CN105086043A - 一种高发泡聚乙烯合金料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子合金技术领域，具体涉及一种高发泡聚乙烯合金料及其制备方法。一种高发泡聚乙烯合金料，包括如下重量份数的原料组分：聚乙烯树脂100份、PP-g-γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷2份-10份、发泡剂1份-10份、碳酸钙1份-15份、润滑剂0.5份-5份、分散剂0.5份-3份、偶联剂0.5份-2份、交联剂0.2份-5份、抗氧剂0.1份-0.5份。由于采用上述技术方案，本发明适应各种形状产品的模具成型发泡，适用于无压力成型发泡，发泡后的泡体不仅高发泡和硬度高，且缓冲减震效果好，不仅可用于建材、包装、轻工等领域，亦可用于军工、海工对缓冲抗震、装备轻量化和特殊形状产品填充等要求。

Description

一种高发泡聚乙烯合金料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子合金技术领域，具体涉及一种高发泡聚乙烯合金料及其制备方法。
背景技术
随着国民经济发展，高灵敏度、高精度的电子设备、光学设备、仪器仪表等需要质量好性能好的包装，近些年发展的EPS，以及珍珠棉EPE等正式适应这一要求取得长足进步。
但珍珠棉偏软，EPS性脆，难以满足一些高端包装领域的要求，比如高强度、保温隔音性好、缓冲减震效果好、低热导以及复杂模具异型成型等。
发明专利CN102558647A提供了一种高性能发泡聚乙烯制品的制备方法。该发泡聚乙烯为物理发泡，系使用聚乙烯、过氧化物、滑石粉和碳酸钙以及丁烷物理发泡剂，通过挤出机机头压力释放发泡而成发泡制品。
发明专利CN102924777A提供了一种高压聚乙烯发泡材料及其连续发泡工艺，系高压聚乙烯、AC发泡母料和DCP架桥剂用混料机混合好，与挤出机中挤出后压光，然后送入发泡机交联发泡，发泡后的材料经冷却辊冷却定型后，卷取包装。该法得到的发泡材料弹性好，属于软性泡体，硬度不够，且该法不适合于各种制品模具发泡成型。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高发泡聚乙烯合金料，解决以上技术问题。
本发明的另一目的在于，提供一种高发泡聚乙烯合金料的制备方法，解决以上技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种高发泡聚乙烯合金料，其特征在于，包括如下重量份数的原料组分：
所述聚乙烯树脂采用熔融指数为0.8g/10min-20g/10min之间的聚乙烯树脂。
所述聚乙烯树脂优选采用熔融指数为2g/10min0的抚顺乙烯，或者采用熔融指数0.8g/10min的盘锦石化。
所述PP-g-γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷树脂为接枝树脂，其制备方法如下：将PP、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和过氧化二异丙苯(DCP)按质量比95:3:0.5混合好，然后在双螺杆挤出机上挤出造粒，制得所述接枝树脂。
所述PP-g-γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷树脂的制备方法中的挤出机转速设定为300rpm，六段加工温度设置为150度、160度、170度、180度、195度、190度。
所述PP-g-γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷树脂的制备方法中的PP采用熔融指数为2g/10min-16g/10min的聚丙烯树脂。
所述发泡剂采用N,N-二亚硝基五亚甲基四胺、4,4ˊ-氧化二苯磺酰肼、偶氮二甲酰胺，或它们的组合物。
所述碳酸钙采用轻质碳酸钙，平均粒径为0.5um-1.5um。
所述润滑剂采用白油、PE蜡、硬脂酸、硬脂酸锌，或它们的组合物。
所述分散剂采用油酸酰胺或芥酸酰胺。
所述偶联剂采用3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
所述交联剂采用过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰(BPO)或1,3-双(叔丁基过氧基异丙基)苯(BIBP)。
所述抗氧剂采用4，4'-硫代(3-甲基-6-叔丁基苯酚)或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
一种高发泡聚乙烯合金料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
1)将所述原料组分按照一定重量份数配比称取后加入密炼机中混炼后置的混炼物；
2)将步骤1)中的混炼物通过双螺杆挤出机水拉条挤出造粒后制得高发泡聚乙烯合金料；
3)将步骤2)制得的发泡合金料在发泡模具内加热后发泡成型。
所述制备步骤的步骤1)中的混炼温度控制在150℃-160℃，混炼时间控制在5分钟。
所述制备步骤的步骤2)中的挤出机转速设定为300rpm，六段加工温度设置为135℃、140℃、155℃、160℃、160℃、155℃。
所述制备步骤的步骤3)中的发泡温度设置为200℃，发泡时间10分钟-20分钟。
所述制备步骤的步骤3)中得到的发泡制品密度为0.05g/cm3-0.12g/cm3，表面硬度可以达到邵氏D40度-邵氏D60度。
有益效果：由于采用上述技术方案，本发明提供了一种化学发泡的PE合金材料，可以适应各种形状产品的模具成型发泡，适用于无压力成型发泡，发泡后的泡体不仅高发泡和硬度高，且缓冲减震效果好，不仅可用于建材、包装、轻工等领域，亦可用于军工、海工对缓冲抗震、装备轻量化和特殊形状产品填充等要求，其相比于传统产品和工艺具有如下优点：
1)采用了PE与PP接枝物的合金，使得最终发泡产品具有高硬度，表面硬度达邵氏D40度-邵氏D60度；
2)属于化学发泡粒子，适用于各种形状产品的发泡空间制备等；
3)无压力发泡成型，使用各种形状模具，在无压力下加热即可发泡成型，且发泡后制品的密度可达0.05g/cm3-0.06g/cm3。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
一种高发泡聚乙烯合金料，包括如下重量份数的原料组分：
上述原料组分中，聚乙烯树脂采用熔融指数为0.8g/10min-20g/10min之间的聚乙烯树脂，优选采用熔融指数为20g/10min的抚顺乙烯HDPE2911，或者熔融指数0.8g/10min的盘锦石化LLDPE0209AA；
PP-g-γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷树脂为接枝树脂，其制备方法如下：将PP、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和过氧化二异丙苯(DCP)按质量比95:3:0.5混合好，然后在双螺杆挤出机上挤出造粒，制得接枝树脂，其中，挤出机转速设定为300rpm，六段加工温度设置为150度、160度、170度、180度、195度、190度，PP采用熔融指数为2g/10min-16g/10min的聚丙烯树脂，优选采用熔融指数为2g/10min扬子石化J340或者熔融指数为16g/10min的上海石化Y1600，当采用扬子石化J340的聚丙烯得到的接枝树脂为PP1-g-γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，当使用上海石化Y1600的聚丙烯得到的接枝树脂为PP2-g-γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷；
发泡剂采用N,N-二亚硝基五亚甲基四胺、4,4ˊ-氧化二苯磺酰肼、偶氮二甲酰胺，或它们的组合物；碳酸钙采用轻质碳酸钙，平均粒径为0.5um-1.5um；润滑剂采用白油、PE蜡、硬脂酸、硬脂酸锌，或它们的组合物；分散剂采用油酸酰胺或芥酸酰胺；偶联剂采用3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；交联剂采用过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰(BPO)或1,3-双(叔丁基过氧基异丙基)苯(BIBP)；抗氧剂采用4，4'-硫代(3-甲基-6-叔丁基苯酚)或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
一种高发泡聚乙烯合金料的制备方法，包括如下制备步骤：
1)将原料组分按照一定重量份数配比称取后加入密炼机中混炼后置的混炼物，混炼温度控制在150℃-160℃，混炼时间控制在5分钟；
2)将步骤1)中的混炼物通过双螺杆挤出机水拉条挤出造粒后制得高发泡聚乙烯合金料，其中，挤出机转速设定为300rpm，六段加工温度设置为135℃、140℃、155℃、160℃、160℃、155℃；
3)将步骤2)制得的发泡合金料在发泡模具内加热后发泡成型，其中，发泡温度设置为200℃，发泡时间10分钟-20分钟。
通过上述步骤制得的发泡制品密度为0.05g/cm3-0.12g/cm3，表面硬度可以达到邵氏D40度-邵氏D60度。
本发明有如下实施例：
实施例1：
按重量份称取如下原料组分：100份抚顺乙烯HDPE2911、2份PP1-g-γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、10份N,N-二亚硝基五亚甲基四胺、1份轻质碳酸钙、5份硬脂酸、0.5份油酸酰胺、0.5份乙烯基三甲氧基硅烷、0.2份过氧化二异丙苯(DCP)、0.1份4，4'-硫代(3-甲基-6-叔丁基苯酚)，并将上述原料组分加入密炼机中混炼值得混炼物，混炼时将混炼温度控制在150℃-160℃，混炼时间控制在5分钟；混炼物通过双螺杆挤出机水拉条挤出造粒制得高发泡聚乙烯合金料，挤出机转速设定为300rpm，六段加工温度设置为135℃、140℃、155℃、160℃、160℃、155℃；将制得的高发泡聚乙烯合金料置于发泡模具内加热即可发泡成型，发泡温度设置为200℃，发泡时间10分钟，得到的发泡制品密度0.05g/cm3，表面硬度邵氏D40度。
实施例2：
按重量份称取如下原料组分：100份盘锦石化LLDPE0209AA、10份PP1-g-γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、10份4,4ˊ-氧化二苯磺酰肼、5份轻质碳酸钙、0.5份PE蜡、3份油酸酰胺、2份乙烯基三乙氧基硅烷、5份过氧化苯甲酰(BPO)、0.5份抗氧剂4，4'-硫代(3-甲基-6-叔丁基苯酚)，并将上述原料组分加入密炼机中混炼制得混炼物，混炼时将混炼温度控制在150℃-160℃，混炼时间控制在10分钟；将混炼物通过双螺杆挤出机水拉条挤出造粒得到高发泡聚乙烯合金料，其中，挤出机转速设定为300rpm，六段加工温度设置为135℃、140℃、155℃、160℃、160℃、155℃；将制得的高发泡聚乙烯合金料置于发泡模具内加热即可发泡成型，发泡温度设置为200℃，发泡时间20分钟，得到的发泡制品密度0.06g/cm3，表面硬度邵氏D45度。
实施例3：
按重量份称取如下原料组分：100份抚顺乙烯HDPE2911、2份PP2-g-γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、1份偶氮二甲酰胺、10份轻质碳酸钙、0.5份白油、0.5份硬脂酸锌、0.5份芥酸酰胺、2份3-氨丙基三乙氧基硅烷、0.5份1,3-双(叔丁基过氧基异丙基)苯(BIBP)、0.1份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，并将上述原料组分加入密炼机中混炼制得混炼物，混炼时将混炼温度控制在150℃-160℃，混炼时间控制在10分钟；将混炼物通过双螺杆挤出机水拉条挤出造粒得到高发泡聚乙烯合金料，挤出机转速为300rpm，六段加工温度设置为135℃、140℃、155℃、160℃、160℃、155℃；将制得的高发泡聚乙烯合金料置于发泡模具内加热即可发泡成型，发泡温度设置为200℃，发泡时间20分钟，得到的发泡制品密度0.12g/cm3，表面硬度邵氏D60度。
实施例4：
按重量份称取如下原料组分：100份盘锦石化LLDPE0209AA、10份PP2-g-γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、1份N,N-二亚硝基五亚甲基四胺、2份4,4ˊ-氧化二苯磺酰肼、1份偶氮二甲酰胺、15份轻质碳酸钙、1份白油、1份硬脂酸、3份芥酸酰胺、0.5份3-氨丙基三乙氧基硅烷、1.5份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、0.2份过氧化二异丙苯(DCP)、1份过氧化苯甲酰(BPO)、0.5份抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，并将上述原料组分加入密炼机中混炼制得混炼物，混炼时将混炼温度控制在150℃-160℃，混炼时间控制在10分钟；将混炼物通过双螺杆挤出机水拉条挤出造粒得到高发泡聚乙烯合金料，挤出机转速设定为300rpm，六段加工温度设置为135℃、140℃、155℃、160℃、160℃、155℃；将制得的高发泡聚乙烯合金料置于发泡模具内加热即可发泡成型，发泡温度设置为200℃，发泡时间20分钟，得到的发泡制品密度0.09g/cm3，表面硬度邵氏D50度。
由以上实施例可以看出，本发明采用了PE与PP接枝物的合金，可适用于各种形状产品的发泡空间制备，且发泡可在无压力模具内进行，使得最终发泡产品不仅高倍率发泡，而且具有高硬度。
上述内容显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种高发泡聚乙烯合金料，其特征在于，包括如下重量份数的原料组分：
聚乙烯树脂100份，
PP-g-γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷2份-10份，
2.根据权利要求1所述的一种高发泡聚乙烯合金料，其特征在于，所述聚乙烯树脂采用熔融指数为0.8g/10min-20g/10min之间的聚乙烯树脂。
3.根据权利要求1所述的一种高发泡聚乙烯合金料，其特征在于，所述PP-g-γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷树脂为接枝树脂，其制备方法如下：将PP、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和过氧化二异丙苯(DCP)按质量比95:3:0.5混合好，然后在双螺杆挤出机上挤出造粒，制得所述接枝树脂。
4.根据权利要求3所述的一种高发泡聚乙烯合金料，其特征在于，所述PP-g-γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷树脂的制备方法中的挤出机转速设定为300rpm，六段加工温度设置为150度、160度、170度、180度、195度、190度。
5.根据权利要求4所述的一种高发泡聚乙烯合金料，其特征在于，所述PP-g-γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷树脂的制备方法中的PP采用熔融指数为2g/10min-16g/10min的聚丙烯树脂。
6.根据权利要求1所述的一种高发泡聚乙烯合金料，其特征在于，所述发泡剂采用N,N-二亚硝基五亚甲基四胺、4,4ˊ-氧化二苯磺酰肼、偶氮二甲酰胺，或它们的组合物。
7.根据权利要求1所述的一种高发泡聚乙烯合金料，其特征在于，所述碳酸钙采用轻质碳酸钙，平均粒径为0.5um-1.5um；
所述润滑剂采用白油、PE蜡、硬脂酸、硬脂酸锌，或它们的组合物；
所述分散剂采用油酸酰胺或芥酸酰胺；
所述偶联剂采用3-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；
所述交联剂采用过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰(BPO)或1,3-双(叔丁基过氧基异丙基)苯(BIBP)；
所述抗氧剂采用4，4'-硫代(3-甲基-6-叔丁基苯酚)或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
8.制备权利要求1-7任一项所述的一种高发泡聚乙烯合金料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
1)将所述原料组分按照一定重量份数配比称取后加入密炼机中混炼后置的混炼物；
2)将步骤1)中的混炼物通过双螺杆挤出机水拉条挤出造粒后制得高发泡聚乙烯合金料；
3)将步骤2)制得的发泡合金料在发泡模具内加热后发泡成型。
9.根据权利要求8所述的一种高发泡聚乙烯合金料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的混炼温度控制在150℃-160℃，混炼时间控制在5分钟；
所述步骤2)中的挤出机转速设定为300rpm，六段加工温度设置为135℃、140℃、155℃、160℃、160℃、155℃。
10.根据权利要求9所述的一种高发泡聚乙烯合金料的制备方法，其特征在于，所述制备步骤的步骤3)中的发泡温度设置为200℃，发泡时间10分钟-20分钟。
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