CN112225976A - 一种低压缩应力ixpe泡棉及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低压缩应力IXPE泡棉及其制备方法与应用，涉及高分子泡沫材料技术领域。其中，制备方法包括：S1、将热塑性弹性体和环烷油混合，得到低硬度弹性体；S2、将低硬度弹性体、乙烯‑醋酸乙烯共聚物EVA和低密度聚乙烯LDPE混炼造粒，得到弹性体母粒；S3、将弹性体母粒、低密度聚乙烯LDPE、发泡剂、发泡助剂和色母粒混合，挤出成片，得到母卷；S4、对母卷进行电子辐照，得到交联母卷；S5、对交联母卷进行高温发泡，得到IXPE泡棉。加工工艺稳定性高，IXPE泡棉的成品率高。本发明的IXPE泡棉，具有较低的硬度和较低的压缩应力，优良的耐温性能和耐老化性能，满足智能设备领域应用的要求。

Description

一种低压缩应力IXPE泡棉及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及高分子泡沫材料技术领域，尤其涉及一种低压缩应力IXPE泡棉及其制备方法与应用。
SEBS指氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，SBS指苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。
背景技术
电子交联聚乙烯泡棉(IXPE)材料是一种新型的环保材料，由于其毒性小、气味较低、耐酸/碱腐蚀，耐高温，隔音、吸音、隔热、回弹力好，可随意调整软硬度和厚度，重量轻等特点，是其他发泡棉类材料无可取代的，可热压成型，适用于体育生活用品、包装材料、汽车风管材料、建筑空调保温材料、鞋材等领域。
现有技术制得的材料压缩应力偏大，在智能设备领域，由于其对尺寸的极至追求，材料越来越薄，对压缩应力的要求越来越小。目前的IXPE的泡棉主要原材料是LDPE，由于材料性能的限制，用其制得的材料压缩应力偏大，已不能满足智能设备的需求。
发明内容
本发明的目的在于通过对材料的混练改性，制得一种低压缩应力的IXPE泡棉，以适应智能设备的需求。
第一方面，本发明提供了一种低压缩应力IXPE泡棉，包括以下原料：热塑性弹性体、环烷油、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、低密度聚乙烯LDPE、发泡剂、发泡助剂和色母粒。
优选地，所述原料按重量份数计为：热塑性弹性体2～20份、环烷油2～20份、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 10～50份、低密度聚乙烯LDPE 20～60份、发泡剂2～8份、发泡助剂0.1～2份和色母粒1～5份。
第二方面，本发明提供了一种低压缩应力IXPE泡棉的制备方法，包括以下步骤：
S1、将热塑性弹性体和环烷油混合，得到低硬度弹性体；
S2、将低硬度弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA和低密度聚乙烯LDPE混炼造粒，得到弹性体母粒；
S3、将弹性体母粒、低密度聚乙烯LDPE、发泡剂、发泡助剂和色母粒混合，挤出成片，得到母卷；
S4、对母卷进行电子辐照，得到交联母卷；
S5、对交联母卷进行高温发泡，得到IXPE泡棉。
优选地，所述热塑性弹性体为热塑性弹性体SEBS或热塑性弹性体SBS，具备高弹性、耐老化、耐油性、加工方便的优异性能；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺AC，其在产品中的残留量相比普通IXPE泡棉的含量大幅降低，使其产品更加环保；所述发泡助剂为氧化锌ZnO和硬脂酸锌ZnSt。
优选地，所述步骤S2中混炼造粒的温度为60～110℃，时间为2～20min。
优选地，所述步骤S3中挤出成片包括：将混合后的母粒置于单螺杆挤出机挤出成片，所述单螺杆挤出机的1～7区温度分别控制在103～120℃、105～120℃、105～120℃、95～115℃、95～115℃、100～110℃、95～100℃，所述单螺杆挤出机的模具温度控制在115～120℃，螺杆转速为15～20r/min。
优选地，所述步骤S4中电子辐照包括：利用电子加速器对挤出的母卷进行辐照，所述电子加速器的电子束能量为1.5～2.5MeV，所述电子束的辐照剂量为100～120KGy。
优选地，所述步骤S5中高温发泡为置于垂直炉或水平炉进行高温发泡；
其中，所述水平炉的预热段温度控制在150～160℃，发泡段温度控制在200～220℃，网带线速度控制在1～4m/min；
所述垂直炉的1、2区温度控制在210～240℃，3、4区控制在200～220℃，5、6区温度控制在150～180℃，网带线速度控制在1～4m/min。
第三方面，本发明提供了一种低压缩应力IXPE泡棉，根据第二方面中任一项所述的一种低压缩应力IXPE泡棉的制备方法制成。
第四方面，本发明提供了一种低压缩应力IXPE泡棉在智能设备领域中的应用，例如可以用于保护液晶屏。
本发明可取得如下有益效果：
1、本发明首先利用热塑性弹性体和环烷油得到低硬度弹性体，使制备得到的IXPE泡棉具有较低的硬度和较低的压缩应力，满足智能设备领域的要求；制备过程不需加入抗氧化剂，仍能够保证IXPE泡棉优良的耐温性能和耐老化性能。
2、本发明的IXPE泡棉的制备方法，加工工艺稳定性高，可应用于IXPE泡棉的工业化生产。
3、本发明的IXPE泡棉完整继承了IXPE材料的良好特性，泡孔细腻密闭，表面光滑，不吸水，隔音减震。
4、本发明的IXPE泡棉，材料硬度与压缩应力可以用环烷油的添加比例进行调节，制得不同性能与压缩应力的材料。
5、本发明加入了发泡助剂，使其发泡温度降低，从而提高了聚乙烯泡棉在发泡炉体的熔体强度，减少了断裂，破碎的现象，从而提高了IXPE泡棉的成品率。
具体实施方式
下面将对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明所用化学试剂和实验仪器均为市售。
实施例1：
一种低压缩应力IXPE泡棉，包括以下重量份数计的原料：热塑性弹性体SBS 5份、环烷油5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 10份、低密度聚乙烯LDPE 30份、偶氮二甲酰胺AC发泡剂2.5份、氧化锌ZnO 0.1份、硬脂酸锌ZnSt 0.1份和色母粒1份。
一种低压缩应力IXPE泡棉的制备方法，包括以下步骤：
S1、将热塑性弹性体SBS 5份和环烷油5份搅拌使其混合均匀，得到低硬度弹性体；
S2、将低硬度弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 10份和低密度聚乙烯LDPE 15份混炼造粒，混炼造粒的温度为65℃，时间为20min，得到弹性体母粒；
S3、将弹性体母粒、低密度聚乙烯LDPE 15份、偶氮二甲酰胺AC发泡剂5份、氧化锌ZnO 0.2份、硬脂酸锌ZnSt 0.2份和色母粒1份混合，置于单螺杆挤出机挤出成片，单螺杆挤出机的1～7区温度分别控制在103℃、105℃、108℃、108℃、115℃、100℃、100℃，模具温度控制在115℃，螺杆转速为15r/min，得到母卷；
S4、利用电子加速器对挤出的母卷进行辐照，电子加速器的电子束能量为2MeV，电子束的辐照剂量为100KGy，得到交联母卷；
S5、将交联母卷置于水平炉进行高温发泡，水平炉的预热段温度控制在150℃，发泡段温度控制在200℃，网带线速度控制在1.5m/min，得到IXPE泡棉。
实施例2：
一种低压缩应力IXPE泡棉，包括以下重量份数计的原料：热塑性弹性体SBS 18份、环烷油15份、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 40份、低密度聚乙烯LDPE 60份、偶氮二甲酰胺AC发泡剂8份、氧化锌ZnO 0.3份、硬脂酸锌ZnSt 0.3份和色母粒5份。
一种低压缩应力IXPE泡棉的制备方法，包括以下步骤：
S1、将热塑性弹性体SBS 18份和环烷油15份搅拌使其混合均匀，得到低硬度弹性体；
S2、将低硬度弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA40份和低密度聚乙烯LDPE 20份混炼造粒，混炼造粒的温度为110℃，时间为3min，得到弹性体母粒；
S3、将弹性体母粒、低密度聚乙烯LDPE 20份、偶氮二甲酰胺AC发泡剂18份、氧化锌ZnO 0.3份、硬脂酸锌ZnSt 0.3份和色母粒5份混合，置于单螺杆挤出机挤出成片，单螺杆挤出机的1～7区温度分别控制在120℃、120℃、120℃、115℃、115℃、110℃、100℃，模具温度控制在120℃，螺杆转速为20r/min，得到母卷；
S4、利用电子加速器对挤出的母卷进行辐照，电子加速器的电子束能量为2.5MeV，电子束的辐照剂量为120KGy，得到交联母卷；
S5、将交联母卷置于水平炉进行高温发泡，水平炉的预热段温度控制在160℃，发泡段温度控制在210℃，网带线速度控制在3.5m/min，得到IXPE泡棉。
实施例3：
一种低压缩应力IXPE泡棉，包括以下重量份数计的原料：热塑性弹性体SEBS 15份、环烷油10份、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 30份、低密度聚乙烯LDPE 50份、偶氮二甲酰胺AC发泡剂6份、氧化锌ZnO 0.2份、硬脂酸锌ZnSt 0.2份和色母粒4份。
一种低压缩应力IXPE泡棉的制备方法，包括以下步骤：
S1、将热塑性弹性体SEBS 15份和环烷油10份搅拌使其混合均匀，得到低硬度弹性体；
S2、将低硬度弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA30份和低密度聚乙烯LDPE 30份混炼造粒，混炼造粒的温度为80℃，时间为15min，得到弹性体母粒；
S3、将弹性体母粒、低密度聚乙烯LDPE 20份、偶氮二甲酰胺AC发泡剂15份、氧化锌ZnO 0.2份、硬脂酸锌ZnSt 0.2份和色母粒4份混合，置于单螺杆挤出机挤出成片，单螺杆挤出机的1～7区温度分别控制在108℃、108℃、110℃、110℃、110℃、100℃、95℃，模具温度控制在115℃，螺杆转速为16r/min，得到母卷；
S4、利用电子加速器对挤出的母卷进行辐照，电子加速器的电子束能量为2MeV，电子束的辐照剂量为110KGy，得到交联母卷；
S5、将交联母卷置于垂直炉进行高温发泡，垂直炉的1、2区温度控制在230℃，3、4区控制在210℃，5、6区温度控制在155℃，网带线速度控制在3m/min，得到IXPE泡棉。
实施例4：
一种低压缩应力IXPE泡棉，包括以下重量份数计的原料：热塑性弹性体SEBS 12份、环烷油15份、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 25份、低密度聚乙烯LDPE 55份、偶氮二甲酰胺AC发泡剂5份、氧化锌ZnO 0.3份、硬脂酸锌ZnSt 0.2份和色母粒3份。
一种低压缩应力IXPE泡棉的制备方法，包括以下步骤：
S1、将热塑性弹性体SEBS 12份和环烷油15份搅拌使其混合均匀，得到低硬度弹性体；
S2、将低硬度弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA25份和低密度聚乙烯LDPE 25份混炼造粒，混炼造粒的温度为95℃，时间为10min，得到弹性体母粒；
S3、将弹性体母粒、低密度聚乙烯LDPE 30份、偶氮二甲酰胺AC发泡剂8份、氧化锌ZnO 0.3份、硬脂酸锌ZnSt 0.2份和色母粒3份混合，置于单螺杆挤出机挤出成片，单螺杆挤出机的1～7区温度分别控制在115℃、118℃、118℃、115℃、115℃、105℃、98℃，模具温度控制在120℃，螺杆转速为18r/min，得到母卷；
S4、利用电子加速器对挤出的母卷进行辐照，电子加速器的电子束能量为2MeV，电子束的辐照剂量为120KGy，得到交联母卷；
S5、将交联母卷置于垂直炉进行高温发泡，垂直炉的1、2区温度控制在220℃，3、4区控制在210℃，5、6区温度控制在170℃，网带线速度控制在2m/min，得到IXPE泡棉。
实施例1～5的IXPE泡棉制备好后，不一定会被直接使用。例如，即使将其直接用作液晶屏的保护材料，也需要将其冲切成液晶屏的大小。并且IXPE泡棉可能会进一步加工，例如通过辊压工艺在其两个侧面贴上防静电薄膜以制成液晶屏的保护材料，等等。
因此，在获得IXPE泡棉的卷材后可以将其收卷起来，需要进一步加工时再进行放卷，其中，收卷采用的设备可以是，但不限于收卷机。当然，也不排除在某些生产线上IXPE泡棉制备好后直接进入下一工序，此时也可以不进行收卷。
对比例1：
一种低压缩应力IXPE泡棉，包括以下重量份数计的原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 25份、低密度聚乙烯LDPE 70份、偶氮二甲酰胺AC发泡剂5份、氧化锌ZnO 0.3份、硬脂酸锌ZnSt 0.2份和色母粒3份。将所有原料进行共混造粒，然后置于单螺杆挤出机中挤出成片得到母卷，再对母卷进行电子辐照得到交联母卷，最后将交联母卷置于垂直炉进行高温发泡。制备方法中的工艺参数与实施例4相同。
对比例2：
不加环烷油，其余工艺参数与实施例4相同。
对比例3：
将热塑性弹性体SEBS替换为聚烯烃弹性体POE，其余工艺参数与实施例4相同。
性能测试：
测试实施例1～4以及对比例1～3所得IXPE泡棉的硬度和压缩应力。其中，硬度使用LX-C型邵氏微孔材料硬度计测定，压缩应力参照国家标准GB/T 10807的方法测试。结果如表1所示。
表1
硬度(LX-C) 压缩应力/Pa
实施例1 42 56.5/160
实施例2 35 36.6/130.1
实施例3 40 55/144.6
实施例4 37 47.1/126
对比例1 46 81.5/226.3
对比例2 44 77.2/184.6
对比例3 45 81.3/220
由表1数据可知，本发明制得的IXPE泡棉具有较低的硬度和压缩应力；与实施例4相比，不加热塑性弹性体和环烷油(对比例1)对IXPE泡棉的硬度和压缩应力影响很大，硬度和压缩应力比实施例4高出24.3％和73.0％/79.6％；不加环烷油(对比例2)，制得的IXPE泡棉的硬度和压缩应力比实施例4高出18.9％和63.9％/46.5％；将热塑性弹性体SEBS替换为聚烯烃弹性体POE(对比例3)，制得的IXPE泡棉的硬度和压缩应力比实施例4高出72.6％和72.6％/74.6％。结果表明，加入热塑性弹性体和环烷油对IXPE泡棉的硬度和压缩应力降低具有十分明显的促进作用；尤其是热塑性弹性体的加入，大大降低了IXPE泡棉的硬度和压缩应力。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (10)

1.一种低压缩应力IXPE泡棉，其特征在于，包括以下原料：热塑性弹性体、环烷油、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、低密度聚乙烯LDPE、发泡剂、发泡助剂和色母粒。
2.根据权利要求1所述的一种低压缩应力IXPE泡棉，其特征在于，所述原料按重量份数计为：热塑性弹性体2～20份、环烷油2～20份、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA 10～50份、低密度聚乙烯LDPE 20～60份、发泡剂2～8份、发泡助剂0.1～2份和色母粒1～5份。
3.一种低压缩应力IXPE泡棉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将热塑性弹性体和环烷油混合，得到低硬度弹性体；
S2、将低硬度弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA和低密度聚乙烯LDPE混炼造粒，得到弹性体母粒；
S3、将弹性体母粒、低密度聚乙烯LDPE、发泡剂、发泡助剂和色母粒混合，挤出成片，得到母卷；
S4、对母卷进行电子辐照，得到交联母卷；
S5、对交联母卷进行高温发泡，得到IXPE泡棉。
4.根据权利要求3所述的一种低压缩应力IXPE泡棉的制备方法，其特征在于，所述热塑性弹性体为热塑性弹性体SEBS或热塑性弹性体SBS，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺AC，所述发泡助剂为氧化锌ZnO和硬脂酸锌ZnSt。
5.根据权利要求3所述的一种低压缩应力IXPE泡棉的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中混炼造粒的温度为60～110℃，时间为2～20min。
6.根据权利要求3所述的一种低压缩应力IXPE泡棉的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中挤出成片包括：将混合后的母粒置于单螺杆挤出机挤出成片，所述单螺杆挤出机的1～7区温度分别控制在103～120℃、105～120℃、105～120℃、95～115℃、95～115℃、100～110℃、95～100℃，所述单螺杆挤出机的模具温度控制在115～120℃，螺杆转速为15～20r/min。
7.根据权利要求3所述的一种低压缩应力IXPE泡棉的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中电子辐照包括：利用电子加速器对挤出的母卷进行辐照，所述电子加速器的电子束能量为1.5～2.5MeV，所述电子束的辐照剂量为100～120KGy。
8.根据权利要求3所述的一种低压缩应力IXPE泡棉的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中高温发泡为置于水平炉进行高温发泡，所述水平炉的预热段温度控制在150～160℃，发泡段温度控制在200～220℃，网带线速度控制在1～4m/min。
9.根据权利要求3所述的一种低压缩应力IXPE泡棉的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中高温发泡为置于垂直炉进行高温发泡，所述垂直炉的1、2区温度控制在210～240℃，3、4区控制在200～220℃，5、6区温度控制在150～180℃，网带线速度控制在1～4m/min。
10.一种低压缩应力IXPE泡棉在智能设备领域中的应用。
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