CN105440395A - 一种高发泡倍率聚乙烯泡沫材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种高发泡倍率聚乙烯泡沫材料及制备方法，包含如下步骤：将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)与其他聚乙烯(PE)烘干后，与发泡剂、成核剂、润滑剂进行高速混合后；然后在挤出机上进行熔融挤出发泡；制得高倍率PE泡沫材料；将1-10份UHMWPE、0-10份高密度聚乙烯(HDPE)、80-99份低密度聚乙烯(LDPE)、1-10份发泡剂、0.1-2份成核剂、0.1-2份润滑剂均匀混合，上述三种PE树脂的总和为100份，均为质量份；将得到的混合物加入螺杆挤出机反应器中，进行熔融混合挤出发泡，制得高发泡倍率PE泡沫材料。本发明得到一种利用UHMWPE改性普通聚乙烯，生产高发泡倍率(≥5倍)PE泡沫材料的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种高发泡倍率PE泡沫材料及制备方法，具体涉及一种利用超高分子量PE改性通用PE发泡性能，通过配方调整和工艺条件控制制备高发泡倍率PE泡沫的方法。本发明属于聚合物加工技术领域。
背景技术
PE泡沫塑料具有优异的物理、化学和力学性能，它的低发泡制品质轻、耐腐蚀、隔热、绝缘，具有一定的韧性，可进行钉、锯等机械性加工，广泛用于化工、建筑等领域。目前PE泡沫的制备主要是通过采用共混或交联改性后，再进行发泡。例如：在共混改性方面，阎春绵等采用HDPE和LDPE共混化学发泡，制备了发泡倍率在1.5倍左右的聚乙烯泡沫。在交联方面，我们研究团队采用DCP交联的方法和添加蒙脱土改性的方法，分别制备出发泡倍率接近2倍的两种不同HDPE泡沫材料。
其中，采用交联方法生产的制品味道很大，应用受到一定限制，而且交联的PE泡沫制品回收后难以二次加工。共混法加工相对容易，生产效率高，逐渐受到国内外研究人员的重视。但是，对于制备高发泡倍率PE泡沫产品的研究，国内外还比较少，尤其是发泡倍率在5倍以上的更少。究其原因，主要是由于通用PE的熔体强度差造成的。通用PE一般分子量比较低，分子量分布相对比较窄，导致其在热成型加工中表现为当温度高于熔点后，熔体黏度急剧下降，熔融态下拉伸时不能出现应变硬化现象，容易造成挤出发泡泡孔塌陷等问题，很难得到发泡倍率较高的泡沫制品。
为了解决通用聚乙烯的上述不足，本专利采用共混方法，通过添加少量超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯对低密度PE改性，制备高发泡倍率PE泡沫，制品有望用作缓冲材料，包装材料等。
发明内容
本发明的目的是针对现有PE泡沫的制备技术，提供了一种新的利用超高分子量PE改性通用PE可发性，然后通过复合发泡剂来制备高发泡倍率PE的方法。通过发泡用挤出机将PE混合物、复合发泡剂及其他助剂进行熔融共混，制备了这种发泡倍率最高可达20倍以上的PE泡沫材料。
复合发泡剂的使用一方面是为了能让超高分子量PE更好地塑化熔融混合，另一方面是为了改善泡孔密度和泡孔尺寸。
为了降低高温和剪切摩擦生热对PE树脂的降解以及实现发泡剂与PE熔体的充分混合，本专利优先采用双阶串联螺杆挤出机进行熔融挤出发泡。
本发明的技术方案为：一种高发泡倍率PE泡沫及制备方法，包含如下步骤：将UHMWPE与其他PE烘干后，与发泡剂、成核剂、润滑剂进行高速混合；然后在挤出机上进行熔融挤出发泡；制得高倍率PE泡沫材料；将1-10份UHMWPE、0-10份高密度聚乙烯(HDPE)、80-99份低密度聚乙烯(LDPE)、1-10份发泡剂、0.1-2份成核剂、0.1-2份润滑剂均匀混合，其中，PE树脂各成分的总和为100份，均为质量份；将得到的混合物加入螺杆挤出机反应器中，进行熔融混合挤出发泡，制得高发泡倍率PE泡沫材料。本发明得到一种利用UHMWPE改性普通PE，制备高发泡倍率(≥5倍)PE泡沫材料的制备方法。
本发明的方法具体为：首先，将UHMWPE、HDPE、LDPE三种树脂经过60-80℃烘干1-4h之后形成PE发泡原料；之后将PE发泡原料、第二组分化学发泡剂、成核剂、润滑剂均匀混合，得到混合物料。然后，再将上述混合物料加入发泡用挤出机，将液体二氧化碳经增压计量泵注入挤出机，经过充分混合、冷却之后，挤出发泡成型，得到所述高发泡倍率PE泡沫材料。
所述发泡剂包括0-10重量份的液体二氧化碳，0.5-5重量份的化学发泡剂。
所述化学发泡剂为偶氮化合物、改性碳酸氢钠中的一种或几种的混合物，或者，所述第二组分发泡剂为含有偶氮化合物、改性碳酸氢钠和柠檬酸中的一种或几种的聚合物母粒的混合物。
所述UHMWPE的分子量在1000000g/mol以上。
所述成核剂为滑石粉、碳酸钙、改性纳米蒙脱土、二氧化钛和二氧化硅中的一种或几种的混合物。
所述润滑剂为PE蜡、氧化PE蜡、硬脂酸酸、单甘脂中的一种或几种的混合物。
所述发泡用挤出机可以是单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，也可以是串联螺杆挤出机。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步阐述。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。
实施例1高发泡倍率PE泡沫1的制备
步骤1：将3份UHMWPE，1份HDPE，94份LDPE于烘箱中60℃烘干1小时，形成PE发泡原料；
步骤2：将上述烘干的100份PE发泡原料、0.5份AC发泡剂、1份碳酸钙、0.5份PE蜡在高速混合机中均匀混合，得到混合物料；
步骤3：再将上述混合物料加入发泡用挤出机，将3份液体二氧化碳经增压计量泵注入挤出机，经过充分混合、冷却之后，挤出发泡成型，制得所述高发泡倍率PE泡沫材料，制品发泡倍率为13.6倍。
实施例2高发泡倍率PE泡沫2的制备
步骤1：将5份UHMWPE，10份HDPE，85份LDPE于烘箱中70℃烘干2小时，形成PE发泡原料；
步骤2：将上述烘干的100份PE发泡原料、1份AC发泡剂、1份碳酸钙、0.8份PE蜡在高速混合机中均匀混合，得到混合物料；
步骤3：再将上述混合物料加入发泡用挤出机，将4份液体二氧化碳经增压计量泵注入挤出机，经过充分混合、冷却之后，挤出发泡成型，制得所述高发泡倍率PE泡沫材料，制品发泡倍率为17.3倍。
实施例3高发泡倍率PE泡沫3的制备
步骤1：将7份UHMWPE，93份LDPE于烘箱中80℃烘干4小时，形成PE发泡原料；
步骤2：将上述烘干的100份PE发泡原料、5份AC发泡剂、2份碳酸钙、1份PE蜡在高速混合机中均匀混合，得到混合物料；
步骤3：再将上述混合物料加入发泡用挤出机，将5份液体二氧化碳经增压计量泵注入挤出机，经过充分混合、冷却之后，挤出发泡成型，制得所述高发泡倍率PE泡沫材料，制品发泡倍率为22.8倍。
实施例4高发泡倍率PE泡沫4的制备
步骤1：将10份UHMWPE，90份LDPE于烘箱中60℃烘干2小时，形成PE发泡原料；
步骤2：将上述烘干的100份PE发泡原料、1份AC发泡剂、1份碳酸钙、0.5份PE蜡在高速混合机中均匀混合，得到混合物料；
步骤3：再将上述混合物料加入发泡用挤出机，将7份液体二氧化碳经增压计量泵注入挤出机，经过充分混合、冷却之后，挤出发泡成型，制得所述高发泡倍率PE泡沫材料，制品发泡倍率为32.7倍。
实施例5高发泡倍率PE泡沫5的制备
步骤1：将1份UHMWPE，99份LDPE于烘箱中80℃烘干4小时，形成PE发泡原料；
步骤2：将上述烘干的100份PE发泡原料、3份AC发泡剂、1份碳酸钙、2份PE蜡在高速混合机中均匀混合，得到混合物料；
步骤3：再将上述混合物料加入发泡用挤出机，将7份液体二氧化碳经增压计量泵注入挤出机，经过充分混合、冷却之后，挤出发泡成型，制得所述高发泡倍率PE泡沫材料，制品发泡倍率为12.9倍。
对于步骤2中的高速混合机的转速和时间没有严格限制，以能够混合均匀为准。
对于步骤3中的挤出机加工温度和转速也没有严格限制，能够正常挤出发泡为准。
Claims (7)
1.一种高发泡倍率PE泡沫材料，其特征在于：包含如下步骤：
它是由PE树脂100重量份；发泡剂1-10重量份；成核剂0.1-2重量份；润滑剂0.1-2重量份；经过挤出机混合后，挤出发泡成型，得到所述PE泡沫材料；
其中，所述PE树脂包括1-10份UHMWPE、0-10份高密度聚乙烯(HDPE)、80-99份低密度聚乙烯(LDPE)；
所述发泡剂包括0-10重量份的液体二氧化碳，0.5-5重量份的化学发泡剂。
2.如权利要求1所述的高发泡倍率PE泡沫材料，其中，所述化学发泡剂为偶氮化合物、改性碳酸氢钠中的一种或几种的混合物，或者，所述第二组分发泡剂为含有偶氮化合物、改性碳酸氢钠和柠檬酸中的一种或几种的聚合物母粒。
3.如权利要求1所述的高发泡倍率PE泡沫材料，其中，所述UHMWPE的分子量在1000000g/mol以上。
4.如权利要求1所述的高发泡倍率PE泡沫材料，其中，所述成核剂为滑石粉、碳酸钙、改性纳米蒙脱土、二氧化钛和二氧化硅中的一种或几种的混合物。
5.如权利要求1所述的高发泡倍率PE泡沫材料，其中，所述润滑剂为PE蜡、氧化PE蜡、硬脂酸酸、单甘脂中的一种或几种的混合物。
6.一种高发泡倍率PE泡沫材料的制备方法，其包括以下步骤：
将UHMWPE、HDPE、LDPE三种树脂经过60-80℃烘干1-4h之后形成PE发泡原料；
将PE发泡原料、第二组分化学发泡剂、成核剂、润滑剂均匀混合，得到混合物料；
将上述混合物料加入发泡用挤出机，将液体二氧化碳经增压计量泵注入挤出机，经过充分混合、冷却之后，挤出发泡成型，得到所述高发泡倍率PE泡沫材料。
7.如权利要求6所述的高发泡倍率PE泡沫材料的制备方法，其中，所述发泡用挤出机可以是单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，也可以双阶串联螺杆挤出机，优选双阶串联螺杆挤出机。
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