CN110724327A - 化学交联聚乙烯泡棉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学交联聚乙烯泡棉及其制备方法，该化学交联聚乙烯泡棉包括以下重量份的原料制备而成：极性橡胶3‑15份、发泡剂15‑25份、低密度聚乙烯55‑81.5份、改性剂1‑4份、交联剂0.3‑3份和助交联剂0.2‑2份。本发明通过添加极性橡胶增加配方体系极性，辅以添加改性剂，使体系极性进一步提高，有效提升了聚乙烯泡棉的表面能，使表面更容易与胶层或涂层相结合，不需要后处理工序，节约成本。
Description
【技术领域】
本发明涉及泡沫塑料材料技术领域，尤其涉及一种化学交联聚乙烯泡棉及其制备方法。
【背景技术】
化学交联聚乙烯泡棉是以低密度聚乙烯为主要原料，辅以发泡剂、交联剂等原料，经熔融混匀挤出后，再经高温连续发泡而成的泡棉制品。化学交联聚乙烯泡棉具有化学性质稳定、不易分解、无气味、弹性好的特点，广泛应用于空调制冷业、包装业、建筑、工程等行业。
然而化学交联聚乙烯泡棉的表面能极低，胶层或涂层在该泡棉表面附着力低，容易脱落。现有技术通常对泡棉表面进行电晕处理，来增加表面极性。但是电晕处理具有时效性，处理效果会随着环境、存放时间的不同而出现衰减或失效，且受限于处理设备，对泡棉的厚度有较大限制，通常泡棉材料较厚的电晕效果消退速度比薄的更快；若当即未涂胶，后续需要重新处理，成本较高。鉴于此，实有必要提供一种化学交联聚乙烯泡棉及其制备方法以克服上述缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种化学交联聚乙烯泡棉及其制备方法，增加体系极性，提高泡棉的表面能。
为了实现上述目的，本发明提供一种化学交联聚乙烯泡棉，包括以下重量份的原料制备而成：极性橡胶3-15份、发泡剂15-25份、低密度聚乙烯55-81.5份、改性剂1-4份、交联剂0.3-3份和助交联剂0.2-2份。
在一个优选实施方式中，所述极性橡胶为丁腈橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸酯橡胶中的至少一种。
在一个优选实施方式中，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、苯磺酰肼、二亚硝基五亚甲基四胺、对甲苯磺酰肼或4，4′-氧代双苯磺酰肼中的至少一种。
在一个优选实施方式中，所述交联剂为过氧化二异丙苯(DCP)，所述助交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)中的至少一种。
在一个优选实施方式中，所述改性剂为氯化聚乙烯。
在一个优选实施方式中，所述低密度聚乙烯的熔点为100-110℃，熔融指数为1.0-6.0g/10min；所述发泡剂的粒径为10-15nm，分解温度为200-220℃。
为了实现上述目的，本发明还提供一种化学交联聚乙烯泡棉的制备方法，包括以下步骤：
1)将发泡剂、低密度聚乙烯在105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得发泡剂母粒；将改性剂、低密度聚乙烯在105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得改性母粒；将交联剂、低密度聚乙烯在105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得交联剂母粒；将助交联剂、低密度聚乙烯在105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得助交联剂母粒；
2)按照各原料重量份称取低密度聚乙烯、极性橡胶与所述发泡剂母粒、所述改性母粒、所述交联剂母粒、所述助交联剂母粒混合均匀，经单螺杆挤出机熔融挤出制得母片；
3)通过发泡炉对所述母片进行交联发泡处理，得到化学交联聚乙烯泡棉。
在一个优选实施方式中，步骤1)中，所述发泡剂母粒中各组分的重量份为：发泡剂30-40份、低密度聚乙烯60-70份；所述改性母粒中各组分的重量份为：改性剂10-20份、低密度聚乙烯80-90份；所述交联剂母粒中各组分的重量份为：交联剂1-5份、低密度聚乙烯95-99份；所述助交联剂母粒中各组分的重量份为：助交联剂1-5份、低密度聚乙烯95-99份。
在一个优选实施方式中，步骤2)中，称取各原料时还包括重量份为1-4份的色母粒。
在一个优选实施方式中，步骤2)中，所述单螺杆挤出机各段温度分别设置为：一区100-108℃、二区100-108℃、三区101-109℃、四区102-110℃、五区102-110℃、六区103-111℃、七区105-113℃、连接体温度95-102℃，模具三个区温度均为105-113℃；所述单螺杆挤出机的螺杆转速为16-18r/min。
在一个优选实施方式中，步骤3)中，所述发泡炉的预热段温度为145-165℃，所述发泡炉的发泡段温度为190-220℃，网带速度为2-4m/min。
本发明的有益效果在于：通过添加极性橡胶增加配方体系极性，辅以添加改性剂，使体系极性进一步提高，有效提升了聚乙烯泡棉的表面能，使表面更容易与胶层或涂层相结合，不需要后处理工序，大大节约了生产成本，适用于大规模工业化生产。
【具体实施方式】
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合实施例来详细说明本发明。
本发明一方面提出一种化学交联聚乙烯泡棉，包括以下重量份的原料制备而成：极性橡胶3-15份、发泡剂15-25份、低密度聚乙烯55-81.5份、改性剂1-4份、交联剂0.3-3份和助交联剂0.2-2份。
本发明通过添加极性橡胶增加配方体系极性，辅以添加改性剂，加强体系极性的效果，有效提升了聚乙烯泡棉的表面能，使表面更容易与胶层或涂层相结合，不需要后处理工序，大大节约了生产成本，适用于大规模工业化生产。
根据本发明的一些实施例，所述极性橡胶为丁腈橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸酯橡胶中的至少一种，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、苯磺酰肼、二亚硝基五亚甲基四胺、对甲苯磺酰肼或4，4′-氧代双苯磺酰肼中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述交联剂为过氧化二异丙苯，所述助交联剂为TMPTMA、TAIC中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述改性剂为改性聚乙烯树脂，优选的，所述改性剂为氯化聚乙烯。
根据本发明的一些实施例，所述低密度聚乙烯的熔点为100-110℃，熔融指数为1.0-6.0g/10min；所述发泡剂的粒径为10-15nm，分解温度为200-220℃。
本发明的另一方面还提供一种化学交联聚乙烯泡棉的制备方法，包括以下步骤：
1)将发泡剂、低密度聚乙烯在105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得发泡剂母粒；将改性剂、低密度聚乙烯在105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得改性母粒；将交联剂、低密度聚乙烯在105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得交联剂母粒；将助交联剂、低密度聚乙烯在105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得助交联剂母粒；
2)按照各原料重量份称取低密度聚乙烯、极性橡胶与所述发泡剂母粒、所述改性母粒、所述交联剂母粒、所述助交联剂母粒混合均匀，经单螺杆挤出机熔融挤出制得母片；
3)通过发泡炉对所述母片进行交联发泡处理，得到化学交联聚乙烯泡棉。
本发明实施例通过制备发泡剂母粒、改性母粒、交联剂母粒、助交联剂母粒，使发泡剂、改性剂、交联剂、助交联剂分别均匀分散在低密度聚乙烯中，塑化较好，便于加工。
根据本发明的一些实施例，步骤1)中，所述发泡剂母粒中各组分的重量份为：发泡剂30-40份、低密度聚乙烯60-70份；所述改性母粒中各组分的重量份为：改性剂10-20份、低密度聚乙烯80-90份；所述交联剂母粒中各组分的重量份为：交联剂1-5份、低密度聚乙烯95-99份；所述助交联剂母粒中各组分的重量份为：助交联剂1-5份、低密度聚乙烯95-99份。
根据本发明的一些实施例，步骤2)中，称取各原料时还包括重量份为1-4份的色母粒。具体根据需求来制备各种颜色的化学交联聚乙烯泡棉，例如色母粒可以是钛白粉母粒、炭黑母粒等。
根据本发明的一些实施例，步骤2)中，所述单螺杆挤出机各段温度分别设置为：一区100-108℃、二区100-108℃、三区101-109℃、四区102-110℃、五区102-110℃、六区103-111℃、七区105-113℃、连接体温度95-102℃，模具三个区温度均为105-113℃；所述单螺杆挤出机的螺杆转速为16-18r/min。通过单螺杆挤出机各段温度的控制，使片材塑化均匀、厚度均匀、表面光滑，最大限度降低发泡剂在螺杆上的剪切力，避免发泡剂分解。
根据本发明的一些实施例，步骤3)中，所述发泡炉的预热段即交联段温度为145-165℃，所述发泡炉的发泡段温度为190-230℃，网带速度为2-4m/min，所述发泡炉具体为燃气式水平发泡炉。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
将偶氮二甲酰胺35份、LDPE65份在密炼机105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得发泡剂母粒。将氯化聚乙烯15份、LDPE85份在密炼机105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得改性母粒。称取DCP5份、LDPE95份在密炼机105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得交联剂母粒。称取TMPTMA5份、LDPE95份在密炼机105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得助交联剂母粒。
按照各原料重量份称取LDPE、丁腈橡胶、色母粒与上述的发泡剂母粒、改性母粒、交联剂母粒、助交联剂母粒混合均匀，经单螺杆挤出机熔融挤出制得母片。其中，各原料重量份为：丁腈橡胶3份、偶氮二甲酰胺20份、LDPE60份、氯化聚乙烯4份、DCP2份、TMPTMA0.2份、色母粒1份。
通过发泡炉对母片进行交联发泡处理，得到化学交联聚乙烯泡棉，其中，发泡炉的预热段为145-165℃，发泡段为190-220℃，网带速度为2-4m/min。
实施例2
除选择各原料重量份比例不同外，其余条件与实施例1相同。本实施例中，各原料重量份为：丁腈橡胶5份、偶氮二甲酰胺20份、LDPE65份、氯化聚乙烯4份、DCP2份、TMPTMA0.5份、色母粒2份。
实施例3
除选择各原料重量份比例不同外，其余条件与实施例1相同。本实施例中，各原料重量份为：丁腈橡胶5份、偶氮二甲酰胺22份、LDPE80份、氯化聚乙烯2份、DCP3份、TMPTMA1.5份、色母粒4份。
实施例4
除选择各原料重量份比例不同外，其余条件与实施例1相同。本实施例中，各原料重量份为：丁腈橡胶8份、偶氮二甲酰胺18份、LDPE70份、氯化聚乙烯3份、DCP1.5份、TMPTMA0.5份、色母粒2份。
实施例5
除选择各原料重量份比例不同外，其余条件与实施例1相同。本实施例中，各原料重量份为：丁腈橡胶8份、偶氮二甲酰胺20份、LDPE75份、氯化聚乙烯1.5份、DCP1.5份、TMPTMA0.5份、色母粒3份。
实施例6
除选择极性橡胶为氯丁橡胶外，其余条件与实施例5相同。
实施例7
除选择各原料重量份比例不同外，其余条件与实施例1相同。本实施例中，各原料重量份为：丁腈橡胶10份、偶氮二甲酰胺20份、LDPE68份、氯化聚乙烯2份、DCP2份、TMPTMA0.8份、色母粒2份。
实施例8
除选择各原料重量份比例不同外，其余条件与实施例1相同。本实施例中，各原料重量份为：丁腈橡胶10份、偶氮二甲酰胺20份、LDPE65份、氯化聚乙烯4份、DCP2份、TMPTMA1份、色母粒2份。
实施例9
除选择各原料重量份比例不同外，其余条件与实施例1相同。本实施例中，各原料重量份为：丁腈橡胶12份、偶氮二甲酰胺25份、LDPE80份、氯化聚乙烯2份、DCP2.5份、TMPTMA1份、色母粒3份。
实施例10
除选择各原料重量份比例不同外，其余条件与实施例1相同。本实施例中，各原料重量份为：丁腈橡胶12份、偶氮二甲酰胺20份、LDPE70份、氯化聚乙烯3份、DCP1.5份、TMPTMA1份、色母粒1份。
实施例11
除选择各原料重量份比例不同外，其余条件与实施例1相同。本实施例中，各原料重量份为：丁腈橡胶15份、偶氮二甲酰胺25份、LDPE80份、氯化聚乙烯4份、DCP2份、TMPTMA1份、色母粒4份。
实施例12
除选择各原料重量份比例不同外，其余条件与实施例1相同。本实施例中，各原料重量份为：丁腈橡胶15份、偶氮二甲酰胺22份、LDPE75份、氯化聚乙烯2份、DCP2.5份、TMPTMA1.5份、色母粒2份。
对比例1
将偶氮二甲酰胺35份、LDPE65份在密炼机105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得发泡剂母粒。将DCP5份、LDPE95份在密炼机105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得交联剂母粒。称取TMPTMA5份、LDPE95份在密炼机105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得助交联剂母粒。
按照各原料重量份称取LDPE、色母粒与上述的发泡剂母粒、交联剂母粒、助交联剂母粒混合均匀，经单螺杆挤出机熔融挤出制得母片。其中，各原料重量份为：偶氮二甲酰胺20份、LDPE60份、DCP2份、TMPTMA0.2份、色母粒1份。
对比例2
除选择各原料重量份比例不同外，其余条件与实施例1相同。对比例2中，各原料重量份为：偶氮二甲酰胺20份、LDPE80份、DCP2.5份、TMPTMA1.5份、色母粒4份。
对比例3
除选择各原料重量份比例不同外，其余条件与实施例1相同。对比例3中，各原料重量份为：偶氮二甲酰胺23份、LDPE75份、DCP2份、TMPTMA0.5份、色母粒2份。
通过发泡炉对母片进行交联发泡处理，得到化学交联聚乙烯泡棉，其中，发泡炉的预热段为145-165℃，发泡段为190-220℃，网带速度为2-4m/min。
进一步的，对实施例1-12和对比例1-3制备所得的化学交联聚乙烯泡棉进行表征，得到的结果如表1所示。实施例1-12制备所得泡棉的发泡倍率在15-30倍，实施例1-12制备所得泡棉的表面柔软，触感较好；对比例1-3制备所得泡棉的发泡倍率为30倍左右，泡棉表面略显粗糙。
表1实施例与对比例制得的化学交联聚乙烯泡棉的性能
对实施例1-12和对比例1-3制备所得的化学交联聚乙烯泡棉进行背胶测试：实施例1-12所制的泡棉上胶情况良好，泡棉与胶层粘合紧密，不脱胶，而对比例1-3所制的泡棉上胶后易出现脱胶现象。由此，本发明实施例1-12有效提升了化学交联聚乙烯泡棉的表面能，使表面更容易与胶层或者涂层相结合，不需要额外的后处理工序，大大节约了成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，包括以下重量份的原料制备而成：极性橡胶3-15份、发泡剂15-25份、低密度聚乙烯55-81.5份、改性剂1-4份、交联剂0.3-3份和助交联剂0.2-2份。
2.根据权利要求1所述的化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，所述极性橡胶为丁腈橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸酯橡胶中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、苯磺酰肼、二亚硝基五亚甲基四胺、对甲苯磺酰肼或4，4′-氧代双苯磺酰肼中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，所述交联剂为过氧化二异丙苯，所述助交联剂为TMPTMA、TAIC中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，所述改性剂为氯化聚乙烯。
6.根据权利要求1所述的化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，所述低密度聚乙烯的熔点为100-110℃，熔融指数为1.0-6.0g/10min；所述发泡剂的粒径为10-15nm，分解温度为200-220℃。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的化学交联聚乙烯泡棉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将发泡剂、低密度聚乙烯在105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得发泡剂母粒；将改性剂、低密度聚乙烯在105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得改性母粒；将交联剂、低密度聚乙烯在105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得交联剂母粒；将助交联剂、低密度聚乙烯在105-115℃下密炼混合8-12min，造粒制得助交联剂母粒；
2)按照各原料重量份称取低密度聚乙烯、极性橡胶与所述发泡剂母粒、所述改性母粒、所述交联剂母粒、所述助交联剂母粒混合均匀，经单螺杆挤出机熔融挤出制得母片；
3)通过发泡炉对所述母片进行交联发泡处理，得到化学交联聚乙烯泡棉。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述发泡剂母粒中各组分的重量份为：发泡剂30-40份、低密度聚乙烯60-70份；所述改性母粒中各组分的重量份为：改性剂10-20份、低密度聚乙烯80-90份；所述交联剂母粒中各组分的重量份为：交联剂1-5份、低密度聚乙烯95-99份；所述助交联剂母粒中各组分的重量份为：助交联剂1-5份、低密度聚乙烯95-99份。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，称取各原料时还包括重量份为1-4份的色母粒。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述单螺杆挤出机各段温度分别设置为：一区100-108℃、二区100-108℃、三区101-109℃、四区102-110℃、五区102-110℃、六区103-111℃、七区105-113℃、连接体温度95-102℃，模具三个区温度均为105-113℃；所述单螺杆挤出机的螺杆转速为16-18r/min。
11.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述发泡炉的预热段温度为145-165℃，所述发泡炉的发泡段温度为190-220℃，网带速度为2-4m/min。
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