泡片材的用途，应用于电子产品的密封缓冲材料或粘胶带基材。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明发现具有不规则椭圆形泡孔结构且有特定的厚度和表观密度的超薄型树脂发泡材料比现有的发泡片材薄型化、轻量化，并且比薄膜材料更柔软更轻量，更适合于面向薄型化、轻量化的电子设备的密封缓冲材料或粘胶带基材。
附图说明
图1为树脂发泡片材的纵向和横向示意图；
图2为厚度为0.3mm的超薄型树脂发泡片材的横向切面图；
图3为厚度为0.3mm的超薄型树脂发泡片材的纵向切面图；
图4为厚度为0.15mm的超薄型树脂发泡片材的横向切面图；
图5为厚度为0.15mm的超薄型树脂发泡片材的纵向切面图；
图6为厚度为0.04mm的薄型树脂发泡片材的横向切面图；
图7为厚度为0.04mm的超薄型树脂发泡片材的纵向切面图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下述实施例1-3对超薄型树脂发泡片材采用的测试方法如下：
超薄型树脂发泡片材的厚度测试方法，利用软质泡棉塑料专用测厚规，优选千分厚度计。横向厚度偏差，沿着横向方向平行取20个点，每个点之间取相同的距离（根据横向长度不一样，距离不一样），测量这20个点得到实测厚度，实测厚度与标准厚度之差即为横向厚度偏差；纵向厚度偏差，每300米取1米的长度，沿着纵向方向每隔5cm，取一个点，连续取20个点，测量这20个点得到实测厚度，实测厚度与标准厚度之差即为纵向厚度偏差。
超薄型树脂发泡片材的表观密度是基于GB/T 6343-1995中记载的方法测定的。沿着横向方向平行取5个10×10cm的样品，测量其平均厚度及质量。表观密度=质量（g）/体积（cm3）。
超薄型树脂发泡片材的拉伸强度和断裂伸长率基于GB/T 528-2008中记载的方法测定的。采用电子拉力机测试，取样形状为哑铃状2型。电子拉力机实验夹具的移动速度为500mm/min±50mm/min，且在测试过程中应保持匀速移动。横向拉伸强度和断裂伸长率，沿着横向方向平行取5个样，每个样之间距离10公分，横向拉伸强度和断裂伸长率即为5个样品的平均值。纵向拉伸强度和断裂伸长率，沿着纵向方向平行取5个样，每个样之间等距（等距的距离=横向长度/4），纵向拉伸强度和断裂伸长率即为5个样品的平均值。
超薄型树脂发泡片材的泡孔直径测试，用电子扫描电镜观察发泡片材横向和纵向的泡孔，并用电镜自带软件在线测试泡孔直径，泡孔为圆形的直接测试其直径，泡孔为不规则椭圆形的，模拟出其椭圆形结构后，再分别测试长轴直径和短轴直径。
实施例1
一种超薄型树脂发泡片材，选取LDPE（熔融温度95℃，MFR值2.0g/min，大庆石化 18D）和EAA（熔融温度126℃，MFR值6.0g/min，美国陶氏 3150）为基本树脂，添加乙丙橡胶（软化温度150℃， 3722P）为改性橡胶；树脂总量为100重量份，其中LDPE占30重量份，EAA占30重量份，改性橡胶添加量为40重量份。
在上述100重量份树脂中，加入4重量份的发泡剂偶氮二碳酸胺，另外加入2.5重量份的抗氧剂1010，1.5重量份的敏化剂硬脂酸锌，4重量份的润滑剂硬脂酸，7重量份的颜料。
所述超薄型树脂发泡片材的制造方法，具体步骤为：
（1）将上述原料进行混炼造粒，混炼造粒分两步，第一步密炼，将上述原料加入密炼机中进行密炼，密炼仓温度为160℃，压力为1.5MPa，密炼时间为20min；第二步挤出拉条切粒，将第一步中密炼成团的树脂加入单螺杆的料斗中挤出拉条，单螺杆机筒内加工温度为140℃，拉条切粒过程中采用水冷，鼓风机除水分，最后过烘道进行烘干成配方粒子。
（2）挤出片材设备优选单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，将上述配方粒子加入单螺杆挤出机或双螺杆挤出机中进行挤出；优选模具为T型模具，选取模具宽度为600mm，模具开口调节为0.2mm ，纵向拉伸比选为2.8，横向拉伸比为1.5，采用压延冷却方式挤片，得到发泡体基片；基片厚度为0.18mm±0.01mm，基片宽度为800mm。
（3）交联优选电子辐照交联设备（爱邦加速器），将上述发泡体基片进行电子辐照交联，选取的电子能量为2.8MeV，辐照剂量为28Mrad，得到发泡体母片。
（4）发泡设备优选垂直发泡炉自由式发泡，将上述发泡体母片由传送设备送入垂直炉中进行发泡，发泡温度为260±10℃；发泡时纵向拉伸比为2.2，横向拉伸比为1.5；得到超薄型树脂发泡片材。
该制备的超薄型树脂发泡片材的表观密度为0.125g/cm3，厚度为0.3±0.04mm，纵向拉伸强度≥2MPa，纵向断裂伸长率≥160%，横向拉伸强度≥0.8MPa，横向断裂伸长率≥250%。气泡泡孔的长轴方向的平均直径为0.05-0.4mm，短轴方向的平均直径为0.03-0.2mm，横向很薄很柔软，并且有很好的压缩性能。密封性能优异，能量吸收性好，广泛用于如智能手机、液晶电视、平板电脑等薄型化、轻量化的电子设备的密封缓冲材料，能够发挥良好的防震、防尘、防水、密封、缓冲作用。
图2和图3分别示出了厚度为0.3mm的超薄型树脂发泡片材的横向切面图和纵向切面图。
实施例2
与实施例1不同的地方在于，为了制造更薄的发泡体，采用的热塑性弹性体为硬质相通过金属离子结合形成交联点，软质相以PE非结晶为主的聚合物。由于这类弹性体的流动性更好，适用于做更薄的发泡体基片，并且对于拉伸强度和断裂伸长率方面有很大的提高。对应于100重量份的树脂（LDPE：EAA：弹性体=3：2：5），发泡剂加入量为2重量份。
为了得到更薄的发泡体基片，在挤片工序部分，选取的T型模具的开口为0.15。并且需要挤片时，对片材进行双面加热拉伸，加热温度为60-80℃，纵向拉伸比3.6，横向拉伸比为2.0。得到发泡体基片厚度为0.12±0.005mm。采用与实施案例1相同的交联与发泡工艺，得到的发泡体片材的表观密度为0.167g/cm3，厚度为0.15±0.03mm，纵向拉伸强度为≥10，纵向断裂伸长率为≥240%，横向拉伸强度≥8MPa，横向断裂伸长率≥320%。气泡泡孔的长轴方向的平均直径为0.05-0.4mm，短轴方向的平均直径为0.04-0.2mm。
图4和图5分别示出了0.15mm厚超薄型树脂发泡片材的横向切面图和纵向切面图。
实施案列3
与实施案列2不同的地方在于，对厚度为0.15mm的超薄型发泡体采用两次双面加热加压拉伸的方式得到厚度为0.04±0.02mm的发泡体片材。第一次加热加压拉伸方式的加热温度为120℃，纵向拉伸比为4.0，横向拉伸比为2.6，加压的方式采用双棍辊间加压，辊间距离为0.03mm；第二次加热加压拉伸方式的加热温度为100℃，纵向拉伸比为3.0，横向拉伸比为1.8，加压的方式采用双棍辊间加压，辊间距离为0.02mm。经过上述两次双面加热加压拉伸方式得到表观密度为0.35g/cm3，厚度为0.04±0.02mm，纵向拉伸强度为≥14，纵向断裂伸长率为≥300%，横向拉伸强度≥10MPa，横向断裂伸长率≥400%。气泡泡孔的长轴方向的平均直径为0.05-0.4mm，短轴方向的平均直径为0.01-0.1mm。
图6和图7分别示出了0.04mm厚超薄型树脂发泡片材的横向切面图和纵向切面图。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种超薄型树脂发泡片材，其特征在于，其原料选用线型低密度聚乙烯（LLDPE）、低密度聚乙烯 （LDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）中的至少一种作为基本树脂，选用烯烃类热塑性弹性体或橡胶作为树脂改性剂；其原料还包括发泡剂和抗氧剂；其中基本树脂和树脂改性剂总共为70-99重量份，发泡剂和抗氧剂总共为1-30重量份；所述树脂改性剂与基本树脂的重量比为5-70：30-95；其结构是多孔结构，厚度为0.04-0.3mm，表观密度为0.1-0.5g/cm3；从厚度方向上看，其由至少两个气泡组成，并且呈圆形或不规则椭圆形结构，不规则椭圆形结构的长轴方向的平均直径为0.01-0.5mm，短轴方向的平均直径为0.01-0.3mm；其纵向拉伸强度为纵向拉伸强度为2-24MPa，断裂伸长率为100-500%；横向拉伸强度为1-12MPa，断裂伸长率为150-500%。
2.根据权利要求1所述的超薄型树脂发泡片材，其特征在于，其原料还含有敏化剂、分散剂、光热稳定剂、阻燃剂、增塑剂、润滑剂、颜料、填充剂、抗静电剂、色母粒子中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的超薄型树脂发泡片材，其特征在于，所述烯烃类热塑性弹性体选用以下几类中的任意一类：一类是硬质相为高聚物聚丙烯（PP）或聚乙烯（PE），软质相为乙丙橡胶（EPR）或非结晶聚乙烯（PE）；一类是硬质相为聚乙烯（PE），软质相为乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）或乙烯丙烯酸共聚物（EAA）；还有一类是硬质相为通过金属离子结合形成交联点，软质相为以非结晶聚乙烯（PE）为主的组成物；所述橡胶选用乙丙橡胶或顺丁橡胶。
4.根据权利要求1或2所述的超薄型树脂发泡片材，其特征在于，所述发泡剂包括无机发泡剂和有机发泡剂，所述无机发泡剂包括无机碳酸盐、碳酸氢盐和聚碳酸类；所述有机发泡剂包括偶氮二甲酰胺、偶氮二碳酸胺、甲苯磺酞氨基崛和5-本基四唑。
5.根据权利要求1或2所述的超薄型树脂发泡片材，其特征在于，所述不规则椭圆形结构的的长轴平均直径为0.01-0.4mm，短轴平均直径为0.01-0.2mm；所述树脂改性剂与基本树脂的重量比为1-5：5-9；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺和偶氮二碳酸胺。
6.一种如权利要求1-2任一所述的超薄型树脂发泡片材的制造方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）混炼造粒：将所有原料混炼造粒成配方颗粒；混炼时的加工温度为80-180℃；
（2）片材挤出：将配方颗粒使用挤出机挤出成片，并且在挤出过程中使用模具进行横向和纵向拉伸，纵向拉伸比为1.0-4.0，横向拉伸比为1.0-3.0，得发泡体基片；
（3）辐照交联：将发泡体基片进行电子辐照交联，辐照交联的电子能量选1.0-4.0MeV；辐照剂量为10-40Mrad，得发泡体母片；
（4）自由式发泡：将发泡体母片采用垂直发泡炉自由式发泡，发泡温度为160-400℃，得发泡体片材；
（5）后加工整理：对于生产厚度为0.1mm以下的超薄型树脂发泡片材，采用至少一次双面加热双向拉伸加热方式对发泡体片材进行延展；加热的温度为40-120℃；纵向拉伸比为1.0-4.0，横向拉伸比为1.0-3.0，即得到超薄型树脂发泡片材；对于生产厚度为0.1-0.3mm的超薄型树脂发泡片材，省略本步骤。
7.根据权利要求6所述的超薄型树脂发泡片材的制造方法，其特征在于，步骤（1）中所述混炼造粒分两步，第一步密炼，将上述所有原料加入密炼机中进行密炼，密炼仓温度为80-180℃，压力为1-2MPa，密炼时间为10-30min；第二步挤出拉条切粒，将第一步中密炼成团的树脂加入单螺杆的料斗中挤出拉条，单螺杆机筒内加工温度为100-180℃，拉条切粒过程中采用水冷，鼓风机除水分，最后过烘道进行烘干成配方粒子。
8.根据权利要求6所述的超薄型树脂发泡片材的制造方法，其特征在于，步骤（2）中所述挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，模具为T型模具；步骤（3）中辐照交联的电子能量选2.5-3.0MeV；辐照剂量为25-30Mrad；步骤（4）中发泡温度为180-350℃。
9.根据权利要求6所述的超薄型树脂发泡片材的制造方法，其特征在于，步骤（2）中发泡体基片的厚度为0.18mm±0.01mm，宽度为800mm；步骤（4）中发泡体片材的厚度范围为0.04-0.3mm；且当发泡片材厚度为0.2-0.3mm时，厚度偏差为±0.02mm；厚度为0.1-0.2mm时，厚度偏差为±0.015mm；厚度为0.04-0.1mm时，厚度偏差为±0.01mm。
10.一种如权利要求6-9之一所述的超薄型树脂发泡片材的用途，应用于电子产品的密封缓冲材料或粘胶带基材。
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