本發(fā)明涉及一種泡沫材料，特別是高強(qiáng)度聚乙烯泡沫板材及制備方法。

背景技術(shù)：

聚乙烯泡沫材料是一種使用廣泛的緩沖材料。聚乙烯泡沫具有密度小，化學(xué)性能穩(wěn)定，不易受腐蝕，堅(jiān)韌、有撓性、耐摩擦，加工性能好，易于成型且價(jià)格較便宜等特點(diǎn)。聚乙烯泡沫廣泛用于精密儀器儀表、家用電器、玻璃和陶瓷制品、工藝品、貴重物品等的緩沖包裝，還可制成冷凍食品和熱食品的絕熱容器等。傳統(tǒng)的聚乙烯泡沫是采用低密度聚乙烯為基材，添加一定量的助劑制備而成。存在的問(wèn)題是：傳統(tǒng)聚乙烯泡沫材料的力學(xué)性能較低，主要體現(xiàn)在拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度差，較低的拉伸強(qiáng)度使其在一些對(duì)泡沫材料的強(qiáng)度要求較高的領(lǐng)域不能達(dá)到使用要求。此外，近年來(lái)隨著環(huán)保要求的日益提高，泡沫材料的環(huán)?；蔀檠邪l(fā)熱點(diǎn)，傳統(tǒng)聚乙烯發(fā)泡材料中苯乙酮、2-苯基-2-異丙醇(交聯(lián)劑過(guò)氧化二異丙苯的分解殘余物)和氨氣(發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺分解產(chǎn)生的氣體)對(duì)環(huán)保產(chǎn)生的不利影響，成為亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種機(jī)械性能優(yōu)良、利于環(huán)保的高強(qiáng)度聚乙烯泡沫板材。

本發(fā)明還提供了所述高強(qiáng)度聚乙烯泡沫板材的制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是這樣的：

一種高強(qiáng)度聚乙烯泡沫板材，泡沫板材原料含有下述質(zhì)量份的物質(zhì)：低密度高壓聚乙烯30-50，茂金屬聚乙烯a20-30，茂金屬聚乙烯b30-40，偶氮二甲酰胺13-15，除氨劑3-5，交聯(lián)劑0.5-0.7，氧化鋅0.7-0.9，硬脂酸鋅0.02-0.1，三烯丙基異氰脲酸酯0.1-0.3，硬脂酸0.2-0.5。

上述高強(qiáng)度聚乙烯泡沫板材，所述茂金屬聚乙烯a為?？松璵pe2018ha，所述茂金屬聚乙烯b為陶氏elite5220g，所述交聯(lián)劑為hj-30(過(guò)氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯)，所述除氨劑為hj-b35。

上述高強(qiáng)度聚乙烯泡沫板材，所述原料中還含有0.2-0.5質(zhì)量份的炭黑。

一種制備上述高強(qiáng)度聚乙烯泡沫板材的方法，制備按照下述步驟進(jìn)行：

a、按照配比量稱(chēng)取各原料物質(zhì)；

b、將配比量的茂金屬聚乙烯a、茂金屬聚乙烯b和交聯(lián)劑投入密煉機(jī)熔融共混，控制密煉溫度在120-150℃之間，密煉時(shí)間為5-10分鐘；混煉體在開(kāi)煉機(jī)上薄通精煉5-10遍，利用出片機(jī)出混煉體片備用；

c、取步驟b制備的混煉體片及配比量的除氨劑、氧化鋅、硬脂酸鋅、三烯丙基異氰脲酸酯、炭黑投入到密煉機(jī)內(nèi)進(jìn)行混煉，密煉時(shí)間10-15分鐘，密煉溫度升至125℃時(shí)第一步混煉過(guò)程結(jié)束；

d、密煉機(jī)內(nèi)投入偶氮二甲酰胺開(kāi)始第二步混煉，未加壓狀態(tài)空轉(zhuǎn)150秒，加壓蓋加壓密煉2-3分鐘，第二步混煉結(jié)束；

e、將密煉室上的發(fā)泡劑清掃干凈，繼續(xù)混煉2分鐘，密煉機(jī)混煉工序結(jié)束；

f、將倒出的混煉體在開(kāi)煉機(jī)上精煉，薄通3-5遍，制作成預(yù)發(fā)泡料塊；

g、將預(yù)發(fā)泡料塊放到預(yù)熱好的平板硫化機(jī)模具中在135℃-155℃下進(jìn)行一段硫化發(fā)泡35-40min；

h、將一段發(fā)泡出來(lái)的發(fā)泡體放入預(yù)熱好的二次發(fā)泡機(jī)的模具中在150℃-165℃下去壓發(fā)泡40min-50min；

i、冷卻脫模，制得發(fā)泡板材。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：

1、以低密度高壓聚乙烯為基材，按比例添加兩種茂金屬聚乙烯對(duì)低密度聚乙烯進(jìn)行共混改性，在明顯提高發(fā)泡材料拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了共混材料良好的可操作性和加工性能。

2、選擇的助劑包括環(huán)保型交聯(lián)劑和除氨劑，環(huán)保型交聯(lián)劑不含苯環(huán)的過(guò)氧化有機(jī)物，從根本上解決了苯乙酮和2-苯基-2-異丙醇的產(chǎn)生；除氨劑可以與發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氨氣反應(yīng)并奪取氨氣上的氫，破壞氨氣的分子結(jié)構(gòu)，最終消除發(fā)泡材料中的氨氣，使發(fā)泡材料在密閉的環(huán)境中氨氣的濃度低于3ppm，滿足環(huán)保的要求。

3、本發(fā)明產(chǎn)品基于較高的抗拉伸能力，相比普通聚乙烯泡沫材料熱壓件或冷壓件具有表皮光滑不易褶皺的特點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

分析研究認(rèn)為，現(xiàn)有聚乙烯泡沫抗拉強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度差的主要原因是其分子結(jié)構(gòu)導(dǎo)致，表現(xiàn)在：(1)支鏈度大且長(zhǎng)支鏈比例大，結(jié)晶度較低；(2)分子量分布較寬，力學(xué)性能較差；(3)分子規(guī)整性較差，結(jié)晶度較低。欲提高聚乙烯泡沫抗拉強(qiáng)度，需從改善聚乙烯泡沫分子結(jié)構(gòu)入手。本發(fā)明采用茂金屬聚乙烯對(duì)低密度聚乙烯進(jìn)行共混改性，其中添加?？松璵pe2018ha提高發(fā)泡材料拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度；添加陶氏elite5220g改善?？松璵pe2018ha材料在高溫下的熔體強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了共混材料良好的可操作性和加工性能。

?？松璵pe2018ha采用乙烯作為共聚單體，支鏈非常短，結(jié)晶度高，拉伸強(qiáng)度可達(dá)60mpa以上，因而用作聚乙烯力學(xué)性能改進(jìn)的主基材。但是?？松璵pe2018ha的熔體強(qiáng)度過(guò)低，與低密度聚乙烯共混制備高發(fā)泡材料，添加量低于20％未能明顯改善力學(xué)性能，添加量高于20％工藝可控性差，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。針對(duì)此，本發(fā)明添加陶氏elite5220g在輔助提高泡沫板材力學(xué)性能的同時(shí)，解決了工藝性問(wèn)題。陶氏elite5220g采用辛烯共聚而成，熔體強(qiáng)度明顯優(yōu)于?？松璵pe2018ha。添加一定比例的陶氏elite5220g后，大大改善了?？松璵pe2018ha與低密度聚乙烯共混體系的可發(fā)泡性，提高了?？松璵pe2018ha的添加比例，從而提高了聚乙烯泡沫材料力學(xué)性能，并成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

隨環(huán)保要求的不斷提高，泡沫材料在環(huán)保方面較為受關(guān)注的是苯乙酮、2-苯基-2-異丙醇(交聯(lián)劑過(guò)氧化二異丙苯的分解殘余物)和氨氣(發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺分解產(chǎn)生的氣體)的環(huán)保問(wèn)題。鑒于此，本發(fā)明選擇的是環(huán)保型交聯(lián)劑hj-30(過(guò)氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯)。hj-30(過(guò)氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯)是一種環(huán)保型交聯(lián)劑，由東莞豪峻化工有限公司生產(chǎn)。所述環(huán)保型交聯(lián)劑是一種不含苯環(huán)的過(guò)氧化有機(jī)物，因而從根本上解決了苯乙酮和2-苯基-2-異丙醇的產(chǎn)生，而且其分解溫度和用量與常規(guī)的交聯(lián)劑相當(dāng)，可滿足工藝生產(chǎn)要求。所述除氨劑的牌號(hào)為hj-b35，由東莞豪峻化工有限公司生產(chǎn)。除氨劑可以與發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氨氣反應(yīng)并奪取氨氣上的氫，破壞氨氣的分子結(jié)構(gòu)，最終消除發(fā)泡材料中的氨氣，使發(fā)泡材料在密閉的環(huán)境中氨氣的濃度低于3ppm，達(dá)到環(huán)保目的。

本發(fā)明根據(jù)原料配比的改進(jìn)，在制備方法上相應(yīng)進(jìn)行了改進(jìn)。針對(duì)茂金屬聚乙烯熔體強(qiáng)度低難以加工的缺陷，增加了茂金屬聚乙烯預(yù)處理工序，使茂金屬聚乙烯部分交聯(lián)，達(dá)到提高熔體強(qiáng)度的目的。具體操作為：利用密煉機(jī)將兩種茂金屬聚乙烯熔融共混，加入交聯(lián)劑，控制密煉溫度在120-150℃之間，密煉時(shí)間為5-10分鐘；混煉體在開(kāi)煉機(jī)上薄通精煉5-10遍，利用出片機(jī)出片備用。

以下提供幾個(gè)本發(fā)明高強(qiáng)度聚乙烯泡沫板材配比的具體實(shí)施例：

實(shí)施例1：按配比稱(chēng)取低密度高壓聚乙烯30kg，?？松璵pe2018ha24kg，陶氏elite5220g32kg，偶氮二甲酰胺13kg，hj-b353kg，hj-30(過(guò)氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯)0.52kg，氧化鋅0.7kg，硬脂酸鋅0.02kg，三烯丙基異氰脲酸酯0.15kg，硬脂酸0.2kg，炭黑0.2kg。

實(shí)施例2：按配比稱(chēng)取低密度高壓聚乙烯35kg，埃克森mpe2018ha20kg，陶氏elite5220g40kg，偶氮二甲酰胺13.5kg，hj-b353.5kg，hj-30(過(guò)氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯)0.7kg，氧化鋅0.75kg，硬脂酸鋅0.05kg，三烯丙基異氰脲酸酯0.1kg，硬脂酸0.25kg，炭黑0.5kg。

實(shí)施例3：按配比稱(chēng)取低密度高壓聚乙烯50kg，?？松璵pe2018ha25kg，陶氏elite5220g35kg，偶氮二甲酰胺15kg，hj-b355kg，hj-30(過(guò)氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯)0.62kg，氧化鋅0.9kg，硬脂酸鋅0.1kg，三烯丙基異氰脲酸酯0.25kg，硬脂酸0.4kg，炭黑0.3kg。

實(shí)施例4：按配比稱(chēng)取低密度高壓聚乙烯45kg，埃克森mpe2018ha30kg，陶氏elite5220g30kg，偶氮二甲酰胺14.5kg，hj-b354.5kg，hj-30(過(guò)氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯)0.5kg，氧化鋅0.85kg，硬脂酸鋅0.08kg，三烯丙基異氰脲酸酯0.3kg，硬脂酸0.5kg。

實(shí)施例5：按配比稱(chēng)取低密度高壓聚乙烯40kg，埃克森mpe2018ha28kg，陶氏elite5220g34kg，偶氮二甲酰胺14kg，hj-b354kg，hj-30(過(guò)氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯)0.6kg，氧化鋅0.8kg，硬脂酸鋅0.06kg，三烯丙基異氰脲酸酯0.2kg，硬脂酸0.35kg。

高強(qiáng)度聚乙烯泡沫板材的制備：

將配比量的?？松璵pe2018ha、陶氏elite5220g和hj-30(過(guò)氧化(2-乙基己基)碳酸叔戊酯)投入密煉機(jī)熔融共混，控制密煉溫度在120-150℃之間，密煉時(shí)間為5-10分鐘；混煉體在開(kāi)煉機(jī)上薄通精煉5-10遍，利用出片機(jī)出混煉體片備用；取上述混煉體及配比量的hj-b35、氧化鋅、硬脂酸鋅、三烯丙基異氰脲酸酯、炭黑投入到密煉機(jī)內(nèi)進(jìn)行混煉，密煉時(shí)間10-15分鐘，密煉溫度升至125℃時(shí)第一步混煉過(guò)程結(jié)束；密煉機(jī)內(nèi)投入偶氮二甲酰胺開(kāi)始第二步混煉，未加壓狀態(tài)空轉(zhuǎn)150秒，加壓蓋加壓密煉2-3分鐘，第二步混煉結(jié)束；將密煉室上的發(fā)泡劑清掃干凈，繼續(xù)混煉2分鐘，密煉機(jī)混煉工序結(jié)束；將倒出的混煉體在開(kāi)煉機(jī)上精煉，薄通3-5遍，制作成預(yù)發(fā)泡料塊；將預(yù)發(fā)泡料塊放到預(yù)熱好的硫化機(jī)模具中在135℃-155℃下進(jìn)行一段硫化發(fā)泡5-40min；將一段發(fā)泡出來(lái)的發(fā)泡體放入預(yù)熱好的二次發(fā)泡機(jī)的模具中在150℃-165℃下去壓發(fā)泡40min-50min；冷卻脫模，即制得發(fā)泡板材。

本發(fā)明所述高強(qiáng)度聚乙烯泡沫板材與普通聚乙烯泡沫板材的力學(xué)性能對(duì)比如下：