CN107057183A - 组合物、冰箱内胆及其制备方法、冰箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种组合物、冰箱内胆的制备方法、冰箱内胆及冰箱，其中，该组合物用于制备冰箱内胆，该组合物包括发泡剂母粒和高熔体强度聚丙烯基材，所述发泡剂母粒和所述高熔体强度聚丙烯基材之间的质量百分比为0.1％至4％。本发明技术方案中，该组合物所形成的板材具有较高的冲击强度、拉伸强度和邵氏硬度，组合物所形成的板材也具有较大的断裂伸长率，大幅提高了冰箱内胆的强度。同时，在对板材进行吸塑处理制备冰箱内胆时，冰箱内胆不容易发生破裂报废，在对冰箱进行后期发泡操作时，避免了冰箱内胆产生暗裂、开裂现象，降低冰箱内胆在生产过程和装配过程中报废率，有效地降低了产品的生产成本。

Description

组合物、冰箱内胆及其制备方法、冰箱
技术领域
本发明涉及冰箱领域，特别涉及一种组合物、冰箱内胆及其制备方法、冰箱。
背景技术
现有的冰箱内胆是采用HIPS(聚苯乙烯)或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)生产形成板材，在将板材通过真空吸塑成型而成。出于对成本的控制，通过采用较薄的板材吸塑已经成为行业共识，然而，随之造成在生产过程中产生较多的吸塑破裂报废。此外，在后续的冰箱装配过程中，对冰箱进行发泡处理时HIPS和ABS材质的板材均存在比较严重的暗裂、开裂现象，使得产品的报废率较高，造成生产资源的极大浪费。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种组合物，用于制备冰箱内胆，旨在提高现有冰箱内胆的强度，降低冰箱内胆在生产过程和装配过程中报废率。
为实现上述目的，本发明提出的组合物包括：包括发泡剂母粒和高熔体强度聚丙烯基材，所述发泡剂母粒和所述高熔体强度聚丙烯基材之间的质量百分比为0.1％至4％。
优选地，所述高熔体强度聚丙烯基材为高熔体强度聚丙烯和聚丙烯混合而成。
优选地，所述高熔体强度聚丙烯的质含量在30％以上。
优选地，所述高熔体强度聚丙烯基材由高熔体强度聚丙烯组成。
优选地，所述高熔体强度聚丙烯是由丙烯经辐射交联、化学交联和反应聚合中的一种或多种改性而来。
优选地，所述发泡剂母粒包括N-亚硝类化合物、偶氮类化合物和酰肼类化合物中的一种或多种。
本发明还提出一种冰箱内胆的制备方法，包括以下步骤：
将组合物混合均匀后，加入至挤出设备中挤出成型，形成板材；
将所述板材按预设加工方式制成冰箱内胆；
所述组合物包括：包括发泡剂母粒和高熔体强度聚丙烯基材，所述发泡剂母粒和所述高熔体强度聚丙烯基材之间的质量百分比为0.1％至4％。
优选地，所述挤出设备为单螺杆挤出机，所述单螺杆挤出机的机筒温度范围为130°至210°，所述单螺杆挤出机的模头温度范围为180°至200°。
优选地，所述单螺杆挤出机的螺杆挤出转速范围为40r/min至100r/min。
优选地，所述板材通过真空吸塑机吸塑形成所述冰箱内胆，所述真空吸塑机的加热温度范围为150°至200°。
本发明还提出一种冰箱内胆，所述冰箱内胆由前述冰箱内胆的制备方法所制备。
本发明还提出一种冰箱，所述冰箱包括冰箱内胆，所述冰箱内胆由前述冰箱内胆的制备方法所制备。
本发明技术方案中，该组合物包括发泡剂母粒和高熔体强度聚丙烯基材组成，同时发泡剂母粒和高熔体强度聚丙烯基材之间的质量百分比为0.1％至4％，此时，该组合物所形成的板材具有较高的冲击强度、拉伸强度和邵氏硬度，组合物所形成的板材也具有较大的断裂伸长率，大幅提高了冰箱内胆的强度。同时，在对板材进行吸塑处理制备冰箱内胆时，冰箱内胆不容易发生破裂报废，在对冰箱进行后期发泡操作时，避免了冰箱内胆产生暗裂、开裂现象，降低冰箱内胆在生产过程和装配过程中报废率，有效地降低了产品的生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明冰箱内胆的制备方法的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种组合物。
在本发明一实施例中，该组合物用于制备冰箱内胆，该组合物包括发泡剂母粒和高熔体强度聚丙烯基材。其中，发泡剂母粒和高熔体强度聚丙烯基材之间的质量百分比为0.1％至4％。
一般地，聚丙烯(PP)具有耐热性好，密度小、力学性能优异、化学稳定性和环保性好的特点而被广泛应用于各个领域。但是，由于聚丙烯的熔体强度低，耐熔锤性能差，当其应用于泡沫制品时，存在发泡工艺性能差的缺点，限制了其在泡沫塑料领域的广泛应用。
为了解决聚丙烯的发泡问题，本实施例中，组合物采用高熔体强度聚丙烯(HMSPP)基材和发泡剂母粒混合而成。由于组合物中的高熔体强度聚丙烯(HMSPP)基材具有较高地熔体强度，其拉伸粘度随剪切应力和时间的增加而增加，应变硬化行为明显，可以在热成型、吹塑成膜、挤出发泡等方面推广应用，使用高熔体强度聚丙烯(HMSPP)基材可防止或减轻挤出吹塑型坯、热成型片材以及发泡制品生产过程中的熔体形变、凹陷和泡孔破裂灯问题。
本组合物中的高熔体强度聚丙烯(HMSPP)基材和发泡剂母粒需按照一定比例混合，此时组合物具有较好的发泡效果，可以形成出泡孔均匀细密、具有独立泡孔结构的高强度的板材，有利于后期对板材加工成冰箱内胆，防止板材在吸塑过程中破裂报废或防止冰箱内胆在后期发泡过程中，产生暗裂、开裂，进而提高产品的良品率，节约生产资源和成本。通过实验研究表明，当发泡剂母粒和高熔体强度聚丙烯(HMSPP)基材之间的质量百分比在0.1％至4％时，组合物具有较好的发泡效果。
表1不同组分含量的组合物形成的板材的材料性能对比
表1为对本组合物中不同质量百分比的发泡剂母粒和高熔体强度聚丙烯(HMSPP)基材在相同实验环境和发泡设备下的进行发泡反应所获得板材的材料性能对。通过对比实验数据，当发泡剂母粒和高熔体强度聚丙烯(HMSPP)基材之间的质量比在0.1％至4％范围时，所形成的板材的具有较好的冲击强度、断裂伸长率、拉伸强度和邵氏硬度。此时，通过该组合物所形成的板材在制造冰箱内胆过程中，不容易板因吸塑工艺导致板材破裂报废，同时使得冰箱内胆的硬度大大提高，也避免了在冰箱后期发泡过程中，产生暗裂、开裂，进而提高产品的良品率，节约生产资源和成本。
值得说明的是，聚丙烯材料具有无臭无毒，在塑料中比重小，机械性能优异。通过聚丙烯改性制成
本发明技术方案中，该组合物包括发泡剂母粒和高熔体强度聚丙烯基材组成，同时发泡剂母粒和高熔体强度聚丙烯基材之间的质量百分比为0.1％至4％，此时，该组合物所形成的板材具有较高的冲击强度、拉伸强度和邵氏硬度，组合物所形成的板材也具有较大的断裂伸长率，大幅提高了冰箱内胆的强度。同时，在对板材进行吸塑处理制备冰箱内胆时，冰箱内胆不容易发生破裂报废，在对冰箱进行后期发泡操作时，避免了冰箱内胆产生暗裂、开裂现象，降低冰箱内胆在生产过程和装配过程中报废率，有效地降低了产品的生产成本。
进一步地，高熔体强度聚丙烯(HMSPP)基材可以是由高熔体强度聚丙烯(HMSPP)和聚丙烯(PP)混合而成，也可以是仅包括高熔体强度聚丙烯(HMSPP)组成。
为了降低本组合物的生产成本，对于本组合中的高熔体强度聚丙烯(HMSPP)基材而言，高熔体强度聚丙烯(HMSPP)基材由高熔体强度聚丙烯(HMSPP)和聚丙烯(PP)混合而成时，即采用一定比例的高熔体强度聚丙烯(HMSPP)和聚丙烯(PP)进行共混发泡。一方面，由于添加了部分成本低廉的聚丙烯(PP)，使得本组合物和本组合物所制备的冰箱内胆的成本大幅降低，有利于降低生产成本；另一方面，与单纯的聚丙烯(PP)相比，高熔体强度聚丙烯(HMSPP)和聚丙烯(PP)的混合物依旧能保持较高的熔体强度和拉伸屈服强度，可以满足冰箱内胆的强度需求。
需要说明的是，对于由高熔体强度聚丙烯(HMSPP)和聚丙烯(PP)混合而成的高熔体强度聚丙烯(HMSPP)基材而言，高熔体强度聚丙烯(HMSPP)的含量较多时，其混合发泡形成的泡沫板材的泡孔平均直径较小，材料的密度较小。随着高熔体强度聚丙烯(HMSPP)含量减少，泡孔平均直径逐渐增大，泡沫板材的密度也逐渐增大。同时，随着高熔体强度聚丙烯(HMSPP)含量的减少，泡孔尺寸及泡孔分布的不均匀程度也会增加。由于高熔体强度聚丙烯(HMSPP)含有支化和交联结构，在发泡过程中，可以阻碍气体的扩散与合并，减少孔壁坍塌与气体的散失，所以，在同样的发泡条件下，高熔体强度聚丙烯(HMSPP)含量越多越好，获得的泡沫板材的泡孔平均直径和泡沫密度越小，此时，通过该泡沫板材所制备的冰箱内胆的性能越好。
为了兼顾成本和冰箱内胆的性能，对于由高熔体强度聚丙烯(HMSPP)和聚丙烯(PP)混合而成的高熔体强度聚丙烯(HMSPP)基材而言，高熔体强度聚丙烯的质含量应在在30％以上。
为了使冰箱内胆具有较佳的强度，在本发明一实施例中，上述高熔体强度聚丙烯(HMSPP)基材也可仅由高熔体强度聚丙烯组成。此时，高熔体强度聚丙烯的质含量最大，进而获得的泡沫板材的泡孔平均直径和泡沫密度最小，此时，通过该泡沫板材所制备的冰箱内胆具有良好的较高的冲击强度、拉伸强度和邵氏硬度，满足冰箱内胆所需的物理强度需求。
在本发明实施例中，以上所述的高熔体强度聚丙烯(HMSPP)是由聚丙烯(PP)经辐射交联、化学交联和反应聚合中的一种或多种改性而来。其中，聚丙烯是一种结晶性聚合物，其软化点和熔点非常接近、熔程窄，在温度高于结晶熔点进行热成型时，强度急剧下降，即热成型时聚丙烯的粘弹区不能在较宽温度范围保温稳定，这是导致聚丙烯熔体强度低的根本原因。对于聚丙烯而言，影响熔体强度的主要因素是分子量和分子量分布及分子链的支化结构。当分子量分布大致相同时，随分子量的增加熔体强度正大；当分子量基本接近时，熔体强度随分子量分布的宽度而有增大的倾向。
表2高熔体强度聚丙烯和普通聚丙烯的材料性能对比
通过表2的实验数据表明，具有长支链结构的高熔体强度聚丙烯(HMSPP)的熔体强度是普通聚丙烯(PP)的11倍以上，高熔体强度聚丙烯(HMSPP)的强度性能也明显优于普通聚丙烯(PP)。
如上文所述高熔体强度聚丙烯(HMSPP)是由聚丙烯(PP)通过多种途径改性而来。例如，聚丙烯(PP)的辐射交联改性当中，利用电子束或离子(放射源通常为60Co和137Cs)在一定气氛下对聚丙烯(PP)原料进行辐照得到高熔体强度聚丙烯(HMSPP)。其中，对聚丙烯(PP)原料可以进行离子辐照和/或电子辐照。辐射交联改性过程中使用的辐射源应具有足够的能量使聚丙烯(PP)分子结构离子化并激发原子结构，使得聚合物发生交联。低剂量的辐照可改善聚丙烯(PP)性能并生成长支链(40个C原子)支化结构，长支链结构的正价有利于提高熔体强度，最终形成高熔体强度聚丙烯(HMSPP)。
在聚丙烯(PP)的化学交联改性当中，通过选用适合的交联剂与聚丙烯发生化学反应，也能形成高熔体强度聚丙烯(HMSPP)。其中，交联剂主要包括过氧苯甲酰(BPO)、过氧化二异丙苯(DCP)灯，利用过氧苯甲酰与线性的聚丙烯反应得到长支链的成高熔体强度聚丙烯。在聚丙烯(PP)的反应聚合改性当中，通过将聚丙烯(PP)与其他聚合物发生聚合反应，也能形成具有长支链结构的高熔体强度聚丙烯(HMSPP)。
值得说明的是，现有的HIPS(聚苯乙烯)或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)材质的冰箱内胆存在较高的异味，影响用户使用体验。聚丙烯(PP)材是对环境友好的绿色环保材料，具有无臭无毒的特点，高熔体强度聚丙烯(HMSPP)也继承了这一无臭无毒的特点，因而采用高熔体强度聚丙烯(HMSPP)材料制备的冰箱内胆也具有无臭无毒的特点。因而，与现有的冰箱内胆相比，本发明组合物所制备的冰箱内胆采用绿色环保材料，且不存在冰箱异味，大幅改善了用户的使用体验。同时，由于HIPS(聚苯乙烯)或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)的导热系数较高，导致冰箱内胆的绝热性能较差，导致冰箱的功耗江大，无法实现有效的节能降耗效果。而本发明组合物是一种微发泡材料，具有封闭式泡孔结构，可以明显降低材料的导热率，属于隔热保温材料。通过本组合物制备的冰箱内胆因而也具有优异的保温效果，可以显著提高冰箱的节能效果。
在本发明的实施例中，发泡剂母粒采用化学发泡剂体系，通过化学反应，可大幅缩短组合物的发泡时间，减少组成物发泡形成泡沫板材的时间，有效提高了生产效率。其中，该发泡剂母粒粒包括N-亚硝类化合物、偶氮类化合物和酰肼类化合物中的一种或多种。
本发明还提出一种冰箱内胆的制备方法，参照图1，该制备方法包括以下步骤：
S10、将组合物混合均匀后，加入至挤出设备中挤出成型，形成板材；
S20、将所述板材按预设加工方式制成冰箱内胆；
其中，所述组合物该组合物包括发泡剂母粒和高熔体强度聚丙烯基材。其中，发泡剂母粒和高熔体强度聚丙烯基材之间的质量百分比为0.1％至4％。
需要说明的是，上述S10步骤中所采用的挤出设备可以为单螺杆或双螺杆挤出机，当采用单螺杆挤出机时，为了使高熔体强度聚丙烯与发泡剂母粒可以充分融化后形成混合发泡，该单螺杆挤出机的机筒温度范围优选为130°至210°，模头温度范围优选为180°至200°。
其中，单螺杆挤出机的温度为高熔体强度聚丙烯与发泡剂母粒在发泡过程中的发泡温度，该发泡温度一方面影响发泡剂母粒的分解速度和分解程度，另一方面影响高熔体强度聚丙烯的熔体粘度和熔体强度。在较低的发泡温度下，泡孔的平均直径很小，此时材料的密度较大，出现明显地发泡不足现象。这是因为采用的发泡剂母粒在此温度下分解速度较慢，挤出发泡过程发泡剂母粒不能完全分解，发气量减少，材料的密度较大，产生的气体扩散与合并速度较慢，导致泡孔的直径较小。当发泡温度过高时，发泡体系中的发气量一定二体系的熔体轻度和熔体粘度由于温度的升高而下降，气体在熔体内的扩散与合并速度加快，产生的泡孔尺寸增大，而且气体的合并增大了对气泡周围熔体的挤压作用，在熔体强度不足的情况下会产生孔壁坍塌。造成穿孔和表面开孔现象，而且温度越高，穿孔和表面开孔的现象越明显。因而，为了获得较好的发泡效果，该单螺杆挤出机的机筒温度范围优选为130°至210°，模头温度范围优选为180°至200°
在使用螺杆挤出设备进行挤出发泡成型过程中，螺杆的转速关系到发泡体系在熔体中混合的均匀性，进而影响发泡体系产生的气体在熔体中的扩散距离。以单螺杆挤出机为例，在较低的螺杆转速下，泡孔平均直径和材料的密度均较大，发泡体系在较低的转速下混合均匀度较低，发泡体系产生的气体均匀度差，产生的气泡聚集长大，在过多的发泡气体聚集处会产生穿孔和表面开孔现象，导致材料的密度较大。随着螺杆转速的加快，体系混合的均匀性提高，发泡气体的分布逐渐均匀，气体的扩散距离缩短，产生的泡孔直径降低，材料密度降低。当螺杆转速过快时，过高的转速使螺杆与物料之间产生剧烈摩擦作用，摩擦热大大增加，热量不易散失，从而使得熔体的温度升高，熔体粘度。熔体轻度因温度的升高而出现明显的下降，气体扩散阻力下降，气体扩散、合并速度加快，体系中产生的穿孔和表面开孔的几率增大，导致泡孔平均直径和材料密度增加。因此，为了使本发明组合物在通过单螺杆挤出机挤出发泡成型使产生的泡孔平均直径较小。材料密度较低，单螺杆挤出机的螺杆挤出转速范围优选为40r/min至100r/min。
在本发明S20步骤中，经单螺杆挤出机发泡挤出成型的板材可以通过模压成型或真空吸塑成型的方式加工成冰箱内胆。当板材通过真空吸塑机吸塑形成冰箱内胆时，真空吸塑机的加热温度范围优选为150°至200°，以利于板材的成型。
本发明还提出一种冰箱内胆，该冰箱内胆由上述冰箱内胆的制备方法所制备，该冰箱内胆的制备方法的具体步骤参照上述实施例，由于本冰箱内胆采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
此外，本发明还提出一种冰箱，该冰箱包括冰箱内胆，该冰箱内胆的具体构成参照上述实施例，由于本冰箱采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种组合物，用于制备冰箱内胆，其特征在于，所述组合物包括发泡剂母粒和高熔体强度聚丙烯基材，所述发泡剂母粒和所述高熔体强度聚丙烯基材之间的质量百分比为0.1％至4％。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述高熔体强度聚丙烯基材为高熔体强度聚丙烯和聚丙烯混合而成。
3.如权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述高熔体强度聚丙烯的质含量在30％以上。
4.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述高熔体强度聚丙烯基材由高熔体强度聚丙烯组成。
5.如权利要求2至4中任意一项所述的组合物，其特征在于，所述高熔体强度聚丙烯是由丙烯经辐射交联、化学交联和反应聚合中的一种或多种改性而来。
6.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述发泡剂母粒包括N-亚硝类化合物、偶氮类化合物和酰肼类化合物中的一种或多种。
7.一种冰箱内胆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将如权利要求1至6中任意一项所述的组合物混合均匀后，加入至挤出设备中挤出成型，形成板材；
将所述板材按预设加工方式制成冰箱内胆。
8.如权利要求7所述的冰箱内胆的制备方法，其特征在于，所述挤出设备为单螺杆挤出机，所述单螺杆挤出机的机筒温度范围为130°至210°，所述单螺杆挤出机的模头温度范围为180°至200°。
9.如权利要求8所述的冰箱内胆的制备方法，其特征在于，所述单螺杆挤出机的螺杆挤出转速范围为40r/min至100r/min。
10.如权利要求7所述的冰箱内胆的制备方法，其特征在于，所述板材通过真空吸塑机吸塑形成所述冰箱内胆，所述真空吸塑机的加热温度范围为150°至200°。
11.一种冰箱内胆，其特征在于，所述冰箱内胆由如权利要求7至10中任意一项所述的冰箱内胆的制备方法所制备。
12.一种冰箱，其特征在于，所述冰箱包括如权利要求11所述的冰箱内胆。
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