CN111205537A - 一种珍珠棉及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种珍珠棉及其制备方法与应用。所述珍珠棉的原料按重量份计，包括如下组分：聚乙烯30～70份；滑石粉0.5～1份；发泡剂0.2～0.4份；色母粒0.03～1份；发泡辅助剂0.2～0.5份；氮系阻燃剂8～10份；抗静电剂1～2份；气相缓蚀剂14～31份；聚乙烯蜡4～10份；含氧生物降解添加剂5～15份。发明的珍珠棉产品不仅具有良好的生物降解性又强化阻燃和抗静电性能，同时又能保持均匀的防锈性能，可广泛用于金属防锈包装领域。

Description

一种珍珠棉及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种珍珠棉及其制备方法与应用。
背景技术
EPE珍珠棉发泡材料，在我国还是近十年崛起的一种新型塑料制品材料。它是由聚乙烯塑料粒子，经过加温、熔化、挤压、催化、发泡形成珍珠棉状发泡片材的塑料材料。该材料的特点是隔音、隔热、耐冲击、防摩擦、防震、防水、防腐、防潮、防变形、无毒、无异味、轻松软等特性。它可制成0.5-13mm片材状材料，也可以通过复合和复膜可制作各种包装用材和填充用料。如今这种材料使用领域已越来越广，在建筑工程、装饰行业、精密仪器仪表、高级机械设备、汽车、飞机、高级工量具、家用电器、高档玻璃器皿、瓷器、工艺品、日用品、文具、玩具、鞋业、服装、家具、餐具、食品及水果、蔬菜等物资的包装和填充辅助材料。在农业上已开始广泛用于温室棚保温和水果蔬菜的防震、防摩擦、隔热、耐冲击、防腐、防潮之功能。
EPE珍珠棉发泡材料是一种新型的聚乙烯塑料制品，由于它具有特种优点，不但不污染环境，而且可反复回收利用，因此依其自身特性是一种新型、朝阳永不衰退的材料。随着时间的推进和产品不断开发应用，EPE珍珠棉发泡材料将在包装及填充用料方面得到更广泛地应用。
由于EPE珍珠棉发泡材料是一种新型的环保包装、填充材料。它的优越特性，越来越被人们认识，因此它的使用将不断扩大和创新。特别是在包装和其它工业用材方面，它比传统的用材性能更好，成本更低，档次更高，美观大方，效果更佳。另外它在农副产品包装用材方面更显其广阔天地。同时EPE珍珠棉发泡片材还可以进行深加工，只需配制珍珠棉覆膜机、复合机即可，在EPE片材的表面覆合HDPE膜，镀铝膜、涂塑纸、涂塑布等，经覆膜后的EPE片板，不但提高机械强度，而且还可提高原有的各种性能和附印刷各种图案、文字、扩大产品宣传力度。并且对复合后的片材可广泛应用到箱内衬、救生衣、隔热、防潮帐棚等的内衬垫料等，经济效益随着翻倍增长。
另外，EPS(发泡聚苯乙烯)包装制品使用后无法回收，造成白色污染，被国际禁用。98年欧美等国颁布禁止进口EPS包装的任何产品，我国在99年颁布铁路等部门禁用EPS快餐盒，所以EPE珍珠棉包装产品将全面替代EPS包装材料，将很快占领包装市场，并可能替代纸、瓦楞板盒等包装材料，且外形也比任何包装材料美观。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种珍珠棉及其制备方法与应用。用于解决传统珍珠棉不可降解、阻燃、抗静电以及防锈性能差的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的一方面提供一种珍珠棉，所述珍珠棉的原料按重量份计，包括如下组分：
Figure BDA0002385622290000021
在本发明的一些实施方式中，所述聚乙烯的密度为0.910-0.9708G/CM3，所述聚乙烯的熔融指数为0.85g/10min。
在本发明的一些实施方式中，所述发泡剂选自丁烷和/或戊烷。
在本发明的一些实施方式中，所述发泡辅助剂选自单甘酯。
在本发明的一些实施方式中，所述氮系阻燃剂选自三聚氰胺多聚磷酸酯、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)、三聚氰胺氰磷酸盐、三聚氰胺氰中的一种或多种的组合。
在本发明的一些实施方式中，所述抗静电剂选自乙氧基化烷基胺、季铵盐、脂肪酸多元醇脂、硅氧烷、聚氧乙烯醚、纳米级炭黑中的一种或多种的组合。
在本发明的一些实施方式中，所述气相缓蚀剂选自苯甲酸钠、苯并三氮唑、4-(N，N-二正丁基)-胺甲基吗啉中的一种或多种的组合。
在本发明的一些实施方式中，所述气相缓蚀剂按重量份计，包括如下组分：
苯甲酸钠 5～10份；
苯并三氮唑 3～9份；
4-(N，N-二正丁基)-胺甲基吗啉 6～12份。
本发明另一方面提供本发明所述的珍珠棉的制备方法，包括将所述聚乙烯、滑石粉、发泡剂、色母粒、发泡辅助剂、氮系阻燃剂、抗静电剂、气相缓蚀剂、聚乙烯蜡、含氧生物降解添加剂混合后挤出、牵引、展平、缠绕。
本发明另一方面提供本发明所述的珍珠棉在包装领域中的应用。
附图说明
图1显示为实施例1的珍珠棉的无机分解率图。
具体实施方式
下面详细说明本发明珍珠棉及其制备方法和应用。
本发明第一方面提供一种珍珠棉，所述珍珠棉的原料按重量份计，包括如下组分：
Figure BDA0002385622290000031
在本发明的所提供的珍珠棉中，作为一种优选的方案，所述珍珠棉的原料按重量份计，包括如下组分：
Figure BDA0002385622290000032
Figure BDA0002385622290000041
本发明的所提供的珍珠棉中，所述聚乙烯的密度为0.910-0.9708G/CM3。所述聚乙烯优选选自密度为0.96G/CM3的聚乙烯。聚乙烯可以是LDPE粒子。
在本发明的所提供的珍珠棉中，所述聚乙烯的薄膜厚度为25微米时的参数，聚乙烯的熔融指数为0.85g/10min，聚乙烯薄膜的落镖冲击为540A，埃尔门多夫撕裂强度为260/460g，屈服拉伸强度为11.9/12.4MP，断裂拉伸强度为43.6/34.0MP，延展率480/620％，2％正割模量为231/256MP，耐穿刺性28.3J/cm3。
本发明的所提供的珍珠棉中，滑石粉CAS号为14807-96-6。
本发明的所提供的珍珠棉中，所述发泡剂选自丁烷和/或戊烷。
本发明的所提供的珍珠棉中，所述色母粒上海轩得塑胶有限公司的xd系列。
本发明的所提供的珍珠棉中，发泡辅助剂选自单甘酯。
本发明的所提供的珍珠棉中，所述氮系阻燃剂选自三聚氰胺多聚磷酸酯、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)、三聚氰胺氰磷酸盐、三聚氰胺氰中的一种或多种的组合。所述氮系阻燃剂优选选自三聚氰胺多聚磷酸酯。
本发明的所提供的珍珠棉中，所述抗静电剂选自乙氧基化烷基胺、季铵盐、脂肪酸多元醇脂、硅氧烷、聚氧乙烯醚、纳米级炭黑中的一种或多种的组合。所述抗静电剂优选选自乙氧基化烷基胺。
本发明的所提供的珍珠棉中，所述气相缓蚀剂选自苯甲酸钠、苯并三氮唑、4-(N，N-二正丁基)-胺甲基吗啉中的一种或多种的组合。
在一优选的实施方式中，所述气相缓蚀剂选自苯并三氮唑和4-(N，N-二正丁基)-胺甲基吗啉的混合物。所述气相缓蚀剂按重量份计，包括如下组分：
苯甲酸钠 5～10份；
苯并三氮唑 3～9份；
4-(N，N-二正丁基)-胺甲基吗啉 6～12份。
所述气相缓蚀剂选自三者的混合物的优点是对黑色金属和有色金属都有很好的防锈效果。
本发明的所提供的珍珠棉中，所述含氧生物降解添加剂选自日本住友商事公司、英国Wells plastic co.ltd公司、美国Wanlerlambert公司和意大利的Ferruzzi公司生产的含氧生物降解添加剂。所述含氧生物降解添加剂优选选自英国Wells plastic co.ltd公司生产的BD系列。
本发明第二方面提供本发明第一方面提供的珍珠棉的制备方法，包括将所述聚乙烯、滑石粉、发泡剂、色母粒、发泡辅助剂、氮系阻燃剂、抗静电剂、气相缓蚀剂、聚乙烯蜡、含氧生物降解添加剂混合后挤出、牵引、展平、缠绕。
本发明提供的珍珠棉的制备方法中，具体的，将滑石粉粉碎，高速搅拌下升温至80～85℃，再加入聚乙烯、色母粒、氮系阻燃剂、气相缓蚀剂、抗静电剂、聚乙烯蜡、含氧生物降解添加剂，混合料在100～120℃下搅拌，然后将发泡剂和发泡辅助剂分别以高压注入的方法注入其中，并混合均匀，挤出成型，然后冷却，牵引，展平，缠绕，既得本发明的珍珠棉。
本发明第三方面提供本发明第一方面提供的珍珠棉在包装领域中的应用。包装领域具体可以是在金属防锈包装领域等。
本发明的有益效果：
本发明的珍珠棉产品不仅具有良好的生物降解性又强化阻燃和抗静电性能，同时又能保持均匀的防锈性能，可广泛用于金属防锈包装领域。
本发明珍珠棉产品的抗拉强度为5.3～5.5kg/m2，冲击强度为12.1～12.6kJ·m-2，冲击回弹率为43～45％，撕裂强度为135～137kN·m-1，断裂伸长率为139～145％，压缩强度为4.2～4.3，压缩永久变形为21～22％，弯曲模量为141～154MPa，防静电指数为109Ω，阻燃性良好，耐寒性-30℃8小时不龟裂，耐热性60℃不粘结，耐酸性无变化，防锈性能0级。720天后珍珠棉的无机分解率达到68％。
以下结合实施例进一步说明本发明的有益效果。
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例进一步详细描述本发明。但是，应当理解的是，本发明的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限制本发明，且本发明的实施例并不局限于说明书中给出的实施例。实施例中未注明具体实验条件或操作条件的按常规条件制作，或按材料供应商推荐的条件制作。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
在下述实施例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得。
实施例1
一种可降解阻燃抗静电气相防锈珍珠棉，包括按照重量份数计算的如下原料：LDPE粒子68份、滑石粉0.5份、发泡剂0.2份、色母粒0.03份、单甘酯0.2份、三聚氰胺多聚磷酸酯7份、抗静电剂1份、苯甲酸钠5份、苯并三氮唑3份、4-(N，N-二正丁基)-氨甲基吗啉6份、聚乙烯蜡4份、含氧生物降解添加剂5份。
其中发泡剂为丁烷，
色母粒为上海轩得塑胶有限公司的xd系列，
抗静电剂为乙氧基化烷基胺，
含氧生物降解添加剂为英国Wells plastic co.ltd公司生产的BD系列。
该可降解阻燃抗静电气相防锈珍珠棉及其制造方法，包括如下步骤：首先将滑石粉粉碎至300目，然后投入混料机中，高速搅拌下升温至80-85℃，再加入上述重量份的LDPE粒子、色母粒、氮系阻燃剂、苯甲酸钠、苯并三氮唑、4-(N，N-二正丁基)-氨甲基吗啉、抗静电剂、聚乙烯蜡、含氧生物降解添加剂，使料温控制住100-120℃搅拌，然后将发泡剂和单甘酯分别以高压注入的方法注入其中，并混合均匀，挤出成型，然后冷却，牵引，展平，缠绕，既得可降解阻燃抗静电气相防锈珍珠棉。
实施例2
一种珍珠棉，包括按照重量份数计算的如下原料：LDPE粒子54份、滑石粉0.8份、发泡剂0.3份、色母粒0.04份、单甘酯0.3份、三聚氰胺多聚磷酸酯8份、抗静电剂1份、苯甲酸钠7份、苯并三氮唑5份、4-(N，N-二正丁基)-氨甲基吗啉9份、聚乙烯蜡8份、含氧生物降解添加剂10份。
其中发泡剂为戊烷，
色母粒为上海轩得塑胶有限公司的xd系列，
抗静电剂为脂肪酸多元醇脂，
含氧生物降解添加剂为美国Wanlerlambert公司的生物降解剂。
所述珍珠棉的制造方法，包括如下步骤：首先将滑石粉粉碎至300目，然后投入混料机中，高速搅拌下升温至80-85℃，再加入上述重量份的LDPE粒子、色母粒、氮系阻燃剂、苯甲酸钠、苯并三氮唑、4-(N，N-二正丁基)-氨甲基吗啉、抗静电剂、聚乙烯蜡、含氧生物降解添加剂，使料温控制住100-120℃搅拌，然后将发泡剂和单甘酯分别以高压注入的方法注入其中，并混合均匀，挤出成型，然后冷却，牵引，展平，缠绕，既得可降解阻燃抗静电气相防锈珍珠棉。
实施例3
一种珍珠棉，包括按照重量份数计算的如下原料：LDPE粒子30份、滑石粉1份、发泡剂0.4份、色母粒0.06份、单甘酯0.5份、三聚氰胺多聚磷酸酯10份、抗静电剂2份、苯甲酸钠10份、苯并三氮唑9份、4-(N，N-二正丁基)-氨甲基吗啉12份、聚乙烯蜡10份、含氧生物降解添加剂15份。
其中发泡剂为丁烷，
色母粒为上海轩得塑胶有限公司的xd系列，
抗静电剂为纳米级炭黑，
含氧生物降解添加剂为意大利的Ferruzzi公司的生物降解剂。
所述珍珠棉的制造方法，包括如下步骤：首先将滑石粉粉碎至300目，然后投入混料机中，高速搅拌下升温至80-85℃，再加入上述重量份的LDPE粒子、色母粒、氮系阻燃剂、苯甲酸钠、苯并三氮唑、4-(N，N-二正丁基)-氨甲基吗啉、抗静电剂、聚乙烯蜡、含氧生物降解添加剂，使料温控制住100-120℃搅拌，然后将发泡剂和单甘酯分别以高压注入的方法注入其中，并混合均匀，挤出成型，然后冷却，牵引，展平，缠绕，既得可降解阻燃抗静电气相防锈珍珠棉。
以上实施例1～3进行的珍珠棉的性能进行检测，
其中，抗压强度的测试方法为GB/T1041-1992。
冲击强度的测试方法为GB/T9639.1-2008。
撕裂强度的测试方法为GB/T10808-1989。
断裂伸长率的测试方法为GB/T1040.3-2006。
压缩强度的测试方法为GB8813-1988。
压缩永久变形的测试方法为GB/T6669-2008。
弯曲模量的测试方法为GB/T6342-1996。
防静电指数的测试方法为GB/T33094-2016。
阻燃性的测试方法为GB/T2408-2008。
耐寒性的测试方法为GB/T19532-2008。
耐热性的测试方法为GB/T12027-2004。
耐酸性的测试方法为GB/T19532-2008。
防锈性能的测试方法为GB/T19532-2008。
结果见下表1。
表1实施例1～3性能测试结果
项目 实施例1 实施例2 实施例3
抗拉强度(kg/m<sup>2</sup>) 5.3 5.5 5.5
冲击强度(kJ·m<sup>-2</sup>) 12.6 12.1 12.3
冲击回弹率(％) 43 45 45
撕裂强度(kN·m<sup>-1</sup>) 135 140 137
断裂伸长率(％) 139 145 143
压缩强度(kg/m<sup>2</sup>) 4.3 4.2 4.2
压缩永久变形(％) 22 21 21
弯曲模量(MPa) 141 154 152
防静电指数(Ω) 10<sup>9</sup> 10<sup>9</sup> 10<sup>9</sup>
阻燃性 良好 良好 良好
耐寒性 -30℃8小时不龟裂 -30℃8小时不龟裂 -30℃8小时不龟裂
耐热性 60℃不粘结 60℃不粘结 60℃不粘结
耐酸性 无变化 无变化 无变化
防锈性能 0级 0级 0级
图1是本发明的珍珠棉的无机分解率图，从图1可以看出，720天后珍珠棉的分解率达到68％。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种珍珠棉，所述珍珠棉的原料按重量份计，包括如下组分：
Figure FDA0002385622280000011
2.如权利要求1所述的珍珠棉，其特征在于，所述聚乙烯的密度为0.910-0.9708G/CM3，所述聚乙烯的熔融指数为0.85g/10min。
3.如权利要求1所述的珍珠棉，其特征在于，所述发泡剂选自丁烷和/或戊烷。
4.如权利要求1所述的珍珠棉，其特征在于，所述发泡辅助剂选自单甘酯。
5.如权利要求1所述的珍珠棉，其特征在于，所述氮系阻燃剂选自三聚氰胺多聚磷酸酯、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)、三聚氰胺氰磷酸盐、三聚氰胺氰中的一种或多种的组合。
6.如权利要求1所述的珍珠棉，其特征在于，所述抗静电剂选自乙氧基化烷基胺、季铵盐、脂肪酸多元醇脂、硅氧烷、聚氧乙烯醚、纳米级炭黑中的一种或多种的组合。
7.如权利要求1所述的珍珠棉，其特征在于，所述气相缓蚀剂选自苯甲酸钠、苯并三氮唑、4-(N，N-二正丁基)-胺甲基吗啉中的一种或多种的组合。
8.如权利要求7所述的珍珠棉，其特征在于，所述气相缓蚀剂按重量份计，包括如下组分：
苯甲酸钠 5～10份；
苯并三氮唑 3～9份；
4-(N，N-二正丁基)-胺甲基吗啉 6～12份。
9.如权利要求1～8所述的珍珠棉的制备方法，包括将所述聚乙烯、滑石粉、发泡剂、色母粒、发泡辅助剂、氮系阻燃剂、抗静电剂、气相缓蚀剂、聚乙烯蜡、含氧生物降解添加剂混合后挤出、牵引、展平、缠绕。
10.如权利要求1～8所述的珍珠棉在包装领域中的应用。
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