CN118085479A - 一种泡棉材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于泡棉材料领域，特别涉及一种泡棉材料及制备方法。水性高分子材料：15‑40份；发泡剂：5‑20份；交联剂：0.1‑5.0份；保湿剂：1‑20份；水：10‑70份；所述发泡剂包括高分子膨胀微球。本申请通过水性高分子料位主要原料，通过水性高分子材料具有强亲水性，能与原料中的水分结合并有效分散，通过高分子膨胀微球进行发泡时，能形成均匀稳定的发泡体系，从而使本申请制备的泡棉材料的空隙结构更加稳定和致密均匀，改善传统泡棉材料发泡效果不佳的缺陷。
Description
技术领域
本发明属于泡棉材料领域，特别涉及一种泡棉材料及制备方法。
背景技术
聚丙烯泡沫材料具有耐腐蚀、耐蠕变、耐高温、低介电、力学性能好等特点，广泛应用于缓冲包装、航天器模型、汽车顶棚、动力电池、5G通讯天线罩等诸多领域。
聚丙烯泡沫应用在汽车、电池、天线罩等场景中，需要其在相对恶劣的环境中保持本身良好性能的同时具有较高的阻燃性。另外，聚合物材料燃烧所产生的熔滴物具有极高的温度并可能持续燃烧，增加危险性和破坏性，因此阻燃抗熔滴泡沫材料的开发具有十分重要的意义。
在专利CN115073854中，虽然制备出的聚丙烯泡沫在离开火焰时能够立即熄灭，但同时有熔滴物落下，这一问题尚需解决。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于制备出同时具有阻燃性和抗熔滴的聚丙烯泡沫材料。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本申请公开了一种泡棉材料，包括以下重量份物质：
水性高分子材料：15-40份；
发泡剂：5-20份；
交联剂：0.1-5.0份；
保湿剂：1-20份；
水：10-70份；
所述发泡剂包括高分子膨胀微球。
通过上述技术方案，本申请通过水性高分子料位主要原料，通过水性高分子材料具有强亲水性，能与原料中的水分结合并有效分散，通过高分子膨胀微球进行发泡时，能形成均匀稳定的发泡体系，从而使本申请制备的泡棉材料的空隙结构更加稳定和致密均匀，改善传统泡棉材料发泡效果不佳的缺陷。
进一步的，所述泡棉材料还包括改性复合料，所述改性复合料包括以下重量份物质：
改性填料：0.1-30份；
防凝固改性剂：0.1-15份；
复合乳液：1-30份；
所述改性填料包括木粉、钙粉中的至少一种。
通过上述技术方案，本申请进一步优化泡棉材料的组分，通过选用改性填料对泡棉材料的有效添加，改善单一发泡体系强度不佳的缺陷，本申请通过优化改性填料的比例，在有效提高泡棉材料强度的同时，兼顾其良好的均匀性和稳定性，使改性填料在添加后通过复合乳液的有效添加，形成均匀的分散体系。
进一步的，所述防凝固改性剂为丙三醇。
通过上述技术方案，本申请选用丙三醇对原料进行进一步填充，由于本申请采用了复合乳液作为主要的组分原料，其具有一定的疏水性，在其与亲水的水性高分子进行复配后，其分散体系稳定性不佳，通过优化甘油的组分，有效防止复合乳液的凝固的同时，改善泡棉材料的原料的均匀分散性能。
进一步的，所述复合乳液包括等质量混合的丙烯酸乳液和醋酸乙烯乳液。
进一步的，所述水性高分子材料包括聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
进一步的，所述交联剂包括硼砂或者硼酸中的至少一种。
第二方面，本申请提供了一种泡棉材料的制备方法，采用以下技术方案：
一种泡棉材料的制备方法，包括以下制备步骤：
按配方分别称取各组分原料，先取聚乙烯醇和水混合后，保温处理，收集溶解液；
将交联剂和发泡剂添加至溶解液中，搅拌混合并添加1/2总质量的保湿剂，搅拌混合并置于挤出装置中，收集挤出物料并将水、剩下的保湿剂和改性复合料混合，置于辊压装置中，辊压处理并将其辊压包覆至纸质桶装模具表面；
待包覆完成后，干燥处理并调节干燥水分，即可制备得所述泡棉材料。
通过上述技术方案，本申请通过优化制备方案，通过先混料挤出后，再辊压成型，整体方案不仅实现了原料的均匀混合，同时制备方案简单易行，通过辊压成型的方案，使制备的泡棉材料具有良好的结构强度和力学性能。
进一步的，所述干燥水分为10-30％。
进一步的，所述挤出机挤出参数包括：
挤出机模头温度80-150℃，挤出机转速50r/min。
通过上述技术方案，本申请通过优化挤出机挤出参数，使挤出的物料保持良好的混合均匀度和强度。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
第一、本申请通过水性高分子料位主要原料，通过水性高分子材料具有强亲水性，能与原料中的水分结合并有效分散，通过高分子膨胀微球进行发泡时，能形成均匀稳定的发泡体系，从而使本申请制备的泡棉材料的空隙结构更加稳定和致密均匀，改善传统泡棉材料发泡效果不佳的缺陷。
第二、本申请进一步优化泡棉材料的组分，通过选用改性填料对泡棉材料的有效添加，改善单一发泡体系强度不佳的缺陷，本申请通过优化改性填料的比例，在有效提高泡棉材料强度的同时，兼顾其良好的均匀性和稳定性，使改性填料在添加后通过复合乳液的有效添加，形成均匀的分散体系。
第三、本申请通过优化制备方案，通过先混料挤出后，再辊压成型，整体方案不仅实现了原料的均匀混合，同时制备方案简单易行，通过辊压成型的方案，使制备的泡棉材料具有良好的结构强度和力学性能。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。
本发明所有工艺，其简称均属于本领域的常规简称，每个简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据简称，能够理解其常规的工艺步骤。
制备例1
复合乳液：取500g丙烯酸乳液和500g醋酸乙烯乳液搅拌混合，200W下超声分散20min，收集得复合乳液。
制备例2
改性复合料1
取1kg复合乳液、0.05kg丙三醇、0.05kg改性填料，搅拌混合，收集得改性复合料1。
制备例3
改性复合料2
取1.5kg复合乳液、0.8kg丙三醇、1.5kg改性填料，搅拌混合，收集得改性复合料2。
制备例4
改性复合料3
取3kg复合乳液、1.5kg丙三醇、3kg改性填料，搅拌混合，收集得改性复合料3。
实施例1
一种泡棉材料，包括以下组分：
15kg聚乙烯醇、5kg高分子膨胀微球、0.1kg交联剂硼砂、0.5kg保湿剂甘油、10kg水和1.2kg改性复合料1。
一种泡棉材料的制备方法，包括以下制备步骤：
按配方分别称取各组分原料，先取聚乙烯醇和水混合后，保温处理，收集溶解液；
将交联剂和发泡剂添加至溶解液中，搅拌混合并添加1/2总质量的保湿剂，搅拌混合并置于挤出装置中，在温度80℃、挤出机转速50r/min下挤出处理并收集挤出物料并将水、剩下的保湿剂和改性复合料混合，置于辊压装置中，辊压压力为0.5MPa辊压处理并将其辊压包覆至纸质桶装模具表面；
待包覆完成后，干燥处理并调节干燥水分至10-30％，即可制备得所述泡棉材料。
实施例2
一种泡棉材料，包括以下组分：
25kg聚乙烯醇、15kg高分子膨胀微球、2.5kg交联剂硼砂、10kg保湿剂甘油、40kg水和30kg改性复合料1。
一种泡棉材料的制备方法，包括以下制备步骤：
按配方分别称取各组分原料，先取聚乙烯醇和水混合后，保温处理，收集溶解液；
将交联剂和发泡剂添加至溶解液中，搅拌混合并添加1/2总质量的保湿剂，搅拌混合并置于挤出装置中，在温度80℃、挤出机转速50r/min下挤出处理并收集挤出物料并将水、剩下的保湿剂和改性复合料混合，置于辊压装置中，辊压压力为0.5MPa辊压处理并将其辊压包覆至纸质桶装模具表面；
待包覆完成后，干燥处理并调节干燥水分至20％，即可制备得所述泡棉材料。
实施例3
一种泡棉材料，包括以下组分：
40kg聚乙烯醇、20kg高分子膨胀微球、5.0kg交联剂硼砂、20kg甘油、70kg水和75kg改性复合料1。
一种泡棉材料的制备方法，包括以下制备步骤：
按配方分别称取各组分原料，先取聚乙烯醇和水混合后，保温处理，收集溶解液；
将交联剂和发泡剂添加至溶解液中，搅拌混合并添加1/2总质量的保湿剂，搅拌混合并置于挤出装置中，在温度80℃、挤出机转速50r/min下挤出处理并收集挤出物料并将水、剩下的保湿剂和改性复合料混合，置于辊压装置中，辊压压力为0.5MPa辊压处理并将其辊压包覆至纸质桶装模具表面；
待包覆完成后，干燥处理并调节干燥水分至30％，即可制备得所述泡棉材料。
实施例4
一种泡棉材料，包括以下组分：
25kg聚乙烯醇、15kg高分子膨胀微球、2.5kg交联剂硼砂、10kg保湿剂甘油、40kg水和30kg改性复合料2。
一种泡棉材料的制备方法，包括以下制备步骤：
按配方分别称取各组分原料，先取聚乙烯醇和水混合后，保温处理，收集溶解液；
将交联剂和发泡剂添加至溶解液中，搅拌混合并添加1/2总质量的保湿剂，搅拌混合并置于挤出装置中，在温度80℃、挤出机转速50r/min下挤出处理并收集挤出物料并将水、剩下的保湿剂和改性复合料混合，置于辊压装置中，辊压压力为0.5MPa辊压处理并将其辊压包覆至纸质桶装模具表面；
待包覆完成后，干燥处理并调节干燥水分至20％，即可制备得所述泡棉材料。
实施例5
一种泡棉材料，包括以下组分：
25kg聚乙烯醇、15kg高分子膨胀微球、2.5kg交联剂硼砂、10kg保湿剂甘油、40kg水和30kg改性复合料3。
一种泡棉材料的制备方法，包括以下制备步骤：
按配方分别称取各组分原料，先取聚乙烯醇和水混合后，保温处理，收集溶解液；
将交联剂和发泡剂添加至溶解液中，搅拌混合并添加1/2总质量的保湿剂，搅拌混合并置于挤出装置中，在温度80℃、挤出机转速50r/min下挤出处理并收集挤出物料并将水、剩下的保湿剂和改性复合料混合，置于辊压装置中，辊压压力为0.5MPa辊压处理并将其辊压包覆至纸质桶装模具表面；
待包覆完成后，干燥处理并调节干燥水分至20％，即可制备得所述泡棉材料。
性能检测试验
对实施例1-5技术方案中制备的泡棉材料进行性能测试：
采用邵氏LX-C硬度计，对其硬度进行测试；
压缩回弹性：按GB/T6670—2008测试；
拉伸强度和拉断伸长率：按GB/T528—2009测试；
密度：按ASTMD3574测试；
具体检查效果如下表表1。
表1性能检测表
| 样品 | 硬度 | 压缩回弹性/％ | 拉断伸长率/％ | 拉伸强度/kPa |
| 实施例1 | 30 | 56.8 | 125 | 35 |
| 实施例2 | 72 | 59.7 | 142 | 42 |
| 实施例3 | 95 | 57.3 | 133 | 38 |
| 实施例4 | 88 | 58.4 | 136 | 45 |
| 实施例5 | 75 | 58.1 | 129 | 40 |
根据实施例1-5的方案，结合表1数据，进行分析说明。
结合实施例1-3可以看出，本申请通过水性高分子料位主要原料，通过水性高分子材料具有强亲水性，能与原料中的水分结合并有效分散，通过高分子膨胀微球进行发泡时，能形成均匀稳定的发泡体系，从而使本申请制备的泡棉材料的空隙结构更加稳定和致密均匀，改善传统泡棉材料发泡效果不佳的缺陷。
将实施例1-3和实施例4-5进行对比，进一步说明本申请技术方案通过选用改性填料对泡棉材料的有效添加，改善单一发泡体系强度不佳的缺陷，本申请通过优化改性填料的比例，在有效提高泡棉材料强度的同时，兼顾其良好的均匀性和稳定性，使改性填料在添加后通过复合乳液的有效添加，形成均匀的分散体系。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种泡棉材料，其特征在于，包括以下重量份物质：
水性高分子材料：15-40份；
发泡剂：5-20份；
交联剂：0.1-5.0份；
保湿剂：1-20份；
水：10-70份；
所述发泡剂包括高分子膨胀微球。
2.根据权利要求1所述的一种泡棉材料，其特征在于，还包括改性复合料，所述改性复合料包括以下重量份物质：
改性填料：0.1-30份；
防凝固改性剂：0.1-15份；
复合乳液：1-30份；
所述改性填料包括木粉、钙粉中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种泡棉材料，其特征在于，所述防凝固改性剂为丙三醇。
4.根据权利要求2所述的一，其特征在于，所述复合乳液包括等质量混合的丙烯酸乳液和醋酸乙烯乳液。
5.根据权利要求1所述的一种泡棉材料，其特征在于，所述水性高分子材料包括聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种泡棉材料，其特征在于，所述交联剂包括硼砂或者硼酸中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种泡棉材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
按配方分别称取各组分原料，先取聚乙烯醇和水混合后，保温处理，收集溶解液；
将交联剂和发泡剂添加至溶解液中，搅拌混合并添加1/2总质量的保湿剂，搅拌混合并置于挤出装置中，收集挤出物料并将水、剩下的保湿剂和改性复合料混合，置于辊压装置中，辊压处理并将其辊压包覆至纸质桶装模具表面；
待包覆完成后，干燥处理并调节干燥水分，即可制备得所述泡棉材料。
8.根据权利要求7所述的一种泡棉材料的制备方法，其特征在于，所述干燥水分为10-30％。
9.根据权利要求7所述的一种泡棉材料的制备方法，其特征在于，所述挤出机挤出参数包括：
挤出机模头温度80-150℃，挤出机转速50r/min。
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