一种低密度聚烯烃材料空气纤维垫及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料及加工，具体涉及一种低密度聚烯烃材料空气纤维垫及其制备方法。

背景技术：

1、鉴于空气高分子纤维垫以纤维丝之间的粘接点为关键受力部位，长期受力使用环境下，纤维存在脱粘的现象，并导致空气高分子纤维垫大面积塌陷，体感变差，因此粘接点数量、粘接面积、粘接力直接影响到空气高分子纤维垫的使用寿命。目前市面常见空气高分子纤维垫无法满足长期高频次环境下使用，经测试，几乎所有纤维垫经5万次反复压陷疲劳后变形率高达50%以上、压陷硬度损失率高达70%以上，存在严重塌陷问题，直接影响到产品的质量和使用寿命，阻碍其大范围推广应用。

2、中国专利cn 113861628 a公开了一种高弹高透气空气纤维材料制备方法，得到高弹高透、加工性能优异的空气纤维块，通过添加熔点调节剂可以调节聚酯弹性体硬度和晶相，从而获得不同硬度不同熔点的空气纤维材料。但该专利生产工艺复杂，成本高，各项性能仍需要提高。

3、中国专利cn 114350074 a公开了一种良外观低密度聚丙烯组合物，得到低密度聚丙烯材料密度低，外观良好，使用范围广，但所采用的超支化聚合物及偶联剂与聚丙烯未形成化学键，反复压陷疲劳后变形性能、压陷硬度损失性能都亟待进一步提高。

技术实现思路

1、针对现有技术中空气纤维垫用低密度聚烯烃材料反复压陷疲劳后变形率高、压陷硬度损失率高的问题，本发明提供了一种低密度聚烯烃材料空气纤维垫及其制备方法，制备的低密度聚烯烃材料空气纤维垫经10万次反复压陷疲劳后变形率不超过10%、压陷硬度损失率不超过20%，具备较好的阻燃性、抗菌性。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种低密度聚烯烃材料空气纤维垫，包括以下重量份的原料，聚烯烃树脂70-90份，玻璃微珠5-15份，增韧剂2份-5份，交联剂1-2份，引发剂0.1-0.4份，催化剂0.1-0.5份，阻燃剂0.5-3份，抗菌剂0.5-3份，抗氧剂0.5-3份；

4、所述的玻璃微珠为表面经化学成分或等离子体预处理的玻璃微珠；在玻璃微珠表面引入活性基团，提升玻璃微珠与树脂的粘接力。

5、进一步地，所述的玻璃微珠为尺寸10-200μm的、经硅烷偶联剂处理过的空心玻璃微珠。

6、进一步地，所述的聚烯烃树脂为熔融指数1-50g/10min、硬度30-90邵氏d的均聚聚烯烃树脂或共聚聚烯烃树脂。

7、进一步地，所述的均聚聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种以上；所述的共聚聚烯烃树脂乙烯-丙烯/辛烯/丁烯共聚物、丙烯-辛烯/丁烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种以上。

8、进一步地，所述增韧剂为环氧大豆油、环氧乙酰亚麻油酸甲酯、环氧糠油酸丁酯、环氧大豆油酸辛酯中的一种以上；所述交联剂为权利要求2所述乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种以上；所述引发剂为过氧化二异丙苯、双（叔丁基过氧化异丙基）苯、过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化二苯甲酰中的一种以；所述的催化剂为月桂酸马来酸二丁基锡、萘磺酸、甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸中一种以上。

9、进一步地，所述的阻燃剂为氮系、磷系、膨胀型阻燃剂中的一种以上；所述抗菌剂为香草醛或乙基香草醛类、酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、双呱类、酚类等化合物中的一种以上；所述抗氧剂为酚类、硫代酯类、金属离子钝化剂型抗氧剂中的一种以上。

10、进一步地，所述的空气纤维垫用低密度聚烯烃材料厚度为1-20cm、密度为20-200kg/m3。

11、本发明中，上述的低密度聚烯烃材料空气纤维垫的制备方法，包括以下步骤：

12、（1）将聚烯烃树脂、玻璃微珠、增韧剂、交联剂、引发剂、催化剂、阻燃剂、抗菌剂、抗氧剂加入双螺杆挤出机，经熔融、挤出、造粒、干燥得低密度聚烯烃材料；

13、（2）步骤（1）中低密度聚烯烃材料加热熔融，经模头挤出后形成纤维丝，纤维丝下落至水面时受浮力作用使之互相之间缠绕粘接，并经水冷定型得低密度聚烯烃材料空气纤维垫。

14、进一步地，所述双螺杆挤出成型的加工工艺为：喂料螺杆转速20-60r/min，主螺杆转速200-600r/min；加工温度：160～260℃。

15、本发明取得的有益效果为：

16、本发明提供了一种低密度聚烯烃材料空气纤维垫及制备方法，通过加入适量经处理过的空心玻璃微珠、增韧剂、交联剂、阻燃剂、抗菌剂等，降低了聚烯烃材料的密度，使得聚烯烃树脂与玻璃微珠表面偶联剂含有的不饱和键基团形成化学键，并在制备的空气纤维垫浸水时交联，形成更为致密的空间网状微结构，提高了材料抗冲击及耐弯折性能；纤维丝入水时受到更大浮力，停留在水面上时间延长，使得纤维之间粘接时间、粘接面积、微交联结构增加，进一步使得纤维之间粘接力变大，直接提升了空气纤维垫的各项关键指标，尤其是反复压陷疲劳后变形率、压陷硬度损失率；

17、本发明制备低密度聚烯烃材料空气纤维垫经10万次反复压陷疲劳后变形率不超过10%、压陷硬度损失率不超过20%，并具备较好的阻燃性、抗菌性，可用于普通纤维垫无法满足的对前述指标要求十分严格的汽车、高铁的座椅、卧铺产品。

技术特征：

1.一种低密度聚烯烃材料空气纤维垫，其特征在于，包括以下重量份的原料，聚烯烃树脂70-90份，玻璃微珠5-15份，增韧剂2份-5份，交联剂1-2份，引发剂0.1-0.4份，催化剂0.1-0.5份，阻燃剂0.5-3份，抗菌剂0.5-3份，抗氧剂0.5-3份；

2.根据权利要求1所述的低密度聚烯烃材料空气纤维垫，其特征在于，所述的玻璃微珠为尺寸10-200μm的、经硅烷偶联剂处理过的空心玻璃微珠。

3.根据权利要求1所述的低密度聚烯烃材料空气纤维垫，其特征在于，所述的聚烯烃树脂为熔融指数1-50g/10min、硬度30-90邵氏d的均聚聚烯烃树脂或共聚聚烯烃树脂。

4.根据权利要求3所述的低密度聚烯烃材料空气纤维垫，其特征在于，所述的均聚聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种以上；所述的共聚聚烯烃树脂乙烯-丙烯/辛烯/丁烯共聚物、丙烯-辛烯/丁烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种以上。

5.根据权利要求1所述的低密度聚烯烃材料空气纤维垫，其特征在于，所述增韧剂为环氧大豆油、环氧乙酰亚麻油酸甲酯、环氧糠油酸丁酯、环氧大豆油酸辛酯中的一种以上；所述交联剂为权利要求2所述乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种以上；所述引发剂为过氧化二异丙苯、双（叔丁基过氧化异丙基）苯、过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化二苯甲酰中的一种以；所述的催化剂为月桂酸马来酸二丁基锡、萘磺酸、甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸中一种以上。

6.根据权利要求1所述的低密度聚烯烃材料空气纤维垫，其特征在于，所述的阻燃剂为氮系、磷系、膨胀型阻燃剂中的一种以上；所述抗菌剂为香草醛或乙基香草醛类、酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、双呱类、酚类等化合物中的一种以上；所述抗氧剂为酚类、硫代酯类、金属离子钝化剂型抗氧剂中的一种以上。

7.根据权利要求1所述的低密度聚烯烃材料空气纤维垫，其特征在于，所述的空气纤维垫用低密度聚烯烃材料厚度为1-20cm、密度为20-200kg/m3。

8.一种权利要求1~7任一项所述的低密度聚烯烃材料空气纤维垫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的低密度聚烯烃材料空气纤维垫的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出成型的加工工艺为：喂料螺杆转速20-60r/min，主螺杆转速200-600r/min；加工温度：160～260℃。

技术总结
本发明公开了一种低密度聚烯烃材料空气纤维垫，包括聚烯烃树脂70‑90份，改性玻璃微珠5‑15份，增韧剂2‑5份，交联剂1‑2份，引发剂0.1‑0.4份，催化剂0.1‑0.5份，阻燃剂0.5‑3份，抗菌剂0.5‑3份，抗氧剂0.5‑3份；将低密度聚烯烃材料空气纤维垫原料加入双螺杆挤出机，经熔融、挤出、造粒、干燥得低密度聚烯烃材料，加热熔融，经模头挤出后形成纤维丝，纤维丝下落至水面时受浮力作用使之互相之间缠绕粘接，并经水冷定型得低密度聚烯烃材料空气纤维垫。本发明制备的低密度聚烯烃材料空气纤维垫经反复压陷疲劳后变形率低、压陷硬度损失率低，具备较好的阻燃性、抗菌性。

技术研发人员：郭言朝,刘国柱,周勇,崔发,刘纪华,何科,毕晓妹,陈荣,王浩然,刘娟
受保护的技术使用者：中国重汽集团济南动力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15