CN108164853A - 一种新型环保发泡材料及其制备方法和发泡工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新型环保发泡材料及其制备方法和发泡工艺，其中新型环保发泡材料包括以下重量比的原料：基体树脂60‑95份；石墨烯5‑9份；NaHCO3 10‑15份；乙二醇12‑16份；三醋酸甘油酯8‑12份；液体丁腈橡胶3‑6份。采用本发明提供的新型环保发泡材料制得的发泡材料具有强度大、韧性足、弹性好，抗静电性能强，发泡的孔径均一，掉粉少的优点，采用的原料对对环境的影响较小，具有一定的环保特性性，能够应用在各个场合，满足不同场景的需求，具有广阔的市场前景。

Description

一种新型环保发泡材料及其制备方法和发泡工艺
技术领域
本发明涉及环保发泡材料领域，特别涉及一种新型环保发泡材料及其制备方法和发泡工艺。
背景技术
发泡材料的应用越来越广，在实际生产过程中，一般的树脂材料会采用气体发泡工艺进行发泡，然而由于部分气体(例如CO2)沸点低，难以进行有效控制，使得制得的发泡材料泡孔大小不均匀，有些地方泡孔孔径小，有些地方泡孔孔径大。这对制成的发泡材料的品质和机械性能的稳定性都造成极大的影响。
发明内容
为解决以上背景技术中提到的发泡工艺制得的发泡材料泡孔大小不均匀，对制成的发泡材料的品质和机械性能低的问题，本发明提供一种新型环保发泡材料，包括以下重量比的原料：
进一步地，包括以下重量比的原料：
进一步地，所述基体树脂包括聚苯乙烯树脂、聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂、脲甲醛树脂、酚醛树脂中的至少一种。
进一步地，所述基体树脂所述集体树脂为LLDPE和LDPE；
其中，所述LLDPE为20-30份，所述LDPE为20-30份。
进一步地，包括以下制备步骤：
步骤a、将20-30份基体树脂、石墨烯和三醋酸甘油酯在120℃-150℃的条件下，以400-600rpm的转速混合搅拌0.5h-1.5h，形成混合物M1；
步骤b、将液体丁腈橡胶和剩余的基体树脂加入至混合物M1中，在95℃-115℃的条件下，以60-100rpm的转速搅拌1.0h，形成混合物M2；
步骤c、将乙二醇和NaHCO3在常温下混合以30-60rpm转速搅拌5-10min后，加入至将混合物M2中，在40℃-50℃下以30-50rpm转速搅拌1-1.5h，挤出造粒后冷却至室温，即得到新型环保发泡材料。
进一步地，在步骤c中，于40℃-50℃下以30-50rpm转速搅拌1-1.5h时，在搅拌器皿中通入CO2。
一种如上任意所述的新型环保发泡材料的发泡工艺，包括以下方法：
将新型环保发泡材料置于发泡机组内进行加热融化后，将发泡气体注入机组末端，充分混合后，通过模具挤出、冷却、定型得到发泡产品。
进一步地，所述发泡气体为CO2气体。
进一步地，所述发泡气体为CO2和丁烷按照2：3混合的混合气体。
进一步地，将发泡气体注入机组末端，充分混合后，对混合物采用超声处理15-30min，再通过模具挤出、冷却、定型得到发泡产品。
本发明提供的新型环保发泡材料制得的发泡材料具有强度大、韧性足，弹性好，抗静电性能强，发泡的孔径较为均一，掉粉少的优点，采用的原料对对环境的影响较小，具有一定的环保特性性，能够应用在各个场合，满足不同场景的需求，具有极广的市场价值。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。
本发明提供以下实施例
实施例1
步骤a、将20份聚苯乙烯树脂、5份石墨烯和8份三醋酸甘油酯在150℃的条件下，以500rpm的转速混合搅拌1.5h，形成混合物M1；
步骤b、将4份液体丁腈橡胶和40份聚苯乙烯树脂加入至混合物M1中，在95℃-115℃的条件下，以80rpm的转速搅拌1.0h，形成混合物M2；
步骤c、将12份乙二醇和10份NaHCO3在常温下混合以50rpm转速搅拌10min后，加入至将混合物M2中，在50℃下以40rpm转速搅拌1.0h，挤出造粒后冷却至室温，即得到新型环保发泡材料；
步骤d、将新型环保发泡材料置于发泡机组内进行加热融化；
步骤e、将CO2发泡气体注入机组末端，充分混合后，通过模具挤出、冷却、定型得到发泡产品。
实施例2
步骤a、将30份LLDPE、9份石墨烯和12份三醋酸甘油酯在140℃的条件下，以400rpm的转速混合搅拌1.5h，形成混合物M1；
步骤b、6份液体丁腈橡胶和40份LDPE加入至混合物M1中，在105℃的条件下，以100rpm的转速搅拌1.0h，形成混合物M2；
步骤c、将16份乙二醇和15份NaHCO3在常温下混合以60rpm转速搅拌5-10min后，加入至混合物M2中，在40℃下以35rpm转速搅拌1.0h时，在搅拌器皿中通入CO2 15min，挤出造粒后冷却至室温，即得到新型环保发泡材料。
步骤d、将新型环保发泡材料置于发泡机组内进行加热融化；
步骤e、将CO2和丁烷按照2：3混合后注入机组末端，充分混合后，对混合物采用超声处理15min通过模具挤出、冷却、定型得到发泡产品。
实施例3
步骤a、将25份LLDPE、8份石墨烯和10份三醋酸甘油酯在130℃的条件下，以400rpm的转速混合搅拌0.95h，形成混合物M1；
步骤b、将6份液体丁腈橡胶和52份LDPE加入至混合物M1中，在95℃-115℃的条件下，以90rpm的转速搅拌1.0h，形成混合物M2；
步骤c、将15份乙二醇和12份NaHCO3在常温下混合以30-60rpm转速搅拌5-10min后，加入至混合物M2中，在45℃下以40rpm转速搅拌1.0h时，在搅拌器皿中通入CO2 20min，挤出造粒后冷却至室温，即得到新型环保发泡材料。
步骤d、将新型环保发泡材料置于发泡机组内进行加热融化；
步骤e、将CO2和丁烷按照2：3混合后注入机组末端，充分混合后，对混合物采用超声处理20min通过模具挤出、冷却、定型得到发泡产品。
本发明提供的技术方案中，先将基体树脂、石墨烯和三醋酸甘油酯混合，石墨烯在三醋酸甘油酯存在下能够均匀地与基体树脂混合。在现有的发泡工艺中，若发泡控制不恰当，将造成新型环保发泡材料的内部结构断裂，使最终制成的发泡材料容易破碎，强度降低。而本发明提供的技术方案中，由于石墨烯为单层的网状结构，使新型环保发泡材料即使在出现气孔的情况下，也能使改性材料各部分相互结合，使最终制成的发泡材料的韧性和强度能够得到保证。而石墨烯也具有良好的导电能力，能够使发泡材料的抗静电性能得到显著提高，降低由于静电而产生的风险。
石墨烯本身存在容易团聚的缺点，将造成发泡材料制备材料不同位置的石墨烯含量不均匀，这将造成发泡材料品质的不均一，而在本发明提供的技术方案中采用三醋酸甘油酯，能够和石墨烯分散成较为均匀的浊液体，经过大量实验和测试，发现了该浊液体能够均匀地混合在改性材料中，并与发泡材料制备材料牢固结合。而三醋酸甘油酯不仅起到均匀分散石墨烯的作用，还能进一步增加改性材料的柔韧性，使在发泡的过程中，改性材料能够承受由于发泡而产生形变的压力，使制成的发泡材料不易破碎，其机械强度能够得到保证。
具体地，当基体树脂为LLDPE和LDPE时，由于LLDPE为线性低密度聚乙烯，与LDPE相比具有耐冲击强度、耐撕裂强度等性能，在本发明提供的技术方案中，先将LLDPE在120℃-150℃的条件下和石墨烯、三醋酸甘油酯混合，LLDPE的强粘性也能使石墨烯更好地与改性材料本身结合，之后再在较低温度下加入LDPE。由于LLDPE的表面光泽度不佳，发明人发现在上述混合物中加入LDPE且在95℃-115℃的条件下混合，能够大大降低改性材料的粗糙度，使制备的发泡材料具有更好的表面光泽度。而三醋酸甘油酯能在材料表面形成光滑薄膜，减少发泡材料表面掉粉的情况发生。
将乙二醇和NaHCO3在常温下混合后，再加入混合物M2中，NaHCO3在乙二醇的协助下能够更好的与混合物M2混合，NaHCO3在改性材料中作为成核剂增强改性材料的机械性能，且由于NaHCO3均匀混合在改性材料后，在发泡的过程中，石墨烯具有较好的吸附性，NaHCO3由会与石墨烯配合，当采用CO2进行发泡时，CO2难以控制，若CO2通入过多时，NaHCO3和石墨烯将对过多的CO2进行吸收，从而在一定程度上避免发泡过度；若发泡不足时，通过加热或超声处理的方式，使石墨烯和NaHCO3中的二氧化碳解离出来，由于石墨烯和NaHCO3均匀分布在改性材料中，因此这种二氧化碳解离形式的发泡能够使发泡材料的发泡更加均匀，且孔径更小。
其中，在将乙二醇和NaHCO3与M2混和时通入CO2是为了防止NaHCO3发生分解；而由于液体丁腈橡胶具有增塑和软化的功能，能够使制成的发泡材料具有更好的韧性，且液体丁腈橡胶能够包覆在NaHCO3表面，一方面使NaHCO3更好地与材料结合，使制成的发泡材料不发生掉粉的现象，能够适用于对粉尘洁净要求高的产所，而且能够防止NaHCO3在熔融的过程中，二氧化碳提前释放出来。
此外，本发明提供的技术方案还优选使用将CO2和丁烷按照2：3混合的混合气体作为发泡气体，一方面能够是提高发泡气体的可控制性，另一方面，当CO2和丁烷按照2：3混合时，也能降低丁烷易燃的特性。
将本发明实施例制备发泡材料，将现有技术制备中以聚苯乙烯树脂为基体的发泡材料作为对比例1，将现有技术制备中以LLDPE和LDPE为基体的发泡材料作为对比例2，将制成的材料取相同尺寸，进行性能测试，测试结果如表1所示：
表1
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
抗拉强度(kg/m2) 7.9 7.1 6.9 6.5 5.5
冲击强度(kJ·m-2) 24 16 18 18 11
冲击回弹率(％) 71 69 62 59 45
撕裂强度(kN·m-1) 221 187 201 179 129
表面电阻(Ω) 481 502 470 995 1015
孔径大小(mm) 1.4 0.9 1.2 2.8 2.3
孔径标准差 0.23 0.12 0.19 0.76 0.61
通过表1可以看出，本发明提供的技术方案中，各个本技术特征相互配合，使制得的发泡材料与现有的发泡材料相比具有强度大、韧性足，弹性好，抗静电性能强，发泡的孔径均一，掉粉少的优点，能够应用在各个场合，满足不同场景的需求，具有极广的市场价值。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种新型环保发泡材料，其特征在于，包括以下重量比的原料：
2.根据权利要求1所述的新型环保发泡材料，其特征在于，包括以下重量比的原料：
3.根据权利要求1或2所述的新型环保发泡材料的制备方法，其特征在于，所述基体树脂包括聚苯乙烯树脂、聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂、脲甲醛树脂、酚醛树脂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的新型环保发泡材料的制备方法，其特征在于，所述基体树脂为LLDPE和LDPE；
其中，所述LLDPE为20-30份，所述LDPE为20-30份。
5.根据权利要求1或2所述的新型环保发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
步骤a、将20-30份基体树脂、石墨烯和三醋酸甘油酯在120℃-150℃的条件下，以400-600rpm的转速混合搅拌0.5h-1.5h，形成混合物M1；
步骤b、将液体丁腈橡胶和剩余的基体树脂加入至混合物M1中，在95℃-115℃的条件下，以60-100rpm的转速搅拌1.0h，形成混合物M2；
步骤c、将乙二醇和NaHCO3在常温下混合以30-60rpm转速搅拌5-10min后，加入至将混合物M2中，在40℃-50℃下以30-50rpm转速搅拌1-1.5h，挤出造粒后冷却至室温，即得到新型环保发泡材料。
6.根据权利要求3所述的新型环保发泡材料的制备方法，其特征在于，在步骤c中，于40℃-50℃下以30-50rpm转速搅拌1-1.5h时，在搅拌器皿中通入CO2。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的新型环保发泡材料的发泡工艺，其特征在于，包括以下方法：
将新型环保发泡材料置于发泡机组内进行加热融化后，将发泡气体注入机组末端，充分混合后，通过模具挤出、冷却、定型得到发泡产品。
8.根据权利要求7所述的发泡工艺，其特征在于：所述发泡气体为CO2气体。
9.根据权利要求7所述的发泡工艺，其特征在于：所述发泡气体为CO2和丁烷按照2：3混合的混合气体。
10.根据权利要求7所述的发泡工艺，其特征在于：将发泡气体注入机组末端，充分混合后，对混合物采用超声处理15-30min，再通过模具挤出、冷却、定型得到发泡产品。
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