本发明涉及泡沫塑料材料
技术领域：
，具体地指一种新型辐射交联聚乙烯薄型泡棉及其制备方法。
背景技术：
：近年来，随着光伏产业的快速发展，传统的光伏组件封装硅胶材料受其本身性能局限性的影响，在技术上遇到转换效率的瓶颈，且密封时需要进行固化交联，具有清洁麻烦、损耗较大等缺点。为了突破这一技术瓶颈，人们发明了光伏组件边框封装胶带以替代传统的硅胶密封方式，形成新型的组件封装产品，封框胶带具有无需固化、安全、清洁、应用简便、损耗少的特点，在光伏行业的应用日益广泛。以辐射交联聚乙烯泡沫塑料（ixpe）为基体做成的地面光伏封装胶带具有质轻、价廉、使用方便的优点，这种产品具有二十五年不变质，不变色，不开裂、抗紫外线性能强、抗酸碱性强、防水密封性能良好等特点，且对于层压的玻璃不会造成任何的刮花，可直接装铝合金边框，操作简单，效果良好。传统的硅胶方式目前在国内市场占有率达到80%，而以聚乙烯泡棉为基材的光伏组件边框封装胶带在国内市场占有率为20%，其优良的性能使其在光伏行业的应用日益广泛，一些发达国家已率先采用辐射交联聚乙烯为基材的光伏组件边框封装胶带作为密封材料。传统的低密度聚乙烯为主料生产辐射交联聚乙烯泡沫塑料，如申请号为200710075475.7的中国发明专利公开了一种ixpe电子辐射交联聚乙烯导电泡沫棉及诶制备方法，其刚性，韧性均不能达到光伏行业性能需求，特别对于耐强风，耐大雨，冰锥的超载荷条件下，普通的ixpe材料极易失效，高温高湿条件下，普通ixpe材料的性能降解严重，严重影响了光伏组件的强度和持久度。技术实现要素：本发明的目的就是要提供一种新型辐射交联聚乙烯薄型泡棉及其制备方法，其具有较为理想的本征机械强度，并且耐老化性能和耐候性也大幅提高。本发明设计的一种新型辐射交联聚乙烯薄型泡棉，以质量分数计，包括42~87.9%的主料和余量的辅料；所述主料采用ldpe；所述辅料包括有poe构成的增强助剂、epdm构成的耐候添加剂以及偶氮二甲酰胺构成的发泡剂，所述增强助剂、耐候添加剂和发泡剂占辐射交联聚乙烯薄型泡棉的质量分数分别为5~30%、1~10%和5~10%。ldpe为低密度聚乙烯，又称为高压聚乙烯，是一种塑料材料，它适合热塑性成型加工的各种成型工艺，成型加工性好，其密度处于0.890～0.940克/立方厘米之间；poe为聚烯烃弹性体，是美国dow化学公司以茂金属为催化剂的具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体，具有耐老化、耐臭氧、耐化学介质等优异性能，通过对poe进行交联，材料的耐热温度被提高，拉伸强度、撕裂强度等主要力学性能都有很大程度的提高；epdm又称三元乙丙橡胶，是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，同时也是是乙丙橡胶的一种，其主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异。为了改善材料的辐照敏感性，对epdm中的第三单体进行了研究，可选择第三单体为降冰烷烯，聚乙烯成分含量70%，低旋转粘度的的epdm材料，不仅提高了材料的韧性，而且由于第三单体的存在，大幅降低了辐照计量，材料对辐射更加敏感有效，耐老化性能等均有所提高。偶氮二甲酰胺构成的发泡剂又称ac发泡剂，具有性能稳定、不易燃、不污染、无毒无味、对模具不腐蚀对制品不染色，分解温度可调节，不影响固化和成型速度等特点，且常压发泡、加压发泡均可，发泡均匀，细孔结构理想。作为上述技术方案的优选，所述主料采用ldpe，其熔融指数为0.3~1.0，其材料强度更大，更难分散，同时为了达到材料的高强度要求。作为上述技术方案的优选，所述增强助剂和耐候添加剂占辐射交联聚乙烯薄型泡棉的质量分数分别为25%、3%。作为上述技术方案的优选，所述辅料还包括有占总量质量比为0.2~5%的熔体增强剂。作为上述技术方案的优选，所述熔体增强剂为zno，占总量质量比为0.2~3%。zno在此处作为发泡助剂加入到制备工艺中。作为上述技术方案的优选，所述为znst，占总量质量比为0.5~5%。znst在此处作为热稳定剂、发泡助剂加入到制备工艺中。申请人意外的发现，当采用poe、epdm分别作为增强助剂和耐候添加剂时，氧化锌（zno）的添加量小于0.2%时，发泡温度几乎没有降低的效果，大于3%时，发泡温度过低，加工区间太窄，不利于形成细腻的泡孔结构；同样的硬脂酸锌（znst）的添加量小于0.5%时，发泡温度几乎没有降低的效果，同时不能起到热稳定剂作用，大于5%时，znst也为表面活性剂，过多时，不利于塑化加工，分散很差，影响产品表观质量。作为上述技术方案的优选，所述辅料还包括有占总量质量比为0.2~3%的抗氧化剂，所述抗氧化剂为1010和dstp中的一种或二者的混合物。抗氧剂1010化学名为：四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，为白色结晶粉末，化学性状稳定，可广泛应用于通用塑料，工程塑料，合成橡胶，纤维，热熔胶，树脂，油品，墨水，涂料等行业中。dstp的化学名称为硫代二丙酸二(十八)酯，为优良的硫酯类辅助抗氧剂,其抗氧化效能较dltp高,挥发性低,热加工损失小，无污染、不着色。申请人发现，当采用poe、epdm分别作为增强助剂和耐候添加剂时，抗氧剂（1010或dstp）的添加量小于0.2%时，聚合物链段在高速电子的击打下降解严重，表面很粘，不能形成泡棉，大于3%时，不利于螺杆的剪切塑化，导致辐照剂量过大，形成浪费；一种新型辐射交联聚乙烯薄型泡棉的制备方法，包括如下步骤：①造粒：首先将主料、增强助剂和耐候添加剂采用双螺杆造粒机进行造粒，制成混合母粒；此处充分利用双螺杆造粒机的优势-分散，塑化效果好，以制备出混合母粒；然后将混合母粒与发泡剂经密炼后，采用单螺杆造粒机进行造粒，制成发泡母粒；密炼即密闭式练胶，在可调温度和压力的密闭状态下间隙性地对聚合物材料进行塑炼和混炼。②挤出：将步骤①制备完成的母粒放入挤出机进行挤出形成母片，在所述挤出机的最后一个挤出辊处设置模温机；从理论上讲，母片厚度d0与产品厚度d1间对应关系是d1=d0(n为发泡倍数)，宽度关系也类似。但在实际生产中由于母片存在内应力，母片宽、厚度要进行适当的修正d1=d0+d修正；因在发泡过程中母片在燃气式水平发泡炉内受热后，在内应力作用下母片宽、厚度增加，长度缩短，发泡后影响产品规格尺寸；所以内应力的存在对发泡过程中产品尺寸变化规律影响很大；另外内应力的存在，会引起发泡过程中的产品卷曲、粘连，所以必须尽量消除母片中的内应力，为消除内应力，挤出过程中在挤出机三辊（最后一个挤出辊）处安装模温机，使三辊处冷却水温恒定在一温度，这样母片在挤出机模具模口处出料后，传引到三辊冷却过程中不会剧冷产生内应力；同时在三辊压光前，采用水槽进行冷却，让其内应力更少，有利于后续辐照，发泡工艺的稳定；③辐照：对步骤②中挤出的母片进行辐照；辐射交联是利用各种辐射引发聚合物高分子长链之间的交联反应的技术手段。这里的“辐射”指各种核辐射如电子束、γ射线、中子束、粒子束等等，光辐射如紫外光等的应用则属于光化学领域，也可利用紫外光引发交联反应，称为光交联。我们采用电子加速器产生高速电子，高速电子穿透pe片材变成ixpe片材，是其分子链结构由线性变为网状结构，提高聚乙烯pe片材的强度，才能通过发泡炉发泡成型，由于薄型片材在辐照过程中，受拉伸应力较大，在送片过程中安装主动送片设备，减少片材拉的拉伸应力，同时在收卷过程中，防止卷边，打皱折，采用直径大于100mm的卷筒；④发泡：将步骤③辐照后的母片进行预热处理，然后进入发泡炉的发泡段进行发泡处理；对于压光滚的同心度精度要求提高小于0.03mm；⑤电晕：对发泡后的泡棉材料表面进行电晕放电，电晕功率在1.5-2kva；电晕工艺利用高频率高电压在被处理的泡棉表面电晕放电，而产生低温等离子体，使塑料表面产生游离基反应而使聚合物发生交联．表面变粗糙并增加其对极性溶剂的润湿性-这些离子体由电击和渗透进入被印体的表面破坏其分子结构，进而将被处理的表面分子氧化和极化，离子电击侵蚀表面，以致增加承印物表面的附着能力，由达因值的大小表示。在电晕功率在1.5-2kva范围内，薄型泡棉不会被击穿，热电晕连续两次条件下，其达因值可达到51以上，能够满足光伏封装材料要求；⑥倒卷：在电晕步骤处理后的4小时内，对泡棉材料进行倒卷处理。由于电晕处理后，材料表面极易粘结在一起，特别是长时间的搬运后，再次使用分切时，泡棉粘结成卷状，只能采用慢慢牵引的方式将各层之间进行剥落，其效率低下，严重影响客户的使用和竞争力；进行倒卷处理，可有效防止泡棉粘结现象，从而方便客户使用。作为上述技术方案的优选，步骤①为：首先将主料、增强助剂和耐候添加剂采用双螺杆造粒机进行造粒，制成混合母粒；然后将混合母粒与发泡剂经密炼后，采用单螺杆造粒机进行造粒，制成发泡母粒；发泡母粒与抗氧化剂经过共混后再由单螺杆挤出机进行造粒，制成杭氧母粒，与熔体增强剂经过密炼后再由单螺杆挤出机进行造粒，制成敏化母粒。作为上述技术方案的优选，步骤④的发泡后采用多辊组合的倒腾方式进行收卷，能够防止薄型泡棉打皱，收卷不齐，提高产品厚度均匀性。一种新型压延片材挤出冷却装置，包括一个对母片进行压延挤出的压延辊组、一个控温水箱以及连接所述压延辊组和所述控温水箱的循环冷却管路；所述压延辊组至少包括有两个相邻设置的压延辊；所述控温水箱内包括有用于对水体加热的加热件；所述循环冷却管路上设置有水泵。作为上述技术方案的优选，所述压延辊组包括三个压延辊，其中两个相邻设置，第三个单独设置于前两个的一侧。作为上述技术方案的优选，所述循环冷却管路内的水体从所述压延辊的内部流通。作为上述技术方案的优选，所述加热件为加热丝。作为上述技术方案的优选，所述控温水箱上设置有循环水入口和循环水出口。作为上述技术方案的优选，所述控温水箱上还设置有自来水入口和自来水出口。作为上述技术方案的优选，所述自来水入口和自来水出口处设置有电磁阀。作为上述技术方案的优选，所述循环冷却管路包括有压延辊组进水管和压延辊组出水管。聚乙烯发泡片材进入压延辊组中的两个压延辊，进行压延成型。通过压延辊的过程中同时进行冷却。控温水箱里的水工作原理是：首先水从自来水入口进入，充满控温水箱，加热丝开始加热，达到设定温度时，打开水泵抽水，恒温的水流从水箱流入压延辊组内，以控制压延辊的温度，冷却水再进入控温水箱内，如果水体实际温度高于设定温度，那么电磁阀打开，自来水自动进入，如果水箱实际温度低于设定温度，那么电磁阀自动关闭，加热件开始工作，这样就保证了进入压延辊组内的水温恒定在一定的范围内，避免了挤出片材时由于温度不稳定导致挤出片材质量不稳定，不合格的现象。而且在更改装置后，更改后的装置适用性更强了，可适用多种材料片材的压延冷却。该片材挤出冷却装置冷却水温可控，保证各个压延辊的冷却温度一致，稳定了发泡片材的表面性能；在冬夏等室温差距较大的环境下，仍能通过调控是冷却性能不变，增强了片材质量的均一性；并可适用于不同材料的发泡片材，适用范围广。本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：（1）本发明所述的新型辐射交联聚乙烯薄型泡棉机械强度高，相对于现有技术，具有很好的抗拉强度和断裂伸长率，同时密度并不会增加；（2）本发明所述的新型辐射交联聚乙烯薄型泡棉耐候性、耐老化性能均较现有技术更加优越；（3）本发明所述的新型辐射交联聚乙烯薄型泡棉厚度误差小，在0.05mm以内；（4）本发明所述的新型辐射交联聚乙烯薄型泡棉成品率高，可达到90%也上。附图说明图1为新型压延片材挤出冷却装置结构示意图。图中：压延辊组1、压延辊11、控温水箱2、加热件21、循环水入口22、循环水出口23、自来水入口24、自来水出口25、循环冷却管路3、水泵31、压延辊组进水管32、压延辊组出水管33。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：实施例1~7所述的辐射交联聚乙烯薄型泡棉配方见表1；辐射能量为1.0mev，50kgy，辐照二层条件下，实施例1~7与普通ixpe泡棉的力学参数对比，以及温度为85摄氏度，湿度为85%的条件下，处理1000小时后，实施例1~7与普通ixpe泡棉的力学性能保持率对比见表2；表1实施例1~7所述泡棉的配方实施例编号主料含量主料熔融指数增强助剂含量耐候添加剂含量发泡剂含量熔体增强剂及其含量抗氧化剂及其含量实施例142%0.330%10%10%5%znst3%1010实施例264%0.325%3%5%3%zno无实施例387.9%25%1%5.9%0.2%zno无实施例461.5%225%3%10%0.5%znst无实施例557%625%3%10%5%znst无实施例676.8%825%3%5%无0,2%1010实施例774%1025%3%5%无3%dstp表2实施例1~7所述泡棉与普通ixpe泡棉性能对比实施例编号拉伸强度（纵）断裂伸长率（纵）密度力学性能保持率普通泡棉0.72mpa163%84.3kg/m373%实施例11.16mpa283%84.1kg/m396.5%实施例21.15mpa285%83.7kg/m393.7%实施例31.03mpa267%84kg/m392.3%实施例41.13mpa278%83.5kg/m390.2%实施例51.14mpa279%83.6kg/m391.2%实施例61.13mpa282%83.7kg/m395.2%实施例71.12mpa280%83.9kg/m396.3%力学性能保持率为拉伸强度和断裂伸长率相较于处理前所占比率的平均数。实施例8：实施例1中新型辐射交联聚乙烯薄型泡棉的制备方法，包括如下步骤：①造粒：首先将主料、增强助剂和耐候添加剂采用双螺杆造粒机进行造粒，制成混合母粒；然后将混合母粒与发泡剂经密炼后，采用单螺杆造粒机进行造粒，制成发泡母粒；发泡母粒与抗氧化剂经过共混后再由单螺杆挤出机进行造粒，制成抗氧母粒，混合母粒与发泡助剂经过密炼后再由单螺杆挤出机进行造粒，制成敏化母粒。②挤出：将步骤①制备完成的母粒放入挤出机进行挤出形成母片，在所述挤出机的最后一个挤出辊处设置模温机；③辐照：对步骤②中挤出的母片进行辐照；④发泡：将步骤③辐照后的母片进行预热处理，然后进入发泡炉的发泡段进行发泡处理，发泡后采用多辊组合的倒腾方式进行收卷；⑤电晕：对发泡后的泡棉材料表面进行电晕放电，电晕功率在1.5kva；⑥倒卷：在电晕步骤处理后的4小时内，对泡棉材料进行倒卷处理。实施例9：实施例2~5中新型辐射交联聚乙烯薄型泡棉的制备方法，包括如下步骤：①造粒：首先将主料、增强助剂和耐候添加剂采用双螺杆造粒机进行造粒，制成混合母粒；然后将混合母粒与发泡剂经密炼后，采用单螺杆造粒机进行造粒，制成发泡母粒；混合母粒与发泡助剂经过密炼后再由单螺杆挤出机进行造粒，制成敏化母粒。②挤出：将步骤①制备完成的母粒放入挤出机进行挤出形成母片，在所述挤出机的最后一个挤出辊处设置模温机；③辐照：对步骤②中挤出的母片进行辐照；④发泡：将步骤③辐照后的母片进行预热处理，然后进入发泡炉的发泡段进行发泡处理，发泡后采用多辊组合的倒腾方式进行收卷；⑤电晕：对发泡后的泡棉材料表面进行电晕放电，电晕功率在2kva；⑥倒卷：在电晕步骤处理后的4小时内，对泡棉材料进行倒卷处理。实施例10：实施例6和实施例7中新型辐射交联聚乙烯薄型泡棉的制备方法，包括如下步骤：①造粒：首先将主料、增强助剂和耐候添加剂采用双螺杆造粒机进行造粒，制成混合母粒；然后将混合母粒与发泡剂经密炼后，采用单螺杆造粒机进行造粒，制成发泡母粒；发泡母粒与抗氧化剂经过共混后再由单螺杆挤出机进行造粒，制成抗氧母粒。②挤出：将步骤①制备完成的母粒放入挤出机进行挤出形成母片，在所述挤出机的最后一个挤出辊处设置模温机，同时在压光前，采用水槽进行冷却；③辐照：对步骤②中挤出的母片进行辐照；④发泡：将步骤③辐照后的母片进行预热处理，然后进入发泡炉的发泡段进行发泡处理，发泡后采用多辊组合的倒腾方式进行收卷；⑤电晕：对发泡后的泡棉材料表面进行电晕放电，电晕功率在1.8kva；⑥倒卷：在电晕步骤处理后的4小时内，对泡棉材料进行倒卷处理。实施例11：参考图1，一种新型压延片材挤出冷却装置，包括一个对母片进行压延挤出的压延辊组1、一个控温水箱2以及连接所述压延辊组1内部和所述控温水箱2的循环冷却管路3，所述循环冷却管路3内流通有循环水；所述压延辊组1包括三个压延辊11，其中两个相邻设置，第三个单独设置于前两个的一侧；所述控温水箱2内包括有用于对水体加热的加热丝制成的加热件21，循环水入口22和循环水出口23，还设置有自来水入口24和自来水出口25，所述自来水入口24和自来水出口25处设置有电磁阀；所述循环冷却管路3上设置有水泵31，还包括有压延辊组进水管32和压延辊组出水管33。当前第1页12