CN113072735A - 母粒材料、发泡母粒制备方法及发泡材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种母粒材料、发泡母粒制备方法及发泡材料制备方法，属于高分子材料加工技术领域，母粒材料包括以下重量份的组分：载体树脂10‑60份，发泡剂30‑80份，助剂A 1‑5份，助剂B 1‑5份，其中，所述发泡剂为可膨胀微球和化学发泡剂，所述可膨胀微球为由聚合物形成的壳体中内包作为芯剂的挥发性膨胀剂，所述壳体由聚合性单体的单体混合物聚合而成，所述聚合性单体为丙烯腈、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体中的至少一种；所述助剂A用于改变发泡剂发泡温度、促进发泡剂的发泡；所述助剂B用于改善物料性能，进一步降低成型收缩率。通过本申请的处理方案，发泡均匀、减重效果好。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料加工技术领域，具体涉及一种母粒材料、发泡母粒制备方法及发泡材料制备方法。
背景技术
发泡剂能够降低材料的重量，降低生产成本，同时发泡材料具有良好的韧性、缓冲性、隔热性、耐候性、回弹性、吸音性等优点。但是现有的发泡材料存在粉尘飞扬、泡孔串联、泡孔大小不均等问题，且制备得到的塑料母粒具有易分散、高含量的特点，因此开发出一款应用于中高温聚合物材料的发泡功能母粒势在必行。
专利CN110734597A中用柠檬酸系衍生物作为发泡剂制得发泡母粒应用于聚丙烯成型时，所得制品泡孔均匀，但是成本较高且减重效果不佳。专利CN 106432887A则采用POE树脂、发泡剂、成核剂、引发剂等助剂制得发泡母粒，用于聚丙烯发泡，所得制品密度小，但是力学性能大幅度降低。
发明内容
因此，为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种发泡均匀、减重效果好的母粒材料、发泡母粒制备方法及发泡材料制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种母粒材料，包括以下重量份的组分：载体树脂10-60份，发泡剂30-80份，助剂A1-5份，助剂B1-5份，其中，所述发泡剂为可膨胀微球和化学发泡剂，所述可膨胀微球为由聚合物形成的壳体中内包作为芯剂的挥发性膨胀剂，所述壳体由聚合性单体的单体混合物聚合而成，所述聚合性单体为丙烯腈、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体中的至少一种；所述助剂A用于改变发泡剂发泡温度、促进发泡剂的发泡；所述助剂B用于改善物料性能，进一步降低成型收缩率。
在其中一个实施例中，所述载体树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、低密度聚乙烯、聚烯烃热塑性弹性体中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述助剂A为硬脂酸、单硬脂酸甘油酯、硬脂酸锌、氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述助剂B为滑石粉、碳酸钙、白炭黑中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述芯剂为沸点不高于壳体的低沸点烃类，所述芯剂为正戊烷、异戊烷、新戊烷、丁烷、异丁烷、己烷、异己烷、新己烷、庚烷、异庚烷、辛烷、异辛烷和石油醚中的任意一种或几种。
在其中一个实施例中，化学发泡剂为碳酸氢盐、偶氮二甲酰胺、有机羧酸中的至少一种。
本发明还提供了一种发泡母粒制备方法，包含：将载体树脂、可膨胀微球、化学发泡剂、助剂A、助剂B按照上述的重量份数混合，用密炼机在50-100℃的条件下，充分搅拌10-40min，直至混合均匀；使用单螺杆挤出机，在50-110℃的温度范围内，用挤出法切粒得到发泡母粒。
本发明还提供了一种发泡材料制备方法，包含：在热塑性树脂或热塑性弹性体中添加质量分数为所述热塑性树脂的2％-10％的发泡母粒，在混合机中搅拌均匀，将搅拌后的混合物从注塑机加料口加入注塑机中，在130-290℃的温度下注塑得到发泡材料，其中，所述发泡母粒是上述的发泡母粒。
在其中一个实施例中，发泡材料制备方法包含：在热塑性树脂或热塑性弹性体中添加质量分数为所述热塑性树脂的2％-6％的发泡母粒，在混合机中搅拌均匀，将搅拌后的混合物从注塑机加料口加入注塑机中，在160-200℃的温度下注塑得到发泡材料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：采用热膨胀微球作为物理发泡剂，复配化学发泡剂，得到的制品发泡倍率高、泡孔均匀，在不降低发泡倍率的条件下解决了化学发泡剂发泡的突发性和不可控性；而且制备得到的发泡母粒在应用于中高温聚合物及其复合材料时，可以避免发泡材料成型时因应力变化而导致的变形，特别是在聚烯烃材料中，发泡母粒与聚烯烃材料相容性好，泡孔分布密集均匀，避免了力学性能的大幅度降低。
具体实施方式
下面对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践方面。
本申请实施例提供一种母粒材料，包括以下重量份的组分：载体树脂10-60份，发泡剂30-80份，助剂A1-5份，助剂B1-5份，其中，发泡剂为可膨胀微球和化学发泡剂，可膨胀微球为由聚合物形成的壳体中内包作为芯剂的挥发性膨胀剂，壳体由聚合性单体的单体混合物聚合而成，聚合性单体为丙烯腈、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体中的至少一种；助剂A用于改变发泡剂发泡温度、促进发泡剂的发泡；助剂B用于改善物料性能，进一步降低成型收缩率。
载体树脂的作用是包覆物料充当载体。在其中一个实施例中，载体树脂为EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、LDPE(低密度聚乙烯)、POE(聚烯烃热塑性弹性体)中的至少一种。
助剂A用于改变发泡剂发泡温度、促进发泡剂的发泡。在其中一个实施例中，助剂A为硬脂酸、单硬脂酸甘油酯、硬脂酸锌、氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺中的至少一种。
助剂B用于改善物料性能，进一步降低成型收缩率。在其中一个实施例中，助剂B为滑石粉、碳酸钙、白炭黑中的至少一种。
发泡剂包含可膨胀微球和化学发泡剂。其中，可膨胀微球和化学发泡剂重量分数比为8：2到5：5之间。在其中一个实施例中，芯剂为沸点不高于壳体的低沸点烃类，芯剂为正戊烷、异戊烷、新戊烷、丁烷、异丁烷、己烷、异己烷、新己烷、庚烷、异庚烷、辛烷、异辛烷和石油醚中的任意一种或几种。
在其中一个实施例中，化学发泡剂为碳酸氢盐、偶氮二甲酰胺、有机羧酸中的至少一种。
上述母粒材料，采用热膨胀微球作为物理发泡剂，复配化学发泡剂，得到的制品发泡倍率高、泡孔均匀，在不降低发泡倍率的条件下解决了化学发泡剂发泡的突发性和不可控性；而且制备得到的发泡母粒在应用于中高温聚合物及其复合材料时，可以避免发泡材料成型时因应力变化而导致的变形，特别是在聚烯烃材料中，发泡母粒与聚烯烃材料相容性好，泡孔分布密集均匀，避免了力学性能的大幅度降低。
在其中一个实施例中，还提供了一种发泡母粒制备方法，包含：将载体树脂、可膨胀微球、化学发泡剂、助剂A、助剂B按照上述的重量份数混合，用密炼机在50-100℃的条件下，充分搅拌10-40min，直至混合均匀；使用单螺杆挤出机，在50-110℃的温度范围内，用挤出法切粒得到发泡母粒。
在其中一个实施例中，还提供了一种发泡材料制备方法，包含：在热塑性树脂或热塑性弹性体中添加质量分数为热塑性树脂的2％-10％的发泡母粒，在混合机中搅拌均匀，将搅拌后的混合物从注塑机加料口加入注塑机中，在130-290℃的温度下注塑得到发泡材料，其中，发泡母粒是上述的发泡母粒。塑料树脂可以为聚烯烃材料及其复合材料，可以有PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、LDPE(高压聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、LLDPE(线性低密度聚乙烯)、POE(聚烯烃热塑性弹性体)、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)、GFPP等发泡材料。
在其中一个实施例中，发泡材料制备方法包含：在热塑性树脂或热塑性弹性体中添加质量分数为热塑性树脂的2％-6％的发泡母粒，在混合机中搅拌均匀，将搅拌后的混合物从注塑机加料口加入注塑机中，在160-200℃的温度下注塑得到发泡材料。
实施例1
母粒材料包括以下组分：重量份数为EVA40份，碳酸氢盐10份、微球30份、硬脂酸5份、滑石粉5份。本实施例中的可膨胀微球的最高发泡温度190-220℃，起发温度140-170℃，粒径22-30μm。
发泡母粒的制备方法包括如下步骤：
第一步：将EVA、碳酸氢盐、微球、硬脂酸、滑石粉按照上述重量份在60℃的密炼机中混合10min；
第二步：将混合物料从喂料口加入单螺杆挤出机，单螺杆挤出机的挤出温度100℃，转速为50-150r/min，挤出热切得到发泡母粒。
发泡材料制备方法，包含如下步骤：
在PP注塑基材中分别添加质量分数为热塑性树脂的0％、2％、4％、6％的发泡母粒，在混合机中搅拌均匀，将搅拌后的混合物从注塑机加料口加入注塑机中，在130℃的温度下注塑得到发泡材料。
实施例2
母粒材料包括以下组分：重量份数为EVA40份，碳酸氢盐10份、微球30份、硬脂酸5份、滑石粉5份。本实施例中的可膨胀微球的最高发泡温度190-220℃，起发温度140-170℃，粒径22-30μm。
发泡母粒的制备方法包括如下步骤：
第一步：将EVA、碳酸氢盐、微球、硬脂酸、滑石粉按照上述重量份在60℃的密炼机中混合10min；
第二步：将混合物料从喂料口加入单螺杆挤出机，单螺杆挤出机的挤出温度100℃，转速为50-150r/min，挤出热切得到发泡母粒。
发泡材料制备方法，包含如下步骤：
在GFPP注塑基材中分别添加质量分数为热塑性树脂的0％、2％、4％、6％的发泡母粒，在混合机中搅拌均匀，将搅拌后的混合物从注塑机加料口加入注塑机中，在290℃的温度下注塑得到发泡材料。
实施例3
母粒材料包括以下组分：重量份数为EVA30份，碳酸氢盐15份、微球35份、硬脂酸5份、滑石粉5份。本实施例中的可膨胀微球的最高发泡温度190-220℃，起发温度140-170℃，粒径22-30μm。
发泡母粒的制备方法包括如下步骤：
第一步：将EVA、碳酸氢盐、微球、硬脂酸、滑石粉按照上述重量份在60℃的密炼机中混合10min
第二步：将混合物料从喂料口加入单螺杆挤出机，单螺杆挤出机的挤出温度100℃，转速为50-150r/min，挤出热切得到发泡母粒。
发泡材料制备方法，包含如下步骤：
在LDPE注塑基材中分别添加质量分数为热塑性树脂的0％、2％、4％、6％的发泡母粒，在混合机中搅拌均匀，将搅拌后的混合物从注塑机加料口加入注塑机中，在160℃的温度下注塑得到发泡材料。
实施例4
母粒材料包括以下组分：重量份数为EVA30份，碳酸氢盐15份、微球35份、硬脂酸5份、滑石粉5份。本实施例中的可膨胀微球的最高发泡温度190-220℃，起发温度140-170℃，粒径22-30μm。
发泡母粒的制备方法包括如下步骤：
第一步：将EVA、碳酸氢盐、微球、硬脂酸、滑石粉按照上述重量份在60℃的密炼机中混合10min
第二步：将混合物料从喂料口加入单螺杆挤出机，单螺杆挤出机的挤出温度100℃，转速为50-150r/min，挤出热切得到发泡母粒。
发泡材料制备方法，包含如下步骤：
在HDPE注塑基材中分别添加质量分数为热塑性树脂的0％、2％、4％、6％的发泡母粒，在混合机中搅拌均匀，将搅拌后的混合物从注塑机加料口加入注塑机中，在200℃的温度下注塑得到发泡材料。
为了更好的说明实施例中制备出的母粒的发泡性能和对发泡产品的性能的改善，在注塑机中制成样条，测试结果如下。密度采用密度仪测试，拉伸强度、冲击强度、弯曲强度均采用万能试验机测试。
从上表可知，相同发泡母粒在不同注塑基材中的减重效果有所不同，但是均有明显的减重效果。并且随着发泡母粒添加量的增加，发泡制品的比重可以降低13％-25％，且包括冲击、拉伸和弯曲强度等物理性能没有明显的降低现象。本发明的复合母粒与注塑基材相容性较好，所得发泡制品的泡孔较为密集，且分散均匀没有大泡孔，因此在减重性能较佳的前提下，力学性能仍没有明显的降低。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种母粒材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：
载体树脂10-60份，发泡剂30-80份，助剂A1-5份，助剂B1-5份，
其中，所述发泡剂为可膨胀微球和化学发泡剂，所述可膨胀微球为由聚合物形成的壳体中内包作为芯剂的挥发性膨胀剂，所述壳体由聚合性单体的单体混合物聚合而成，所述聚合性单体为丙烯腈、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体和丙烯酸类单体中的至少一种；
所述助剂A用于改变发泡剂发泡温度、促进发泡剂的发泡；所述助剂B用于改善物料性能，进一步降低成型收缩率。
2.根据权利要求1所述的母粒材料，其特征在于，所述载体树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、低密度聚乙烯、聚烯烃热塑性弹性体中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的母粒材料，其特征在于，所述助剂A为硬脂酸、单硬脂酸甘油酯、硬脂酸锌、氧化聚乙烯蜡、芥酸酰胺中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的母粒材料，其特征在于，所述助剂B为滑石粉、碳酸钙、白炭黑中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的母粒材料，其特征在于，所述芯剂为沸点不高于壳体的低沸点烃类，所述芯剂为正戊烷、异戊烷、新戊烷、丁烷、异丁烷、己烷、异己烷、新己烷、庚烷、异庚烷、辛烷、异辛烷和石油醚中的任意一种或几种。
6.根据权利要求1所述的母粒材料，其特征在于，所述化学发泡剂为碳酸氢盐、偶氮二甲酰胺、有机羧酸中的至少一种。
7.一种发泡母粒制备方法，其特征在于，包含：
将载体树脂、可膨胀微球、化学发泡剂、助剂A、助剂B按照权利要求1～6中任意一项所述的重量份数混合，用密炼机在50-100℃的条件下，充分搅拌10-40min，直至混合均匀；
使用单螺杆挤出机，在50-110℃的温度范围内，用挤出法切粒得到发泡母粒。
8.一种发泡材料制备方法，其特征在于，包含：
在热塑性树脂或热塑性弹性体中添加质量分数为所述热塑性树脂的2％-10％的发泡母粒，在混合机中搅拌均匀，
将搅拌后的混合物从注塑机加料口加入注塑机中，在130-290℃的温度下注塑得到发泡材料，
其中，所述发泡母粒是权利要求7所述的发泡母粒。
9.根据权利要求8所述的发泡材料制备方法，其特征在于，包含：
在热塑性树脂或热塑性弹性体中添加质量分数为所述热塑性树脂的2％-6％的发泡母粒，在混合机中搅拌均匀，
将搅拌后的混合物从注塑机加料口加入注塑机中，在160-200℃的温度下注塑得到发泡材料。
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