CN108864468A - 可发性聚苯乙烯材料及其制备方法和应用 - Google Patents

可发性聚苯乙烯材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可发性聚苯乙烯材料及其制备方法和应用。可发性聚苯乙烯材料包括：含有聚苯乙烯的基体和扩散于基体表面和/或内部的发泡剂；基体包括第一端部、第二端部以及连接部；连接部位于第一端部和第二端部之间，且分别与第一端部和第二端部相连；设以第一端部的轴向端面的中心为起点朝向该第一端部的轴向端面的边缘的最短距离，和以第二端部的轴向端面的中心为起点朝向该第二端部的轴向端面的边缘的最短距离中的较短的一方为R2；设以连接部的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的最长距离为R1，则存在如下关系：R2≥R1。本发明的可发性聚苯乙烯材料的颗粒之间的结合力强，力学强度优异，且易于添加炭黑等颜料。

Description

可发性聚苯乙烯材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种可发性聚苯乙烯材料及其制备方法和应用，属于高分子材料领域。
背景技术
可发性聚苯乙烯(EPS)树脂具有质轻、防震、防潮、隔热、保温、无毒等性能，广泛用于精密仪表防震包装、冷库、化工管道隔热、建筑装潢以及头盔中等。可发性聚苯乙烯材料的主要成分为聚苯乙烯，利用发泡剂进行发泡，发泡后形成几十到几百微米的泡孔，聚苯乙烯作为一种硬脆性的材料可以提供较大的强度，而其中充填的空气可以提供弹性。
专利文件CN201948056U公开了一种头盔用新型双层吸震结构，由上层的EPS吸震盖及下层EPS支撑体两部分组成，EPS支撑体为环形体，其顶端开口，与上层的EPS吸震盖配合形成吸震结构。
专利文件CN202999446U公开了一种电动自行车头盔，所述电动自行车头盔为三层结构，由外向里分别为刚性外壳、弹性缓冲层及泡沫衬垫，所述刚性外壳采用ABS工程材料，所述弹性缓冲层覆盖于所述刚性外壳内侧且采用EPS材料。
专利文件CN2196385Y公开了一种供自行车运动员训练比赛和其他人员骑行自行车时佩带的自行车防护头盔，包括头盔帽体及与该帽体相连的颈带所组成，其特点是采用EPS制成帽体、采用PVC塑料制成壳罩，两相对应部位加工有通风散热孔，并组装成一体。
专利文件CN102370285A公开了一种头盔，其包括由聚碳酸酯头盔顶部和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物头盔护围构成的外壳以及由EPS形成的内壳。所述内壳与所述外壳共同模制。
上述专利文件都把EPS作为减震的主体，外壳为PVC、ABS、聚碳酸酯等。而现有技术中EPS以球形为主，因为苯乙烯在分散剂的作用下在水中以球形液滴悬浮并聚合，球形可以使得苯乙烯比表面能最低化。但悬浮法制备的EPS(在制备聚苯乙烯的同时，加入发泡剂制备得到EPS)难以添加炭黑等颜料以获得黑色和彩色的产品。并且悬浮法获得的EPS表面富集了纤维素等分散剂，难以清除也会影响其使用时颗粒间的结合力。
因此，提供一种颗粒间结合力强，力学强度优异的可发性聚苯乙烯材料，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
发明要解决的问题
本发明基于现有的可发性聚苯乙烯材料的颗粒之间的结合力弱，力学强度差、难以添加炭黑等颜料的技术问题，提供一种可发性聚苯乙烯材料。该可发性聚苯乙烯材料的颗粒之间的结合力强，力学强度优异，且易于添加炭黑等颜料。
进一步地，本发明还提供一种可发性聚苯乙烯材料的制备方法，该制备方法简单、便捷，有利于大规模工业化生产。
进一步地，本发明的可发性聚苯乙烯材料可以用于制备头盔，所制备得到的头盔的碰撞性能优异。
用于解决问题的方案
本发明提供一种可发性聚苯乙烯材料，所述可发性聚苯乙烯材料包括：含有聚苯乙烯的基体和扩散于所述基体表面和/或内部的发泡剂；
所述基体包括第一端部、第二端部以及连接部；
所述连接部位于所述第一端部和所述第二端部之间，且分别与所述第一端部和所述第二端部相连；
设以所述第一端部的轴向端面的中心为起点朝向该第一端部的轴向端面的边缘的最短距离，和以所述第二端部的轴向端面的中心为起点朝向该第二端部的轴向端面的边缘的最短距离中的较短的一方为R2；设以所述连接部的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的最长距离为R1，则存在如下关系：
R2≥R1。
根据本发明的可发性聚苯乙烯材料，其中，以所述第一端部的轴向端面的中心为起点，朝向该第一端部的轴向端面的边缘的距离为0.05mm～2.5mm，优选为0.15mm～1.5mm，更优选为0.25mm～1mm；
以第二端部的轴向端面的中心为起点，朝向该第二端部的轴向端面的边缘的距离为0.05mm～2.5mm，优选为0.15mm～1.5mm，更优选为0.25mm～1mm；
以所述连接部的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的距离为0.05mm～2.5mm，优选为0.15mm～1.5mm，更优选为0.25mm～0.75mm。
根据本发明的可发性聚苯乙烯材料，其中，所述第一端部的轴向端面的中心、所述第二端部的轴向端面的中心与所述连接部的垂直于轴向截取的所有截面的中心在同一直线上。
根据本发明的可发性聚苯乙烯材料，其中，所述第一端部与所述第二端部之间的垂直距离为0.1mm～5mm，优选为0.5mm～3mm，更优选为0.8mm～2mm；
优选地，所述第一端部与所述第二端部之间的垂直距离，与以所述连接部的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的距离之间的比值为0.04-100，优选为0.32-20，更优选为1-16，进一步优选为1.6-10。
根据本发明的可发性聚苯乙烯材料，其中，所述可发性聚苯乙烯材料中不含有纤维素和/或其衍生物、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、碳酸镁、焦磷酸镁、磷酸镁、碳酸钙、磷酸钙、羟基磷酸钙以及滑石粉中的一种或两种以上的组合，优选不含有分散剂。
根据本发明的可发性聚苯乙烯材料，其中，所述发泡剂包括烃类化合物、醇类化合物、醚类化合物以及无机气体中的一种或两种以上的组合。
根据本发明的可发性聚苯乙烯材料，其中，所述可发性聚苯乙烯材料中含有润滑剂、气泡调整剂、增塑剂、增韧剂、溶剂、阻燃剂和颜料中的一种或两种以上的组合。
本发明还提供一种可发性聚苯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
切粒步骤：对含有聚苯乙烯的原料进行切粒处理，得到基体；其中
所述基体包括第一端部、第二端部以及连接部；
所述连接部位于所述第一端部和所述第二端部之间，且分别与所述第一端部和所述第二端部相连；
设以所述第一端部的轴向端面的中心为起点朝向该第一端部的轴向端面的边缘的最短距离，和以所述第二端部的轴向端面的中心为起点朝向该第二端部的轴向端面的边缘的最短距离中的较短的一方为R2；设以所述连接部的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的最长距离为R1，则存在如下关系：
R2≥R1；
浸渍步骤：将基体与发泡剂相接触，使得发泡剂扩散至所述基体的表面和/或内部。
根据本发明的制备方法，其中，所述浸渍步骤的温度为-10℃～50℃，优选为0℃～40℃。
本发明还提供一种根据本发明的可发性聚苯乙烯材料或本发明的制备方法制备得到的可发性聚苯乙烯材料在制备头盔中的应用。
发明的效果
本发明的可发性聚苯乙烯材料的颗粒之间的结合力强，力学强度优异，且易于添加炭黑等颜料。
进一步地，本发明的可发性聚苯乙烯材料的制备方法简单、便捷，有利于大规模工业化生产。
进一步地，本发明的可发性聚苯乙烯材料可以用于制备头盔，所制备得到的头盔的碰撞性能优异。
附图说明
图1示出了本发明的可发性聚苯乙烯材料的基体的主视图。
附图标记说明
1：第一端部；2：第二端部；3：连接部。
具体实施方式
以下将详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好地说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、器材和步骤未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
<第一实施方式>
本发明在第一实施方式中提供了一种可发性聚苯乙烯材料，所述可发性聚苯乙烯材料包括：含有聚苯乙烯的基体和扩散于所述基体表面和/或内部的发泡剂。也就是说，在本发明中，所述发泡剂存在于所述基体的表面和/或内部。具体而言：
基体
在本实施方式中，基体可以是含有聚苯乙烯的原料经剪切得到。如图1所示，所述基体包括第一端部1、第二端部2以及连接部3；所述连接部3位于所述第一端部1和所述第二端部2之间，且分别与所述第一端部1和所述第二端部2相连。在本实施方式中，第一端部1、第二端部2以及连接部3可以是一体成型的，也可以是经粘结剂粘结为一体的，优选第一端部1、第二端部2以及连接部3是一体成型的。
在本实施方式中，设以所述第一端部1的轴向端面的中心为起点朝向该第一端部1的轴向端面的边缘的最短距离，和以所述第二端部2的轴向端面的中心为起点朝向该第二端部2的轴向端面的边缘的最短距离中的较短的一方为R2；设以所述连接部3的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的最长距离为R1，则存在如下关系：
R2≥R1。
在本实施方式中，第一端部1和/或第二端部2的轴向端面大致为平面结构，该第一端部1和/或第二端部2宏观上看可以是板状结构。一般而言，以所述第一端部1为起点朝向该第一端部1的轴向端面的边缘的距离均为直线距离，以所述第二端部2的轴向端面的中心为起点朝向该第二端部2的轴向端面的边缘的距离同样均为直线距离。
作为优选，设以所述第一端部1的轴向端面的中心为起点朝向该第一端部1的轴向端面的边缘的最短距离，和以所述第二端部2的轴向端面的中心为起点朝向该第二端部2的轴向端面的边缘的最短距离中的较短的一方为R2；设以所述连接部3的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的最长距离为R1，则存在如下关系：
R2>R1。
当R2>R1时，基体的形状可以呈大致哑铃状，主视图大致为“工”字型的形状，具体如图1所示。
优选地，第一端部1和第二端部2的轴向端面均为圆形，连接部3的形状为圆柱体。此时，以所述第一端部1的轴向端面的中心为起点朝向该第一端部1的轴向端面的边缘的最短距离为第一端部1的轴向端面的半径；以所述第二端部2的轴向端面的中心为起点朝向该第二端部2的轴向端面的边缘的最短距离为第二端部2的轴向端面的半径。以所述连接部3的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的最长距离为连接部3的垂直于轴向截取的任意截面的半径。
本发明人发现，使用本发明的基体的结构有利于获得颗粒之间的结合力强，力学强度优异，且易于添加炭黑、红、黄、蓝等颜料的基体材料。
根据本发明的可发性聚苯乙烯材料，其中，以所述第一端部1的轴向端面的中心为起点，朝向该第一端部1的轴向端面的边缘的距离为0.05mm～2.5mm，优选为0.15mm～1.5mm，更优选为0.25mm～1mm；或者，
以所述第二端部2轴向端面的中心为起点，朝向该第二端部2的轴向端面的边缘的距离为0.05mm～2.5mm，优选为0.15mm～1.5mm，更优选为0.25mm～1mm。
另外，以所述连接部3的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的距离为0.05mm～2.5mm，优选为0.15mm～1.5mm，更优选为0.25mm～0.75mm。当以所述连接部3的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的距离为0.05mm～2.5mm时，易于生产，经济实用且发泡剂易于浸渍，成型后颗粒间不会形成空隙，碰撞强度高。如果以所述连接部3的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的距离小于0.05mm，生产较为困难；如果以所述连接部3的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的距离大于2.5mm，发泡剂的浸渍会有一定困难，成型后颗粒间会有些许空隙，碰撞强度有所降低。
在本实施方式中，所述第一端部1的轴向端面的中心、所述第二端部2的轴向端面的中心与所述连接部3的垂直于轴向截取的所有截面的中心在同一直线上，从而获得具有规则结构的基体。
在本发明中，所述第一端部1与所述第二端部2之间的垂直距离(一般可以是连接体3的长度)为0.1mm～5mm，优选为0.5mm～3mm，更优选为0.8mm～2mm。
优选地，所述第一端部1与所述第二端部2之间的垂直距离，与以所述连接部3的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的距离之间的比值为0.04-100，优选为0.32-20，更优选为1-16，进一步优选为1.6-10。当比值在0.04-100之间时，易于生产，经济实用且发泡剂易于浸渍，成型后颗粒间不会形成空隙，碰撞强度高。如果比值小于0.04，生产较为困难；如果比值大于100，发泡剂的浸渍会有一定困难，成型后颗粒间会有些许空隙，碰撞强度有所降低。
在第一端部1和第二端部2的轴向端面均为圆形，连接部3的形状为圆柱体的情况下，第一端部1和第二端部2的轴向端面的直径均为0.1-5mm，优选为0.3-3mm，更优选为0.5-2mm；连接部3的垂直于轴向截取的任意截面(即圆形截面)的直径为0.1-5mm，优选为0.3-3mm，更优选为0.5-1.5mm。第一端部1与第二端部2之间的距离(即连接部3的长度)为0.5-5mm，优选为0.5-3mm，更优选为0.8-2mm。第一端部1与第二端部2之间的距离(即连接部3的长度)和连接部3的垂直于轴向截取的任意截面(即：圆形截面)的直径之比为0.02-50，优选为0.16-10，更优选为0.5-8，进一步优选为0.8-5。
本发明的基体，其原材料中的聚苯乙烯可以是市售购买得到，也可以是采用聚合法聚合制备得到。一般而言，聚苯乙烯可以是苯乙烯系单体的均聚物。作为苯乙烯系单体，可以是苯乙烯和/或苯乙烯衍生物。作为苯乙烯衍生物，可以是α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、氯苯乙烯等。除此之外，聚苯乙烯还可以是丙烯腈、富马酸二甲酯、富马酸乙酯等能与苯乙烯共聚的单体与苯乙烯的共聚物。本发明中，这些苯乙烯系单体中优选苯乙烯。即通过苯乙烯聚合制备得到聚苯乙烯。
发泡剂
本实施方式所使用的发泡剂可以为制备可发性聚苯乙烯材料的常规的各种发泡剂。通过加入发泡剂，同时加热进行软化，产生气体，形成一种硬质闭孔结构的可发性聚苯乙烯材料。本发明添加的发泡剂，沸点为聚苯乙烯的软化点以下且常压下为气态或者液态的有机化合物是适合的。
举例而言，本实施方式中的发泡剂可以使用丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、环戊烷、环戊二烯、正己烷、石油醚等烃类化合物；甲醇、乙醇、异丙醇等醇类化合物；二甲醚、二乙醚、二丙醚、甲乙醚等低沸点的醚类化合物；二氧化碳、氮、氨等无机气体。这些发泡剂可以仅使用一种，还可以联合使用两种以上等。其中，优选的发泡剂是沸点为-45～40℃的烃，更优选为正戊烷、异戊烷等。在本发明，采用正戊烷、异戊烷作为发泡剂，在聚苯乙烯中可以稳定存在，可以长途运输，安全存储，且可以更有效的预发、成型。
另外，在本实施方式中，使用浸渍的方法，将发泡剂扩散至所述基体的表面和/或内部后，制备得到可发性聚苯乙烯材料的尺寸、形状基本保持不变。
分散剂
在本实施方式中，优选不含有纤维素和/或其衍生物、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、碳酸镁、焦磷酸镁、磷酸镁、碳酸钙、磷酸钙、羟基磷酸钙以及滑石粉中的一种或两种以上的组合。即在本发明中，优选不含有分散剂。
一般而言，浸渍是把基体颗粒放入反应釜，加入适量的水和发泡剂，需要再加入纤维素等分散剂使颗粒之间不至于在浸渍的过程中粘结而团聚。而纤维素等分散剂的缺点是会阻碍可发性聚苯乙烯材料在成型时的熔接，获得不牢固的颗粒界面从而获得碰撞性能差的产品。
而本发明的发明人发现，本发明即使在不使用纤维素等分散剂浸渍的过程中，聚苯乙烯颗粒也不会团聚，并且还能制备得到碰撞性能优异的产品，同时还可以减少工艺的复杂性。
其它添加剂
本实施方式所提供的可发性聚苯乙烯材料，其中，还可以根据需要适宜添加在制备可发性聚苯乙烯材料中通常可以添加的各种成分，只要在不破坏本发明上述效果的前提下就没有任何的限制。例如可以是润滑剂、气泡调整剂、增塑剂、增韧剂、溶剂、阻燃剂、颜料等。
在本实施方式中，润滑剂例如可以是硅油、硅酮、硬脂酸锌、油酸酰胺、聚酯蜡、聚乙烯蜡等。另外，颜料可以是炭黑、黄、红、蓝等颜料。
另外，对于本发明的可发性聚苯乙烯材料的颗粒表面，可以涂布有脂肪酸金属盐、脂肪酸酯、抗静电剂等表面处理剂，通过涂布表面处理剂等涂层，也可以改善可发性聚苯乙烯材料颗粒的流动性、预发泡特性等。
<第二实施方式>
本发明的第二实施方式提供一种可发性聚苯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
切粒步骤：对含有聚苯乙烯的原料进行切粒处理，得到基体；其中
如图1所示，所述基体包括第一端部1、第二端部2以及连接部3；
所述连接部3位于所述第一端部1和所述第二端部2之间，且分别与所述第一端部1和所述第二端部2相连；
设以所述第一端部1的轴向端面的中心为起点朝向该第一端部1的轴向端面的边缘的最短距离，和以所述第二端部2的轴向端面的中心为起点朝向该第二端部2的轴向端面的边缘的最短距离中的较短的一方为R2；设以所述连接部3的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的最长距离为R1，则存在如下关系：
R2≥R1；
浸渍步骤：将基体与发泡剂相接触，使得发泡剂扩散至所述基体的表面和/或内部。
本实施方式中的基体即为第一实施方式中的基体。一般而言，切粒步骤中，原料中可以含有第一实施方式中的润滑剂、气泡调整剂、增塑剂、增韧剂、溶剂、阻燃剂、颜料等。具体而言，将含有聚苯乙烯、以及任选存在地润滑剂、气泡调整剂、增塑剂、增韧剂、溶剂、阻燃剂、颜料等利用混料机混合均匀，然后从挤出机挤出并切粒，从而得到基体。一般而言，挤出的温度在180℃～280℃之间。
在切粒步骤中，可以通过调整切粒机的牵引速度和切刀速度，从而调整第一端部1的轴向端面的中心为起点朝向该第一端部1的轴向端面的边缘的距离，和第二端部2的轴向端面的中心为起点朝向该第二端部2的轴向端面的边缘的距离；以及连接部3的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的距离。在本发明中，切粒机的牵引速度例如可以在10-100m/s之间，切刀速度可以在3000-12000rpm之间。
本实施方式中的发泡剂为第一实施方式中的发泡剂。在本实施方式的浸渍步骤中，以可发性聚苯乙烯材料的总质量计，发泡剂的加入量为2-8％。
在浸渍步骤中，所述浸渍步骤的温度为-10℃～50℃，优选为0℃～40℃。在本实施方式中，在温度低于-10℃时，对反应釜的制冷有较高的要求；在温度高于50℃时，颗粒在不使用纤维素等分散剂时可能会产生团聚的现象。
在浸渍步骤中，对浸渍的时间不作具体限定，只要可以得到可发性聚苯乙烯材料即可，例如可以是6h～72h，优选24h～48h等。
在制备得到可发性聚苯乙烯材料后，可以将水与可发性聚苯乙烯材料进行固液分离，其中水可以反复使用，而可发性聚苯乙烯材料可以经干燥后涂上合适的涂层后进行包装。
<第三实施方式>
本发明的第三实施方式提供一种根据本发明第一实施方式的可发性聚苯乙烯材料或第二实施方式的制备方法制备得到的可发性聚苯乙烯材料在制备头盔中的应用。
一般而言，可以将可发性聚苯乙烯材料在预发机中预发泡至松装密度为60-90g/L后，常温陈化放置不低于4h后，等表面水分干燥后可以用压板机压成可发性聚苯乙烯板，从而可以用于制备头盔。一般而言，成型品(可发性聚苯乙烯板)的密度需要大于预发泡的松装密度，因此，成型品的密度可以在65-100g/L。
本发明的可发性聚苯乙烯材料制备得到的可发性聚苯乙烯板的碰撞性能优异，因此以该可发性聚苯乙烯板制备的头盔的碰撞性能同样优异。
实施例
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
切粒步骤：将100kg的聚苯乙烯(生产厂家：上海赛科石油化工有限责任公司，牌号：赛科85F)，5kg的Cabot炭黑(生产厂家：美国卡博特公司，牌号：CSX-691)，0.1kg的聚乙烯蜡(生产厂家：巴斯夫股份公司，牌号：PE520)以及0.2kg的增韧剂A-658(生产厂家：深圳金大全公司，牌号：A-658)用混料机混合均匀，用双螺杆挤出机挤出，挤出料筒六段温度和口模温度为180-200-230-250-260-260-280℃，挤出拉条并切粒，切粒机的牵引速度为50m/s和切刀速度为10000rpm进行切粒，得到基体。其中，连接体的长度L为0.8mm，连接体的圆形截面直径Φm为0.3mm，第一端部和第二端部的轴向端面的直径均为Φt为0.4mm。
浸渍步骤：于反应釜中加入100kg去离子水，搅拌，加入上述基体50kg，然后加入正戊烷4kg，温度维持在10℃浸泡24小时。浸渍结束后放料进行固液分离，固体吹干后陈放，即为可发性聚苯乙烯材料I。
实施例2
实施例2与实施例1的区别仅在于，将切粒机的牵引速度调整为40m/s。切粒得到的基体中的连接体的长度L为0.8mm，连接体的圆形截面直径Φm为0.5mm，第一端部和第二端部的轴向端面的直径均为Φt为0.8mm。
浸渍结束后放料进行固液分离，固体吹干后陈放，即为可发性聚苯乙烯材料II。
实施例3
实施例3与实施例1的区别仅在于，将切粒机的牵引速度调整为20m/s，切刀速度调整为6000rpm。切粒得到的基体中的连接体的长度L为2mm，连接体的圆形截面直径Φm为1mm，第一端部和第二端部的轴向端面的直径均为Φt为2mm。
浸渍结束后放料进行固液分离，固体吹干后陈放，即为可发性聚苯乙烯材料III。
实施例4
实施例4与实施例1的区别仅在于，将切粒机的牵引速度调整为20m/s，切刀速度调整为9000rpm。切粒得到的基体中的连接体的长度L为1.6mm，连接体的圆形截面直径Φm为1mm，第一端部和第二端部的轴向端面的直径均为Φt为1mm。
浸渍结束后放料进行固液分离，固体吹干后陈放，即为可发性聚苯乙烯材料IV。
实施例5
实施例5与实施例1的区别仅在于，将5kg的Cabot炭黑替换为0.5kg的酞菁蓝(生产厂家：巴斯夫股份公司，牌号：K7097)。
浸渍结束后放料进行固液分离，固体吹干后陈放，即为可发性聚苯乙烯材料V。
对比例1
将1kg羟乙基纤维素溶于100kg水中，加入反应釜，然后加入50kg聚苯乙烯单体和1kg的焦磷酸镁，搅拌，注入4kg的正戊烷，升温到80℃并保温8小时。反应结束后降温清洗掉残余的羟乙基纤维素和焦磷酸镁，风干放置，获得可发性的球形聚苯乙烯材料VI。
对比例2
将1kg羟乙基纤维素溶于100kg水中，加入反应釜，然后加入50kg聚苯乙烯单体和1kg的焦磷酸镁，搅拌，注入4kg的正戊烷，升温到100℃并保温5小时。反应结束后降温清洗掉残余的羟乙基纤维素和焦磷酸镁，风干放置，获得可发性球形聚苯乙烯材料VII。
性能测试
将实施例1-5和对比例1-2的可发性聚苯乙烯材料I-VII，以及市场购买的圆形可发性聚苯乙烯材料VIII于预发机中预发到松装密度为60g/L，然后常温陈化放置5小时，再利用压板机压成密度为70g/L的可发性聚苯乙烯板I-VIII，并裁剪成尺寸为300×300×30mm的可发性聚苯乙烯板I-VIII进行碰撞测试。
碰撞测试参考GB 24429-2009，将可发性聚苯乙烯板I-VIII固定于平砧上，使球形物体从180cm的高度自由落体砸到可发性聚苯乙烯板上，球形物体的重量为5.002kg。可发性聚苯乙烯板的尺寸为300×300×30mm，密度为70g/l。测定加速度的峰值，即球形物体自由落体落在可发性聚苯乙烯板上时，速度减为零的加速度的峰值，结果如表1所示。
表1测试结果
由表1可以看出，使用本申请实施例1-5的可发性聚苯乙烯材料I-V制备得到的可发性聚苯乙烯板的加速度峰值更低，因此，碰撞性能更加优异。
对比例1-2未进行切粒步骤，不能获得本发明的基体相应的结构。即不存在“设以所述第一端部的轴向端面的中心为起点朝向该第一端部的轴向端面的边缘的最短距离，和以所述第二端部的轴向端面的中心为起点朝向该第二端部的轴向端面的边缘的最短距离中的较短的一方为R2；设以所述连接部的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的最长距离为R1，则存在R2≥R1”的情况。因此，对比例1和对比例2生产得到的可发性聚苯乙烯板的加速度峰值高，碰撞性能差。
另外，本申请实施例1-5的可发性聚苯乙烯材料I-V与市场购买的圆形可发性聚苯乙烯材料VIII相比加速度峰值更低，碰撞性能更加优异。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可发性聚苯乙烯材料，其特征在于，所述可发性聚苯乙烯材料包括：含有聚苯乙烯的基体和扩散于所述基体表面和/或内部的发泡剂；
所述基体包括第一端部、第二端部以及连接部；
所述连接部位于所述第一端部和所述第二端部之间，且分别与所述第一端部和所述第二端部相连；
设以所述第一端部的轴向端面的中心为起点朝向该第一端部的轴向端面的边缘的最短距离，和以所述第二端部的轴向端面的中心为起点朝向该第二端部的轴向端面的边缘的最短距离中的较短的一方为R2；设以所述连接部的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的最长距离为R1，则存在如下关系：
R2≥R1。
2.根据权利要求1所述的可发性聚苯乙烯材料，其特征在于，以所述第一端部的轴向端面的中心为起点，朝向该第一端部的轴向端面的边缘的距离为0.05mm～2.5mm，优选为0.15mm～1.5mm，更优选为0.25mm～1mm；
以所述第二端部的轴向端面的中心为起点，朝向该第二端部的轴向端面的边缘的距离为0.05mm～2.5mm，优选为0.15mm～1.5mm，更优选为0.25mm～1mm；
以所述连接部的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的距离为0.05mm～2.5mm，优选为0.15mm～1.5mm，更优选为0.25mm～0.75mm。
3.根据权利要求1或2所述的可发性聚苯乙烯材料，其特征在于，所述第一端部的轴向端面的中心、所述第二端部的轴向端面的中心与所述连接部的垂直于轴向截取的所有截面的中心在同一直线上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的可发性聚苯乙烯材料，其特征在于，所述第一端部与所述第二端部之间的垂直距离为0.1mm～5mm，优选为0.5mm～3mm，更优选为0.8mm～2mm；
优选地，所述第一端部与所述第二端部之间的垂直距离，与以所述连接部的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的距离之间的比值为0.04-100，优选为0.32-20，更优选为1-16，进一步优选为1.6-10。
5.根据权利要求1-4任一项所述的可发性聚苯乙烯材料，其特征在于，所述可发性聚苯乙烯材料中不含有纤维素和/或其衍生物、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、碳酸镁、焦磷酸镁、磷酸镁、碳酸钙、磷酸钙、羟基磷酸钙以及滑石粉中的一种或两种以上的组合，优选不含有分散剂。
6.根据权利要求1-5任一项所述的可发性聚苯乙烯材料，其特征在于，所述发泡剂包括烃类化合物、醇类化合物、醚类化合物以及无机气体中的一种或两种以上的组合。
7.根据权利要求1-6任一项所述的可发性聚苯乙烯材料，其特征在于，所述可发性聚苯乙烯材料中含有润滑剂、气泡调整剂、增塑剂、增韧剂、溶剂、阻燃剂和颜料中的一种或两种以上的组合。
8.一种可发性聚苯乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
切粒步骤：对含有聚苯乙烯的原料进行切粒处理，得到基体；其中
所述基体包括第一端部、第二端部以及连接部；
所述连接部位于所述第一端部和所述第二端部之间，且分别与所述第一端部和所述第二端部相连；
设以所述第一端部的轴向端面的中心为起点朝向该第一端部的轴向端面的边缘的最短距离，和以所述第二端部的轴向端面的中心为起点朝向该第二端部的轴向端面的边缘的最短距离中的较短的一方为R2；设以所述连接部的垂直于轴向截取的任意截面的中心为起点朝向该截面的边缘的最长距离为R1，则存在如下关系：
R2≥R1；
浸渍步骤：将所述基体与发泡剂相接触，使得所述发泡剂扩散至所述基体的表面和/或内部。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍步骤的温度为-10℃～50℃，优选为0℃～40℃。
10.一种根据权利要求1-7任一项所述的可发性聚苯乙烯材料或权利要求8或9的制备方法制备得到的可发性聚苯乙烯材料在制备头盔中的应用。
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