CN105670137B - 一种聚丁烯发泡材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种聚丁烯发泡材料及其制备方法，该发泡材料可以通过化学发泡法使用挤出机挤出发泡、注塑机注塑发泡、双辊开炼机共混之后模压发泡。本发明考虑不同全同含量的聚丁烯所对应的熔融指数与熔体强度不同，探究不同全同含量的聚丁烯对发泡行为的影响。研究发泡剂的不同添加量对发泡材料的泡孔结构与力学性能的影响；交联剂的不同添加量对聚丁烯交联程度以及材料熔体强度的影响，以便获得泡孔分布均匀且力学性能良好的发泡材料；除此之外还依据经典成核理论考虑了不同种类的成核剂，不同成核剂的添加量等，在发泡材料泡孔结构与力学性能之间找到平衡点。本发明可以应用在汽车内饰件零部件、食品包装、生物医药材料与管材隔热保温套管。

Description

一种聚丁烯发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明属于改性塑料领域，涉及一种发泡材料，具体涉及一种聚丁烯发泡材料及其制备方法。
背景技术
聚合物发泡材料因其密度低，比强度高，隔音、隔热等阻隔性能以及优异的能量吸收特性，成为21世纪重要的工业材料。其中聚烯烃发泡材料具有良好的发展前景。聚烯烃发泡材料应用较多、研究比较广泛的就是聚乙烯与聚丙烯，其中聚乙烯泡沫塑料应用比较广泛，但它的机械性能和耐热性能都不理想；聚丙烯发泡材料的优点是机械性能好，吸能性优良，价格低廉，但其最大的缺点是其熔体强度较低，使发泡过程中形成的泡孔容易破裂，塌陷以及合并，从而造成发泡材料质量较差，孔径分布不均匀，发泡倍率低等问题。故仍需寻找新的生产工艺简单且性能优异的烯烃材料作为新型发泡材料，以满足人们不断提高的需求。聚丁烯具有良好的物理力学性能，突出的抗蠕变性，耐化学药品性、耐低温性，耐环境应力开裂性，而且有很好的机械强度和高韧性。它的屈服值、拉伸强度、冲击强度分别是LDPE的2倍、6-10倍、3-4倍。与其它聚烯烃相比，聚丁烯-1的耐应力开裂性最好。耐蠕变性比聚乙烯、聚丙烯高，在不超过屈服点的应力作用下突出的耐蠕变性一直到80℃仍保持不变。
聚丁烯作为珍贵的C4资源产物，在我国的利用率却比较低，为了更好的利用C4资源，同时拓展聚丁烯的应用领域，提高1-丁烯的利用率，促进我国聚丁烯产业的发展，具有较好的实际意义。因此本发明以聚丁烯为发泡基材，通过化学发泡的方法制备聚丁烯发泡材料。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种聚丁烯发泡材料及其制备方法，在保持力学性能的前提下，提供一种生产工艺简单的聚丁烯发泡材料。
为了实现上述任务，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种聚丁烯发泡材料，其特征在于，以重量百分数计，由以下原料组成：聚丁烯为80.5％～94.9％，发泡剂为1％～6％，发泡助剂为0.3％～2％，成核剂为3％～7％，抗氧剂为0.1％～0.5％，交联剂为0.1％～0.5％，加工助剂0.1％～0.5％，泡孔稳定剂为0.5％～3％，原料的总量为100％；
所述的聚丁烯全同含量为50％～93％；
所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺；
所述的成核剂为碳酸钙或滑石粉。
一种制备如上所述的聚丁烯发泡材料的方法，模压发泡方法按照以下步骤进行：
步骤一，将实验所用聚丁烯、成核剂置于40℃～60℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，按比例称取干燥后的原料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成：聚丁烯为80.5％～94.9％，发泡剂为1％～6％，发泡助剂为0.3％～2％，成核剂为3％～7％，抗氧剂为0.1％～0.5％，交联剂为0.1％～0.5％，加工助剂0.1％～0.5％，泡孔稳定剂为0.5％～3％，原料的总量为100％；
步骤三，将发泡剂与发泡助剂在研钵中研磨，使其混合均匀；
步骤四，聚丁烯加入双辊开炼机中进行混炼，加工温度为90℃～120℃，混炼2min～5min后将成核剂、交联剂、抗氧剂、加工助剂与泡孔稳定剂加入双辊开炼机混炼3min～6min,最后将发泡剂与发泡助剂加入双辊开炼机混炼5min～10min后下料；
步骤五，裁剪炼制后的半成品，然后放入平板硫化机中进行压片，热压温度为150℃～180℃，热压时间为6min～12min，然后取出发泡样品在室温下冷却定型。
挤出发泡方法按照以下步骤进行：
步骤一，将实验所用聚丁烯、成核剂置于40℃～60℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，将原料按照配方比例进行预混，使得各原料初步混合均匀，得到预混料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成聚丁烯为80.5％～94.9％，发泡剂为1％～6％，发泡助剂为0.3％～2％，成核剂为3％～7％，抗氧剂为0.1％～0.5％，交联剂为0.1％～0.5％，加工助剂0.1％～0.5％，泡孔稳定剂为0.5％～3％，原料的总量为100％；
步骤三，将步骤二得到的预混料加入单螺杆挤出机中进行混炼挤出发泡，其中:
所述的单螺杆挤出机的螺杆直径为25mm；
所述的单螺杆挤出机的转速为30～60r/min；
所述的单螺杆挤出机分为四个区，从喂料口到机头依次为一至四区，一区温度为150℃～170℃；二区温度为150℃～180℃；三区温度为150℃～180℃；四区温度为150℃～180℃；模头温度为150℃～180℃；
注塑发泡方法按照以下步骤进行：
步骤一，将实验所用聚丁烯、成核剂置于40℃～60℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，将原料按照配方比例进行预混，使得各原料初步混合均匀，得到预混料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成聚丁烯为80.5％～94.9％，发泡剂为1％～6％，发泡助剂为0.3％～2％，成核剂为3％～7％，抗氧剂为0.1％～0.5％，交联剂为0.1％～0.5％，加工助剂0.1％～0.5％，泡孔稳定剂为0.5％～3％，原料的总量为100％；
步骤三，将步骤二得到的预混料加入到料筒中经螺杆混炼注塑到模具型腔后发泡，冷却定型0.5～2min；
所述的注塑机加料段的温度为130℃～150℃，压缩段的温度为150℃～180℃，均化段的温度为150℃～175℃；
所述的注塑机的注射压力为65bar～100bar，注射速度为45％～75％，保压压力为10bar～15bar。
本发明与现有技术相比，有益的技术效益是：
本发明的聚丁烯发泡材料在达到较低的发泡密度的同时还具有良好的力学性能，且泡孔分布均匀。以偶氮二甲酰胺作为发泡剂，通过生产工艺简单的化学发泡法来制备聚丁烯发泡材料，并考虑不同全同含量的聚丁烯的特性来制备性能不同的发泡材料，以此扩宽聚丁烯应用领域、促进我国聚丁烯产业的发展，具有较好的现实意义。
具体实施方式
遵从上述技术方案，下述实施例给出一种聚丁烯发泡材料的制备方法，以重量百分数计，由以下原料组成：80.5％～94.9％，发泡剂为1％～6％，发泡助剂为0.3％～2％，成核剂为3％～7％，抗氧剂为0.1％～0.5％，交联剂为0.1％～0.5％，加工助剂0.1％～0.5％，泡孔稳定剂为0.5％～3％，原料的总量为100％；其中：
所述的聚丁烯全同含量为50％～93％；
所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺；
所述的成核剂为不同目数碳酸钙或滑石粉。
一种制备如上所述聚丁烯发泡材料的方法，模压发泡方法按照以下步骤进行：
步骤一，将实验所用聚丁烯、成核剂置于40℃～60℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，按比例称取干燥后的原料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成：聚丁烯为80.5％～94.9％，发泡剂为1％～6％，发泡助剂为0.3％～2％，成核剂为3％～7％，抗氧剂为0.1％～0.5％，交联剂为0.1％～0.5％，加工助剂0.1％～0.5％，泡孔稳定剂为0.5％～3％，原料的总量为100％；
步骤三，将发泡剂与发泡助剂在研钵中研磨，使其混合均匀；
步骤四，聚丁烯加入双辊开炼机中进行混炼，加工温度为90℃～120℃，混炼2min～5min后将成核剂、交联剂、抗氧剂、加工助剂与泡孔稳定剂加入双辊开炼机混炼3min～6min,最后将发泡剂与发泡助剂加入双辊开炼机混炼5min～10min后下料；
步骤五，裁剪炼制后的半成品，然后放入平板硫化机中进行压片，热压温度为150℃～180℃，热压时间为6min～12min，然后取出发泡样品在室温下冷却定型。
挤出发泡方法按照以下步骤进行：
步骤一，将实验所用聚丁烯、成核剂置于40℃～60℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，将原料按照配方比例进行预混，使得各原料初步混合均匀，得到预混料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成聚丁烯为80.5％～94.9％，发泡剂为1％～6％，发泡助剂为0.3％～2％，成核剂为3％～7％，抗氧剂为0.1％～0.5％，交联剂为0.1％～0.5％，加工助剂0.1％～0.5％，泡孔稳定剂为0.5％～3％，原料的总量为100％；
步骤三，将步骤二得到的预混料加入单螺杆挤出机中进行混炼挤出发泡，其中:
所述的单螺杆挤出机的螺杆直径为25mm；
所述的单螺杆挤出机的转速为30～60r/min；
所述的单螺杆挤出机分为四个区，从喂料口到机头依次为一至四区，一区温度为150℃～170℃；二区温度为150℃～180℃；三区温度为150℃～180℃；四区温度为150℃～180℃；模头温度为150℃～180℃；
注塑发泡方法按照以下步骤进行：
步骤一，将实验所用聚丁烯、成核剂置于40℃～60℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，将原料按照配方比例进行预混，使得各原料初步混合均匀，得到预混料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成聚丁烯为80.5％～94.9％，发泡剂为1％～6％，发泡助剂为0.3％～2％，成核剂为3％～7％，抗氧剂为0.1％～0.5％，交联剂为0.1％～0.5％，加工助剂0.1％～0.5％，泡孔稳定剂为0.5％～3％，原料的总量为100％；
步骤三，将步骤二得到的预混料加入到料筒中经螺杆混炼注塑到模具型腔后发泡，冷却定型0.5～2min；
所述的注塑机加料段的温度为130℃～150℃，压缩段的温度为150℃～180℃，均化段的温度为150℃～175℃；
所述的注塑机的注射压力为65bar～100bar，注射速度为45％～75％，保压压力为10bar～15bar。
本实验所用仪器为：
电子天平：ES-300，长沙湘平科技发展有限公司；
真空干燥箱：真空干燥箱，天津泰斯特仪器有限公司；
开炼机：SK-160B，上海橡胶机械厂双辊筒炼塑机；
平板硫化机：XH-406，东莞锡华精密检测仪器公司；
单螺杆挤出机：SJ-20X2,武汉维尔塑料机械有限公司；
注塑机：120T，宁波海天塑机集团有限公司；
电子万能材料试验机：CMT4204，美斯特工业系统有限公司；
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例给出聚丁烯发泡材料制备方法为挤出发泡法，按以下步骤进行：
步骤一，将实验所用全同含量为93％的聚丁烯、滑石粉置于50℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，将原料按照配方比例进行预混，使得各原料初步混合均匀，得到预混料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成：聚丁烯为90.45％，发泡剂AC为1.4％，发泡助剂ZnO为0.4％，滑石粉(325目)为6％，抗氧剂1010为0.1％，过氧化二异丙苯DCP为0.15％，Hst为0.5％，单硬脂酸甘油酯为1％，原料的总量为100％。
步骤三，将步骤二得到的预混料加入单螺杆挤出机中进行混炼挤出发泡，其中:
所述的单螺杆挤出机的螺杆直径为25mm；
所述的单螺杆挤出机的转速为40r/min；
所述的单螺杆挤出机分为四个区，从喂料口到机头依次为一至四区，一区温度为160℃；二区温度为170℃；三区温度为170℃；四区温度为175℃；模头温度为175℃；
遵从上述制备方法制备本实施例的聚丁烯发泡材料并进行性能测试，其测试结果如表1所示。
实施例2：
本实施例给出聚丁烯发泡材料制备方法为挤出发泡法，按以下步骤进行：
步骤一，将实验所用全同含量为93％的聚丁烯、滑石粉置于50℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，将原料按照配方比例进行预混，使得各原料初步混合均匀，得到预混料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成:聚丁烯为87.25％，发泡剂AC为5％，发泡助剂ZnO为1％，滑石粉(325目)为6％，抗氧剂1010为0.1％，过氧化二异丙苯DCP为0.15％，Hst为0.5％，单硬脂酸甘油酯为1％，原料的总量为100％。
步骤三，将步骤二得到的预混料加入单螺杆挤出机中进行混炼挤出发泡，其中:
所述的单螺杆挤出机的螺杆直径为25mm；
所述的单螺杆挤出机的转速为40r/min；
所述的单螺杆挤出机分为四个区，从喂料口到机头依次为一至四区，一区温度为160℃；二区温度为170℃；三区温度为170℃；四区温度为175℃；模头温度为175℃；
遵从上述制备方法制备本实施例的聚丁烯发泡材料并进行性能测试，其测试结果如表1所示。
实施例3：
本实施例给出聚丁烯发泡材料制备方法为注塑发泡法，按以下步骤进行：
步骤一，将实验所用全同含量为88％的聚丁烯、滑石粉置于50℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，将原料按照配方比例进行预混，使得各原料初步混合均匀，得到预混料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成：聚丁烯为88.45％，发泡剂AC为2.5％，发泡助剂ZnO为0.5％，滑石粉(325目)7％，抗氧剂1010为0.1％，过氧化二异丙苯DCP为0.15％，Hst为0.3％，单硬脂酸甘油酯为1％，原料的总量为100％。
步骤三，将步骤二得到的预混料加入到料筒中经螺杆混炼注塑到模具型腔后发泡，冷却定型1min；
所述的注塑机加料段的温度为150℃，压缩段的温度为170℃，均化段的温度为175℃；
所述的注塑机的注射压力为80bar，注射速度为60％，保压压力为12bar。
遵从上述制备方法制备本实施例的聚丁烯发泡材料并进行性能测试，其测试结果如表1所示。
实施例4：
本实施例给出聚丁烯发泡材料制备方法为注塑发泡法，按以下步骤进行：
步骤一，将实验所用全同含量为88％的聚丁烯、滑石粉置于40℃～60℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，将原料按照配方比例进行预混，使得各原料初步混合均匀，得到预混料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成:聚丁烯为88.4％，发泡剂AC为2.5％，发泡助剂ZnO为0.5％，滑石粉(800目)为7％，抗氧剂1010为0.1％，过氧化二异丙苯DCP为0.2％，Hst为0.3％，单硬脂酸甘油酯为1％，原料的总量为100％。
步骤三，将步骤二得到的预混料加入到料筒中经螺杆混炼注塑到模具型腔后发泡，冷却定型1min；
所述的注塑机加料段的温度为150℃，压缩段的温度为170℃，均化段的温度为175℃；
所述的注塑机的注射压力为80bar，注射速度为60％，保压压力为12bar。
遵从上述制备方法制备本实施例的聚丁烯发泡材料并进行性能测试，其测试结果如表1所示。
实施例5：
本实施例给出聚丁烯发泡材料制备方法为模压发泡法，按以下步骤进行：
步骤一，将实验所用全同含量为50％～70％的聚丁烯、碳酸钙置于50℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，按比例称取干燥后的原料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成：聚丁烯为93.2％，发泡剂AC为1.8％，发泡助剂ZnO为0.5％，碳酸钙(325目)为3％，抗氧剂1010为0.1％，过氧化二异丙苯DCP为0.2％，Hst为0.2％，单硬脂酸甘油酯为1％，原料的总量为100％。
步骤三，将发泡剂与发泡助剂在研钵中研磨，使其混合均匀；
步骤四，聚丁烯加入双辊开炼机中进行混炼，加工温度为110℃，混炼3min后将成核剂、交联剂、抗氧剂、加工助剂与泡孔稳定剂加入双辊开炼机混炼5min,最后将发泡剂与发泡助剂加入双辊开炼机混炼7min后下料；
步骤五，裁剪炼制后的半成品，然后放入平板硫化机中进行压片，热压温度为165℃，热压时间为8min，然后取出发泡样品在室温下冷却定型。
遵从上述制备方法制备本实施例的聚丁烯发泡材料并进行性能测试，其测试结果如表1所示。
实施例6：
本实施例给出聚丁烯发泡材料制备方法为模压发泡法，按以下步骤进行：
步骤一，将实验所用全同含量为50％～70％的聚丁烯、碳酸钙置于50℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，按比例称取干燥后的原料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成：聚丁烯为90.1％，发泡剂AC为1.8％，发泡助剂ZnO为0.5％，碳酸钙(325目)为6％，抗氧剂1010为0.1％，过氧化二异丙苯DCP为0.2％，Hst为0.3％，单硬脂酸甘油酯为1％，原料的总量为100％。
步骤三，将发泡剂与发泡助剂在研钵中研磨，使其混合均匀；
步骤四，聚丁烯加入双辊开炼机中进行混炼，加工温度为110℃，混炼3min后将成核剂、交联剂、抗氧剂、加工助剂与泡孔稳定剂加入双辊开炼机混炼5min,最后将发泡剂与发泡助剂加入双辊开炼机混炼7min后下料；
步骤五，裁剪炼制后的半成品，然后放入平板硫化机中进行压片，热压温度为165℃，热压时间为8min，然后取出发泡样品在室温下冷却定型。
遵从上述制备方法制备本实施例的聚丁烯发泡材料并进行性能测试，其测试结果如表1所示。
实施例7：
本实施例给出聚丁烯发泡材料制备方法为模压发泡法，按以下步骤进行：
步骤一，将实验所用全同含量为50％～70％聚丁烯、滑石粉置于50℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，按比例称取干燥后的原料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成：聚丁烯为89.75％，发泡剂AC为2％，发泡助剂ZnO为0.6％，滑石粉(800目)为6％，抗氧剂1010为0.1％，过氧化二异丙苯DCP为0.15％，Hst为0.4％，单硬脂酸甘油酯为1％，原料的总量为100％。
步骤三，将发泡剂与发泡助剂在研钵中研磨，使其混合均匀；
步骤四，聚丁烯加入双辊开炼机中进行混炼，加工温度为110℃，混炼3min后将成核剂、交联剂、抗氧剂、加工助剂与泡孔稳定剂加入双辊开炼机混炼5min,最后将发泡剂与发泡助剂加入双辊开炼机混炼7min后下料；
步骤五，裁剪炼制后的半成品，然后放入平板硫化机中进行压片，热压温度为165℃，热压时间为8min，然后取出发泡样品在室温下冷却定型。
遵从上述制备方法制备本实施例的聚丁烯发泡材料并进行性能测试，其测试结果如表1所示。
实施例8：
本实施例给出聚丁烯发泡材料制备方法为模压发泡法，按以下步骤进行：
步骤一，将实验所用全同含量为50％～70％的聚丁烯、碳酸钙置于50℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，按比例称取干燥后的原料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成：聚丁烯为89.75，发泡剂AC为2％，发泡助剂ZnO为0.6％，碳酸钙(800目)为6％，抗氧剂1010为0.1％，过氧化二异丙苯DCP为0.15％，Hst为0.4％，单硬脂酸甘油酯为1％，原料的总量为100％。
步骤三，将发泡剂与发泡助剂在研钵中研磨，使其混合均匀；
步骤四，聚丁烯加入双辊开炼机中进行混炼，加工温度为110℃，混炼3min后将成核剂、交联剂、抗氧剂、加工助剂与泡孔稳定剂加入双辊开炼机混炼5min,最后将发泡剂与发泡助剂加入双辊开炼机混炼7min后下料；
步骤五，裁剪炼制后的半成品，然后放入平板硫化机中进行压片，热压温度为165℃，热压时间为8min，然后取出发泡样品在室温下冷却定型。
遵从上述制备方法制备本实施例的聚丁烯发泡材料并进行性能测试，其测试结果如表1所示。
实施例9：
本实施例给出聚丁烯发泡材料制备方法为模压发泡法，按以下步骤进行：
步骤一，将实验所用全同含量为50％～70％的聚丁烯、碳酸钙置于50℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，按比例称取干燥后的原料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成：聚丁烯为89.75，发泡剂AC为2％，发泡助剂ZnO为0.6％，碳酸钙(1500目)为6％，抗氧剂1010为0.1％，过氧化二异丙苯DCP为0.15％，Hst为0.4％，单硬脂酸甘油酯为1％，原料的总量为100％。
步骤三，将发泡剂与发泡助剂在研钵中研磨，使其混合均匀；
步骤四，聚丁烯加入双辊开炼机中进行混炼，加工温度为110℃，混炼3min后将成核剂、交联剂、抗氧剂、加工助剂与泡孔稳定剂加入双辊开炼机混炼5min,最后将发泡剂与发泡助剂加入双辊开炼机混炼7min后下料；
步骤五，裁剪炼制后的半成品，然后放入平板硫化机中进行压片，热压温度为165℃，热压时间为8min，然后取出发泡样品在室温下冷却定型。
遵从上述制备方法制备本实施例的聚丁烯发泡材料并进行性能测试，其测试结果如表1所示。
实施例10：
本实施例给出聚丁烯发泡材料制备方法为模压发泡法，按以下步骤进行：
步骤一，将实验所用全同含量为50％～70％的聚丁烯、碳酸钙置于50℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，按比例称取干燥后的原料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成：聚丁烯为89.75，发泡剂AC为2％，发泡助剂ZnO为0.6％，碳酸钙(3000目)为6％，抗氧剂1010为0.1％，过氧化二异丙苯DCP为0.15％，Hst为0.4％，单硬脂酸甘油酯为1％，原料的总量为100％。
步骤三，将发泡剂与发泡助剂在研钵中研磨，使其混合均匀；
步骤四，聚丁烯加入双辊开炼机中进行混炼，加工温度为110℃，混炼3min后将成核剂、交联剂、抗氧剂、加工助剂与泡孔稳定剂加入双辊开炼机混炼5min,最后将发泡剂与发泡助剂加入双辊开炼机混炼7min后下料；
步骤五，裁剪炼制后的半成品，然后放入平板硫化机中进行压片，热压温度为165℃，热压时间为8min，然后取出发泡样品在室温下冷却定型。
遵从上述制备方法制备本实施例的聚丁烯发泡材料并进行性能测试，其测试结果如表1所示。
按照标准将板材裁成标准样条进行物理性能测试，测试结果见表1。
表1 实施例的聚丁烯发泡材料的性能数据
从表1中可知，发泡剂AC添加量增加，分解产生的气体增加，使发泡材料的密度下降，泡孔密度增加，但力学性能下降；交联剂的添加量增加，使材料熔体强度增大，发泡材料的密度下降，泡孔密度增加，但力学性能稍有下降；成核剂含量增加，产生更多的成核热点，成核速率增加，致使泡孔密度增加，但成核剂添加量过多，产生过多的成核点，易出现并孔；在加入相同含量的成核剂后，成核剂的粒子尺寸越小，发泡材料的平均泡孔直径越小，泡孔密度越大，力学性能也越好，但成核剂的粒子尺寸过小，不易分散均匀，造成泡孔密度下降。
本发明分别以上述三种方法为实施例制备发泡材料，制备具有较均匀的泡孔结构和较高的断裂伸长率的发泡材料。考虑不同全同含量的聚丁烯所对应的熔融指数与熔体强度不同，探究不同全同含量的聚丁烯对发泡行为的影响。研究发泡剂的不同添加量对发泡材料的泡孔结构与力学性能的影响；交联剂的不同添加量对聚丁烯交联程度以及材料熔体强度的影响，以便获得泡孔分布均匀且力学性能良好的发泡材料；除此之外还依据经典成核理论考虑了不同种类的成核剂，不同成核剂的添加量以及成核剂颗粒本身粒子尺寸的大小与泡孔成核的关系，以便增加成核速率，使更多的成核点均匀的生长，获得泡孔尺寸大小均一，泡孔致密的发泡材料，且同时具有良好的力学性能。在发泡材料泡孔结构与力学性能之间找到平衡点。本发明实施例1、实施例2与实施例3制备的聚丁烯发泡材料可以应用在汽车内饰件零部件，实施例7、实施例9与实施例10制备的聚丁烯发泡材料可以应用在食品包装、生物医药材料与管材隔热保温套管，具有较好的应用前景。

Claims (1)

1.一种聚丁烯发泡材料，其特征在于，以重量百分数计，由以下原料组成：聚丁烯为80.5％～94.9％，发泡剂为1％～6％，发泡助剂为0.3％～2％，成核剂为3％～7％，抗氧剂为0.1％～0.5％，交联剂为0.1％～0.5％，加工助剂0.1％～0.5％，泡孔稳定剂为0.5％～3％，原料的总量为100％；
所述的聚丁烯为全同含量为50％～93％的聚丁烯；
所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺；
所述的成核剂为碳酸钙或滑石粉；
所述的发泡助剂为氧化锌；
所述的泡孔稳定剂为单硬脂酸甘油酯；
所述聚丁烯发泡材料的制备方法实现方式为模压发泡法、挤出发泡法或注塑发泡法；模压发泡方法按照以下步骤进行：
步骤一，将实验所用聚丁烯、成核剂置于40℃～60℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，按比例称取干燥后的原料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成聚丁烯为80.5％～94.9％，发泡剂为1％～6％，发泡助剂为0.3％～2％，成核剂为3％～7％，抗氧剂为0.1％～0.5％，交联剂为0.1％～0.5％，加工助剂0.1％～0.5％，泡孔稳定剂为0.5％～3％，原料的总量为100％；
步骤三，将发泡剂与发泡助剂在研钵中研磨，使其混合均匀；
步骤四，聚丁烯加入双辊开炼机中进行混炼，加工温度为90℃～120℃，混炼2min～5min后将成核剂、交联剂、抗氧剂、加工助剂与泡孔稳定剂加入双辊开炼机混炼3min～6min,最后将发泡剂与发泡助剂加入双辊开炼机混炼5min～10min后下料；
步骤五，裁剪炼制后的半成品，然后放入平板硫化机中进行压片，热压温度为150℃～180℃，热压时间为6min～12min，然后取出发泡样品在室温下冷却定型；
挤出发泡方法按照以下步骤进行：
步骤一，将实验所用聚丁烯、成核剂置于40℃～60℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，将原料按照配方比例进行预混，使得各原料初步混合均匀，得到预混料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成聚丁烯为80.5％～94.9％，发泡剂为1％～6％，发泡助剂为0.3％～2％，成核剂为3％～7％，抗氧剂为0.1％～0.5％，交联剂为0.1％～0.5％，加工助剂0.1％～0.5％，泡孔稳定剂为0.5％～3％，原料的总量为100％；
步骤三，将步骤二得到的预混料加入单螺杆挤出机中进行混炼挤出发泡，其中:
所述的单螺杆挤出机的螺杆直径为25mm；
所述的单螺杆挤出机的转速为30～60r/min；
所述的单螺杆挤出机分为四个区，从喂料口到机头依次为一至四区，一区温度为150℃～170℃；二区温度为150℃～180℃；三区温度为150℃～180℃；四区温度为150℃～180℃；模头温度为150℃～180℃；
注塑发泡方法按照以下步骤进行：
步骤一，将实验所用聚丁烯、成核剂置于40℃～60℃的真空干燥箱中干燥24h；
步骤二，将原料按照配方比例进行预混，使得各原料初步混合均匀，得到预混料，其中：
所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成聚丁烯为80.5％～94.9％，发泡剂为1％～6％，发泡助剂为0.3％～2％，成核剂为3％～7％，抗氧剂为0.1％～0.5％，交联剂为0.1％～0.5％，加工助剂0.1％～0.5％，泡孔稳定剂为0.5％～3％，原料的总量为100％；
步骤三，将步骤二得到的预混料加入到料筒中经螺杆混炼注塑到模具型腔后发泡，冷却定型0.5～2min；
所述的注塑机加料段的温度为130℃～150℃，压缩段的温度为150℃～180℃，均化段的温度为150℃～175℃；
所述的注塑机的注射压力为65bar～100bar，注射速度为45％～75％，保压压力为10bar～15bar。
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