CN108264679A - 抗撕裂epe及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗撕裂EPE及其制备方法，属于聚乙烯发泡材料领域，其技术方案要点是一种抗撕裂EPE，包括基体材料70‑80份、发泡剂10‑20份、成核剂3‑7份、抗收缩剂1‑2份、抗静电剂1‑3份、性能改善助剂1‑2份，其中基体材料包括LDPE、LLDPE以及ULDPE，性能改善助剂包括聚丙烯纤维、玻璃纤维以及有机硅阻燃剂，通过混料、塑化、发泡、冷却成型、裁切展平以及拉伸收卷制得EPE材料，本发明的EPE具有优异的拉伸强度以及抗撕裂性能。

Description

抗撕裂EPE及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚乙烯发泡材料领域，特别涉及一种EPE及其制备方法。
背景技术
EPE，是可发性聚乙烯，又称珍珠棉，是非交联闭孔结构；它是以低密度聚乙烯(LDPE)为主要原料挤压生成的高泡沫聚乙烯制品；密度小、柔韧性好、回复率高；产品应用于电子电器、仪器仪表、医疗器械、灯饰、工艺品、玻璃、家电、瓜果的内包装、日用品等多种产品的包装，由于其具有质软、无毒、有弹性、隔音、缓冲、防震的稳定优点，因此会广泛应用于各个行业。
现有技术可参考申请公布号为CN107629283A的专利申请文件，其公开了一种EPE珍珠棉的生产工艺，包括以下重量份数配比的原料：基体材料60-70份、成核剂5-10份、抗静电剂5-10份、发泡剂10-20份和抗收缩剂10-20份，所述基体材料为LDPE胶粒，所述成核剂为金泡母，所述发泡剂为丁烷剂，所述抗收缩剂为单甘脂。
但是在现有技术中，由于EPE是LDPE通过物理发泡制得的，由于LDPE的机械强度低，单纯的EPE材料非常容易破裂，在生产以及运输的过程中必须对EPE的表层进行防护，一方面增加了生产成本，另一方面若防护不到位，会影响后续的使用效果，因此如何能够提高EPE的机械强度以及抗撕裂强度是一个需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种抗撕裂EPE，其基体材料包括LDPE、LLDPE以及ULDPE，其基体材料在通过LLDPE、ULDPE与LDPE的共混，能够增强EPE材料的抗撕裂性能、耐应力开裂性能以及机械强度，通过在原料中添加的性能改善助剂能够进一步加强EPE的机械强度以及抗撕裂性能，弥补了EPE材料在这一方面的缺陷。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种抗撕裂EPE，包括以下重量份数的组分，基体材料70-80份、发泡剂10-20份、成核剂3-7份、抗收缩剂1-2份、抗静电剂1-3份、性能改善助剂1-2份；
所述基体材料包括LDPE、LLDPE以及ULDPE；LDPE、LLDPE以及ULDPE的重量比为(3-7)：(2-4)：(1-3)；
LDPE熔融指数为1.8-2.2g/min,密度为0.921-0.923kg/m3；
LLDPE的熔融指数为1.8-2.2g/min,密度为0.923-0.927kg/m3；
ULDPE熔融指数为0.8-1.2g/min,密度为0.909-0.911kg/m3；
所述发泡剂为丁烷；
所述抗收缩剂包括单甘脂。
通过采用上述方案，LDPE(低密度聚乙烯)质软、熔点低，与丁烷进行物理发泡能够制得EPE材料，但是由于其自身的机械强度低、抗撕裂强度低的性能特点，使得以其为基体材料制得的EPE具有机械强度低、抗撕裂强度差的缺点，因此从基体材料上对EPE的性能进行改善能够大幅度改善其这一方面的缺陷；LLDPE(线性低密度聚乙烯)的表面光泽好，具有良好的低温韧性、高模量、抗弯曲和耐应力开裂性并且其低温下抗冲击强度较佳；ULDPE(超低密度聚乙烯)有优异的拉伸强度、冲击强度、撕裂强度、耐穿刺强度；因此以LDPE、LLDPE以及ULDPE为基体材料制得的EPE在机械强度以及抗撕裂强度方面有了很大的提高。
较佳的，基体材料75份、发泡剂15份、成核剂5份、抗收缩剂1.5份、抗静电剂2份、性能改善助剂1.5份；
所述基体材料包括LDPE、LLDPE以及ULDPE；LDPE、LLDPE以及ULDPE的重量比为5：3：2；
LDPE熔融指数为2g/min,密度为0.922kg/m3；
LLDPE的熔融指数为2g/min,密度为0.925kg/m3；
ULDPE熔融指数为1g/min,密度为0.910kg/m3；
所述发泡剂为丁烷；
所述抗收缩剂包括单甘脂。
通过采用上述方案，当基体材料、发泡剂、成核剂、抗收缩剂、抗静电剂、性能改善助剂为上述配比时，能够发挥各类助剂与基体材料的最佳协同效果，使得同时能够保证材料最佳的物理性能以及加工性能。
较佳的，所述性能改善助剂包括聚丙烯纤维、玻璃纤维以及有机硅阻燃剂，所述聚丙烯纤维、玻璃纤维以及有机硅阻燃剂的重量比为3：1：1。
通过采用上述方案，由于聚丙烯纤维质轻、强度高、弹性好、耐磨以及耐腐蚀性能好；玻璃纤维的抗拉强度高、电绝缘性能好并且不易燃烧但耐磨性相对较差；为了增加EPE材料的使用范围，加入阻燃剂能够增强其阻燃性能，现有的阻燃剂使用量较多的是卤素阻燃剂，但是卤素阻燃剂的发烟量大，会产生有毒物质，而EPE具有无毒、环保的特点，因此在阻燃剂的选择上要选用发烟量小、低毒、环保的有机硅阻燃剂。
较佳的，所述有机硅阻燃剂包括硅树脂阻燃剂和聚硅硼氧烷阻燃剂中的一种或几种。
通过采用上述方案，高分子材料中添加有机硅阻燃剂后，有机硅阻燃剂多半会迁移到材料表面，形成表面为有机硅阻燃剂富集层的高分子梯度材料，一旦燃烧，就会生成聚硅氧烷特有的、含有Si键和(或)Si-C键的无机隔氧绝热保护层；这既阻止了燃烧分解产物外逸，又抑制了高分子材料的热分解，达到了阻燃、低烟和低毒等目的。
较佳的，所述成核剂包括滑石粉、超细碳酸钙、无定形二氧化硅微粉中的一种或几种。
通过采用上述方案，滑石粉能够增加基体材料的挠曲强度、拉伸强度的性能，并且能够提高助剂与基体材料分散的均匀性；超细碳酸钙用作塑料填料具有增韧补强的作用，提高塑料的弯曲强度、弯曲弹性模量、热变形温度和尺寸稳定性；无定形二氧化硅微粉具有优良的耐磨、耐冲击、耐渗透的性能；其作为成核剂能够改变部分结晶行为，提高制品透明度、刚性、表面光泽、抗冲击韧性和热变形温度，缩短制品成型周期，提高制品加工和应用性能。
较佳的，所述抗静电剂包括乙氧基化烷基胺。
通过采用上述方案，由于EPE材料在长期堆积时，容易产生静电，会使材料易吸尘、影响表面洁净，严重时产生的电火花会引起火灾和爆炸，因此需要在EPE的原料中添加抗静电剂；乙氧基化烷基胺作为抗静电剂时性能优异，抗静电效果好。
本发明的目的之二在于提供一种，抗撕裂EPE的制备方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
抗撕裂EPE的制备方法，包括如下步骤：
(1)混料：将基体材料和成核剂按比例混合均匀；
(2)塑化：将挤出机预热10-15min，预热温度为150-160℃，将混合均匀后的基体材料与成核剂置于挤出机的料斗中，然后以2-4℃/min的速率升温至180-200℃，塑化时间15-25min；
(3)发泡：按照比例向挤出机中添加发泡剂、抗收缩剂、抗静电剂以及性能改善助剂，在温度为180-200℃、入口压力为8-12MPa的条件下发泡10-20min；
(4)冷却定型：对挤出机进行降温，使原料降温至95-100℃后从模口挤出；
(5)裁切展平：将挤出后的EPE由牵引机牵引，然后对其裁切；
(6)拉伸收卷：对裁切后的EPE冷却定型后经收卷机对其收卷，即为成品。
通过采用上述方案，将基体材料与各类助剂通过挤出机发泡挤出，然后能够得到机械强度高、抗撕裂性能好的EPE材料；通过各个过程的温度、压力以及时间的控制，能制备符合生产需求的EPE材料。
较佳的，所述步骤(5)中牵引机的牵引速度为6-10m/min。
通过采用上述方案，牵引机的牵引速度为6-10m/min，能够保持EPE均匀出料，减少牵引物料时对EPE的损伤。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.EPE的基体材料包括LDPE、LLDPE以及ULDPE，通过LLDPE、ULDPE优异的机械强度以及抗撕裂强度的特性，能够增强EPE材料的抗撕裂性能、耐应力开裂性能以及机械强度的性能，弥补了EPE材料在这一方面的缺陷；
2.制备EPE的原料中添加了聚丙烯纤维、玻璃纤维能够增加EPE的拉伸强度、耐磨性能以及电绝缘性；有机硅阻燃剂具有阻燃、低烟和低毒的特点，在能够防止EPE燃烧时，不会产生有毒物质，符合环保的需求，使制得的EPE材料适合各个行业的使用。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
一、实施例1-3
实施例1：一种抗撕裂EPE采用如下方法制备而得：
(1)混料：将37.5kg LDPE、22.5kg LLDPE、15kg ULDPE以及5kg超细碳酸钙混合均匀；其中，LDPE熔融指数为2g/min,密度为0.922kg/m3；LLDPE的熔融指数为2g/min,密度为0.925kg/m3；ULDPE熔融指数为1g/min,密度为0.910kg/m3；
(2)塑化：将挤出机预热13min，预热温度为155℃，将混合均匀后的基体材料与成核剂置于挤出机的料斗中，然后以3℃/min的速率升温至190℃，塑化时间20min；
(3)发泡：向挤出机中添加15kg丁烷、1.5kg单甘脂、2kg乙氧基化烷基胺、0.9kg聚丙烯纤维、0.3kg玻璃纤维以及0.3kg硅树脂阻燃剂，在温度为190℃、入口压力为10MPa的条件下发泡15min；
(4)冷却定型：对挤出机进行降温，使原料降温至97℃后从模口挤出；
(5)裁切展平：将挤出后的EPE由牵引机以牵引速度为8m/min牵引，然后对其裁切；
(6)拉伸收卷：对裁切后的EPE冷却定型后经收卷机对其收卷，即为成品。
实施例2：一种抗撕裂EPE采用如下方法制备而得：
(1)混料：将35.1kg LDPE、23.3kg LLDPE、11.6kg ULDPE以及3kg无定形二氧化硅微粉混合均匀；其中，LDPE熔融指数为1.8g/min,密度为0.921kg/m3；LLDPE的熔融指数为1.8g/min,密度为0.923kg/m3；ULDPE熔融指数为0.8g/min,密度为0.909kg/m3；
(2)塑化：将挤出机预热10min，预热温度为160℃，将混合均匀后的基体材料与成核剂置于挤出机的料斗中，然后以2℃/min的速率升温至180℃，塑化时间25min；
(3)发泡：向挤出机中添加10kg丁烷、1kg单甘脂、1.5kg乙氧基化烷基胺、0.6kg聚丙烯纤维、0.2kg玻璃纤维以及0.2kg硅树脂阻燃剂，在温度为180℃、入口压力为8MPa的条件下发泡20min；
(4)冷却定型：对挤出机进行降温，使原料降温至95℃后从模口挤出；
(5)裁切展平：将挤出后的EPE由牵引机以牵引速度为8m/min牵引，然后对其裁切；
(6)拉伸收卷：对裁切后的EPE冷却定型后经收卷机对其收卷，即为成品。
实施例3：一种抗撕裂EPE采用如下方法制备而得：
(1)混料：将40kg LDPE、22.8kg LLDPE、17.2kg ULDPE以及7kg滑石粉混合均匀；其中，LDPE熔融指数为2.2g/min,密度为0.923kg/m3；LLDPE的熔融指数为2.2g/min,密度为0.927kg/m3；ULDPE熔融指数为1.2g/min,密度为0.911kg/m3；
(2)塑化：将挤出机预热15min，预热温度为150℃，将混合均匀后的基体材料与成核剂置于挤出机的料斗中，然后以4℃/min的速率升温至200℃，塑化时间15min；
(3)发泡：向挤出机中添加20kg丁烷、2kg单甘脂、3kg乙氧基化烷基胺、1.2kg聚丙烯纤维、0.4kg玻璃纤维以及0.4kg硅树脂阻燃剂，在温度为200℃、入口压力为12MPa的条件下发泡10min；
(4)冷却定型：对挤出机进行降温，使原料降温至100℃后从模口挤出；
(5)裁切展平：将挤出后的EPE由牵引机以牵引速度为10m/min牵引，然后对其裁切；
(6)拉伸收卷：对裁切后的EPE冷却定型后经收卷机对其收卷，即为成品。
二、对比例1-3
对比例1：采用申请公布号为CN107629283A的专利申请文件，其公开了一种EPE珍珠棉的生产工艺，包括以下重量份数配比的原料：基体材料60-70份、成核剂5-10份、抗静电剂5-10份、发泡剂10-20份和抗收缩剂10-20份，所述基体材料为LDPE胶粒，所述成核剂为金泡母，所述发泡剂为丁烷剂，所述抗收缩剂为单甘脂。
对比例2：采用可参考申请公布号为CN101717535A的专利申请文件，其公开了一种珍珠棉包装制备方法，其由以下组分及重量含量制成：LDPE树脂粒子86-95％；发泡剂2-6％；活性剂0.5-5％；成核剂0.7-2％；色母粒0-2％；性能改善助剂0-2％。其中，LDPE树脂粒子为废聚乙烯粒子或者由废聚乙烯粒子与新聚乙烯粒子混合而成，通过对废聚乙烯塑料的回收熔融造粒、混合及粒子发泡制得。
对比例3：采用可参考申请公布号为CN107629284A的专利申请文件，其公开了一种防静电发泡EPE珍珠棉的制作方法，包括以下重量份数配比的原料：基体材料70-80份、发泡剂15-20份、抗收缩剂10-15份、发泡助剂5-10份、内润滑剂5-10份和抗静电剂2-5份，所述基体材料为塑料颗粒，所述塑料颗粒为低密度聚乙烯，所述发泡剂包括乙醚、甲苯和丙酮，所述抗收缩剂包括分子蒸馏单甘脂；经过加工得到具有防静电发泡EPE珍珠棉。
三、将实施例1-3以及对比例1-3制得的EPE按照以下标准进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1实施例1-3以及对比例1-3制得的EPE的性能检测结果
由以上数据可以看出，本发明制得的EPE材料相较于传统的EPE材料具有优异的拉伸强度、断裂伸长率、抗撕裂性能以及阻燃性，因为其在LDPE中添加了LLDPE以及ULDPE，能够明显改善其力学强度；而性能改善助剂的加入提高了EPE材料的综合性能。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种抗撕裂EPE，其特征在于：包括以下重量份数的组分，基体材料70-80份、发泡剂10-20份、成核剂3-7份、抗收缩剂1-2份、抗静电剂1-3份、性能改善助剂1-2份；
所述基体材料包括LDPE、LLDPE以及ULDPE；LDPE、LLDPE以及ULDPE的重量比为(3-7)：(2-4)：(1-3)；
LDPE熔融指数为1.8-2.2g/min,密度为0.921-0.923kg/m3；
LLDPE的熔融指数为1.8-2.2g/min,密度为0.923-0.927kg/m3；
ULDPE熔融指数为0.8-1.2g/min,密度为0.909-0.911kg/m3；
所述发泡剂为丁烷；
所述抗收缩剂包括单甘脂。
2.根据权利要求1所述的抗撕裂EPE，其特征在于：基体材料75份、发泡剂15份、成核剂5份、抗收缩剂1.5份、抗静电剂2份、性能改善助剂1.5份；
所述基体材料包括LDPE、LLDPE以及ULDPE；LDPE、LLDPE以及ULDPE的重量比为5：3：2；
LDPE熔融指数为2g/min,密度为0.922kg/m3；
LLDPE的熔融指数为2g/min,密度为0.925kg/m3；
ULDPE熔融指数为1g/min,密度为0.910kg/m3；
所述发泡剂为丁烷；
所述抗收缩剂包括单甘脂。
3.根据权利要求1所述的抗撕裂EPE，其特征在于：所述性能改善助剂包括聚丙烯纤维、玻璃纤维以及有机硅阻燃剂，所述聚丙烯纤维、玻璃纤维以及有机硅阻燃剂的重量比为3：1：1。
4.根据权利要求3所述的抗撕裂EPE，其特征在于：所述有机硅阻燃剂包括硅树脂阻燃剂和聚硅硼氧烷阻燃剂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的抗撕裂EPE，其特征在于：所述成核剂包括滑石粉、超细碳酸钙、无定形二氧化硅微粉中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的抗撕裂EPE，其特征在于：所述抗静电剂包括乙氧基化烷基胺。
7.抗撕裂EPE的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：将基体材料和成核剂按比例混合均匀；
(2)塑化：将挤出机预热10-15min，预热温度为150-160℃，将混合均匀后的基体材料与成核剂置于挤出机的料斗中，然后以2-4℃/min的速率升温至180-200℃，塑化时间15-25min；
(3)发泡：按照比例向挤出机中添加发泡剂、抗收缩剂、抗静电剂以及性能改善助剂，在温度为180-200℃、入口压力为8-12MPa的条件下发泡10-20min；
(4)冷却定型：对挤出机进行降温，使原料降温至95-100℃后从模口挤出；
(5)裁切展平：将挤出后的EPE由牵引机牵引，然后对其裁切；
(6)拉伸收卷：对裁切后的EPE冷却定型后经收卷机对其收卷，即为成品。
8.根据权利要求7所述的抗撕裂EPE的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中牵引机的牵引速度为6-10m/min。
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