專利名稱：高回彈化學(xué)交聯(lián)聚乙烯發(fā)泡材料及其制備方法
高回彈化學(xué)交聯(lián)聚こ烯發(fā)泡材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及ー種高回彈化學(xué)交聯(lián)聚こ烯發(fā)泡材料及其制備方法。
背景技木目前國(guó)內(nèi)XPE發(fā)泡材料的回彈效果差，閉孔率低，泡孔容易塌陷，在制備過(guò)程中容易出現(xiàn)氣體逸出，使用壽命短，因此通過(guò)研發(fā)復(fù)合材料可有效提高發(fā)泡材料的回彈效果，提高閉孔率及樹(shù)脂基體強(qiáng)度，同時(shí)可有效延長(zhǎng)材料使用壽命，有利于節(jié)能環(huán)保。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供ー種高回彈化學(xué)交聯(lián)聚こ烯發(fā)泡材 料及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的ー種高回彈化學(xué)交聯(lián)聚こ烯發(fā)泡材料，其原料重量份數(shù)為
聚乙烯樹(shù)脂50 100份 弾性體O. I 50份
發(fā)泡劑5 50份 助發(fā)泡劑O. I 10份交聯(lián)劑O. I 5份
助交聯(lián)劑O. I 5份所述的聚こ烯樹(shù)脂為高密度聚こ烯、低密度聚こ烯、線性低密度聚こ烯及其共混物，聚こ烯熔融指數(shù)為O. 3 30。所述的弾性體為包括天然橡膠，合成橡膠，熱塑性弾性體，或者其混合物。所述的發(fā)泡劑包括偶氮ニ甲酰胺，碳酸氫鈉，4，4’ - ニ磺酰肼ニ苯醚，偶氮ニ異丁 臆，偶氮ニ甲酸ニこ酷，N, N’ - ニ亞硝基五次甲基四肢。 所述助發(fā)泡劑包括檸檬酸，氧化鋅，硬脂酸鋅，氧化鉻，尿素，硬脂酸鉛，納米ニ氧化硅，氧化銅。所述的交聯(lián)劑有機(jī)過(guò)氧化物交聯(lián)劑包括α，α-雙叔丁過(guò)氧基ニ異丙苯，ニ叔丁基過(guò)氧化物，過(guò)氧化ニ異丙苯。所述的助交聯(lián)劑包括三烯丙基三聚氰酸酷，三烯內(nèi)基異三聚氰酸酯，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酷，聚三烯丙基異三聚氰酸酷，2，4_ニ苯基-4甲基-1-戊烯，季戊四醇三丙烯酸酯，ニこ烯基苯。
所述的天然橡膠為NR。合成橡膠包括丁苯橡膠，丁腈橡膠，氯丁橡膠，聚異戊ニ烯橡膠，氯化聚こ烯橡膠或者其混合物。熱塑性弾性體包括苯こ烯類熱塑性弾性體，聚氨酯類熱塑性弾性體，聚烯烴類熱塑性弾性體，或者其混合物。所述的苯こ烯類熱塑性弾性體包括聚苯こ烯聚丁ニ烯嵌段共聚物(SBS)，氫化苯こ烯聚丁ニ烯嵌段共聚物(SEBS)，聚苯こ烯聚異戊ニ烯嵌段共聚物(SIS)，氫化SIS，或者其混合物。所述的聚氨酯類弾性體包括聚酯型和聚醚型兩類弾性體，或者其混合物，以及聚酯型以聚對(duì)苯ニ甲酸丁ニ醇酯為硬段，聚醚或聚酯為軟段的嵌段共聚物。
所述的聚烯烴類熱塑性弾性體包括聚こ烯-醋酸こ烯酯(EVA)，三元こ丙橡膠(EPDM)，茂金屬聚烯烴弾性體こ烯-辛烯共聚物(POE)。所述的聚こ烯-醋酸こ烯酯(EVA)的VA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 40%。ー種高回彈化學(xué)交聯(lián)聚こ烯發(fā)泡材料的制備方法，包括下述步驟(I)密煉按計(jì)量將聚こ烯樹(shù)脂，弾性體，發(fā)泡劑，發(fā)泡助劑，交聯(lián)劑，交聯(lián)助劑依次投入密煉機(jī)中進(jìn)行密煉，密煉溫度100 130°C，密煉時(shí)間5 15分鐘；(2)造粒將密煉好的共混物進(jìn)行開(kāi)煉，然后切碎放入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行造粒，擠出機(jī)溫度設(shè)置為100 130°C，螺桿轉(zhuǎn)速為20 60r/min，得到粒料；(3)擠壓制備母片將造粒得到的粒料放入單螺桿擠出機(jī)中，在100 130°C下擠壓得到母片，螺桿轉(zhuǎn)速 20 60r/min ；(4)交聯(lián)發(fā)泡將未交聯(lián)的母片放入分段式發(fā)泡爐中加熱，交聯(lián)段即第一段和第二段溫度設(shè)置為130 180°C，發(fā)泡段溫度設(shè)置為180 240°C，網(wǎng)帶轉(zhuǎn)速O. 5 3m/min ；(5)冷卻定型
將發(fā)泡爐得到的泡沫產(chǎn)品經(jīng)冷卻輥，牽引輥，定型冷卻收卷。本發(fā)明的高回彈XPE發(fā)泡材料是由可發(fā)泡的聚こ烯和弾性體的母片來(lái)生產(chǎn)的，其中聚こ烯為低密度聚こ烯，熔融指數(shù)O. 3 30g/min，彈性體的加入可以提高交聯(lián)后聚こ稀的朝性，使之粘彈性進(jìn)一步提尚，有利于提聞回彈效果，斷裂伸長(zhǎng)率，同時(shí)提聞基體樹(shù)脂的強(qiáng)度，有效提聞使用壽命。通常，配方中包括50 100份的聚こ烯，較佳的為60 90份的重量，與O 50份的弾性體，較佳的為10 40份的重量，交聯(lián)劑為O. 2 2份，較佳的為O. 5 I. 5份，發(fā)泡劑為5 50份，較佳的為10 30份，助發(fā)泡劑為O 10份，較佳的為3 8份，助交聯(lián)劑為O I份，較佳的為O. 2 O. 6份。若選用聚こ烯-醋酸こ烯酯(EVA)為弾性體，其VA含量為10% 40%，較佳的為15% 30%。本發(fā)明所選用的交聯(lián)劑為有機(jī)過(guò)氧化物，選用交聯(lián)劑以及助交聯(lián)劑時(shí)應(yīng)選用低于發(fā)泡劑分解溫度時(shí)能夠進(jìn)行熱分解的交聯(lián)劑，過(guò)氧化ニ異丙苯是ー種常用的交聯(lián)劑。
本發(fā)明所選用的發(fā)泡劑為有機(jī)發(fā)泡劑或者無(wú)機(jī)發(fā)泡劑，無(wú)機(jī)發(fā)泡劑主要用來(lái)平衡有機(jī)發(fā)泡劑的放熱，而發(fā)泡劑的用量主要用來(lái)控制泡沫的密度。發(fā)泡劑的分解溫度應(yīng)高于樹(shù)脂的軟化溫度和交聯(lián)劑的分解溫度。比較常用的有機(jī)發(fā)泡劑為偶氮ニ甲酰胺。而助發(fā)泡劑主要用來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)泡劑的發(fā)氣量和發(fā)泡劑的分解溫度，常用的助發(fā)泡劑為氧化鋅。本發(fā)明的高回彈XPE發(fā)泡材料使用連續(xù)生產(chǎn)エ藝進(jìn)行生產(chǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中，聚こ烯，弾性體，交聯(lián)劑和發(fā)泡劑混合在一起經(jīng)過(guò)密煉，造粒和擠出機(jī)擠壓母片，溫度應(yīng)該控制在交聯(lián)劑和發(fā)泡劑分解溫度以下，同時(shí)應(yīng)大于樹(shù)脂的熔點(diǎn)，從而得到未交聯(lián)發(fā)泡的片材，然后冷卻定型，并送入分段式發(fā)泡爐中進(jìn)行加熱。在發(fā)泡爐的第一段，主要進(jìn)行片材的預(yù)熱，使交聯(lián)劑等小分子進(jìn)行擴(kuò)散，有利于分散均勻，形成均勻的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，溫度設(shè)置相對(duì)較低，一般為130 160°C，第二段時(shí)交聯(lián)劑完全快速分解進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，溫度設(shè)置一般為160 180°C ;最后為發(fā)泡爐的發(fā)泡段，此段溫度設(shè)置要在發(fā)泡劑分解溫度之上，一般為180 240°C。網(wǎng)帶的速度要根據(jù)片材的厚度來(lái)定，一般片材越厚，網(wǎng)帶速度越慢，速度設(shè)置一般為 O. 5 3m/min。待片材發(fā)泡完全后，經(jīng)冷卻輥，牽引輥進(jìn)行冷卻定型，并收卷。為了配方更換方便，通常將非樹(shù)酯的添加剤，如交聯(lián)劑和發(fā)泡劑分別經(jīng)過(guò)密煉造粒得到母粒，料中含有基體樹(shù)脂聚こ烯。這樣可減少生產(chǎn)過(guò)程中的粉塵污染，并保證了配方中各原料的分散均勻性。為了防止交聯(lián)劑和發(fā)泡劑的提前分解，在為交聯(lián)發(fā)泡前的エ藝中即密煉，造粒和擠片過(guò)程中，溫度一定要控制在130°C以下。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是本發(fā)明的高回彈XPE發(fā)泡材料除了具有較高回彈性能外，還具有很高的斷裂伸長(zhǎng)率和較高的韌性，閉孔率明顯提高，吸水性小，拉伸強(qiáng)度提高。同時(shí)本發(fā)明的泡沫材料可通過(guò)熱復(fù)合等熱加工エ藝處理與金屬、紙張、其他樹(shù)脂進(jìn)行熱粘接。廣泛的應(yīng)用于包裝，體育運(yùn)動(dòng)及防護(hù)，交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
以下提供本發(fā)明ー種高回彈化學(xué)交聯(lián)聚こ烯發(fā)泡材料及其制備方法的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例I步驟I先將低密度聚こ烯(ΜΙ0. 8)80份，熱塑性弾性體選用聚こ烯-醋酸こ烯酯(EVA, VA含量20% ) 20份，放入密煉機(jī)中密煉，待樹(shù)脂熔融混合后，將偶氮ニ甲酰胺20份，助發(fā)泡劑氧化鋅2份加入密煉機(jī)中密煉3分鐘；最后將交聯(lián)劑過(guò)氧化ニ異丙苯O. 5份，助交聯(lián)劑三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯O. 3份加入密煉機(jī)中密煉2分鐘，取出進(jìn)行開(kāi)煉。密煉和開(kāi)煉的溫度控制在100-130°C。步驟2將開(kāi)煉得到的共混物進(jìn)行粉碎加入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行造粒，溫度為100-125°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 30r/min。步驟3將粒料加入的單螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠壓母片，溫度為100_125°C，螺桿轉(zhuǎn)速為30r/min,得到厚度為3mm,寬度為300mm的片材。步驟4將此片狀材料通過(guò)ー個(gè)三段式加熱發(fā)泡爐中(上海利柯塑料機(jī)械有限公司生產(chǎn))進(jìn)行交聯(lián)發(fā)泡，第一段爐溫為140°C，第二段爐溫為160°C，第三段爐溫為190°C，網(wǎng)帶傳送速度為I. 2m/min。步驟5將得到的發(fā)泡材料經(jīng)過(guò)冷卻輥和牽引輥進(jìn)行冷卻定型并收卷。所得產(chǎn)品寬度為620mm,厚度為IOmm,密度為O. 03g/cm3經(jīng)泡沫材料落球式回彈儀(上海衡翼精密儀器有限公司生產(chǎn))進(jìn)行測(cè)量，回彈率為 45%。實(shí)施例2 步驟I按照先將低密度聚こ烯(ΜΙ0. 8)80份，三元こ丙橡膠(EPDM) 20份，放入密煉機(jī)中密煉，待樹(shù)脂熔融混合后，將偶氮ニ甲酰胺10份，助發(fā)泡劑氧化鋅2份加入密煉機(jī)中密煉3分鐘；最后將交聯(lián)劑過(guò)氧化ニ異內(nèi)苯O. 5份，助交聯(lián)劑三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯
O.3份加入密煉機(jī)中密煉2分鐘，取出進(jìn)行開(kāi)煉。密煉和開(kāi)煉的溫度控制在100-130°C。步驟2將開(kāi)煉得到的共混物進(jìn)行粉碎加入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行造粒，溫度為100-125°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 30r/min。步驟3將粒料加入的單螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠壓母片，溫度為100_125°C，螺桿轉(zhuǎn)速為30r/min,得到厚度為2mm,寬度為400mm的片材步驟4將此片狀材料通過(guò)ー個(gè)三段式加熱發(fā)泡爐中(上海利柯塑料機(jī)械有限公司生產(chǎn))進(jìn)行交聯(lián)發(fā)泡，第一段爐溫為140°C，第二段爐溫為160°C，第三段爐溫為190°C，網(wǎng)帶傳送速度為I. 5m/min。步驟5將得到的發(fā)泡材料經(jīng)過(guò)冷卻輥和牽引輥進(jìn)行冷卻定型并收卷。所得產(chǎn)品寬度為820mm,厚度為5mm,密度為O. 08g/cm3經(jīng)泡沫材料落球式回彈儀(上海衡翼精密儀器有限公司生產(chǎn))進(jìn)行測(cè)量，回彈率為 55%。本發(fā)明將弾性體混入PE樹(shù)脂中制成發(fā)泡材料，產(chǎn)品回彈率高，同時(shí)具有較高的斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度，韌性優(yōu)異，化學(xué)物理性能穩(wěn)定，能夠廣泛的用于包裝，體育運(yùn)動(dòng)及防護(hù)，交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種高回彈化學(xué)交聯(lián)聚こ烯發(fā)泡材料，其特征在于，原料重量份數(shù)為 聚こ烯樹(shù)脂50 100份， 弾性體O. I 50份， 發(fā)泡劑5 50份， 助發(fā)泡劑O. I 10份， 交聯(lián)劑O. I 5份， 助交聯(lián)劑O. I 5份。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種高回彈化學(xué)交聯(lián)聚こ烯發(fā)泡材料，其特征在于，所述的聚こ烯樹(shù)脂為高密度聚こ烯、低密度聚こ烯、線性低密度聚こ烯及其共混物，聚こ烯熔融指數(shù)為O. 3 30。
3.如權(quán)利要求I所述的ー種高回彈化學(xué)交聯(lián)聚こ烯發(fā)泡材料，其特征在于，所述的彈性體為包括天然橡膠，合成橡膠，熱塑性弾性體，或者其混合物。
4.如權(quán)利要求I所述的ー種高回彈化學(xué)交聯(lián)聚こ烯發(fā)泡材料，其特征在于，所述的發(fā)泡劑包括偶氮ニ甲酰胺，碳酸氫鈉，4，4’ ニ磺酰肼ニ苯醚，偶氮ニ異丁腈，偶氮ニ甲酸ニこ酷，N，N’ - ニ亞硝基五次甲基四肢。
5.如權(quán)利要求I所述的ー種高回彈化學(xué)交聯(lián)聚こ烯發(fā)泡材料，其特征在于，所述助發(fā)泡劑包括檸檬酸，氧化鋅，硬脂酸鋅，氧化鉻，尿素，硬脂酸鉛，納米ニ氧化硅，氧化銅。
6.如權(quán)利要求I所述的ー種高回彈化學(xué)交聯(lián)聚こ烯發(fā)泡材料，其特征在于，所述的交聯(lián)劑有機(jī)過(guò)氧化物交聯(lián)劑包括α，α-雙叔丁過(guò)氧基ニ異丙苯，ニ叔丁基過(guò)氧化物，過(guò)氧化ニ異丙苯。
7.如權(quán)利要求I所述的ー種高回彈化學(xué)交聯(lián)聚こ烯發(fā)泡材料，其特征在于，所述的助交聯(lián)劑包括三烯丙基三聚氰酸酷，三烯丙基異三聚氰酸酯，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酷，聚三烯丙基異三聚氰酸酷，2，4-ニ苯基-4甲基-1-戊烯，季戊四醇三丙烯酸酯，ニこ烯基苯。
8.如權(quán)利要求3所述的ー種高回彈化學(xué)交聯(lián)聚こ烯發(fā)泡材料，其特征在于，所述的天然橡膠為NR ； 合成橡膠包括丁苯橡膠，丁腈橡膠，氯丁橡膠，聚異戊ニ烯橡膠，氯化聚こ烯橡膠或者其混合物。
熱塑性弾性體包括苯こ烯塑性弾性體，聚氨酯熱塑性弾性體，聚烯烴熱塑性弾性體或者其混合物。
9.如權(quán)利要求8所述的ー種高回彈化學(xué)交聯(lián)聚こ烯發(fā)泡材料，其特征在干，所述的苯こ烯熱塑性弾性體包括聚苯こ烯聚丁ニ烯嵌段共聚物(SBS)，氫化苯こ烯聚丁ニ烯嵌段共聚物(SEBS)，聚苯こ烯聚異戊ニ烯嵌段共聚物(SIS)，氫化SIS，或者其混合物； 所述的聚氨酯弾性體包括聚酯型和聚醚型兩類弾性體，或者其混合物，以及聚酯型以聚對(duì)苯ニ甲酸丁ニ醇酯為硬段，聚醚或聚酯為軟段的嵌段共聚物； 所述的聚烯烴熱塑性弾性體包括聚こ烯-醋酸こ烯酯(EVA)，三元こ丙橡膠(EPDM)，茂金屬聚烯烴弾性體こ烯-辛烯共聚物(POE)； 所述的聚こ烯-醋酸こ烯酯(EVA)的VA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 40%。
10.ー種高回彈化學(xué)交聯(lián)聚こ烯發(fā)泡材料的制備方法，包括下述步驟(1)密煉 按計(jì)量將聚こ烯樹(shù)脂，弾性體，發(fā)泡劑，發(fā)泡助劑，交聯(lián)劑，交聯(lián)助劑依次投入密煉機(jī)中進(jìn)行密煉，密煉溫度100 130°C，密煉時(shí)間5 15分鐘； (2)造粒 將密煉好的共混物進(jìn)行開(kāi)煉，然后切碎放入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行造粒，擠出機(jī)溫度設(shè)置為100 130°C，螺桿轉(zhuǎn)速為20 60r/min，得到粒料； (3)擠壓制備母片 將造粒得到的粒料放入單螺桿擠出機(jī)中，在100 130°C下擠壓得到母片，螺桿轉(zhuǎn)速20 60r/min ； (4)交聯(lián)發(fā)泡 將未交聯(lián)的母片放入分段式發(fā)泡爐中加熱，交聯(lián)段即第一段和第二段溫度設(shè)置為130 180°C，發(fā)泡段溫度設(shè)置為180 240°C，網(wǎng)帶轉(zhuǎn)速O. 5 3m/min ； (5)冷卻定型 將發(fā)泡爐得到的泡沫產(chǎn)品經(jīng)冷卻輥，牽引輥，定型冷卻收卷。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高回彈化學(xué)交聯(lián)聚乙烯發(fā)泡材料及其制備方法，主要重量組成是聚乙烯樹(shù)脂50～100份，彈性體0.1～50份，發(fā)泡劑5～50份，交聯(lián)劑0.1～5份，助發(fā)泡劑0.1～10份，助交聯(lián)劑0.1～5份，經(jīng)密煉，造粒，混合擠壓制成非交聯(lián)的擠壓母片，然后通過(guò)加熱使之交聯(lián)發(fā)泡。本發(fā)明將彈性體混入PE樹(shù)脂中制成發(fā)泡材料，產(chǎn)品回彈率高，同時(shí)具有較高的斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度，韌性優(yōu)異，化學(xué)物理性能穩(wěn)定，能夠廣泛的用于包裝，體育運(yùn)動(dòng)及防護(hù)，交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08L7/00GK102690459SQ20121012952
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者公維光, 易紅玲, 林珩, 王威, 鄭柏存, 魏婷 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)