一种LDPE/PA6共混二级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共混二级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，且性能较优的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、发泡倍率低等问题。

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、发泡不均匀且发泡倍率低的问题，本发明提供一种ldpe/pa6共混二级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共混二级发泡材料，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，尼龙发泡母料为5～40份，ac发泡母料2～8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20重量份尼龙发泡剂填充在80重量份ldpe中，制备尼龙发泡母料，将20重量份分解温度高于200℃的ac发泡剂填充在20重量份ldpe中，制备ac发泡母料，然后将ldpe/pa6共混材料、尼龙发泡母料和ac发泡母料共混，再通过单螺杆挤出机或注射机或模压机制成ldpe/pa6共混二级发泡材料。

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(dcp)、过氧化苯甲酰(bpo)中的一种或几种；所述助交联剂为二乙烯基苯；所述无机填料为碳酸钙或云母粉；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共混二级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4所示。

(2)制备尼龙发泡母料，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，制得尼龙发泡母料，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，形成尼龙发泡母料；双螺杆挤出机如图4所示。

(3)制备ac发泡母料，将20重量份分解温度高于200℃的ac发泡剂与80重量份ldpe通过高速混合机共混，然后通过单螺杆挤出机挤出切粒，螺杆转速30-40r/min，制得ac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180℃，机头温度为180℃；其中，ac发泡剂被填充在ldpe中，形成ac发泡母料；双螺杆挤出机如图4所示。

作为优选，所述分解温度高于200℃的ac发泡剂为ac-2000、ac-2001、ac-2002、ac-2300或ac-2003。

(4)挤出发泡，按照配方，将步骤(1)制得的ldpe/pa6共混材料、步骤(2)制得的尼龙发泡母料和步骤(3)制得的ac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共混二级发泡材料，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、步骤(2)制得的尼龙发泡母料和步骤(3)制得的ac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共混二级发泡材料，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、步骤(2)制得的尼龙发泡母料和步骤(3)制得的ac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共混二级发泡材料。其中，单螺杆挤出机如图5所示；注射机如图6所示。

本发明的有益效果是：本发明制备的发泡母料，可以避免粉末状发泡剂在使用过程中出现散落的现象，加强了混合效果。ac发泡剂在低温下分解并使ldpe相发泡，尼龙发泡剂在高温下分解并使尼龙6相发泡，即进行ldpe先发泡、尼龙后发泡的二级发泡，制备的共混发泡材料具有两者的优点，综合性能好。而且根据配方比例改变，共混发泡材料具有价格优势，ldpe价格较低，而pa6价格稍高，共混发泡材料介于两者之间。而且如果ac发泡剂在低温下没有完全分解，在高温时能够继续分解，使得材料发泡完全，尼龙发泡剂也能够使得没有充分发泡的ldpe相进一步发泡，两种发泡母料中的发泡剂随着温度的升高依次分解，ldpe和pa6交替发泡，使得ldpe和pa6发泡充分，因此本发明制得的ldpe/pa6共混二级发泡材料发泡倍率高(可达到30以上)，弹性和综合性能优异，具有耐候、耐温、耐溶剂、耐老化等特性，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

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是实施例1制备的ldpe/pa6共混二级发泡材料电镜图；图1标尺中每十个小格为5mm。

图2是对比例1制备的ldpe/pa6共混发泡材料电镜图；图2标尺中每十个小格为5mm。

图3是对比例2制备的ldpe/pa6共混发泡材料电镜图；图3标尺中每十个小格为5mm。

图4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5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6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

本发明将通过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)：

ldpe40.8份，pa640份，相容剂ldpe-g-mah8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，ac发泡母料4份，尼龙发泡母料20份，氧化锌4份，硬脂酸2份，抗氧剂30980.4份，无机填料碳酸钙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)制备尼龙发泡母料，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，制得尼龙发泡母料，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)制备ac发泡母料，将20重量份ac-2000发泡剂与80重量份ldpe通过高速混合机共混，然后通过单螺杆挤出机挤出切粒，螺杆转速30r/min，制得ac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180℃，机头温度为180℃；

(4)挤出发泡，按照配方，将步骤(1)制得的ldpe/pa6共混材料、步骤(2)制得的尼龙发泡母料和步骤(3)制得的ac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共混二级发泡材料，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℃。

测得ldpe/pa6共混材料的密度为1.06g/cm³，取出ldpe/pa6共混二级发泡材料，测得发泡材料的撕裂强度为11n/mm，密度为0.03g/cm³，发泡倍率为35，其电镜照片见图1。图中显示，材料的微观结构为颗粒状，颗粒呈现均匀性分布，相互之间有较大的间隙，这表明材料的发泡倍率较高，和实际检测的发泡倍率为35相符。

实施例2

发泡配方(以下份数均为重量份)：

ldpe40.8份，pa640份，相容剂ldpe-g-mah8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，ac发泡母料4份，尼龙发泡母料20份，氧化锌4份，硬脂酸2份，抗氧剂30980.4份，无机填料碳酸钙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)制备尼龙发泡母料，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，制得尼龙发泡母料，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)制备ac发泡母料，将20重量份ac-2000发泡剂与80重量份ldpe通过高速混合机共混，然后通过单螺杆挤出机挤出切粒，螺杆转速30r/min，制得ac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180℃，机头温度为180℃；

(4)注射发泡，按照配方，将步骤(1)制得的ldpe/pa6共混材料、步骤(2)制得的尼龙发泡母料和步骤(3)制得的ac发泡母料共混，然后通过注射机注射成型，螺杆转速50r/min，制得ldpe/pa6共混二级发泡材料，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℃。

测得ldpe/pa6共混材料的密度为1.19g/cm³，取出ldpe/pa6共混二级发泡材料，测得发泡材料的撕裂强度为16n/mm，密度为0.02g/cm³，发泡倍率为60。

实施例3

发泡配方(以下份数均为重量份)：

ldpe40.8份，pa640份，相容剂ldpe-g-mah8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，ac发泡母料4份，尼龙发泡母料20份，氧化锌4份，硬脂酸2份，抗氧剂30980.4份，无机填料碳酸钙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)制备尼龙发泡母料，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，制得尼龙发泡母料，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)制备ac发泡母料，将20重量份ac-2000发泡剂与80重量份ldpe通过高速混合机共混，然后通过单螺杆挤出机挤出切粒，螺杆转速30r/min，制得ac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180℃，机头温度为180℃；

(4)模压发泡，按照配方，将步骤(1)制得的ldpe/pa6共混材料、步骤(2)制得的尼龙发泡母料和步骤(3)制得的ac发泡母料在240℃的模具中以12mpa的压力发泡12min，待冷却后将其从模具中取出，制得ldpe/pa6共混二级发泡材料。

测得ldpe/pa6共混材料的密度为1.06g/cm³，取出ldpe/pa6共混二级发泡材料，测得发泡材料的撕裂强度为13n/mm，密度为0.04g/cm³，发泡倍率为32。

对比例1

发泡配方(以下份数均为重量份)：

ldpe44份，pa640份，相容剂ldpe-g-mah8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，尼龙发泡母料20份，氧化锌4份，硬脂酸2份，抗氧剂30980.4份，无机填料碳酸钙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)制备尼龙发泡母料，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，制得尼龙发泡母料，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)制得的尼龙发泡母料共混，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℃。

测得ldpe/pa6共混材料的密度为1.17g/cm³，取出ldpe/pa6共混二级发泡材料，测得发泡材料的撕裂强度为3n/mm，密度为0.15g/cm³，发泡倍率为8，发泡材料电镜照片见图2。图中显示，泡孔有几种不等的尺寸，有的尺寸较小(直径约0.1mm)，有的稍大(直径约0.4mm)，呈现不均匀性分布，材料的发泡倍率不高，和实际检测的发泡倍率为8相符。

对比例2

发泡配方(以下份数均为重量份)：

ldpe56.8份，pa640份，相容剂ldpe-g-mah8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，ac发泡母料4份，氧化锌4份，硬脂酸2份，抗氧剂30980.4份，无机填料碳酸钙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ac发泡母料，将20重量份ac-2000发泡剂与80重量份ldpe通过高速混合机共混，然后通过单螺杆挤出机挤出切粒，螺杆转速30r/min，制得ac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180℃，机头温度为180℃；

(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ac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℃。

测得ldpe/pa6共混材料的密度为1.14g/cm³，取出ldpe/pa6共混二级发泡材料，测得发泡材料的撕裂强度为2n/mm，密度为0.38g/cm³，发泡倍率为3，发泡材料电镜照片见图3。图中显示，材料的泡孔尺寸较小，直径为0.1-0.2mm，呈现不均匀性分布，材料的发泡倍率较低，和实际检测的发泡倍率为3相符。

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。