CN112895652A - 一种防静电辐射交联聚烯烃发泡材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种防静电辐射交联聚烯烃发泡材料，所述防静电辐射交联聚烯烃发泡材料为BAB三层结构，所述A层的材料包括80‑100份的聚烯烃、3‑15份的发泡剂、0.1‑2份的敏化剂、0.05‑1份的抗氧剂；所述B层的材料包括80‑100份的聚烯烃、3‑15份的发泡剂、0.1‑2份的敏化剂、0.1‑1.2份的润滑分散剂、0.05‑1份的抗氧剂、6‑7份的防静电剂。本发明通过三层共挤，共用复合模头的方法制备的卷材可以牢固的结合在一起，避免了使用贴合防静电层的方式而易脱落的现象；通过性能测试，也证明了本发明的材料在减少防静电剂添加量的同时，防静电性能良好，且力学性能基本无损害，本发明工艺简单，易于操作，制造成本低，具有较高的经济价值。

Description

一种防静电辐射交联聚烯烃发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及发泡材料领域，具体涉及一种防静电辐射交联聚烯烃发泡材料及其制备方法。

背景技术

随着电子电气和通信行业的发展，对防静电等包装缓冲材料的需求逐渐增加。辐射交联聚烯烃发泡材料具有轻质、高缓冲减震性能、良好的包装缓冲性能。通过功能化改性制备的防静电辐射交联聚烯烃发泡材料在电子电气和通信行业具有广阔的应用前景。

CN111518328A公开了“一种一次成型的防静电IXPE及其制备方法”，在该专利中，通过在IXPE物料组成中组合添加防静电剂、成核剂以及填充剂的方式，利用成核剂提高PE交联度，填充剂分割PE分子链的效果提供防静电剂迁移通道，获得防静电效果。

CN108081732A公开了“一种多层复合防静电材料及其制备方法”，在该专利中，通过添加高含量的导电炭黑，再通过淋膜的方法在聚乙烯泡棉两面分别淋一层防静电膜，制备了一种具有防静电特性的保护材料。

上述公开的发明中制备的防静电辐射交联聚乙烯泡棉通过添加高含量的防静电填料或者在表面淋一层防静电膜来制备防静电保护材料；而防静电剂一般以炭黑、碳纳米管、表面活性剂为主。高比例防静电剂的添加会对辐射交联聚乙烯泡棉的力学性能产生较大的影响，例如，高比例的炭黑、碳纳米管会导致辐射交联聚乙烯泡棉延展率降低，使材料易脆。高比例表面活性剂的添加会导致拉伸强度降低、使材料变软。另外，通过在聚乙烯泡棉表面淋一层防静电膜会存在贴合不牢固，加工工艺繁琐等问题。

基于此，本发明提供了一种低含量导电填料的防静电辐射交联聚烯烃发泡材料及其制备方法来解决上述问题。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种防静电辐射交联聚烯烃发泡材料及其制备方法，本发明的防静电辐射交联聚烯烃发泡材料，通过三层共挤的方法来制备，在减少导电填料含量的同时，发泡材料的拉伸强度和延展率都得到了保证。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种防静电辐射交联聚烯烃发泡材料，所述防静电辐射交联聚烯烃发泡材料为BAB三层结构，所述A层的材料包括80-100份的聚烯烃、3-15份的发泡剂、0.1-2份的敏化剂、0.05-1份的抗氧剂；所述B层的材料包括80-100份的聚烯烃、3-15份的发泡剂、0.1-2份的敏化剂、0.1-1.2份的润滑分散剂、0.05-1份的抗氧剂、6-7份的防静电剂。

优选的，所述两个B层的厚度均为0.1-0.3mm，所述A层的厚度为0.3-2mm。

优选的，所述聚烯烃为聚乙烯系列树脂，所述聚乙烯系列树脂选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中的一种。

优选的，所述聚烯烃为聚丙烯系列树脂，所述聚丙烯系列树脂选自均聚丙烯、无规聚丙烯、丙烯与丙烯以外的α-烯烃形成的共聚物中的一种。

优选的，所述丙烯以外的α-烯烃为碳原子数在4～10的α-烯烃中的一种或多种。

优选的，所述丙烯以外的α-烯烃为乙烯。

优选的，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺和/或4,4-氧代双苯磺酰肼。

优选的，所述润滑分散剂为硬脂酸锌、聚乙烯蜡、N,N'-亚乙基双硬脂酰胺中的任意一种；所述敏化剂为氧化锌。

优选的，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、2，6-二叔丁基对甲酚、抗氧剂DLTP中的一种或多种；所述防静电剂包括防静电炭黑、防静电碳纳米管、表面活性剂中的任意一种；所述表面活性剂包括乙氧基化脂肪族烷基胺、乙氧基月桂酷胺、甘油一硬脂酸酯中的任意一种。

本发明还提供一种防静电辐射交联聚烯烃发泡材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

S1、挤出造粒：将聚烯烃、发泡剂、敏化剂、抗氧剂进行共混造粒，制备A层母粒；将聚烯烃、发泡剂、润滑分散剂、抗氧剂、防静电剂进行共混造粒制备B层防静电母粒；

S2、三层共挤挤出卷材：将A层母粒与B层防静电母粒分别投入双螺杆挤出机，熔融、BAB三层共挤出；

S3、辐射交联：将S2中三层共挤制备的卷材进行辐射交联，辐射强度为10-150KGy；

S4、高温发泡：将S3中制备的辐射交联卷材于高温发泡炉中进行发泡，发泡温度为200-300℃，获得最终的防静电辐射交联聚烯烃发泡卷材。

本发明与现有技术相比其有益效果为：

为了提升防静电聚烯烃发泡材料防静电能力的同时，又能保证材料的力学性能不受到伤害，本发明通过三层共挤的方法来制备发泡材料；最终制得的材料为BAB三层结构，两侧表皮(B层)提供良好的防静电功能，芯层(A层)未添加防静电剂，保留了其原始力学性能。

本发明与现有技术相比，本发明通过三层共挤，共用复合模头的方法制备的卷材可以牢固的结合在一起，避免了使用贴合防静电层的方式而易脱落的现象；本发明的制备工艺过程简单，通过性能测试，也证明了本发明的材料在减少防静电剂添加量的同时，防静电性能良好，且力学性能基本无损害。

本发明总的防静电剂添加量大幅度降低，既最大程度的保护了发泡聚烯烃的原始力学性能，又降低了成本，具有较高的经济价值。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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。

下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。

实施例1

本发明提供一种防静电辐射交联聚烯烃发泡材料，所述防静电辐射交联聚烯烃发泡材料为BAB三层结构，所述两个B层的厚度均为0.1-0.3mm，所述A层的厚度为0.3-2mm；所述A层的材料包括80-100份的聚烯烃、3-15份的发泡剂、0.1-2份的敏化剂、0.05-1份的抗氧剂；所述B层的材料包括80-100份的聚烯烃、3-15份的发泡剂、0.1-2份的敏化剂、0.1-1.2份的润滑分散剂、0.05-1份的抗氧剂、6-7份的防静电剂。

优选的，所述聚烯烃为聚乙烯系列树脂，所述聚乙烯系列树脂选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中的一种。

优选的，所述聚烯烃为聚丙烯系列树脂，所述聚丙烯系列树脂选自均聚丙烯、无规聚丙烯、丙烯与丙烯以外的α-烯烃形成的共聚物中的一种。

优选的，所述丙烯以外的α-烯烃为碳原子数在4～10的α-烯烃中的一种或多种。

优选的，所述丙烯以外的α-烯烃为乙烯。

优选的，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺和/或4,4-氧代双苯磺酰肼。

优选的，所述润滑分散剂为硬脂酸锌、聚乙烯蜡、N,N'-亚乙基双硬脂酰胺中的任意一种；所述敏化剂为氧化锌。

优选的，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、2，6-二叔丁基对甲酚、抗氧剂DLTP中的一种或多种；所述防静电剂包括防静电炭黑、防静电碳纳米管、表面活性剂中的任意一种；所述表面活性剂包括乙氧基化脂肪族烷基胺、乙氧基月桂酷胺、甘油一硬脂酸酯中的任意一种。

本发明按照如下方法制备上述防静电辐射交联聚烯烃发泡材料：

S1、挤出造粒：将聚烯烃、发泡剂、敏化剂、抗氧剂进行共混造粒，制备A层母粒；将聚烯烃、发泡剂、润滑分散剂、抗氧剂、防静电剂进行共混造粒制备B层防静电母粒；

S2、三层共挤挤出卷材：将A层母粒与B层防静电母粒分别投入双螺杆挤出机，熔融、BAB三层共挤出；

S3、辐射交联：将S2中三层共挤制备的卷材进行辐射交联，辐射强度为10-150KGy；

S4、高温发泡：将S3中制备的辐射交联卷材于高温发泡炉中进行发泡，发泡温度为200-300℃，获得最终的防静电辐射交联聚烯烃发泡卷材。

实施例2

本发明提供一种防静电辐射交联聚烯烃发泡材料，所述防静电辐射交联聚烯烃发泡材料为BAB三层结构，所述两个B层的厚度均为0.1mm，所述A层的厚度为0.5mm；所述A层的材料包括100份低密度聚乙烯、5份AC(偶氮二甲酰胺)发泡剂、0.2份氧化锌、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DLTP；所述B层的材料包括100份低密度聚乙烯、5份AC(偶氮二甲酰胺)发泡剂、1份N,N'-亚乙基双硬脂酰胺、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DLTP、8份防静电炭黑。

按照如下方法制备实施例2的防静电辐射交联聚烯烃发泡材料：

S1、挤出造粒：将100份低密度聚乙烯、5份AC发泡剂、0.2份氧化锌、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DLTP进行共混造粒，制备A层母粒；将100份低密度聚乙烯、5份AC发泡剂、1份N,N'-亚乙基双硬脂酰胺、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DLTP、8份防静电炭黑进行共混造粒制备B层防静电母粒；

S2、三层共挤挤出卷材：将A层母粒与B层防静电母粒分别投入双螺杆挤出机，熔融、BAB三层共挤出；B层的厚度为0.1mm，A层的厚度为0.5mm；

S3、辐照交联：将S2中三层共挤制备的卷材进行辐射交联，辐射强度为70KGy；

S4、高温发泡：将S3中制备的辐射交联卷材于高温发泡炉中进行发泡，发泡温度为270℃，获得最终的防静电辐射交联聚烯烃发泡卷材。

实施例3

本发明提供一种防静电辐射交联聚烯烃发泡材料，所述防静电辐射交联聚烯烃发泡材料为BAB三层结构，所述两个B层的厚度均为0.1mm，所述A层的厚度为0.5mm；所述A层的材料包括100份低密度聚乙烯、5份AC(偶氮二甲酰胺)发泡剂、0.2份氧化锌、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DLTP；所述B层的材料包括100份低密度聚乙烯、5份AC(偶氮二甲酰胺)发泡剂、1份N,N'-亚乙基双硬脂酰胺、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DLTP、3份乙氧基化脂肪族烷基胺。

按照如下方法制备实施例3的防静电辐射交联聚烯烃发泡材料：

S1、挤出造粒：将100份低密度聚乙烯、5份AC发泡剂、0.2份氧化锌、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DLTP进行共混造粒，制备A层母粒；将100份低密度聚乙烯、5份AC发泡剂、1份N,N'-亚乙基双硬脂酰胺、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DLTP、3份乙氧基化脂肪族烷基胺进行共混造粒制备B层防静电母粒；

S2、三层共挤挤出卷材：将A层母粒与B层防静电母粒分别投入双螺杆挤出机，熔融、BAB三层共挤出；B层的厚度为0.1mm，A层的厚度为0.5mm；

S3、辐照交联：将S2中三层共挤制备的卷材进行辐射交联，辐射强度为70KGy；

S4、高温发泡：将S3中制备的辐射交联卷材于高温发泡炉中进行发泡，发泡温度为270℃，获得最终的防静电辐射交联聚烯烃发泡卷材。

对比例1

包括下列步骤：

S1、挤出造粒：将100份低密度聚乙烯、5份AC发泡剂、1份N,N'-亚乙基双硬脂酰胺、0.1份抗氧剂1010，0.1份抗氧剂DLTP、8份防静电炭黑进行共混造粒制备B层防静电母粒；

S2、三层共挤挤出卷材：将B层防静电母粒投入双螺杆挤出机挤出，并收卷，挤出机共用复合模头，三层共挤卷材的上、中、下三层由B层防静电母粒制备，卷材厚度为0.7mm；

S3、辐射交联：将S2中三层共挤制备的卷材进行辐射交联，辐射强度为70Kgy；

S4、高温发泡：将S3中制备的辐射交联卷材于高温发泡炉中进行发泡，发泡温度为270℃，获得最终的防静电辐射交联聚烯烃发泡卷材。

对比例2

包括下列步骤：

S1、挤出造粒：将100份低密度聚乙烯、5份AC发泡剂、1份N,N'-亚乙基双硬脂酰胺、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DLTP、3份乙氧基化脂肪族烷基胺进行共混造粒制备B层防静电母粒。

S2、三层共挤挤出卷材：将B层防静电母粒投入双螺杆挤出机挤出，并收卷，挤出机共用复合模头，三层共挤卷材的上、中、下三层由B层防静电母粒制备，卷材厚度为0.7mm；

S3、辐射交联：将S2中三层共挤制备的卷材进行辐射交联，辐射强度为70Kgy；

S4、高温发泡：将S3中制备的辐射交联卷材于高温发泡炉中进行发泡，发泡温度为270℃，获得最终的防静电辐射交联聚烯烃发泡卷材。

空白对比例：

包括下列步骤：

S1、挤出造粒：将100份低密度聚乙烯、5份AC发泡剂、0.2份氧化锌、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DLTP进行共混造粒，制备A层母粒；

S2、三层共挤挤出卷材：将A层母粒投入双螺杆挤出机挤出，并收卷，挤出机共用复合模头，三层共挤卷材的上、中、下三层由A层防静电母粒制备，卷材厚度为0.7mm；

S3、辐射交联：将S2中三层共挤制备的卷材进行辐射交联，辐射强度为70Kgy；

S4、高温发泡：将S3中制备的辐射交联卷材于高温发泡炉中进行发泡，发泡温度为270℃，获得最终的防静电辐射交联聚烯烃发泡卷材。

对实施例2-3以及对比例1-2、空白对比例获得的材料进行力学性能测试，结果如表1所示：

表1

分析表1可看出，空白对比例作为无任何防静电剂添加对比，空白对比例无防静电剂添加，因此表面电阻无法检测出。

实施例2与对比例1相比较，实施例2使用的防静电炭黑占比为2.22％，对比例1使用的防静电炭黑占比为7.31％，通过本发明制备工艺的实施例2中防静电炭黑含量大幅度降低；此外，力学性能项对比，拉伸强度方面，空白对比例拉伸强度为1.8MPa，实施例2为1.85MPa，对比例1为1.95MPa，三者数值有一定差别，但相差不大，这是由于防静电炭黑有一定的增强作用；在拉伸断裂伸长率方面，空白对比例为110％，实施例2为100％，对比例1为50％，可见空白对比例与实施例2相差不大，而对比例1却大幅度降低，这是由于防静电炭黑的添加降低了材料的延展性。因此，通过三者对比显示，采用本发明配方及方法制备的防静电聚烯烃发泡材料，在减少防静电炭黑添加量的同时，防静电性能良好，且力学性能基本无损害。

实施例3与对比例2相比，实施例3的防静电剂添加量为0.84％，对比例2的防静电剂添加量为2.87％，且两者表面电阻均为10¹⁰。在拉伸强度方面，实施例3为1.75MPa，与空白对比例相比基本接近，而对比例2为1.45MPa，拉伸强度大幅度下降；在拉伸断裂伸长率方面，实施例3与对比例2相差不大，均略高于空白对比例。因此，通过三者对比显示，采用本发明配方及方法制备的防静电聚烯烃发泡材料，在减少表面活性剂类防静电剂添加量的同时，防静电性能良好，且力学性能基本无损害。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (10)

1.一种防静电辐射交联聚烯烃发泡材料，其特征在于，所述防静电辐射交联聚烯烃发泡材料为BAB三层结构，所述A层的材料包括80-100份的聚烯烃、3-15份的发泡剂、0.1-2份的敏化剂、0.05-1份的抗氧剂；所述B层的材料包括80-100份的聚烯烃、3-15份的发泡剂、0.1-2份的敏化剂、0.1-1.2份的润滑分散剂、0.05-1份的抗氧剂、6-7份的防静电剂。

2.根据权利要求1所述的防静电辐射交联聚烯烃发泡材料，其特征在于，所述两个B层的厚度均为0.1-0.3mm，所述A层的厚度为0.3-2mm。

3.根据权利要求1所述的防静电辐射交联聚烯烃发泡材料，其特征在于，所述聚烯烃为聚乙烯系列树脂，所述聚乙烯系列树脂选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中的一种。

4.根据权利要求1所述的防静电辐射交联聚烯烃发泡材料，其特征在于，所述聚烯烃为聚丙烯系列树脂，所述聚丙烯系列树脂选自均聚丙烯、无规聚丙烯、丙烯与丙烯以外的α-烯烃形成的共聚物中的一种。

5.根据权利要求4所述的防静电辐射交联聚烯烃发泡材料，其特征在于，所述丙烯以外的α-烯烃为碳原子数在4～10的α-烯烃中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的防静电辐射交联聚烯烃发泡材料，其特征在于，所述丙烯以外的α-烯烃为乙烯。

7.根据权利要求1所述的防静电辐射交联聚烯烃发泡材料，其特征在于，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺和/或4,4-氧代双苯磺酰肼。

8.根据权利要求1所述的防静电辐射交联聚烯烃发泡材料，其特征在于，所述润滑分散剂为硬脂酸锌、聚乙烯蜡、N,N'-亚乙基双硬脂酰胺中的任意一种；所述敏化剂为氧化锌。

9.根据权利要求1所述的防静电辐射交联聚烯烃发泡材料，其特征在于，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、2，6-二叔丁基对甲酚、抗氧剂DLTP中的一种或多种；所述防静电剂包括防静电炭黑、防静电碳纳米管、表面活性剂中的任意一种；所述表面活性剂包括乙氧基化脂肪族烷基胺、乙氧基月桂酷胺、甘油一硬脂酸酯中的任意一种。

10.一种防静电辐射交联聚烯烃发泡材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、挤出造粒：将聚烯烃、发泡剂、敏化剂、抗氧剂进行共混造粒，制备A层母粒；将聚烯烃、发泡剂、润滑分散剂、抗氧剂、防静电剂进行共混造粒制备B层防静电母粒；

S2、三层共挤挤出卷材：将A层母粒与B层防静电母粒分别投入双螺杆挤出机，熔融、BAB三层共挤出；

S3、辐射交联：将S2中三层共挤制备的卷材进行辐射交联，辐射强度为10-150KGy；

S4、高温发泡：将S3中制备的辐射交联卷材于高温发泡炉中进行发泡，发泡温度为200-300℃，获得最终的防静电辐射交联聚烯烃发泡卷材。