一种LDPE/PA6共混发泡材料及其制备方法与流程

本发明涉及发泡材料成型领域，尤其涉及一种ldpe/pa6共混发泡材料及其制备方法。

背景技术：

低密度聚乙烯(ldpe)具有较高的韧性和优良的耐低温性能，但对于化学与机械作用等环境应力是很敏感的，耐热老化性差；ldpe发泡材料较为常见，其不能耐高温，耐溶剂性能也不够，比如二甲苯。尼龙6(pa6)具有良好的综合性能(包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性等综合性能)，且摩擦系数低，有一定的阻燃性；pa6发泡材料价格较高，耐低温性能和韧性也不及ldpe。

目前ldpe/pa6共混材料已经存在，但因ldpe/pa6共混材料密度大，成本高，尤其是尼龙的价格较高，在工业生产和应用中，需要一种密度较小，而性能较优的ldpe/pa6材料。但目前存在的技术难题是：尼龙强度低，不容易发泡，现有技术中制备pa6发泡材料的工艺复杂，对设备要求高，成本高；pa6共混发泡是在共混过程中直接添加发泡剂，这样容易散落损失，造成其发泡不充分的情况，同时由于尼龙发泡剂分解温度在225-260℃，而pa6熔融温度在225-235℃，温度接近，因此直接添加发泡剂难以保证发泡剂在pa6内部发泡，存在发泡不均匀等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了解决制备ldpe/pa6共混发泡材料成本高、发泡不充分且发泡不均匀的问题，本发明提供一种ldpe/pa6共混发泡材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种ldpe/pa6共混发泡材料，按照重量份数的配方为：ldpe与pa6的总份数为100份，ldpe与pa6的重量比为10：90—90：10，相容剂为5～20份，交联剂为2～4份，助交联剂为1～2份，发泡母料为5～40份，氧化锌为4～8份，硬脂酸为1～2份，抗氧剂为0.3～0.6份，无机填料为5～10份，聚烯烃5～20份，先制备出ldpe/pa6共混材料，将尼龙发泡剂填充在ldpe中，制备发泡母料，然后将发泡母料与ldpe/pa6共混材料共混，再通过单螺杆挤出机或注射机或模压机制成ldpe/pa6共混发泡材料。

作为优选，所述相容剂为低密度聚乙烯接枝马来酸酐(ldpe-g-mah)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)、乙烯和丙烯酸甲酯共聚物(ema)中的一种或几种；所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰中的一种或几种；所述助交联剂为二乙烯基苯；所述聚烯烃为聚丙烯(pp)、聚乙烯辛烯共弹性体(poe)、三元乙丙橡胶(epdm)、线性低密度聚乙烯(lldpe)中的一种或几种。

一种ldpe/pa6共混发泡材料的制备方法，其具体操作步骤包括：

(1)制备ldpe/pa6共混材料，将pa6在100℃烘箱中干燥8小时，按照配方，将ldpe、pa6、相容剂、交联剂、助交联剂、氧化锌、硬脂酸、抗氧剂、无机填料和聚烯烃共混，通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆转速40-80r/min，制得ldpe/pa6共混材料，挤出机一区温度为160℃，二区温度为230℃，三区温度为240℃，四区温度为250℃，五区温度为250℃，六区温度为240℃，七区温度为240℃，八区温度为230℃，九区温度为230℃，机头温度为230℃；其中，双螺杆挤出机如图6所示。

(2)制备发泡母料，将20重量份尼龙发泡剂与80重量份ldpe通过高速混合机共混，然后通过双螺杆挤出机挤出切粒，螺杆转速30-60r/min，制得发泡母料，挤出机一区温度为150℃，二区温度为155℃，三区温度为170℃，四区温度为180℃，五区温度为180℃，六区温度为180℃，七区温度为180℃，八区温度为180℃，九区温度为190℃，机头温度为185℃；其中，尼龙发泡剂被填充在ldpe中，形成发泡母料；双螺杆挤出机如图6所示。

(3)挤出发泡，按照配方，将步骤(1)制得的ldpe/pa6共混材料和步骤(2)制得的发泡母料共混，然后通过单螺杆挤出机挤出切粒，螺杆转速40-60r/min，制得ldpe/pa6共混发泡材料，挤出机一区温度为230℃，二区温度为240℃，三区温度为250℃，机头温度为240℃；或者注射发泡，按照配方，将步骤(1)制得的ldpe/pa6共混材料和步骤(2)制得的发泡母料共混，然后通过注射机注射成型，螺杆转速40-60r/min，制得ldpe/pa6共混发泡材料，注射机一区温度为230℃，二区温度为240℃，三区温度为250℃，机头温度为240℃；或者模压发泡，按照配方，将步骤(1)制得的ldpe/pa6共混材料和步骤(2)制得的发泡母料在240-260℃的模具中以1-15mpa的压力发泡5-30min，待冷却后将其从模具中取出，制得ldpe/pa6共混发泡材料。其中，单螺杆挤出机如图7所示；注射机如图8所示。

作为优选，步骤(3)中模具的发泡压力为10mpa，并且发泡时间为10min，优化了发泡压力和发泡时间，制得的ldpe/pa6共混发泡材料性能良好。

本发明的有益效果是，本发明将ldpe和pa6两种材料共混后制成发泡材料，具有ldpe的耐低温、韧性好、价格低的优势，也吸收了pa6耐高温(相对于ldpe来说，pa6熔点220℃，其热变形温度为180℃，而ldpe不耐高温，其热变形温度为50-90℃)、耐溶剂的优势，因此，ldpe/pa6共混发泡材料具有优异的综合性能，并且低价的ldpe平衡了高价的pa6，具有价格优势。现有技术是将发泡剂直接加入到需要发泡的材料中发泡，而本发明将一种材料的发泡剂加入到另外一种材料中共混制得发泡母料，具体的是将尼龙发泡剂和ldpe制备成共混母料，能让发泡剂逐步释放以逐步发泡，克服了直接将尼龙发泡剂加入到共混体系中造成发泡剂提前发泡的弊端，制备出发泡性能优异的共混发泡材料。该发泡材料具有优良的耐热性、卫生性、热绝缘性和耐候性，可用于包装、汽车、热绝缘、建筑、缓冲衬垫、吸声降噪等领域。

附图说明

图1是实施例1制备的ldpe/pa6共混发泡材料实拍图。

图2是实施例1制备的ldpe/pa6共混发泡材料电镜图。

图3是实施例2制备的ldpe/pa6共混发泡材料电镜图。

图4是实施例3制备的ldpe/pa6共混发泡材料电镜图。

图5是对比例1制备的ldpe/pa6共混发泡材料实拍图。

图6是双螺杆挤出机示意图。图中1是挤出机的一区，依次类推，9是挤出机的九区，10是机头，11是底座，12是电机，13是料斗。

图7是单螺杆挤出机示意图。图中1是挤出机的一区，2是挤出机的二区，3是挤出机的三区，4是机头，5是底座，6是电机，7是料斗。

图8是注射机示意图。图中1是注射机的一区，2是注射机的二区，3是注射机的三区，4是直角接套，5是脱模机构，6是拉杆，7是气缸，8是止反流阀，9是加热器，10是螺杆，11是料斗，12是电机。

具体实施方式

本发明下面将通过参考实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。

实施例1

发泡配方(以下份数均为重量份)：

ldpe27.5份，pa650份，相容剂ldpe-g-mah10份，交联剂过氧化二异丙苯(dcp)3份，助交联剂二乙烯基苯1份，发泡母料30份，氧化锌6份，硬脂酸2份，抗氧剂30980.5份，无机填料碳酸钙8份，pp10份。

发泡工艺：

(1)制备ldpe/pa6共混材料，将pa6在100℃烘箱中干燥8小时，按照配方，将ldpe、pa6、相容剂、交联剂、助交联剂、氧化锌、硬脂酸、抗氧剂、无机填料和聚烯烃共混，通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆转速80r/min，制得ldpe/pa6共混材料，挤出机一区温度为160℃，二区温度为230℃，三区温度为240℃，四区温度为250℃，五区温度为250℃，六区温度为240℃，七区温度为240℃，八区温度为230℃，九区温度为230℃，机头温度为230℃；

(2)制备发泡母料，将20重量份尼龙发泡剂与80重量份ldpe通过高速混合机共混，然后通过双螺杆挤出机挤出切粒，螺杆转速50r/min，制得发泡母料，挤出机一区温度为150℃，二区温度为155℃，三区温度为170℃，四区温度为180℃，五区温度为180℃，六区温度为180℃，七区温度为180℃，八区温度为180℃，九区温度为190℃，机头温度为185℃；

(3)挤出发泡，按照配方，将步骤(1)制得的ldpe/pa6共混材料和步骤(2)制得的发泡母料共混，然后通过单螺杆挤出机挤出切粒，螺杆转速50r/min，制得ldpe/pa6共混发泡材料，挤出机一区温度为230℃，二区温度为240℃，三区温度为250℃，机头温度为240℃。

取出ldpe/pa6共混发泡材料，如图1所示，测得泡沫密度为0.15g/cm³，撕裂强度为35n/mm，泡沫电镜照片见图2。

实施例2

发泡配方(以下份数均为重量份):

ldpe64份，pa620份，相容剂ldpe-g-mah5份，交联剂过氧化二异丙苯(dcp)2份，助交联剂二乙烯基苯1份，发泡母料20份，氧化锌5份，硬脂酸2份，抗氧剂30980.5份，无机填料云母粉6份，pp10份。

发泡工艺：

(1)制备ldpe/pa6共混材料，将pa6在100℃烘箱中干燥8小时，按照配方，将ldpe、pa6、相容剂、交联剂、助交联剂、氧化锌、硬脂酸、抗氧剂、无机填料和聚烯烃共混，通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆转速80r/min，制得ldpe/pa6共混材料，挤出机一区温度为160℃，二区温度为230℃，三区温度为240℃，四区温度为250℃，五区温度为250℃，六区温度为240℃，七区温度为240℃，八区温度为230℃，九区温度为230℃，机头温度为230℃；

(2)制备发泡母料，将20重量份尼龙发泡剂与80重量份ldpe通过高速混合机共混，然后通过双螺杆挤出机挤出切粒，螺杆转速50r/min，制得发泡母料，挤出机一区温度为150℃，二区温度为155℃，三区温度为170℃，四区温度为180℃，五区温度为180℃，六区温度为180℃，七区温度为180℃，八区温度为180℃，九区温度为190℃，机头温度为185℃；

(3)注射发泡，按照配方，将步骤(1)制得的ldpe/pa6共混材料和步骤(2)制得的发泡母料共混，然后通过注射机注射成型，螺杆转速55r/min，制得ldpe/pa6共混发泡材料，注射机一区温度为230℃，二区温度为240℃，三区温度为250℃，机头温度为240℃。

取出ldpe/pa6共混发泡材料，测得泡沫密度为0.1g/cm³，撕裂强度为25n/mm，泡沫电镜照片见图3。

实施例3

发泡配方(以下份数均为重量份):

ldpe7.5份，pa670份，相容剂ldpe-g-mah7份，交联剂过氧化二异丙苯(dcp)2份，助交联剂二乙烯基苯1份，发泡母料30份，氧化锌4份，硬脂酸2份，抗氧剂30980.5份，无机填料云母粉5份，pp10份。

发泡工艺：

(1)制备ldpe/pa6共混材料，将pa6在100℃烘箱中干燥8小时，按照配方，将ldpe、pa6、相容剂、交联剂、助交联剂、氧化锌、硬脂酸、抗氧剂、无机填料和聚烯烃共混，通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆转速80r/min，制得ldpe/pa6共混材料，挤出机一区温度为160℃，二区温度为230℃，三区温度为240℃，四区温度为250℃，五区温度为250℃，六区温度为240℃，七区温度为240℃，八区温度为230℃，九区温度为230℃，机头温度为230℃；

(2)制备发泡母料，将20重量份尼龙发泡剂与80重量份ldpe通过高速混合机共混，然后通过双螺杆挤出机挤出切粒，螺杆转速50r/min，制得发泡母料，挤出机一区温度为150℃，二区温度为155℃，三区温度为170℃，四区温度为180℃，五区温度为180℃，六区温度为180℃，七区温度为180℃，八区温度为180℃，九区温度为190℃，机头温度为185℃；

(3)模压发泡，按照配方，将步骤(1)制得的ldpe/pa6共混材料和步骤(2)制得的发泡母料在240℃的模具中以10mpa的压力发泡10min，待冷却后将其从模具中取出，制得ldpe/pa6共混发泡材料。

取出ldpe/pa6共混发泡材料，测得泡沫密度为0.2g/cm³，撕裂强度为43n/mm，泡沫电镜照片见图4。

对比例1

发泡配方(以下份数均为重量份):

ldpe50份，pa650份，相容剂ldpe-g-mah10份，交联剂过氧化二异丙苯(dcp)3份，助交联剂二乙烯基苯1份，尼龙发泡剂7.5份，氧化锌6份，硬脂酸2份，抗氧剂30980.5份，无机填料碳酸钙8份，pp10份。

发泡工艺：

(1)制备ldpe/pa6共混材料，将pa6在100℃烘箱中干燥8小时，取ldpe27.5份，pa650份，相容剂ldpe-g-mah10份，交联剂过氧化二异丙苯(dcp)3份，助交联剂二乙烯基苯1份，氧化锌6份，硬脂酸2份，抗氧剂30980.5份，无机填料碳酸钙8份，pp10份，将其共混，通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆转速80r/min，制得ldpe/pa6共混材料，挤出机一区温度为160℃，二区温度为230℃，三区温度为240℃，四区温度为250℃，五区温度为250℃，六区温度为240℃，七区温度为240℃，八区温度为230℃，九区温度为230℃，机头温度为230℃；

(2)挤出发泡，按照配方，将步骤(1)制得的ldpe/pa6共混材料和22.5份ldpe、7.5份尼龙发泡剂共混，然后通过单螺杆挤出机挤出切粒，螺杆转速50r/min，制得ldpe/pa6共混发泡材料，挤出机一区温度为230℃，二区温度为240℃，三区温度为250℃，机头温度为240℃。

取出ldpe/pa6共混发泡材料，如图5所示，测得泡沫密度为0.42g/cm³，撕裂强度为6n/mm。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。