专利名称：高回弹化学交联聚乙烯发泡材料及其制备方法
高回弹化学交联聚こ烯发泡材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及ー种高回弹化学交联聚こ烯发泡材料及其制备方法。
背景技木目前国内XPE发泡材料的回弹效果差，闭孔率低，泡孔容易塌陷，在制备过程中容易出现气体逸出，使用寿命短，因此通过研发复合材料可有效提高发泡材料的回弹效果，提高闭孔率及树脂基体強度，同时可有效延长材料使用寿命，有利于节能环保。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供ー种高回弹化学交联聚こ烯发泡材 料及其制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的ー种高回弹化学交联聚こ烯发泡材料，其原料重量份数为
聚乙烯树脂50 100份 弾性体O. I 50份
发泡剂5 50份 助发泡剂O. I 10份交联剂O. I 5份
助交联剂O. I 5份所述的聚こ烯树脂为高密度聚こ烯、低密度聚こ烯、线性低密度聚こ烯及其共混物，聚こ烯熔融指数为O. 3 30。所述的弾性体为包括天然橡胶，合成橡胶，热塑性弾性体，或者其混合物。所述的发泡剂包括偶氮ニ甲酰胺，碳酸氢钠，4，4’ - ニ磺酰肼ニ苯醚，偶氮ニ异丁 臆，偶氮ニ甲酸ニこ酷，N, N’ - ニ亚硝基五次甲基四肢。 所述助发泡剂包括柠檬酸，氧化锌，硬脂酸锌，氧化铬，尿素，硬脂酸铅，纳米ニ氧化硅，氧化铜。所述的交联剂有机过氧化物交联剂包括α，α-双叔丁过氧基ニ异丙苯，ニ叔丁基过氧化物，过氧化ニ异丙苯。所述的助交联剂包括三烯丙基三聚氰酸酷，三烯内基异三聚氰酸酯，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酷，聚三烯丙基异三聚氰酸酷，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。
所述的天然橡胶为NR。合成橡胶包括丁苯橡胶，丁腈橡胶，氯丁橡胶，聚异戊ニ烯橡胶，氯化聚こ烯橡胶或者其混合物。热塑性弾性体包括苯こ烯类热塑性弾性体，聚氨酯类热塑性弾性体，聚烯烃类热塑性弾性体，或者其混合物。所述的苯こ烯类热塑性弾性体包括聚苯こ烯聚丁ニ烯嵌段共聚物(SBS)，氢化苯こ烯聚丁ニ烯嵌段共聚物(SEBS)，聚苯こ烯聚异戊ニ烯嵌段共聚物(SIS)，氢化SIS，或者其混合物。所述的聚氨酯类弾性体包括聚酯型和聚醚型两类弾性体，或者其混合物，以及聚酯型以聚对苯ニ甲酸丁ニ醇酯为硬段，聚醚或聚酯为软段的嵌段共聚物。
所述的聚烯烃类热塑性弾性体包括聚こ烯-醋酸こ烯酯(EVA)，三元こ丙橡胶(EPDM)，茂金属聚烯烃弾性体こ烯-辛烯共聚物(POE)。所述的聚こ烯-醋酸こ烯酯(EVA)的VA质量分数为10% 40%。ー种高回弹化学交联聚こ烯发泡材料的制备方法，包括下述步骤(I)密炼按计量将聚こ烯树脂，弾性体，发泡剂，发泡助剂，交联剂，交联助剂依次投入密炼机中进行密炼，密炼温度100 130°C，密炼时间5 15分钟；(2)造粒将密炼好的共混物进行开炼，然后切碎放入双螺杆挤出机中进行造粒，挤出机温度设置为100 130°C，螺杆转速为20 60r/min，得到粒料；(3)挤压制备母片将造粒得到的粒料放入单螺杆挤出机中，在100 130°C下挤压得到母片，螺杆转速 20 60r/min ；(4)交联发泡将未交联的母片放入分段式发泡炉中加热，交联段即第一段和第二段温度设置为130 180°C，发泡段温度设置为180 240°C，网带转速O. 5 3m/min ；(5)冷却定型
将发泡炉得到的泡沫产品经冷却辊，牵引辊，定型冷却收卷。本发明的高回弹XPE发泡材料是由可发泡的聚こ烯和弾性体的母片来生产的，其中聚こ烯为低密度聚こ烯，熔融指数O. 3 30g/min，弹性体的加入可以提高交联后聚こ稀的朝性，使之粘弹性进一步提尚，有利于提闻回弹效果，断裂伸长率，同时提闻基体树脂的强度，有效提闻使用寿命。通常，配方中包括50 100份的聚こ烯，较佳的为60 90份的重量，与O 50份的弾性体，较佳的为10 40份的重量，交联剂为O. 2 2份，较佳的为O. 5 I. 5份，发泡剂为5 50份，较佳的为10 30份，助发泡剂为O 10份，较佳的为3 8份，助交联剂为O I份，较佳的为O. 2 O. 6份。若选用聚こ烯-醋酸こ烯酯(EVA)为弾性体，其VA含量为10% 40%，较佳的为15% 30%。本发明所选用的交联剂为有机过氧化物，选用交联剂以及助交联剂时应选用低于发泡剂分解温度时能够进行热分解的交联剂，过氧化ニ异丙苯是ー种常用的交联剂。
本发明所选用的发泡剂为有机发泡剂或者无机发泡剂，无机发泡剂主要用来平衡有机发泡剂的放热，而发泡剂的用量主要用来控制泡沫的密度。发泡剂的分解温度应高于树脂的软化温度和交联剂的分解温度。比较常用的有机发泡剂为偶氮ニ甲酰胺。而助发泡剂主要用来调节发泡剂的发气量和发泡剂的分解温度，常用的助发泡剂为氧化锌。本发明的高回弹XPE发泡材料使用连续生产エ艺进行生产，在生产过程中，聚こ烯，弾性体，交联剂和发泡剂混合在一起经过密炼，造粒和挤出机挤压母片，温度应该控制在交联剂和发泡剂分解温度以下，同时应大于树脂的熔点，从而得到未交联发泡的片材，然后冷却定型，并送入分段式发泡炉中进行加热。在发泡炉的第一段，主要进行片材的预热，使交联剂等小分子进行扩散，有利于分散均匀，形成均匀的交联结构，温度设置相对较低，一般为130 160°C，第二段时交联剂完全快速分解进行交联反应，温度设置一般为160 180°C ;最后为发泡炉的发泡段，此段温度设置要在发泡剂分解温度之上，一般为180 240°C。网带的速度要根据片材的厚度来定，一般片材越厚，网带速度越慢，速度设置一般为 O. 5 3m/min。待片材发泡完全后，经冷却辊，牵引辊进行冷却定型，并收卷。为了配方更换方便，通常将非树酯的添加剤，如交联剂和发泡剂分别经过密炼造粒得到母粒，料中含有基体树脂聚こ烯。这样可減少生产过程中的粉尘污染，并保证了配方中各原料的分散均匀性。为了防止交联剂和发泡剂的提前分解，在为交联发泡前的エ艺中即密炼，造粒和挤片过程中，温度一定要控制在130°C以下。与现有技术相比，本发明的积极效果是本发明的高回弹XPE发泡材料除了具有较高回弹性能外，还具有很高的断裂伸长率和较高的韧性，闭孔率明显提高，吸水性小，拉伸强度提高。同时本发明的泡沫材料可通过热复合等热加工エ艺处理与金属、纸张、其他树脂进行热粘接。广泛的应用于包装，体育运动及防护，交通运输等领域。
具体实施方式
以下提供本发明ー种高回弹化学交联聚こ烯发泡材料及其制备方法的具体实施方式
。实施例I步骤I先将低密度聚こ烯(ΜΙ0. 8)80份，热塑性弾性体选用聚こ烯-醋酸こ烯酯(EVA, VA含量20% ) 20份，放入密炼机中密炼，待树脂熔融混合后，将偶氮ニ甲酰胺20份，助发泡剂氧化锌2份加入密炼机中密炼3分钟；最后将交联剂过氧化ニ异丙苯O. 5份，助交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯O. 3份加入密炼机中密炼2分钟，取出进行开炼。密炼和开炼的温度控制在100-130°C。步骤2将开炼得到的共混物进行粉碎加入到双螺杆挤出机中进行造粒，温度为100-125°C，螺杆转速为 30r/min。步骤3将粒料加入的单螺杆挤出机中进行挤压母片，温度为100_125°C，螺杆转速为30r/min,得到厚度为3mm,宽度为300mm的片材。步骤4将此片状材料通过ー个三段式加热发泡炉中(上海利柯塑料机械有限公司生产)进行交联发泡，第一段炉温为140°C，第二段炉温为160°C，第三段炉温为190°C，网带传送速度为I. 2m/min。步骤5将得到的发泡材料经过冷却辊和牵引辊进行冷却定型并收卷。所得产品宽度为620mm,厚度为IOmm,密度为O. 03g/cm3经泡沫材料落球式回弹仪(上海衡翼精密仪器有限公司生产)进行测量，回弹率为 45%。实施例2 步骤I按照先将低密度聚こ烯(ΜΙ0. 8)80份，三元こ丙橡胶(EPDM) 20份，放入密炼机中密炼，待树脂熔融混合后，将偶氮ニ甲酰胺10份，助发泡剂氧化锌2份加入密炼机中密炼3分钟；最后将交联剂过氧化ニ异内苯O. 5份，助交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯
O.3份加入密炼机中密炼2分钟，取出进行开炼。密炼和开炼的温度控制在100-130°C。步骤2将开炼得到的共混物进行粉碎加入到双螺杆挤出机中进行造粒，温度为100-125°C，螺杆转速为 30r/min。步骤3将粒料加入的单螺杆挤出机中进行挤压母片，温度为100_125°C，螺杆转速为30r/min,得到厚度为2mm,宽度为400mm的片材步骤4将此片状材料通过ー个三段式加热发泡炉中(上海利柯塑料机械有限公司生产)进行交联发泡，第一段炉温为140°C，第二段炉温为160°C，第三段炉温为190°C，网带传送速度为I. 5m/min。步骤5将得到的发泡材料经过冷却辊和牵引辊进行冷却定型并收卷。所得产品宽度为820mm,厚度为5mm,密度为O. 08g/cm3经泡沫材料落球式回弹仪(上海衡翼精密仪器有限公司生产)进行测量，回弹率为 55%。本发明将弾性体混入PE树脂中制成发泡材料，产品回弹率高，同时具有较高的断裂伸长率和拉伸强度，韧性优异，化学物理性能稳定，能够广泛的用于包装，体育运动及防护，交通运输等领域。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
权利要求
1.ー种高回弹化学交联聚こ烯发泡材料，其特征在于，原料重量份数为 聚こ烯树脂50 100份， 弾性体O. I 50份， 发泡剂5 50份， 助发泡剂O. I 10份， 交联剂O. I 5份， 助交联剂O. I 5份。
2.如权利要求I所述的ー种高回弹化学交联聚こ烯发泡材料，其特征在于，所述的聚こ烯树脂为高密度聚こ烯、低密度聚こ烯、线性低密度聚こ烯及其共混物，聚こ烯熔融指数为O. 3 30。
3.如权利要求I所述的ー种高回弹化学交联聚こ烯发泡材料，其特征在于，所述的弹性体为包括天然橡胶，合成橡胶，热塑性弾性体，或者其混合物。
4.如权利要求I所述的ー种高回弹化学交联聚こ烯发泡材料，其特征在于，所述的发泡剂包括偶氮ニ甲酰胺，碳酸氢钠，4，4’ ニ磺酰肼ニ苯醚，偶氮ニ异丁腈，偶氮ニ甲酸ニこ酷，N，N’ - ニ亚硝基五次甲基四肢。
5.如权利要求I所述的ー种高回弹化学交联聚こ烯发泡材料，其特征在于，所述助发泡剂包括柠檬酸，氧化锌，硬脂酸锌，氧化铬，尿素，硬脂酸铅，纳米ニ氧化硅，氧化铜。
6.如权利要求I所述的ー种高回弹化学交联聚こ烯发泡材料，其特征在于，所述的交联剂有机过氧化物交联剂包括α，α-双叔丁过氧基ニ异丙苯，ニ叔丁基过氧化物，过氧化ニ异丙苯。
7.如权利要求I所述的ー种高回弹化学交联聚こ烯发泡材料，其特征在于，所述的助交联剂包括三烯丙基三聚氰酸酷，三烯丙基异三聚氰酸酯，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酷，聚三烯丙基异三聚氰酸酷，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.如权利要求3所述的ー种高回弹化学交联聚こ烯发泡材料，其特征在于，所述的天然橡胶为NR ； 合成橡胶包括丁苯橡胶，丁腈橡胶，氯丁橡胶，聚异戊ニ烯橡胶，氯化聚こ烯橡胶或者其混合物。
热塑性弾性体包括苯こ烯塑性弾性体，聚氨酯热塑性弾性体，聚烯烃热塑性弾性体或者其混合物。
9.如权利要求8所述的ー种高回弹化学交联聚こ烯发泡材料，其特征在干，所述的苯こ烯热塑性弾性体包括聚苯こ烯聚丁ニ烯嵌段共聚物(SBS)，氢化苯こ烯聚丁ニ烯嵌段共聚物(SEBS)，聚苯こ烯聚异戊ニ烯嵌段共聚物(SIS)，氢化SIS，或者其混合物； 所述的聚氨酯弾性体包括聚酯型和聚醚型两类弾性体，或者其混合物，以及聚酯型以聚对苯ニ甲酸丁ニ醇酯为硬段，聚醚或聚酯为软段的嵌段共聚物； 所述的聚烯烃热塑性弾性体包括聚こ烯-醋酸こ烯酯(EVA)，三元こ丙橡胶(EPDM)，茂金属聚烯烃弾性体こ烯-辛烯共聚物(POE)； 所述的聚こ烯-醋酸こ烯酯(EVA)的VA质量分数为10% 40%。
10.ー种高回弹化学交联聚こ烯发泡材料的制备方法，包括下述步骤(1)密炼 按计量将聚こ烯树脂，弾性体，发泡剂，发泡助剂，交联剂，交联助剂依次投入密炼机中进行密炼，密炼温度100 130°C，密炼时间5 15分钟； (2)造粒 将密炼好的共混物进行开炼，然后切碎放入双螺杆挤出机中进行造粒，挤出机温度设置为100 130°C，螺杆转速为20 60r/min，得到粒料； (3)挤压制备母片 将造粒得到的粒料放入单螺杆挤出机中，在100 130°C下挤压得到母片，螺杆转速20 60r/min ； (4)交联发泡 将未交联的母片放入分段式发泡炉中加热，交联段即第一段和第二段温度设置为130 180°C，发泡段温度设置为180 240°C，网带转速O. 5 3m/min ； (5)冷却定型 将发泡炉得到的泡沫产品经冷却辊，牵引辊，定型冷却收卷。
全文摘要
本发明公开了一种高回弹化学交联聚乙烯发泡材料及其制备方法，主要重量组成是聚乙烯树脂50～100份，弹性体0.1～50份，发泡剂5～50份，交联剂0.1～5份，助发泡剂0.1～10份，助交联剂0.1～5份，经密炼，造粒，混合挤压制成非交联的挤压母片，然后通过加热使之交联发泡。本发明将弹性体混入PE树脂中制成发泡材料，产品回弹率高，同时具有较高的断裂伸长率和拉伸强度，韧性优异，化学物理性能稳定，能够广泛的用于包装，体育运动及防护，交通运输等领域。
文档编号C08L7/00GK102690459SQ20121012952
公开日2012年9月26日 申请日期2012年4月27日 优先权日2012年4月27日
发明者公维光, 易红玲, 林珩, 王威, 郑柏存, 魏婷 申请人:华东理工大学