CN117186563A - 可发性聚烯烃材料及其模塑制件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了可发性聚烯烃材料及其模塑制件，涉及聚烯烃材料生产技术领域，通过下述重量份原料制备得到：聚苯乙烯树脂97‑108份、聚异氰脲酸酯10‑100份、增韧剂0.2‑0.27份、发泡剂1‑10份、抗静电剂0.40‑0.489份、助膨胀剂0.9‑0.96份、全氟己酮1.06‑1.13份。所述抗静电剂为有机铵，所述发泡剂为戊烷，增韧剂为橡胶。本发明的目的在于提供可发性聚烯烃材料及其模塑制件，聚烯烃发泡材料，以PS树脂为主体，加入橡胶，以改善其韧性，通过挤出法制成可发性颗粒即为XPO原料，原料通过预发泡、蒸汽模塑成型制成品具有质轻、强度高、缓冲性能好、可耐多次冲击等优点。

Description

可发性聚烯烃材料及其模塑制件

技术领域

本发明涉及聚烯烃材料生产技术领域，具体涉及可发性聚烯烃材料及其模塑制件。

背景技术

目前市场上主要的发泡聚烯烃材料有EPS(发泡聚苯乙烯)、EPP(发泡聚丙烯)、EPO(可发聚乙烯苯乙烯聚合物)。EPS是一种常用发泡缓冲材料，它具有质量轻、加工性能好、成本低廉等特点，是目前市面上应用最为广泛的保温、包装材料，应用于家电包装、建筑保温等各领域，但是其制品性脆、不耐多次冲击、又多为白色，容易被污染无法回收多次利用，无法自然降解、焚烧后会产生有毒气体，因其环境不友好特点，EPS制品在很多国家被禁用。EPP材料是一种新型发泡材料，具有非常优异的抗震吸能性能，变形后响应率高，耐热性好，耐化学性，耐油性，绝缘性和附着性，其优异的物理性能和环境友好性，使其应用于高档电子包装和汽车缓冲吸能部件、汽车内饰件等领域，但是EPP材料也有成本高昂、尺寸稳定性差等缺点。EPO材料是聚苯乙烯和聚乙烯聚合物发泡而成，缓冲性能介于EPP和EPS之间，具有非常优良的缓冲性能，主要应用于对于缓冲要求较高的包装和汽车发泡件，但EPO原材料生产厂家少，国内生产原材料全部依赖进口，致使其成本高昂，应用推广较难。

发明内容

本发明的目的在于提供可发性聚烯烃材料及其模塑制件，聚烯烃发泡材料，以PS树脂为主体，加入橡胶，以改善其韧性，通过挤出法制成可发性颗粒即为XPO原料，原料通过预发泡、蒸汽模塑成型制成品具有质轻、强度高、缓冲性能好、可耐多次冲击等优点，其物理性能接近于EPO材料，而且其加工性能更优于EPO材料，材料通过多轮验证已经应用于新能源汽车电池包装、高档电子包装和汽车零部件等领域，是一种EPO材料的替代材。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

可发性聚烯烃材料，通过下述重量份原料制备得到：聚苯乙烯树脂97-108份、聚异氰脲酸酯10-100份、增韧剂0.2-0.27份、发泡剂1-10份、抗静电剂0.40-0.489份、助膨胀剂0.9-0.96份、全氟己酮1.06-1.13份。

作为本发明进一步的方案：所述抗静电剂为有机铵，所述发泡剂为戊烷，增韧剂为橡胶。

作为本发明进一步的方案：所述助膨胀剂为明矾，平均粒径为2-10μm。

作为本发明进一步的方案：采用如下方法制备而成：

步骤一、首先将聚苯乙烯树脂、加入增韧剂、发泡剂、抗静电剂、助膨胀剂、全氟己酮加入到挤出机混炼混合，并通过挤出法制成可发性颗粒；

步骤二、将可发性颗粒与聚异氰脲酸酯混合，得到混合料；

步骤三、将混合料行膨胀发泡，得到可发性聚烯烃材料。

作为本发明进一步的方案：可发性聚烯烃材料的模塑制件，由可发性聚烯烃材料通过蒸汽模塑成型，所述模塑制件的密度为56.2-57.6kg/m³，10％压缩应变应力不低于307KPa，拉伸强度不低于526KPa，断裂挠屈应力不低于518KPa，导热系数≤0.030w/m。

作为本发明进一步的方案：采用如下方法制备而成：

S1、将可发性颗粒加入到预发机中，预发；

S2、将预发后的材料加入到料仓中进行熟化；

S3、将熟化后的材料计入到模具中成型；

S4、将成型后的模塑制件加入到烘干房中烘干，并进行包装。

本发明的有益效果：

一、优良的物理性能，该材料是PS和橡胶聚合物发泡而成，使其具有EPS材料的质量轻强度高的特点，又改善了PS材料不耐冲击、回弹性差的缺点，所以XPO材料缓冲性能优异，抗弯、抗撕裂性能性能优于EPS材料，优良的物理性能可以使其制品可多次回收应用，同时可以在保证包装缓冲效果基础上，通过减小密度，减薄厚度等方式来减少材料用量，减小包装体积；

二、良好的尺寸稳定性，该材料以PS为基材，所以其尺寸稳定性好，远优于EPP材料，为保证汽车件和精密包装件的精度提供良好基础；

三、生产工艺灵活，由于其采用挤出机生产，可以根据客户需要提供不同性能的改性，如抗静电、阻燃，也可定制不同颜色，而且可以做到小批量生产；

四、加工性能优良，该材料的加工工艺和EPS材料差异很小，而且两种材料的模具收缩率一样，XPO材料可以使用现有EPS材料的生产线进行生产，加工成本较低；

五、环保性能优，该材料性能优异，在保证缓冲性能情况下，减少材料的用量，同时其制品可以多次回收利用。同时XPO材料的工艺为挤出法，可以在投料端加入20％-30％PS回收料，该项举措使四川伊斯派德新材料有限公司取得全球回收标准4.0(GRS4.0)认证。以上多重措施，使该材料在原料生产、使用、流通各环节减少对新材料的使用，从而降低材料生产成本，减少自然环境资源的浪费。

六、本发明中将可发性颗粒与聚异氰脲酸酯混合，聚异氰脲酸酯包裹在可发性颗粒的表面，发泡后得到可发性聚烯烃材料。聚异氰脲酸酯具有较高的阻燃性能，提高了可发性聚烯烃材料的防火性能，降低了可发性聚烯烃材料的导热系数，提高了材料的保温性能；聚异氰脲酸酯还增加了可发性颗粒间的粘结力，提高了得到的可发性颗粒的强度。而且，聚异氰脲酸酯包裹在可发性颗粒的表面，阻止了可发性颗粒遇火燃烧、熔融、滴落的现象的发生，是一种绿色环保的材料。

本发明通过加入全氟己酮起协效作用，一方面利用其易汽化的特点，在一定程度上能起到发泡剂的作用，另一方面，全氟己酮还能提高聚苯乙烯发泡材料的阻燃性能，减少阻燃剂的加入量。此外，在聚苯乙烯发泡材料成型后，全氟己酮能留存在聚苯乙烯发泡材料的封闭气泡内，作为一种相变材料提高其保温效果，更有利于其节能减耗，协同效应明显；而加入助膨胀剂有助于发泡珠粒泡孔的均匀性，利于更优异的模塑膨胀性和表观质量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明挤出机的整体结构示意图；

图2是本发明模头组件一的整体结构示意图；

图3是本发明模头组件一的内部结构示意图；

图4是本发明模头组件二的整体结构示意图；

图5是本发明冷却管的侧视结构示意图。

图中：1、底座；11、驱动电机；12、加热箱；13、进料漏斗；14、蓄水槽；2、模头组件一；21、模头壳体一；22、安装槽；23、移动板；24、推动杆；25、气缸一；26、通孔；27、弹簧一；28、梯形块一；29、梯形块二；210、弧形板；211、弹簧二；212、顶环；3、模头组件二；31、模头壳体二；32、气缸二；33、限位条；34、模头安装孔；35、切割刀；36、滑轨；37、半弧形支撑管；38、斜板；39、冷却管；391、进水管；392、排水管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

可发性聚烯烃材料，通过下述重量份原料制备得到：聚苯乙烯树脂97份、聚异氰脲酸酯10份、增韧剂0.2份、发泡剂1份、抗静电剂0.40份、助膨胀剂0.9份、全氟己酮1.06份。

所述抗静电剂为有机铵，所述发泡剂为戊烷，增韧剂为橡胶。

所述助膨胀剂为明矾，平均粒径为2μm。

可发性聚烯烃材料采用如下方法制备而成：

步骤一、首先将聚苯乙烯树脂、加入增韧剂、发泡剂、抗静电剂、助膨胀剂、全氟己酮加入到挤出机混炼混合，并通过挤出法制成可发性颗粒；

步骤二、将可发性颗粒与聚异氰脲酸酯混合，得到混合料；

步骤三、将混合料行膨胀发泡，得到可发性聚烯烃材料。

实施例2

可发性聚烯烃材料，通过下述重量份原料制备得到：聚苯乙烯树脂108份、聚异氰脲酸酯100份、增韧剂0.27份、发泡剂10份、抗静电剂0.489份、助膨胀剂0.96份、全氟己酮1.13份。

所述抗静电剂为有机铵，所述发泡剂为戊烷，增韧剂为橡胶。

所述助膨胀剂为明矾，平均粒径为10μm。

实施例3

可发性聚烯烃材料，通过下述重量份原料制备得到：聚苯乙烯树脂108份、聚异氰脲酸酯80份、增韧剂0.2份、发泡剂10份、抗静电剂0.40份、助膨胀剂0.96份、全氟己酮1.06份。

所述抗静电剂为有机铵，所述发泡剂为戊烷，增韧剂为橡胶。

所述助膨胀剂为明矾，平均粒径为6μm。

实施例4

可发性聚烯烃材料，通过下述重量份原料制备得到：聚苯乙烯树脂100份、聚异氰脲酸酯100份、增韧剂0.25份、发泡剂3份、抗静电剂0.5份、助膨胀剂0.93份、全氟己酮1.1份。

所述抗静电剂为有机铵，所述发泡剂为戊烷，增韧剂为橡胶。

所述助膨胀剂为明矾，平均粒径为3μm。

实施例5

可发性聚烯烃材料，通过下述重量份原料制备得到：聚苯乙烯树脂108份、聚异氰脲酸酯80份、增韧剂0.25份、发泡剂2份、抗静电剂0.45份、助膨胀剂0.95份、全氟己酮1.13份。

所述抗静电剂为有机铵，所述发泡剂为戊烷，增韧剂为橡胶。

所述助膨胀剂为明矾，平均粒径为8μm。

将实施例1-5和EPS发泡成型的模塑制件从在中间平面位置取相同尺寸样件，采用测试方法：ASTM-C203进行测试，测试结果如下表所示：

可发性聚烯烃材料的模塑制件，由可发性聚烯烃材料通过蒸汽模塑成型，所述模塑制件的密度为56.2-57.6kg/m³，10％压缩应变应力不低于307KPa，拉伸强度不低于526KPa，断裂挠屈应力不低于518KPa，导热系数≤0.030w/m。

实施例6

可发性聚烯烃材料的模塑制件采用如下方法制备而成：

S1、将可发性颗粒加入到预发机中，预发；

S2、将预发后的材料加入到料仓中进行熟化；

S3、将熟化后的材料计入到模具中成型；

S4、将成型后的模塑制件加入到烘干房中烘干，并进行包装。

实施例7

参阅图1-5所示，所述挤出机包括底座1，所述底座1的一侧设置有蓄水槽14，所述底座1的顶部固定安装有加热箱12，所述加热箱12的顶部固定安装有进料漏斗13，所述加热箱12的一侧设置有驱动电机11，所述驱动电机11的输出轴与加热箱12内部设置的挤出螺杆连接，所述挤出螺杆外设置有挤出筒，挤出螺杆和挤出筒延伸至模头组件一2内；

所述底座1的顶部一侧固定安装有模头组件一2，所述模头组件一2包括模头壳体一21，所述模头壳体一21的内部开设有安装槽22，所述模头壳体一21的一侧固定安装有多个气缸一25，所述气缸一25的活塞杆上固定安装有移动板23，所述移动板23的四周均安装有推动杆24，所述推动杆24延伸至模头壳体一21内与梯形块一28连接，所述梯形块一28与梯形块二29适配，所述梯形块二29的一侧固定安装有导向柱，所述导向柱延伸至安装槽22内与弧形板210连接，所述导向柱上且位于梯形块二29与模头壳体一21之间套接有弹簧二211，所述安装槽22的中心处固定安装有多个弹簧一27，所述弹簧一27的端部固定安装有顶环212，该弹簧一27的设置，便于通过顶环212将模头顶出，方便取出更换；所述模头壳体一21和移动板23的中心处均开设有与挤出筒适配的通孔26，便于挤出螺杆和挤出筒插入到通孔26进行挤出成型；

所述模头组件一2的一侧设置有模头组件二3，所述模头组件二3包括滑轨36，所述滑轨36上滑动连接有模头壳体二31，可通过伺服电机和丝杆驱动模头壳体二31移动，所述模头壳体二31的内部设置有制冷器，便于对切割后的颗粒进行降温，所述模头壳体二31靠近模头组件一2的一侧开设有模头安装孔34，所述模头安装孔34外周且位于模头壳体二31的内壁上对称安装有橡胶限位条33，具有一定的挤压性，所述限位条33与模头适配，所述模头壳体二31的顶部内壁中心处固定安装有气缸二32，气缸二32的活塞杆上固定安装有切割刀35，所述切割刀35的下方设置有半弧形支撑管37，所述半弧形支撑管37的一侧固定安装有冷却管39，所述冷却管39为中空结构，所述冷却管39的上下端分别设置有进水管391、排水管392，所述冷却管39一侧设置有斜板38，冷却管39、切割刀35和半弧形支撑管37不一定非要是圆形，可以根据需求进行更换形状。

驱动模头组件二3移动，将模头放入到安装槽22中，然后启动气缸一25，带动移动板23移动，并且模头组件二3复位，移动板23通过推动杆24带动梯形块一28移动，进而带动梯形块二29移动，通过导向柱推动弧形板210将模头夹持住，并且要压缩了弹簧一27，此时模头组件二3复位，模头一端会进入到模头安装孔34中，会通过限位条33对模头的两侧进行挤压，压缩弹簧二211，与顶环212配合实现水平方向的限位，模头正好与挤出螺杆和挤出筒对齐，进行挤出成型；该结构，便于对不同类型的模头进行更换使用；

然后原料加入到进料漏斗13中，然后通过挤出螺杆和加热箱12进行加热挤出，通过模头成型之后，启动气缸二32，带动切割刀35对成型的混合料切割，切割后的颗粒存放在冷却管39中进行冷却之后，再被依次推入到蓄水槽14中冷却；可以起到先冷却定型，避免现有的被切割后的颗粒直接被输送出去，由于其还有余热，容易导致其变形。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.可发性聚烯烃材料，其特征在于，通过下述重量份原料制备得到：聚苯乙烯树脂97-108份、聚异氰脲酸酯10-100份、增韧剂0.2-0.27份、发泡剂1-10份、抗静电剂0.40-0.489份、助膨胀剂0.9-0.96份、全氟己酮1.06-1.13份。

2.根据权利要求1所述的可发性聚烯烃材料,其特征在于，所述抗静电剂为有机铵，所述发泡剂为戊烷，增韧剂为橡胶。

3.根据权利要求1所述的可发性聚烯烃材料,其特征在于，所述助膨胀剂为明矾，平均粒径为2-10μm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的可发性聚烯烃材料,其特征在于，采用如下方法制备而成：

步骤一、首先将聚苯乙烯树脂、加入增韧剂、发泡剂、抗静电剂、助膨胀剂、全氟己酮加入到挤出机混炼混合，并通过挤出法制成可发性颗粒；

步骤二、将可发性颗粒与聚异氰脲酸酯混合，得到混合料；

步骤三、将混合料行膨胀发泡，得到可发性聚烯烃材料。

5.可发性聚烯烃材料的模塑制件,其特征在于，由权利要求1-4任一项所述可发性聚烯烃材料通过蒸汽模塑成型，所述模塑制件的密度为56.2-57.6kg/m³，10％压缩应变应力不低于307KPa，拉伸强度不低于526KPa，断裂挠屈应力不低于518KPa，导热系数≤0.030w/m。

6.根据权利要求5所述的可发性聚烯烃材料的模塑制件,其特征在于，采用如下方法制备而成：

S1、将可发性颗粒加入到预发机中，预发；

S2、将预发后的材料加入到料仓中进行熟化；

S3、将熟化后的材料计入到模具中成型；

S4、将成型后的模塑制件加入到烘干房中烘干，并进行包装。