專(zhuān)利名稱：一種工程塑料用發(fā)泡母料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工程塑料用發(fā)泡母料及其制備方法
背景技術(shù)：
泡沫塑料是由大量氣體微孔分散于固體塑料中而形成的一類(lèi)高分子材料，具有質(zhì)輕、隔熱、吸音、減震等特性，且介電性能優(yōu)于基體樹(shù)脂，用途很廣。幾乎各種塑料均可做成泡沫塑料，發(fā)泡成型已成為塑料加工中一個(gè) 重要領(lǐng)域。20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的結(jié)構(gòu)泡沫塑料，以芯層發(fā)泡、皮層不發(fā)泡為特征，外硬內(nèi)韌，比強(qiáng)度(以單位質(zhì)量計(jì)的強(qiáng)度)高，耗料省，日益廣泛地代替木材用于建筑和家具工業(yè)中。聚烯烴的化學(xué)或輻射交聯(lián)發(fā)泡技術(shù)取得成功，使泡沫塑料的產(chǎn)量大幅度增加。經(jīng)共混、填充、增強(qiáng)等改性塑料制得的泡沫塑料，具有更優(yōu)良的綜合性能，能滿足各種特殊用途的需要。例如用反應(yīng)注射成型制得的玻璃纖維增強(qiáng)聚氨酯泡沫塑料，已用作飛機(jī)、汽車(chē)、計(jì)算機(jī)等的結(jié)構(gòu)部件；而用空心玻璃微珠填充聚苯并咪唑制得的泡沫塑料，質(zhì)輕而耐高溫，已用于航天器中。泡沫塑料與純塑料相比，具有密度低，質(zhì)輕，比強(qiáng)度高，其強(qiáng)度隨密度增加而增大，有吸收沖擊載荷的能力，有優(yōu)良的緩沖減震性能，隔音吸音性能，熱導(dǎo)率低，隔熱性能好，優(yōu)良的電絕緣性能，具有耐腐蝕、耐霉菌性能。軟質(zhì)泡沫塑料具有彈性優(yōu)良等性能。(I)容重很低，可減輕包裝重量，降低運(yùn)輸費(fèi)用；(2)具有優(yōu)良的沖擊、振動(dòng)能量的吸收性，用于緩沖防震包裝能大大減少產(chǎn)品的破損；(3)對(duì)溫、濕度的變化適應(yīng)性強(qiáng)，能滿足一般包裝情況的要求；(4)吸水率低、吸濕性小，化學(xué)穩(wěn)定性好，本身不會(huì)對(duì)內(nèi)裝物產(chǎn)生腐蝕，且對(duì)酸、堿等化學(xué)藥品有較強(qiáng)的耐受性；(5)導(dǎo)熱率低，可用于保溫隔熱包裝，如冰淇淋杯、快餐容器及保溫魚(yú)箱等；(6)成型加工方便，可以采用模壓、擠出、注射等成型方法制成各種泡沫襯墊、泡沫塊、片材等。容易進(jìn)行二次成型加工，如泡沫板材經(jīng)熱成型可制成各種快餐容器等。另外，泡沫塑料塊也可用粘合劑進(jìn)行自身粘接或與其它材料粘接，制成各種緩沖襯墊等。常用的發(fā)泡母料以ABS為基料，配合發(fā)泡劑和活化劑，也會(huì)配有3000目左右的滑石粉為泡孔成核劑，但這類(lèi)規(guī)格的滑石粉會(huì)降低工程塑料的沖擊韌性，而且只能應(yīng)用于ABS、HIPS塑料中，其他工程塑料就無(wú)法應(yīng)用。以ABS為基料的發(fā)泡劑及各種助劑都是選用極小粒徑有機(jī)材料，所以在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法用直接擠出法來(lái)生產(chǎn)，只能將所有的配料在加溫的條件在高速控合機(jī)內(nèi)進(jìn)行混合，使環(huán)氧化的EVA樹(shù)脂能熔化包覆在各種粉體表面，提高其配料的堆積密度，才能用擠出法一次擠出成顆粒狀的成品。導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題的原因是發(fā)泡劑、活化劑、泡孔成核劑及其他助劑粒徑小,堆積密度小。發(fā)泡塑料是以塑料為連續(xù)相，氣體分子組成的氣泡為分散相組成的氣/固兩相復(fù)合材料，由于分散在塑料基材的氣泡可以顯著地改變聚合物的形狀，結(jié)構(gòu)和性能，因而這種兼具固體和氣體性能的復(fù)合材料具有獨(dú)特的性能，如質(zhì)量輕、熱導(dǎo)率底，隔熱，隔音性能好，抗沖擊性能優(yōu)良，比強(qiáng)度高等。發(fā)泡塑料的生產(chǎn)方法主要有擠出法，注塑法、吹塑法、滾塑法幾種，本發(fā)明之發(fā)泡母料主要用注塑法生產(chǎn)高密度材料的。也可應(yīng)用于擠出法生產(chǎn)中密度的發(fā)泡材料。工程塑料為了提高它的材料性能,往往會(huì)添加一定比例特種填充料,如將ABS樹(shù)月旨、對(duì)苯二甲酸丁二醇脂(PBT)、聚酰胺-6 (PA6)、聚酰胺-66 (PA66)、聚碳酸酯(PC)，改性聚苯醚(MPPO)等塑料中添加玻璃釬維后，其材料的力學(xué)性能大幅度提高，但是這些塑料制品往往會(huì)產(chǎn)生翹曲變形，無(wú)法使用。如果這些材料在注塑過(guò)程中添加少量的本發(fā)明的發(fā)泡母料，則塑料制件不易發(fā)生翹曲變形，而且材料的重量減了，其他物理力子性能不會(huì)降低，而且能提高材料的性能，縮短加工周期，增加產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種工程塑料用發(fā)泡母料及其制造方法。更具體的說(shuō)，本發(fā)明提供的方法是共混改性擠出法，所述的共混改性擠出法是以環(huán)氧化乙烯-醋酸乙烯樹(shù)脂(環(huán)氧化 EVA樹(shù)脂)為基料，混合偶氮型發(fā)泡劑、發(fā)泡助劑、加工助劑、填充劑等進(jìn)行高速混合、加熱得到松軟狀物料，再經(jīng)往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)(布斯擠出機(jī))擠成條料，然后切成顆粒料。本發(fā)明中發(fā)泡母料的原料配方是
原料重量百分比
偶氮型發(fā)泡劑16-20%
發(fā)泡助劑2-5%
填充劑10-14%
潤(rùn)滑劑0.4-1%
抗氧化劑O. 2-0. 5%
環(huán)氧化EVA樹(shù)脂余量本發(fā)明中所用的原料是環(huán)氧化EVA樹(shù)脂，將EVA樹(shù)脂進(jìn)行環(huán)氧化結(jié)構(gòu)，提高它與極性樹(shù)脂和非極性樹(shù)脂的相容性。發(fā)泡劑所用量是決定泡孔質(zhì)量的重要因素之一，在本發(fā)明中使用的發(fā)泡劑是選擇發(fā)氣大，發(fā)泡效率高的有機(jī)發(fā)泡劑，如果達(dá)到同樣的發(fā)泡倍率，則發(fā)泡劑的用量就減少，或者提高發(fā)泡母料的濃度?，F(xiàn)有的有機(jī)發(fā)泡劑可分為幾類(lèi)亞硝基化合物、偶氮化合物、酰胺類(lèi)化學(xué)物、尿素衍生物、疊氮化合物等。本發(fā)明中使用的發(fā)泡劑可選擇偶氮化合物中的偶氮二甲酰胺(ADCA或AC)，它是發(fā)泡劑中最穩(wěn)定的品種之一，而且該發(fā)泡劑不助燃，分解放出的氣體主要是氮?dú)饩哂凶韵ㄐ阅?、無(wú)毒、無(wú)臭味、無(wú)污染、不變色，偶氮二甲酰胺粒徑細(xì)，易于在塑料或橡膠內(nèi)分散，常壓發(fā)泡和加壓發(fā)泡均可適用。偶氮二甲酰胺(AC)的用量為16-20%，優(yōu)選17_18%。如果發(fā)泡劑用量太少，發(fā)泡效果不足，如果用量過(guò)大，發(fā)泡倍率可提高，但是在注塑發(fā)泡中以低發(fā)泡制品較為適宜，在制件內(nèi)部產(chǎn)生的分解熱會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。發(fā)泡劑的細(xì)度過(guò)4000目，發(fā)氣量為225-230ml/g°發(fā)泡助劑可以調(diào)節(jié)AC發(fā)泡劑的分解溫度，和分解速度，穩(wěn)定發(fā)泡結(jié)構(gòu)提高發(fā)泡體的質(zhì)量，使它能適應(yīng)各種工程塑料的注塑發(fā)泡的加工工藝。本發(fā)明發(fā)泡母料中采用的發(fā)泡助劑可選擇有機(jī)酸、有機(jī)酸鹽、無(wú)機(jī)酸鹽以及堿土金屬氧化物中的至少一種，相對(duì)于母料的重量，用量為2-5%，優(yōu)選為3-4%。填充劑實(shí)際上是一種增強(qiáng)材料，成為工程塑料的成核劑，提高工程塑料的結(jié)晶溫度，進(jìn)而提高工程塑料的剛性，及沖擊強(qiáng)度，縮短工程塑料發(fā)泡件的冷卻時(shí)間，提高注塑發(fā)泡件的產(chǎn)量，本發(fā)明的填充劑選擇納米級(jí)二氧化硅、10000目細(xì)度的滑石粉以及納米二氧化鈦中的至少一種,相對(duì)于母料的重量,用量為10-14%，優(yōu)選為11-12%。潤(rùn)滑劑要選擇耐溫性能高的材料，在其熔融后，隨著溫度的上升，其粘度系數(shù)變化小，潤(rùn)滑效果好，且與玻璃纖維有較好的結(jié)合性能，所述潤(rùn)滑劑選擇乙撐雙硬酯酸酰胺(EBS)、硅酮粉、油酸酰胺、硬脂酸脂類(lèi)化合物中的至少一種，相對(duì)于母料的重量，用量為
O.4-1%，優(yōu)選為 O. 5-0. 8%。
抗氧化劑選擇受阻酚類(lèi)和/或胺類(lèi)抗氧化劑，相對(duì)于母料的重量，用量在
O.2-0. 5%。對(duì)于制備本發(fā)明發(fā)泡母料的設(shè)備，要求是共混效果好，對(duì)熱敏性助劑不會(huì)產(chǎn)生分解，由于本發(fā)明的發(fā)泡母料中的發(fā)泡劑在共混過(guò)程中很容易分解，所以優(yōu)選往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)(布斯擠出機(jī))，混合原料在擠出機(jī)中進(jìn)行加熱、熔化和共混。混合均勻的物料由熔體泵抽出增壓并擠出成條狀，在機(jī)頭進(jìn)行風(fēng)冷切成圓柱形顆粒狀產(chǎn)品。具體的講，在擠出機(jī)的主加料口，將環(huán)氧化EVA樹(shù)脂、填充劑、潤(rùn)滑劑、抗氧化劑按重量比混合后進(jìn)行喂料，在擠出機(jī)的后部設(shè)有側(cè)向喂料裝置，并配有自動(dòng)計(jì)量裝置，將偶氮型發(fā)泡劑和發(fā)泡助劑的混合物按重量比從側(cè)向喂料裝置進(jìn)行喂料，使所有原料在擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行共混、加熱，將混合好的共混料經(jīng)熔體泵抽出在機(jī)頭進(jìn)行切料成顆粒料。擠出機(jī)工作工藝參數(shù)
1、擠出機(jī)各段加熱溫度范圍
第一段120°C
第二段120°C 第三段115-120°C 第四段115-120°C 熔體泵110°C
2、主機(jī)轉(zhuǎn)速350-400轉(zhuǎn)/分
3、0kg/cm2<擠出壓力< O. lkg/cm具體實(shí)施例方式實(shí)施例I基于母料重量，將70. 3wt %的環(huán)氧化EVA樹(shù)脂、IOwt %的填充劑、O. 5wt %的潤(rùn)滑齊[J、0. 2wt%的抗氧化劑在擠出機(jī)的主加料口進(jìn)行喂料，將16wt%的偶氮二甲酰胺和3wt%的發(fā)泡助劑在擠出機(jī)的側(cè)加料口進(jìn)行喂料。按照擠出機(jī)第一段加熱溫度120°C、第二段加熱溫度120°C、第三段加熱溫度116°C和第四段加熱溫度118°C，且主機(jī)轉(zhuǎn)速為360轉(zhuǎn)/分的工藝條件對(duì)原料進(jìn)行熔融混合，使用熔體泵在110°C溫度和O. 05kg/cm2壓力下抽出所述加熱混合料，并在機(jī)頭進(jìn)行切料成顆粒狀，從而制得發(fā)泡母料。實(shí)施例2
制作工藝與實(shí)施例I相同，不同在于所采用的各原料重量百分比含量是
環(huán)氧化EVA樹(shù)脂64. 8wt%
偶氮二曱酰胺17wt%
發(fā)泡助劑4wt%
填充劑13wt%
潤(rùn)滑劑O. 8wt%
抗氧化劑O. 4wt%實(shí)施例3 基于混合物重量，將本發(fā)明的發(fā)泡母料2wt%與玻璃纖維增強(qiáng)的ABS塑料98wt%進(jìn)行混合，經(jīng)烘干后進(jìn)行注塑加工，得到最終產(chǎn)品。將得到的產(chǎn)品用于吸塵器的滾刷軸，則其重量比由現(xiàn)有技術(shù)的200g/根，降低到176g/根，重量降低12%，而且滾刷軸不會(huì)發(fā)生翹曲變形，表面植毛質(zhì)量?jī)?yōu)良，吸塵器效果則大為改善。實(shí)施例4將玻璃纖維增強(qiáng)的聚酰脂6工程塑料，在注塑加工前混入2. 5%的本發(fā)明發(fā)泡母粒，經(jīng)混合烘干后進(jìn)行注塑加工電器零件，原重量達(dá)350g/件，現(xiàn)加入發(fā)泡母粒后，重量達(dá)315g/件，制品不會(huì)發(fā)生翹曲變形，而注塑的時(shí)間由原來(lái)25秒縮短到20秒，則產(chǎn)量提高25%，這是因?yàn)榘l(fā)明的發(fā)泡母粒內(nèi)配有納米級(jí)的二氧化硅、10000目滑石粉和納米級(jí)的二氧化鈦，這些超細(xì)的填料又是尼龍的成核劑，提高了尼龍的結(jié)晶溫度，則注塑件冷卻時(shí)間可縮短，提聞了廣量。以上實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解地是上述說(shuō)明并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種工程塑料用發(fā)泡母料，基于母料重量，所述母料包括以下重量百分比含量的組分偶氮型發(fā)泡劑16-20wt% 發(fā)泡助劑2-5wt%填充劑10-14wt%潤(rùn)滑劑O. 4-1 wt%抗氧化劑O. 2-0. 5wt% 環(huán)氧化EVA樹(shù)脂余量
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述發(fā)泡母料，其中偶氮型發(fā)泡劑選擇偶氮二甲酰胺，含量為17-18wt%，細(xì)度過(guò) 4000 目，發(fā)氣量為 225-230ml/g。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的發(fā)泡母料，其中所述發(fā)泡助劑選擇有機(jī)酸、有機(jī)酸鹽、無(wú)機(jī)酸鹽和堿土金屬氧化物中的至少一種，含量為3-4wt %。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的發(fā)泡母料，其中填充劑選擇納米級(jí)二氧化硅、過(guò)10000目滑石粉以及納米二氧化鈦中的至少一種，含量為ll_12wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的發(fā)泡母料，其中潤(rùn)滑劑選擇乙撐雙硬酯酸酰胺、硅酮粉、油酸酰胺、硬脂酸脂類(lèi)化合物中的至少一種，含量為O. 5-0. 8wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的發(fā)泡母料，其中抗氧化劑選擇受阻酚類(lèi)和/或胺類(lèi)抗氧化劑。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1-6所述發(fā)泡母料的制備方法，特征在于制備設(shè)備采用往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)，在擠出機(jī)的主加料口，將環(huán)氧化EVA樹(shù)脂、填充劑、潤(rùn)滑劑、抗氧化劑按重量比混合后進(jìn)行喂料，在擠出機(jī)的后部設(shè)有側(cè)向喂料裝置，并配有自動(dòng)計(jì)量裝置，將偶氮型發(fā)泡劑和發(fā)泡助劑按重量比的混合物從側(cè)向喂料裝置進(jìn)行喂料，使所有原料在擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行共混、加熱，將混合好的共混料經(jīng)熔體泵抽出在機(jī)頭進(jìn)行切料成顆粒料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其中擠出機(jī)工作工藝參數(shù)為 .1.擠出機(jī)各段加熱溫度范圍 第一段120°C 第二段120°C 第三段115-120°C 第四段115-120°C 熔體泵110°C .2.主機(jī)轉(zhuǎn)速=350-400轉(zhuǎn)/分. . 3.Okg/cn2 <擠出壓力< O. lkg/cm全文摘要
一種工程塑料用發(fā)泡母料及其制造方法。提供的方法是共混改性擠出法，所述的共混改性擠出法是以環(huán)氧化一乙烯醋酸乙烯樹(shù)脂(環(huán)氧化EVA樹(shù)脂)為基料，混合偶氮型發(fā)泡劑、發(fā)泡助劑、加工助劑、填充劑等進(jìn)行高速混合、加熱已得到松軟狀物料，再經(jīng)往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)(布斯擠出機(jī))擠成條料，然后切成顆粒料。
文檔編號(hào)C08K3/22GK102719026SQ201210211379
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者吳根水 申請(qǐng)人:蘇州俄邦工程塑膠有限公司