CN114874521A - 一种化学交联聚乙烯泡棉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化学交联聚乙烯泡棉，包括如下质量份的组分：低密度聚乙烯40‑70份、线性低密度聚乙烯10‑20份、三元乙丙橡胶5‑10份、丁腈橡胶3‑10份、短玻璃纤维8‑15份、相容剂5‑12份、交联剂0.3‑1份和发泡剂3‑10份。该泡棉具有优异的力学性能和耐高温性能，而且体系极性较高，提高了泡棉的表面能。

Description

一种化学交联聚乙烯泡棉及其制备方法
技术领域
本发明涉及发泡材料技术领域，具体涉及一种化学交联聚乙烯泡棉及其制备方法。
背景技术
化学交联聚乙烯发泡材料(XPE)是以低密度聚乙烯(LDPE)为主要原料，添加交联剂、发泡剂等多种化工原料，经混合密炼造粒、挤出加工、再经发泡、定型、后加工处理等系列加工工艺生产出来的一种具有优异的物理机械性能、外观漂亮、手感舒适、热加工性好的闭孔型泡沫材料。化学交联聚乙烯泡棉泡孔细密均匀，手感舒适，在保温、隔热、隔音、耐腐蚀性、减震、缓冲、回弹、防水、防潮等方面具有很好的性能，其广泛适用于建筑、车船制造业、空调制冷业、包装业、汽车内饰、旅游用品、儿童玩具、医疗保健等行业。
但是，现有的化学交联聚乙烯泡棉存在以下缺点：
(1)常规的化学交联聚乙烯泡棉力学性能(拉伸强度、撕裂性能等)较差，在高温环境下使用时受热收缩较大，限制了其使用范围；
(2)化学交联聚乙烯泡棉使用时，通常需要与其它材料进行复合形成复合材料，但是现有的化学交联聚乙烯泡棉的表面能较低，胶层或涂层在该泡棉表面附着力低，容易脱落，影响复合材料的使用性能。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供一种化学交联聚乙烯泡棉，其具有优异的力学性能和耐高温性能，而且体系极性较高，提高了泡棉的表面能；此外，本发明还提供一种化学交联聚乙烯泡棉的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种化学交联聚乙烯泡棉，包括如下质量份的组分：低密度聚乙烯40-70份、线性低密度聚乙烯10-20份、三元乙丙橡胶5-10份、丁腈橡胶3-10份、短玻璃纤维8-15份、相容剂5-12份、交联剂0.3-1份和发泡剂3-10份。
其中，所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯或马来酸酐接枝聚乙烯。
由于体系中低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、三元乙丙橡胶为非极性聚合物，其与极性的丁腈橡胶相容性较差，通过加入相容剂(马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯或马来酸酐接枝聚乙烯)，其起到类似表面活性剂的作用，有助于界面粘合力，可提高体系中各树脂之间的相容性，提高体系的韧性。
其中，所述相容剂中马来酸酐的接枝率为3-8％。
其中，所述交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯。
由于体系中加入了熔融温度较高的线性低密度聚乙烯，为了避免在交联剂在挤出造粒过程中不发生分解，本申请选用分解温度更高、交联效率更好的双叔丁基过氧异丙基苯作为交联剂。
其中，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、对甲苯磺酰肼、4,4'-氧代双苯磺酰肼中的一种或几种混合物。
其中，所述化学交联聚乙烯泡棉还包括钛白粉5-10份。
钛白粉是一种多晶化合物，具有格子构造，其导热系数大，其加入至体系中可提升材料的导热系数，提高材料的耐高温性，并减少材料的热形变，材料在高温环境下使用时收缩小。
其中，所述化学交联聚乙烯泡棉还包括纳米二氧化硅5-10份。
纳米二氧化硅作为增强填料，其加入体系中可提升材料的拉伸强度、压缩载荷和硬度。
本发明的第二方面还提供一种上述化学交联聚乙烯泡棉的制备方法，包括以下步骤：
S1、将部分低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶和相容剂在110-120℃下密炼混合10-20min，经挤出造粒得到改性母粒；
S2、将步骤S1中制得的改性母粒与发泡剂在105-110℃下密炼混合5-10min，经挤出造粒得到发泡母粒；
S3、将剩余低密度聚乙烯与交联剂混合在100-105℃下密炼混合10-15min，经挤出造粒得到交联母粒；
S4、将步骤S2中制得的发泡母粒、步骤S3中制得的交联母粒和短玻璃纤维加入至搅拌机中搅拌均匀；
S5、将步骤S4中搅拌均匀后的混合原料加入至单螺杆挤出机，经熔融挤出得到母片；
S6、将步骤S5中制得的母片输送至发泡炉内进行发泡成型处理，即得化学交联聚乙烯泡棉。
其中，所述步骤S5中，单螺杆挤出机的螺杆转速为16-20r/min，挤出区分为四个加热区，各区温度分别为：110-115℃，112-117℃，113-118℃，115-120℃。
其中，所述发泡炉中预热段温度150-160℃，发泡段温度200-240℃，网带速度2.5-3.5m/min。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明中将低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶共混，提升了材料的力学性能和耐高温性，并使得材料具有一定的极性，提高了泡棉的表面能，使泡棉表面更容易与胶层或涂层相结合；通过向体系中加入相容剂(马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯或马来酸酐接枝聚乙烯)，可提高体系中各树脂之间的相容性，提高体系的韧性；通过加入流动性较好、易于分散的短玻璃纤维，其可对材料起到补强增韧的作用，并大幅度提升材料的耐高温性，减少材料的热形变，材料在高温环境下使用时收缩小；在制备过程中，经过多次共混挤出加工的方法，使得各树脂之间的相容性更好。
附图说明
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为实施例1中化学交联聚乙烯泡棉的制备工艺流程图；
图2为实施例2中化学交联聚乙烯泡棉的制备工艺流程图；
图3为实施例3-5中化学交联聚乙烯泡棉的制备工艺流程图；
图4为对比例1中化学交联聚乙烯泡棉的制备工艺流程图；
图5为实施施例1-5、对比例1中制得的化学交联聚乙烯泡棉的拉伸强度测试图；
图6为实施施例1-5、对比例1中制得的化学交联聚乙烯泡棉的断裂伸长率测试图。
具体实施方式
实施例1
化学交联聚乙烯泡棉的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、将部分低密度聚乙烯42份、线性低密度聚乙烯17份、三元乙丙橡胶6份、丁腈橡胶6份和相容剂(马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯，马来酸酐的接枝率为5％)5份在110-120℃下密炼混合10-20min，经挤出造粒得到改性母粒；
S2、将步骤S1中制得的改性母粒与发泡剂(偶氮二甲酰胺)5份在105-110℃下密炼混合5-10min，经挤出造粒得到发泡母粒；
S3、将剩余低密度聚乙烯10份与交联剂(双叔丁基过氧异丙基苯)0.3份混合在100-105℃下密炼混合10-15min，经挤出造粒得到交联母粒；
S4、将步骤S2中制得的发泡母粒、步骤S3中制得的交联母粒和短玻璃纤维9份加入至搅拌机中搅拌均匀；
S5、将步骤S4中搅拌均匀后的混合原料加入至单螺杆挤出机，经熔融挤出得到母片，其中，单螺杆挤出机的螺杆转速为16-20r/min，挤出区分为四个加热区，各区温度分别为：110-115℃，112-117℃，113-118℃，115-120℃；
S6、将步骤S5中制得的母片输送至发泡炉内进行发泡成型处理，即得化学交联聚乙烯泡棉，其中，发泡炉中预热段温度150-160℃，发泡段温度200-240℃，网带速度2.5-3.5m/min。
实施例2
化学交联聚乙烯泡棉的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1、将部分低密度聚乙烯50份、线性低密度聚乙烯20份、三元乙丙橡胶10份、丁腈橡胶3份和相容剂(马来酸酐接枝聚乙烯，3％)7份在110-120℃下密炼混合10-20min，经挤出造粒得到改性母粒；
S2、将步骤S1中制得的改性母粒与发泡剂(对甲苯磺酰肼)6份在105-110℃下密炼混合5-10min，经挤出造粒得到发泡母粒；
S3、将剩余低密度聚乙烯13份与交联剂(双叔丁基过氧异丙基苯)0.5份混合在100-105℃下密炼混合10-15min，经挤出造粒得到交联母粒；
S4、将步骤S2中制得的发泡母粒、步骤S3中制得的交联母粒、短玻璃纤维8份、钛白粉6份加入至搅拌机中搅拌均匀；
S5、将步骤S4中搅拌均匀后的混合原料加入至单螺杆挤出机，经熔融挤出得到母片，其中，单螺杆挤出机的螺杆转速为16-20r/min，挤出区分为四个加热区，各区温度分别为：110-115℃，112-117℃，113-118℃，115-120℃；
S6、将步骤S5中制得的母片输送至发泡炉内进行发泡成型处理，即得化学交联聚乙烯泡棉，其中，发泡炉中预热段温度150-160℃，发泡段温度200-240℃，网带速度2.5-3.5m/min。
实施例3
化学交联聚乙烯泡棉的制备方法，如图3所示，包括以下步骤：
S1、将部分低密度聚乙烯30份、线性低密度聚乙烯16份、三元乙丙橡胶5份、丁腈橡胶10份和相容剂(马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯，马来酸酐的接枝率为8％)12份在110-120℃下密炼混合10-20min，经挤出造粒得到改性母粒；
S2、将步骤S1中制得的改性母粒与发泡剂(偶氮二甲酰胺)3份在105-110℃下密炼混合5-10min，经挤出造粒得到发泡母粒；
S3、将剩余低密度聚乙烯10份与交联剂(双叔丁基过氧异丙基苯)0.8份混合在100-105℃下密炼混合10-15min，经挤出造粒得到交联母粒；
S4、将步骤S2中制得的发泡母粒、步骤S3中制得的交联母粒、短玻璃纤维12份、钛白粉5份、纳米二氧化硅7份加入至搅拌机中搅拌均匀；
S5、将步骤S4中搅拌均匀后的混合原料加入至单螺杆挤出机，经熔融挤出得到母片，其中，单螺杆挤出机的螺杆转速为16-20r/min，挤出区分为四个加热区，各区温度分别为：110-115℃，112-117℃，113-118℃，115-120℃；
S6、将步骤S5中制得的母片输送至发泡炉内进行发泡成型处理，即得化学交联聚乙烯泡棉，其中，发泡炉中预热段温度150-160℃，发泡段温度200-240℃，网带速度2.5-3.5m/min。
实施例4
化学交联聚乙烯泡棉的制备方法，如图3所示，包括以下步骤：
S1、将部分低密度聚乙烯58份、线性低密度聚乙烯10份、三元乙丙橡胶8份、丁腈橡胶5份和相容剂(马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯，马来酸酐的接枝率为3％)10份在110-120℃下密炼混合10-20min，经挤出造粒得到改性母粒；
S2、将步骤S1中制得的改性母粒与发泡剂(4,4'-氧代双苯磺酰肼)10份在105-110℃下密炼混合5-10min，经挤出造粒得到发泡母粒；
S3、将剩余低密度聚乙烯12份与交联剂(双叔丁基过氧异丙基苯)1份混合在100-105℃下密炼混合10-15min，经挤出造粒得到交联母粒；
S4、将步骤S2中制得的发泡母粒、步骤S3中制得的交联母粒、短玻璃纤维15份、钛白粉8份、纳米二氧化硅10份加入至搅拌机中搅拌均匀；
S5、将步骤S4中搅拌均匀后的混合原料加入至单螺杆挤出机，经熔融挤出得到母片，其中，单螺杆挤出机的螺杆转速为16-20r/min，挤出区分为四个加热区，各区温度分别为：110-115℃，112-117℃，113-118℃，115-120℃；
S6、将步骤S5中制得的母片输送至发泡炉内进行发泡成型处理，即得化学交联聚乙烯泡棉，其中，发泡炉中预热段温度150-160℃，发泡段温度200-240℃，网带速度2.5-3.5m/min。
实施例5
化学交联聚乙烯泡棉的制备方法，如图3所示，包括以下步骤：
S1、将部分低密度聚乙烯50份、线性低密度聚乙烯14份、三元乙丙橡胶6份、丁腈橡胶8份和相容剂(马来酸酐接枝聚乙烯，马来酸酐的接枝率为5％)8份在110-120℃下密炼混合10-20min，经挤出造粒得到改性母粒；
S2、将步骤S1中制得的改性母粒与发泡剂(偶氮二甲酰胺)8份在105-110℃下密炼混合5-10min，经挤出造粒得到发泡母粒；
S3、将剩余低密度聚乙烯8份与交联剂(双叔丁基过氧异丙基苯)0.6份混合在100-105℃下密炼混合10-15min，经挤出造粒得到交联母粒；
S4、将步骤S2中制得的发泡母粒、步骤S3中制得的交联母粒、短玻璃纤维10份、钛白粉10份、纳米二氧化硅5份加入至搅拌机中搅拌均匀；
S5、将步骤S4中搅拌均匀后的混合原料加入至单螺杆挤出机，经熔融挤出得到母片，其中，单螺杆挤出机的螺杆转速为16-20r/min，挤出区分为四个加热区，各区温度分别为：110-115℃，112-117℃，113-118℃，115-120℃；
S6、将步骤S5中制得的母片输送至发泡炉内进行发泡成型处理，即得化学交联聚乙烯泡棉，其中，发泡炉中预热段温度150-160℃，发泡段温度200-240℃，网带速度2.5-3.5m/min。
对比例1
称取低密度聚乙烯52份、发泡剂(偶氮二甲酰胺)5份、交联剂(双叔丁基过氧异丙基苯)0.3份，通过与实施例1相同的制备方法制得，其具体制备过程如图4所示。
对实施例1-5、对比例1中制得的化学交联聚乙烯泡棉进行力学性能、尺寸稳定性、邵氏硬度测试，测试结果见表1、图5和图6。
力学性能测试：根据GB/T6344-1966进行拉伸强度、断裂伸长率的测试；
尺寸稳定性测试：根据ISTA测试标准(120℃条件下放置22h)，在额定最大变化范围内，对泡棉材料的尺寸稳定性进行测试；
邵氏硬度测试：根据GB/T2411进行测试。
表1
Figure BDA0002937211080000061
由表1、图5和图6中的测试结果可知，实施例1至5中制得的化学交联聚乙烯泡棉与对比例1相比，具有优异的力学性能，而且材料在高温下收缩率较低，硬度提高。
将实施例1-5、对比例1中制得的化学交联聚乙烯泡棉进行背胶测试：实施例1-5所制的泡棉上胶情况良好，泡棉与胶层粘合紧密，不会发生脱胶现象，而对比例1所制的泡棉上胶后易出现脱胶现象。由此证明，本发明实施例1-5中制得的泡棉具有较高的表面能，泡棉表面更容易与胶层或涂层相结合。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，包括如下质量份的组分：低密度聚乙烯40-70份、线性低密度聚乙烯10-20份、三元乙丙橡胶5-10份、丁腈橡胶3-10份、短玻璃纤维8-15份、相容剂5-12份、交联剂0.3-1份和发泡剂3-10份。
2.根据权利要求1所述的化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯或马来酸酐接枝聚乙烯。
3.根据权利要求2所述的化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，所述相容剂中马来酸酐的接枝率为3-8％。
4.根据权利要求1所述的化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，所述交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯。
5.根据权利要求1所述的化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、对甲苯磺酰肼、4,4'-氧代双苯磺酰肼中的一种或几种混合物。
6.根据权利要求1所述的化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，所述化学交联聚乙烯泡棉还包括钛白粉5-10份。
7.根据权利要求1或6所述的化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，所述化学交联聚乙烯泡棉还包括纳米二氧化硅5-10份。
8.一种如权利要求1所述的化学交联聚乙烯泡棉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将部分低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶和相容剂在110-120℃下密炼混合10-20min，经挤出造粒得到改性母粒；
S2、将步骤S1中制得的改性母粒与发泡剂在105-110℃下密炼混合5-10min，经挤出造粒得到发泡母粒；
S3、将剩余低密度聚乙烯与交联剂混合在100-105℃下密炼混合10-15min，经挤出造粒得到交联母粒；
S4、将步骤S2中制得的发泡母粒、步骤S3中制得的交联母粒和短玻璃纤维加入至搅拌机中搅拌均匀；
S5、将步骤S4中搅拌均匀后的混合原料加入至单螺杆挤出机，经熔融挤出得到母片；
S6、将步骤S5中制得的母片输送至发泡炉内进行发泡成型处理，即得化学交联聚乙烯泡棉。
9.根据权利要求8所述的化学交联聚乙烯泡棉的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，单螺杆挤出机的螺杆转速为16-20r/min，挤出区分为四个加热区，各区温度分别为：110-115℃，112-117℃，113-118℃，115-120℃。
10.根据权利要求8所述的化学交联聚乙烯泡棉的制备方法，其特征在于，所述发泡炉中预热段温度150-160℃，发泡段温度200-240℃，网带速度2.5-3.5m/min。
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