CN113061314A - 一种利用ixpe发泡边角回料制备的ixpe发泡材料及其制备方法 - Google Patents

一种利用ixpe发泡边角回料制备的ixpe发泡材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料，所述发泡材料包括以下重量份的组分：100份聚乙烯接枝马来酸酐、5‑40份的改性钙粉、20‑100份的聚乙烯、2‑20份的发泡剂、0.2‑2份的润滑剂、0.1‑1份的敏化剂、0.1‑2份的抗氧剂；所述聚乙烯接枝马来酸酐包括以下重量份的组分：100份的IXPE发泡边角料、0.5‑3份的马来酸酐、0.01‑1份的过氧化物引发剂、0.02‑0.08份的促进助剂。本发明将交联的IXPE发泡边角料与马来酸酐挤出反应制备聚乙烯接枝马来酸酐，聚乙烯接枝马来酸酐再与纯新的聚乙烯、改性钙粉、发泡助剂等混合共炼最终获得辐射交联聚乙烯发泡材料，解决了IXPE发泡边角料难回收利用的问题，制备的IXPE发泡材料发泡效果好，基体均匀，无鼓泡缺陷，力学性能优异，生产成本低。

Description

一种利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE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，具体涉及一种利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料及其制备方法。
背景技术
辐射交联聚乙烯泡棉(IXPE)作为一种高效、节能的“高技术加工产品”有着广阔的市场发展前景。广泛应用于包装周转(如光电子、微电子器件，印制线路板、集成电路等防静电的包装、周转领域)、体育休闲(如浮水板、冲浪板、救生圈、运动鞋、瑜伽垫)、汽车内饰(如车顶蓬内衬，车门内侧，仪表板四周，脚踏垫，车灯内垫片，车装音响)、空调制冷(如家电制冷，中央空调保温系统)、建筑防水(如地板底衬降噪，用来填充墙与墙的接缝，桥梁和高速公路的缓冲接缝，还可以用来做衬垫和密封条)、医疗器械(如药品盖的密封圈)等领域。
但IXPE在生产及后续加工分切过程中会产生大量的边角废料，由于这些边角废料经过辐照交联，分子链之间有化学键存在，分子结构由线形转化成体形，成为热固性材料，受热以后较难熔融，也难溶于绝大多数溶剂，回收再利用比较困难。现有技术中，将IXPE边角料与纯新的聚乙烯(PE)共混重新制备IXPE的时候，容易引起以下问题：
(1)IXPE边角料无法在纯新的PE基体中分散完全，易产生相分离；
(2)分散不均匀的IXPE回料在发泡过程中易作为杂质引起鼓泡。
基于此，本发明提供了一种利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料及其制备方法老来解决上述问题。
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利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料及其制备方法，本发明将交联的IXPE发泡边角料与马来酸酐挤出反应制备聚乙烯接枝马来酸酐，聚乙烯接枝马来酸酐再与纯新的聚乙烯、改性钙粉、发泡助剂等混合共炼最终获得具有优异性能的辐射交联聚乙烯发泡材料，解决了IXPE发泡边角料难回收利用的问题，降低了生产成本。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料，所述发泡材料包括以下重量份的组分：100份聚乙烯接枝马来酸酐、5-40份的改性钙粉、20-100份的聚乙烯、2-20份的发泡剂、0.2-2份的润滑剂、0.1-1份的敏化剂、0.1-2份的抗氧剂；
所述聚乙烯接枝马来酸酐包括以下重量份的组分：100份的IXPE发泡边角料、0.5-3份的马来酸酐、0.01-1份的过氧化物引发剂、0.02-0.08份的促进助剂。
优选的，所述过氧化物引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种。
优选的，所述促进助剂为苯乙烯、二甲基二硫代氨基甲酸锌中的一种。
优选的，所述改性钙粉为氨基接枝改性钙粉或羟基接枝改性钙粉。
优选的，所述发泡剂包括偶氮类发泡剂和/或磺酰肼类发泡剂，本发明优选偶氮二甲酰胺和/或4,4-氧代双苯磺酰肼。
优选的，所述润滑剂为硬脂酸锌；所述敏化剂为氧化锌。
优选的，所述抗氧剂包括氨类抗氧剂、酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫类抗氧剂中的一种或多种，本发明优选抗氧剂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。
本发明还提供了一种利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料所采用的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：
S1、挤出接枝反应：将IXPE发泡边角料破碎后，与马来酸酐、过氧化物引发剂、促进助剂混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出反应，制备聚乙烯接枝马来酸酐原料；
S2、挤出片材：将S1制备的聚乙烯接枝马来酸酐、改性钙粉、聚乙烯、发泡剂、润滑剂、敏化剂、抗氧剂进行熔融混炼，挤出成片材；
S3、辐照交联：将S2中制备的片材进行辐照交联，辐照强度为10-150KGy；
S4、高温发泡：将S3中辐照后的片材于高温发泡炉中进行发泡，即得成品泡棉。
优选的，步骤S4中，所述发泡炉为水平发泡炉或立式发泡炉，发泡温度为200-300℃。
优选的，步骤S2中，所述聚乙烯的熔融指数MFR小于5，本发明优选熔融指数MFR为2的聚乙烯。
本发明与现有技术相比其有益效果为：
1.本发明将交联的IXPE发泡边角料与马来酸酐挤出反应，破坏了IXPE发泡边角料的交联，将交联聚乙烯分子链打碎，降低了聚乙烯的分子量，从而制备出具有塑化流动性高、易于分散的聚乙烯接枝马来酸酐。
2.聚乙烯接枝马来酸酐与改性钙粉、聚乙烯、发泡剂、润滑剂、敏化剂、抗氧剂进行熔融混炼，由于本发明的改性钙粉为氨基接枝改性钙粉或羟基接枝改性钙粉，在共混挤出过程中，聚乙烯接枝马来酸酐与改性钙粉表面的羟基发生反应，既使得改性钙粉达到了良好分散的目的，又通过在聚乙烯接枝马来酸酐端基接枝改性钙粉，提高了熔体强度。
3.同时，由于聚乙烯接枝马来酸酐与聚乙烯同属于聚乙烯基体，具有良好的相容性，不会产生相分离；此外，钙粉原料易得，添加改性钙粉不仅不会损害成品泡棉的力学性能，还使得生产成本大幅度降低。
4.制备步骤S3进行辐照交联，可以使得步骤S1中被打碎的聚乙烯链段进行交联，模拟DNA重组过程重构分子链序列。
5.本发明利用IXPE发泡边角料回收再生制备IXPE发泡材料的制备方法，通过精选原料组成，优化各原料含量，并严格控制各步骤的工艺条件、参数，使最终制得的IXPE发泡材料发泡效果好，基体均匀，无鼓泡等缺陷。
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
本发明提供一种利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料，所述发泡材料包括以下重量份的组分：100份聚乙烯接枝马来酸酐、5-40份的改性钙粉、20-100份的聚乙烯、2-20份的发泡剂、0.2-2份的润滑剂、0.1-1份的敏化剂、0.1-2份的抗氧剂；
所述聚乙烯接枝马来酸酐包括以下重量份的组分：100份的IXPE发泡边角料、0.5-3份的马来酸酐、0.01-1份的过氧化物引发剂、0.02-0.08份的促进助剂。
优选的，所述过氧化物引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种。
优选的，所述促进助剂为苯乙烯、二甲基二硫代氨基甲酸锌中的一种。
优选的，所述改性钙粉为氨基接枝改性钙粉或羟基接枝改性钙粉。
优选的，所述发泡剂包括偶氮类发泡剂和/或磺酰肼类发泡剂，本发明优选偶氮二甲酰胺和/或4,4-氧代双苯磺酰肼。
优选的，所述润滑剂为硬脂酸锌；所述敏化剂为氧化锌。
优选的，所述抗氧剂包括氨类抗氧剂、酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫类抗氧剂中的一种或多种，本发明优选抗氧剂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。
本发明的IXPE发泡边角回料按照如下方法重新制备IXPE发泡材料：
S1、挤出接枝反应：将IXPE发泡边角料破碎后，与马来酸酐、过氧化物引发剂、促进助剂混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出反应，制备聚乙烯接枝马来酸酐原料；
S2、挤出片材：将S1制备的聚乙烯接枝马来酸酐、改性钙粉、聚乙烯、发泡剂、润滑剂、敏化剂、抗氧剂进行熔融混炼，挤出成片材；
S3、辐照交联：将S2中制备的片材进行辐照交联，辐照强度为10-150KGy；
S4、高温发泡：将S3中辐照后的片材于高温发泡炉中进行发泡，即得成品泡棉。
优选的，步骤S4中，所述发泡炉为水平发泡炉或立式发泡炉，发泡温度为200-300℃。
优选的，步骤S2中，所述聚乙烯的熔融指数MFR小于5，本发明优选熔融指数MFR为2的聚乙烯。
实施例2
本发明提供一种利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料，所述发泡材料包括以下重量份的组分：100份聚乙烯接枝马来酸酐、10份改性钙粉、40份聚乙烯、5份偶氮二甲酰胺发泡剂、0.3份硬脂酸锌、0.2份氧化锌、0.5份抗氧剂1010；
所述聚乙烯接枝马来酸酐包括以下重量份的组分：100份的IXPE发泡边角料、1份马来酸酐、0.04份过氧化二异丙苯、0.05份苯乙烯。
按照如下方法制备实施例2的IXPE发泡材料：
S1、挤出接枝反应：将100份IXPE发泡边角料破碎，与1份马来酸酐，0.04份过氧化二异丙苯，0.05份苯乙烯混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出反应，制备聚乙烯接枝马来酸酐原料；
S2、挤出片材：将100份S1制备的聚乙烯接枝马来酸酐、10份改性钙粉、40份聚乙烯、5份偶氮二甲酰胺发泡剂、0.3份硬脂酸锌、0.2份氧化锌、0.5份抗氧剂1010进行熔融混炼，挤出成片材；
S3、辐照交联：将S2中制备的片材进行辐照交联，辐照强度为60KGy；
S4、高温发泡：将S3中辐照后的片材于立式发泡炉中进行发泡，发泡温度为270℃，即得成品泡棉。
实施例3
本发明提供一种利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料，所述发泡材料包括以下重量份的组分：100份聚乙烯接枝马来酸酐、20份改性钙粉、30份聚乙烯、5份偶氮二甲酰胺发泡剂、0.4份硬脂酸锌、0.2份氧化锌、0.4份抗氧剂1010；
所述聚乙烯接枝马来酸酐包括以下重量份的组分：100份的IXPE发泡边角料、1.2份马来酸酐、0.06份过氧化二异丙苯、0.05份苯乙烯。
按照如下方法制备实施例3的IXPE发泡材料：
S1、挤出接枝反应：将100份IXPE发泡边角料破碎，与1.2份马来酸酐，0.06份过氧化二异丙苯，0.05份苯乙烯混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出反应，制备聚乙烯接枝马来酸酐原料；
S2、挤出片材：将100份S1制备的聚乙烯接枝马来酸酐、20份改性钙粉、30份聚乙烯、5份偶氮二甲酰胺发泡剂、0.4份硬脂酸锌、0.2份氧化锌、0.4份抗氧剂1010进行熔融混炼，挤出成片材；
S3、辐照交联：将S2中制备的片材进行辐照交联，辐照强度为70KGy；
S4、高温发泡：将S3中辐照后的片材于水平发泡炉中进行发泡，发泡温度为270℃，即得成品泡棉。
实施例4
本发明提供一种利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料，所述发泡材料包括以下重量份的组分：100份聚乙烯接枝马来酸酐、30份改性钙粉、20份聚乙烯、5份偶氮二甲酰胺发泡剂、0.4份硬脂酸锌、0.2份氧化锌、0.4份抗氧剂1010；
所述聚乙烯接枝马来酸酐包括以下重量份的组分：100份的IXPE发泡边角料、1.5份马来酸酐、0.08份过氧化二异丙苯、0.05份苯乙烯。
按照如下方法制备实施例4的IXPE发泡材料：
S1、挤出接枝反应：将100份IXPE发泡边角料破碎，与1.5份马来酸酐，0.08份过氧化二异丙苯，0.05份苯乙烯混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出反应，制备聚乙烯接枝马来酸酐原料；
S2、挤出片材：将100份S1制备的聚乙烯接枝马来酸酐、30份改性钙粉、20份聚乙烯、5份偶氮二甲酰胺发泡剂、0.4份硬脂酸锌、0.2份氧化锌、0.4份抗氧剂1010进行熔融混炼，挤出成片材；
S3、辐照交联：将S2中制备的片材进行辐照交联，辐照强度为80KGy；
S4、高温发泡：将S3中辐照后的片材于水平发泡炉中进行发泡，发泡温度为270℃，即得成品泡棉。
实施例5
本发明提供一种利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料，所述发泡材料包括以下重量份的组分：100份聚乙烯接枝马来酸酐、10份改性钙粉、40份聚乙烯、8份4,4-氧代双苯磺酰肼发泡剂、0.4份硬脂酸锌、0.2份氧化锌、0.4份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂DLTP；
所述聚乙烯接枝马来酸酐包括以下重量份的组分：100份的IXPE发泡边角料、1份马来酸酐、0.04份过氧化二异丙苯、0.05份苯乙烯。
按照如下方法制备实施例4的IXPE发泡材料：
S1、挤出接枝反应：将100份IXPE发泡边角料破碎，与1份马来酸酐，0.04份过氧化二异丙苯，0.05份苯乙烯混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出反应，制备聚乙烯接枝马来酸酐原料；
S2、挤出片材：将100份S1制备的聚乙烯接枝马来酸酐、10份改性钙粉、40份聚乙烯、8份4,4-氧代双苯磺酰肼发泡剂、0.4份硬脂酸锌、0.2份氧化锌、0.2份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂DLTP进行熔融混炼，挤出成片材；
S3、辐照交联：将S2中制备的片材进行辐照交联，辐照强度为60KGy；
S4、高温发泡：将S3中辐照后的片材于立式发泡炉中进行发泡，发泡温度为270℃，即得成品泡棉。
对比例1
包括下列步骤：
S1、挤出片材：将150份聚乙烯、5份偶氮二甲酰胺发泡剂、0.4份硬脂酸锌、0.2份氧化锌、0.4份抗氧剂1010进行熔融混炼，挤出成片材；
S2、辐照交联：将S1中制备的片材进行辐照交联，辐照强度为60KGy；
S4、高温发泡：将S2中制备的片材于立式发泡炉中进行发泡，发泡温度为280℃，即得成品泡棉。
对比例2
包括下列步骤：
S1、挤出片材：将140份聚乙烯、10份改性钙粉、5份偶氮二甲酰胺发泡剂、0.4份硬脂酸锌、0.2份氧化锌、0.4份抗氧剂1010进行熔融混炼，挤出成片材；
S3、辐照交联：将S1中制备的片材进行辐照交联，辐照强度为60KGy；
S4、高温发泡：将S2中制备的片材于立式发泡炉中进行发泡，发泡温度为280℃，即得成品泡棉。
对实施例2-5以及对比例1-2获得的材料进行力学性能测试，结果如表1所示：
表1
发泡倍率(ISO845) 拉伸强度/MPa(GB/T6344-2008)
实施例2 7 1.82
实施例3 7 1.80
实施例4 7 1.81
实施例5 7 1.84
对比例1 7 1.88
对比例2 7 1.85
分析表1可看出，对比例1使用的是纯新的150份聚乙烯原料作为对比，其发泡倍率在可达7倍，拉伸强度为1.88MPa；对比例2使用的是纯新的140份聚乙烯原料和10份改性钙粉作为对比，其发泡倍率亦可达7倍，拉伸强度为1.85MPa。由此可说明，改性钙粉的添加对材料的拉伸性能基本无影响，数值差别在公差范围内。
实施例2-5使用了100份IXPE发泡边角料，10-30份改性钙粉，20-40份纯新的聚乙烯原料，并加入少量的马来酸酐以及发泡助剂；IXPE发泡边角料与马来酸酐挤出反应制备聚乙烯接枝马来酸酐，聚乙烯接枝马来酸酐再与纯新的聚乙烯、改性钙粉、发泡助剂等混合共炼最终获得具有优异性能的辐射交联聚乙烯发泡材料；经过测试，实施例2-5制备的IXPE泡棉发泡倍率同样可达7倍，拉伸强度在1.80-1.84MPa，与对比例1和2差别不大，在公差范围内，再次说明在对IXPE发泡边角料回收再生过程中，采用本发明配方及方法制备的IXPE发泡材料发泡效果好，基体均匀，无鼓泡缺陷，力学性能优异，生产成本低。
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)

1.一种利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料，其特征在于，所述发泡材料包括以下重量份的组分：100份聚乙烯接枝马来酸酐、5-40份的改性钙粉、20-100份的聚乙烯、2-20份的发泡剂、0.2-2份的润滑剂、0.1-1份的敏化剂、0.1-2份的抗氧剂；
所述聚乙烯接枝马来酸酐包括以下重量份的组分：100份的IXPE发泡边角料、0.5-3份的马来酸酐、0.01-1份的过氧化物引发剂、0.02-0.08份的促进助剂。
2.根据权利要求1所述的利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料，其特征在于，所述过氧化物引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种。
3.根据权利要求1所述的利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料，其特征在于，所述促进助剂为苯乙烯、二甲基二硫代氨基甲酸锌中的一种。
4.根据权利要求1所述的利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料，其特征在于，所述改性钙粉为氨基接枝改性钙粉或羟基接枝改性钙粉。
5.根据权利要求1所述的利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料，其特征在于，所述发泡剂包括偶氮二甲酰胺和/或4,4-氧代双苯磺酰肼。
6.根据权利要求1所述的利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌；所述敏化剂为氧化锌。
7.根据权利要求1所述的利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE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。
8.根据权利要求1所述的利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料所采用的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：
S1、挤出接枝反应：将IXPE发泡边角料破碎后，与马来酸酐、过氧化物引发剂、促进助剂混合均匀，通过双螺杆挤出机进行挤出反应，制备聚乙烯接枝马来酸酐原料；
S2、挤出片材：将S1制备的聚乙烯接枝马来酸酐、改性钙粉、聚乙烯、发泡剂、润滑剂、敏化剂、抗氧剂进行熔融混炼，挤出成片材；
S3、辐照交联：将S2中制备的片材进行辐照交联，辐照强度为10-150KGy；
S4、高温发泡：将S3中辐照后的片材于高温发泡炉中进行发泡，即得成品泡棉。
9.根据权利要求8所述的利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料所采用的制备方法，其特征在于：步骤S4中，所述发泡炉为水平发泡炉或立式发泡炉，发泡温度为200-300℃。
10.根据权利要求8所述的利用IXPE发泡边角回料制备的IXPE发泡材料所采用的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述聚乙烯的熔融指数MFR小于5。
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