CN106220949A - 一种聚乙烯专用改性微泡复合母料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于塑料软包装材料的改性技术领域，具体涉及一种聚乙烯专用改性微泡复合母料及其制备方法。本发明的技术方案如下：一种聚乙烯基专用改性微泡复合母料，由线性聚乙烯、丙烯基弹性体、无机填料、发泡剂、发泡助剂、防收缩剂、润滑剂、偶联剂、交联剂组成，采用直接添加的方式用于聚乙烯制品的发泡，并且使制品中气泡的直径达到30微米以下，比普通发泡的塑料制品具有更小的密度，更高的抗冲击强度和更优良的隔热、绝缘等性能，同时降低了制品成本。

Description

一种聚乙烯专用改性微泡复合母料及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料软包装材料的改性技术领域，具体涉及一种聚乙烯专用改性微泡复合母料及其制备方法。
背景技术
泡沫塑料目前已成为塑料成型加工工业的一个重要产品，特别是以聚乙烯为主体的发泡塑料用途相当广泛：1.减震包装，包装形式以上下衬垫式、两侧衬垫式、四周衬垫式、外形相配式等为主。一般较大的机械用块状发泡体，照相机、电视机、电子计算机、玻璃器皿、陶瓷器皿等多数用聚乙烯泡沫片，再经热成型或真空成型为一定形状后用于包装；2.保温隔热材料；3.救生圈、救生衣、冲浪板、游泳比赛浮力线等漂浮材料。4.电线、电缆的绝缘层材料；5.木材代用品。结构泡沫聚乙烯可代替木材用于化工管道的支撑物、电解、电镀厂的地板和槽栅、恒温农用大棚、冰库和浴池的内饰物板材、卡车箱板、门框、扶手等；6.日常用品，保温水壶、保暖饭盒、密封垫、各种超市用包装膜，泡沫塑料的应用与我们的生活息息相关；最主要的是应用于微泡直径不大于50微米的微泡制品中，可以获得理想的使用性能。由于微泡塑料的特殊性能，许多使用聚合物的场合都可用微泡聚合物来代替，如在玩具、汽车部件、家用电器、通讯器材、化工管道、装饰材料等行业，有着巨大的潜力，在大量使用聚合物材料的场合，用微泡塑料则可以减少资源消耗，降低运输费用；微泡聚合物由于不存在残余的烃类发泡剂，易于循环使用。
根据所用发泡剂的不同，可以分为物理发泡和化学发泡，微发泡成型属于物理发泡，需要专用的塑料加工设备和辅助设备，设备投资高，加工技术难度大，一般用于加工品质要求高的产品，二且技术难点包括气泡大小的控制以及动态条件对微泡制品质量的影响等。因此采用化学发泡方法研究一种聚乙烯专用改性微泡复合母料对塑料微发泡技术的应用与产品的大众化推广有着非常重要的社会意义。
发明内容
本发明的目的是研究一种复合微泡改性材料，采用直接添加的方式用于聚乙烯制品的发泡，并且使制品中气泡的直径达到30微米以下，比普通发泡的塑料制品具有更小的密度，更高的抗冲击强度和更优良的隔热、绝缘等性能，同时降低了制品成本。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种聚乙烯基专用改性微泡复合母料，由线性聚乙烯、丙烯基弹性体、无机填料、发泡剂、发泡助剂、防收缩剂、润滑剂、偶联剂、交联剂组成，按重量份数由下列组份组成：线性聚乙烯20-25，丙烯基弹性体 5-8，无机填料50-60，发泡剂3-10，发泡助剂1-2，防收缩剂1-2，润滑剂3-4，偶联剂1-2，交联剂 0.5-1。
所述的线性聚乙烯为粉状线性聚乙烯，其MI=30-50g/min，密度为0.924-0.926g/cm3，粉状材料非常适合于共混改性加工，并且粉状料的实际加工温度较低，一般为90-120℃，适合发泡母料的加工。本发明利用线性聚乙烯的低熔点特性做发泡复合材料。
所述的丙烯基弹性体，其熔体指数MI=10-20g/min，乙烯含量大于15%的共聚树脂。丙烯基弹性体的维卡软化点为48-59℃，其加工温度不超过100℃，有利于发泡母料的加工，另外丙烯基弹性体可以提高填料加填数量，降低制品密度，并且与多种树脂共混改性效果优良。
所述的无机填料是粉体粒径小于10微米，白度大于90的碳酸钙类、滑石粉类和硫酸钡类粉体材料中的一种或任意两种以任意比例混合，这几种无机材料均可以达到降低成本的作用。
所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺（AC）和碳酸氢钠（NaHCO3），二者的重量份数比为：2-5：1-5。AC发泡剂的发气量为215-255ml/g，分解温度大于180-210℃，细度平均粒径小于8-10微米，适用于PE常压发泡，性能稳定，细孔结构理想，发泡时吸热。NaHCO3是一种无机发泡剂，白色粉末，比重为2.16，发气量为120ml/g，分解温度为110-150℃，适合于低温发泡，发泡时吸热。由于两种发泡剂的分解温度不同可使它们具有协同效应。
所述的发泡助剂为氧化锌，其纯度必须达到99.7%。主要作用是可以降低AC发泡剂的分解温度，分解金属模具表面形成的化合物，减轻结垢，延长拆模周期。
所述的防收缩剂为单硬脂酸甘油酯，其中单甘酯含量大于98%。它是一种非离子型编码活性剂，具有助发泡抗收缩的作用。
所述的润滑剂为低分子聚乙烯蜡，即分子量为3000-5000的聚乙烯蜡。它是颜料、粉体材料的高效分散剂和润滑剂，它可以使颜料或粉体材料均匀的分散在树脂中。
所述的偶联剂为铝酸酯和硼酸酯中的一种，偶联剂其分解温度大于290℃，外观为白色、淡黄色粉状或颗粒状，可以对颜料或无机粉体进行表面活化处理，增加颜料或粉体材料与树脂的相容性。
所述的交联剂为过氧化二异丙苯（DCP），是一种有机过氧化物，其比重为1.08、熔点42℃，分解温度为120-125℃，常与氧化锌并用，用于PE制品生产时可以使PE的线型分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，可以提高PE制品的强度，提高PE发泡制品的耐常温收缩性。
本发明一种聚乙烯基专用改性微泡复合母料的制备方法为：先将无机填料、偶联剂按重量份数比进行预混合然后在转速为800-1500n/min的高速捏合机中搅拌10-30分钟，进行表面活化处理，温度控制在60-80℃，然后再按重量份数比一次加入粉状线性聚乙烯、丙烯基弹性体、聚乙烯蜡、发泡助剂氧化锌、防收缩剂进一步搅拌10-30分钟，温度控制在60-80℃，以保证无机粉体的高度分散特性，然后待物料降温至35-40℃后加入交联剂，低温混合1-2分钟，最后加入发泡剂低温混合1-2分钟，形成预混半成品，最后将充分混合的物料加入设定温度为80-100℃的单螺杆挤出机中挤出、冷却、烘干、切粒制成所需母料，本发明中所述的低温指35-40℃。
本发明的有益效果是：一种聚乙烯基专用改性微泡复合母料，按重量份数由下列组份组成：线性聚乙烯20-25，丙烯基弹性体 5-8，无机填料50-60，发泡剂3-10，发泡助剂1-2，防收缩剂1-2，润滑剂3-4，偶联剂1-2，交联剂 0.5-1。本发明采用直接添加的方式用于聚乙烯制品的发泡，并且使制品中气泡的直径达到30微米以下，比普通发泡的塑料制品具有更小的密度，更高的抗冲击强度和更优良的隔热、绝缘等性能，同时降低了制品成本。本发明形成的产品用于PE膜制品具有分散均匀、泡孔均匀、成本低、不影响制品强度等优点。
具体实施方式
实施例1
一种聚乙烯基专用改性微泡复合母料，按重量份数包括以下组份：线性聚乙烯25，丙烯基弹性体5，无机填料碳酸钙粉体55，发泡剂偶氮二甲酰胺2，发泡剂碳酸氢钠5，发泡助剂氧化锌2，防收缩剂单硬脂酸甘油酯1，润滑剂低分子聚乙烯蜡3，偶联剂铝酸酯1，交联剂过氧化二异丙苯1。
聚乙烯基专用改性微泡复合母料的制备方法是：先将无机填料、偶联剂按重量份数比进行预混合然后在转速为800-1500n/min的高速捏合机中搅拌10-30分钟，进行表面活化处理，温度控制在60-80℃，然后再按重量份数比一次加入粉状线性聚乙烯、丙烯基弹性体、聚乙烯蜡、发泡助剂氧化锌、防收缩剂进一步搅拌10-30分钟，温度控制在60-80℃，以保证无机粉体的高度分散特性，然后待物料降温至30-35℃后加入交联剂， 35-40℃混合1-2分钟，最后加入发泡剂35-40℃混合1-2分钟，形成预混半成品，最后将充分混合的物料加入设定温度为80-100℃的单螺杆挤出机中挤出、冷却、烘干、切粒制成所需母料。
实施例2
一种聚乙烯基专用改性微泡复合母料，按重量份数包括以下组份：线性聚乙烯22，丙烯基弹性体8，无机填料滑石粉粉体52，发泡剂偶氮二甲酰胺5，发泡剂碳酸氢钠3，发泡助剂氧化锌1，防收缩剂单甘酯2，润滑剂低分子聚乙烯蜡4，偶联剂硼酸酯2，交联剂过氧化二异丙苯0.8。
制备方法同实施方案1。
实施例3
一种聚乙烯基专用改性微泡复合母料，按重量份数包括以下组份：线性聚乙烯粉20；丙烯基弹性体8；无机填料硫酸钡粉体50；发泡剂偶氮二甲酰胺 5；发泡剂碳酸氢钠5；发泡助剂氧化锌2；防收缩剂单甘酯1.5；润滑剂低分子聚乙烯蜡3；偶联剂铝酸酯1；交联剂过氧化二异丙苯0.5。
制备方法同实施例1。
实施例4
一种聚乙烯基专用改性微泡复合母料，按重量份数包括以下组份：线性聚乙烯粉25；丙烯基弹性体6.5；无机填料碳酸钙粉体30、滑石粉粉体25；发泡剂偶氮二甲酰胺 5；发泡剂碳酸氢钠 1；发泡助剂氧化锌1.5；防收缩剂单甘酯1；润滑剂低分子聚乙烯蜡3.5；偶联剂硼酸酯1.；交联剂过氧化二异丙苯0.5。
制备方法同实施例1。
性能对比检测实验：
以上四种实施例制得的母料分别按照重量份数1：100的填加比例掺混于高密度聚乙烯（HDPE）与线型低密度聚乙烯（LLDPE），其中HDPE 70重量份，LLDPE 30重量份，用于吹塑厚度40 μm的薄膜，然后进行物理性能检测，取得的效果数据如下：
注材料配比说明：
A：仅有HDPE 70份+LLDPE 30份；
B：实施例1的母料1份+HDPE70份+LLDPE30份；
C：实施例2的母料1份+HDPE70份+LLDPE30份；
D：实施例3的母料1份+HDPE70份+LLDPE30份；
E：实施例4的母料1份+HDPE70份+LLDPE30份。

Claims (10)

1.一种聚乙烯基专用改性微泡复合母料，其特征在于：按重量份数由下列组份组成：线性聚乙烯20-25，丙烯基弹性体 5-8，无机填料50-60，发泡助剂1-2，防收缩剂1-2，润滑剂3-4，偶联剂1-2，交联剂 0.5-1。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯专用改性微泡复合母料，其特征在于，所述的无机填料是碳酸钙、滑石粉和硫酸钡粉体材料中的一种或任意两种以任意质量比例混合。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯专用改性微泡复合母料，其特征在于，所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺和碳酸氢钠。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯专用改性微泡复合母料，其特征在于，所述发泡助剂为氧化锌，防收缩剂为单硬脂酸甘油酯；润滑剂为低分子聚乙烯蜡；偶联剂为铝酸酯和硼酸酯中的一种；交联剂为过氧化二异丙苯。
5.一种如权利要求1所述的聚乙烯基专用改性微泡复合母料制备方法，其特征在于：包括下列步骤：各组份按重量份数，
1）将无机填料、偶联剂预混合，以及表面活化处理；
2）一次加入粉状线性聚乙烯、丙烯基弹性体、润滑剂聚乙烯蜡、发泡助剂氧化锌和防收缩剂混合均匀；
3）待步骤2）的物料降温至30-35℃后加入交联剂，低温混合1-2分钟，最后加入发泡剂低温混合1-2分钟，形成预混半成品；
4）将充分混合的预混半成品物料加入挤出机中挤出、冷却、烘干、切粒制成所需母料。
6.根据权利要求5所述的聚乙烯基专用改性微泡复合母料制备方法，其特征在于：所述步骤1）为将无机填料、偶联剂投入到设定温度为80℃的高速混合机中进行预混合。
7.根据权利要求5所述的聚乙烯基专用改性微泡复合母料制备方法，其特征在于：所述步骤1）预混合后的表面活化处理是：在转速为800-1500n/min的高速捏合机中搅拌10-30分钟，温度控制在60-80℃。
8.根据权利要求5所述的聚乙烯基专用改性微泡复合母料制备方法，其特征在于：所述步骤2）的混合料温度控制在60-80℃，搅拌10-30分钟。
9.根据权利要求5所述的聚乙烯基专用改性微泡复合母料制备方法，其特征在于：所述步骤3）的低温为35-40℃。
10.根据权利要求5所述的聚乙烯基专用改性微泡复合母料制备方法，其特征在于：所述步骤4）所述挤出机为设定温度为80-100℃的单螺杆挤出机。
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