專利名稱：一種碳酸鈣高填充聚乙烯泡沫材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚乙烯泡沫材料及其制備方法，特別涉及一種以高含量無(wú)機(jī)粉體填充的碳酸鈣高填充聚乙烯泡沫材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚乙烯泡沫材料具有良好的韌性、化學(xué)穩(wěn)定性、絕緣和隔熱性能，而且價(jià)格相對(duì)低廉，成為當(dāng)前泡沫材料中最大的品種。當(dāng)前的聚乙烯泡沫一般以聚乙烯樹脂為基材，以偶氮類發(fā)泡劑或二氧化碳為發(fā)泡劑，過氧化二異丙苯為交聯(lián)劑。并根據(jù)需要加入部分助發(fā)泡劑和阻燃劑等制備而成，近幾年為了提高聚乙烯熔體強(qiáng)度，有科技人員研究了納米碳酸鈣填充的聚乙烯泡沫材料，(納米碳酸鈣填充聚乙烯/聚丙烯共混體系的發(fā)泡性能研究，李剛，范杰，化工新型材料，2007，35 (2):49-51)。也有人為了提高泡沫材料的剛性在聚乙烯泡沫材料體系中加入了少量碳酸鈣。但是添加的碳酸鈣比例一般都較低，碳酸鈣在體系中的量一般不超過30%。而且由于碳酸鈣的加入導(dǎo)致了樹脂體系的加工溫度、發(fā)泡溫度顯著提高， 樹脂熔體強(qiáng)度降低，現(xiàn)有發(fā)泡體系已經(jīng)無(wú)法應(yīng)用，因此有人研究了添加乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)來(lái)降低體系的發(fā)泡溫度，也有人開發(fā)了碳酸鈣填充后如何降低加工溫度的新技術(shù)(降低碳酸鈣顆粒填充高密聚乙烯復(fù)合材料加工溫度的方法，200810242659. 2)。但這些體系中的碳酸鈣的總含量一般都不超過體系的30%。在實(shí)際應(yīng)用中，密度低固然是泡沫塑料的一個(gè)優(yōu)勢(shì)，但是很多場(chǎng)合需要密度稍高的保溫隔熱聚乙烯泡沫材料，因此高碳酸鈣填充的聚乙烯泡沫材料在實(shí)際應(yīng)用中有其一定的市場(chǎng)。而且高含量碳酸鈣填充的聚乙烯泡沫強(qiáng)度好，模量高，有自己獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)。但是由于高碳酸鈣填充的聚乙烯體系加工溫度會(huì)顯著提高，現(xiàn)有的發(fā)泡交聯(lián)體系不適應(yīng)高碳酸鈣含量的聚乙烯材料的發(fā)泡加工。本發(fā)明針對(duì)碳酸鈣含量超過50%的高碳酸鈣填充聚乙烯體系，發(fā)明了采用適應(yīng)高填充聚乙烯發(fā)泡的吸熱放熱發(fā)泡劑吸熱-放熱平衡型高溫發(fā)泡體系和高溫交聯(lián)劑等的新高填充聚乙烯發(fā)泡工藝和碳酸鈣填充的聚乙烯發(fā)泡材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種碳酸鈣高填充的聚乙烯泡沫材料及其制備方法，解決碳酸鈣高填充聚乙烯材料加工熔點(diǎn)高及發(fā)泡交聯(lián)體系不能制備高填充聚乙烯的問題，使該聚乙烯泡沫中碳酸鈣的含量可高達(dá)整個(gè)材料的50%以上，而且可以保持高碳酸鈣含量材料的性能特點(diǎn)，具有高模量，高強(qiáng)度的特點(diǎn)。采用的技術(shù)方案是
一種碳酸鈣高填充聚乙烯泡沫材料，由下列組分混合均勻并加熱、加壓、發(fā)泡擠出而成，按重量份數(shù)計(jì)分別為
聚乙烯15-45
碳酸鈣55-85
偶聯(lián)劑O. 2-0. 5交聯(lián)劑O. 5-2
發(fā)泡劑1-5
上述的聚乙烯為高密度聚乙烯或低密度聚乙烯或其兩種化合物。上述的碳酸鈣要求其細(xì)度在300目以上，可以是重質(zhì)碳酸鈣，也可以是輕質(zhì)碳酸鈣及其兩者任意比例的碳酸鈣。上述的偶聯(lián)劑主要是鈦系偶聯(lián)劑、鋁系偶聯(lián)劑、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑。上述的交聯(lián)劑為高溫交聯(lián)劑，在150°C 180范圍內(nèi)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，如2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過氧化己炔、偕-二過氧特丁基-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、1，3-二特丁基過
氧化異丙基苯。 上述的發(fā)泡劑是由放熱型發(fā)泡劑和吸熱型發(fā)泡劑混合而成的熱平衡混合發(fā)泡劑，要求混合后發(fā)泡劑的生成焓在-150J/g至150J/g范圍內(nèi)由下列重量組分經(jīng)混合而成
偶氮二甲酰胺(AC)10
碳酸鈉鹽1-8
聚羥基酸鈉鹽0-6
一種碳酸鈣高填充聚乙烯泡沫材料的制備方法，包括如下步驟
步驟一細(xì)度大于300目的碳酸鈣在干燥設(shè)備中在80-200°C溫度下干燥至含水量(O. 1% ；
步驟二 將步驟一干燥后的碳酸鈣與設(shè)定比例的偶聯(lián)劑在高混機(jī)內(nèi)攪拌，加熱活化，混合10-20min至化合物溫度不低于115°C ；
步驟三根據(jù)發(fā)泡劑設(shè)定配方將集中發(fā)泡劑混合均勻；
步驟四將步驟二中活化了的碳酸鈣自然冷卻到60°C后按設(shè)定配方將聚乙烯，交聯(lián)齊U、發(fā)泡劑混合物等加入高混機(jī)內(nèi)混合均勻或?qū)⒒罨说奶妓徕}冷卻自然冷卻到60°C后按設(shè)定配方將聚乙烯加入高混機(jī)內(nèi)混合均勻，并用擠出機(jī)造粒。在將碳酸鈣聚乙烯混合顆粒和交聯(lián)劑、發(fā)泡劑混合物等在混合裝置中混合均勻；
步驟五將步驟四中的混合物在90-150°C用密煉機(jī)密煉均勻，然后用將熔體模壓發(fā)泡機(jī)中以180— 230°C，5-40MPa條件下發(fā)泡3 20分鐘，冷卻脫模，并在此升溫至180—230 0C 二次發(fā)泡即可制得聚乙烯泡沫材料或?qū)⒉襟E四中的混合物在180—230 °C下利用擠出機(jī)擠出成型制備聚乙烯發(fā)泡材料。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是
本發(fā)明可以將高碳酸鈣含量聚乙烯進(jìn)行發(fā)泡，制備碳酸鈣含量的聚乙烯泡沫材料，可以有效提高聚乙烯泡沫材料的密度和強(qiáng)度，同時(shí)可以利用部分填充了碳酸鈣的聚乙烯材料，滿足不同場(chǎng)合的需求。本發(fā)明聚乙烯泡沫生產(chǎn)成本低，制備工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述
實(shí)施例一
首先，選取500目的重質(zhì)碳酸鈣細(xì)度7公斤，在115°C下干燥2小時(shí)；在高混機(jī)攪拌混合，并加入O. 2公斤鈦酸鋅酯偶聯(lián)劑，通過高速攪拌至溫度為115°C ;再加入高密度聚乙烯5公斤，低速混合5分鐘。將混合物加入密煉機(jī)中并加入300克2，5- 二甲基-2，5- 二叔丁基過氧化己炔，150克聚羥基酸鈉鹽，200克偶氮二甲酰胺，在120°C密煉10分鐘，化合物加入到模壓發(fā)泡機(jī)，在195°C，25MPa條件下反應(yīng)13分鐘，泄壓冷卻，脫模，然后將泡沫放置到200°C烘箱中繼續(xù)發(fā)泡30分鐘，即可得到目標(biāo)聚乙烯發(fā)泡材料。 實(shí)施例二
選取2500目輕質(zhì)碳酸鈣細(xì)度10公斤，在100°C下干燥3小時(shí)；在高混機(jī)攪拌混合，并加入O. 3公斤鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑，溫度為150°C，混合IOmin ;再加入低密度聚乙烯10公斤，500克1，3- 二特丁基過氧化異丙基苯，400克碳酸氫鈉鹽，300克偶氮二甲酰胺，低速混合5分鐘。將混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中205°C條件下擠出，然后將泡沫通過200°C熱風(fēng)通道3分鐘，即可得到目標(biāo)聚乙烯發(fā)泡材料。
權(quán)利要求
1.一種碳酸鈣高填充聚乙烯泡沫材料，其特征在于由下列組分混合均勻并加熱、加壓、發(fā)泡擠出而成，按重量份數(shù)計(jì)分別為 聚乙烯15-45 碳酸鈣55-85 偶聯(lián)劑O. 2-0. 5 交聯(lián)劑O. 5-2 發(fā)泡劑1-5。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種碳酸鈣高填充聚乙烯泡沫材料，其特征在于所述的聚乙烯為高密度聚乙烯或低密度聚乙烯或其兩種化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種碳酸鈣高填充聚乙烯泡沫材料，其特征在于所述的碳酸鈣要求其細(xì)度在300目以上，可以是重質(zhì)碳酸鈣，也可以是輕質(zhì)碳酸鈣及其兩者任意比例的碳酸鈣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種碳酸鈣高填充聚乙烯泡沫材料，其特征在于所述的偶聯(lián)劑是鈦系偶聯(lián)劑、鋁系偶聯(lián)劑、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種碳酸鈣高填充聚乙烯泡沫材料，其特征在于所述的交聯(lián)劑為高溫交聯(lián)劑，在150°C 180范圍內(nèi)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，如2，5- 二甲基-2，5- 二叔丁基過氧化己炔、偕-二過氧特丁基_3，3，5-三甲基環(huán)己烷、1，3- 二特丁基過氧化異丙基苯。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種碳酸鈣高填充聚乙烯泡沫材料，其特征在于所述的發(fā)泡劑是由放熱型發(fā)泡劑和吸熱型發(fā)泡劑混合而成的熱平衡混合發(fā)泡劑，要求混合后發(fā)泡劑的生成焓在_150J/g至150J/g范圍內(nèi)，由下列重量組分經(jīng)混合而成 偶氮二甲酰胺(AC)10 碳酸鈉鹽1-8 聚羥基酸鈉鹽0-6。
7.一種碳酸鈣高填充聚乙烯泡沫材料的制備方法，其特征包括如下步驟 步驟一細(xì)度大于300目的碳酸鈣在干燥設(shè)備中在80-200°C溫度下干燥至含水量(O. 1% ； 步驟二 將步驟一干燥后的碳酸鈣與設(shè)定比例的偶聯(lián)劑在高混機(jī)內(nèi)攪拌，加熱活化，混合10-20min至化合物溫度不低于115°C ； 步驟三根據(jù)發(fā)泡劑設(shè)定配方將集中發(fā)泡劑混合均勻； 步驟四將步驟二中活化了的碳酸鈣自然冷卻到60°C后按設(shè)定配方將聚乙烯，交聯(lián)齊U、發(fā)泡劑混合物等加入高混機(jī)內(nèi)混合均勻或?qū)⒒罨说奶妓徕}冷卻自然冷卻到60°C后按設(shè)定配方將聚乙烯加入高混機(jī)內(nèi)混合均勻，并用擠出機(jī)造粒，在將碳酸鈣聚乙烯混合顆粒和交聯(lián)劑、發(fā)泡劑混合物等在混合裝置中混合均勻； 步驟五將步驟四中的混合物在90-150°C用密煉機(jī)密煉均勻，然后用將熔體模壓發(fā)泡機(jī)中以180— 230°C，5-40MPa條件下發(fā)泡3 20分鐘，冷卻脫模，并在此升溫至180— 230°C二次發(fā)泡即可制得聚乙烯泡沫材料或?qū)⒉襟E四中的混合物在180— 230°C下利用擠出機(jī)擠出成型制備聚乙烯發(fā)泡材料。
全文摘要
一種碳酸鈣高填充聚乙烯泡沫材料，其特征在于由下列組分混合均勻并加熱、加壓、發(fā)泡擠出而成，按重量份數(shù)計(jì)分別為聚乙烯15-45、碳酸鈣55-85、偶聯(lián)劑0.2-0.5、交聯(lián)劑0.5-2、發(fā)泡劑1-5。其制備方法，包括如下步驟步驟一將細(xì)度大于300目的碳酸鈣干燥；步驟二將干燥后的碳酸鈣與偶聯(lián)劑在高混機(jī)內(nèi)攪拌，加熱活化；步驟三根據(jù)發(fā)泡劑設(shè)定配方將集中發(fā)泡劑混合均勻；步驟四將活化了的碳酸鈣自然冷卻，按設(shè)定配方將聚乙烯，交聯(lián)劑、發(fā)泡劑混合物等加入高混機(jī)內(nèi)混合均勻；步驟五將步驟四中的混合物利用擠出機(jī)擠出成型制備聚乙烯發(fā)泡材料。本發(fā)明可有效提高泡沫材料的密度和強(qiáng)度，生產(chǎn)成本低，制備工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)C08J9/04GK102924781SQ20121043160
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者宋旭, 邵壯, 李昕憶 申請(qǐng)人:宋旭