聚乙烯发泡材料的制备方法与流程

本发明涉及聚乙烯发泡材料，具体为聚乙烯发泡材料的制备方法。

背景技术：

1、聚乙烯发泡材料由于具有独特的多孔结构和优异的缓冲减震、吸音、隔音、密封、防潮、回弹等性能，被广泛的应用在基础设施、建筑、家居生活等领域，但是现有的聚乙烯发泡材料制备时，泡孔直径大小不均匀，且发泡孔隙和泡孔分布不均匀，降低了聚乙烯发泡材料的力学性能。

2、现有的聚乙烯发泡材料存在的缺陷是：

3、1、专利文件jp2016512860a中，主要考虑的是如何增加碳酸钙的填充量，同时保持泡沫材料的弹性，没有考虑发泡材料泡孔直径、泡孔密度和泡孔分布均匀性对发泡材料性能的影响；

4、2、申请文件wo2021135599a1中，主要考虑的是减轻发泡材料的重量和提高发泡材料的隔音性能的问题，没有考虑单一种发泡剂和发泡剂混合比例对发泡率的影响；

5、3、专利文件cn103224662b中，主要考虑的是如何提高聚乙烯发泡材料回弹性的问题，没有考虑到发泡材料的抗压强度和抗拉伸强度较差，降低了使用寿命的问题；

6、4、专利文件cn113930001b中，主要考虑的是提高热粘接性能，并且发泡材料无刺激气味的问题，没有考虑到现有的聚乙烯发泡材料不具有吸附异味或烟尘颗粒的作用，并且阻燃效果较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供聚乙烯发泡材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：聚乙烯发泡材料的制备方法，包括如下步骤：

3、s1：准备制备聚乙烯发泡材料所需原料，其原料包括如下组份：聚乙烯原料80-90份、复合发泡剂8-10份、发泡剂助剂1-1.5份、交联剂2-4份、交联剂助剂0.2-0.8份、添加剂6-10份、调控剂1-3份；

4、s2：将聚乙烯原料和添加剂按(10～12)：1的比例添加至混合机内，将聚乙烯原料与添加剂搅拌混合，得到混合原料；

5、s3：将s2得到的混合原料通过单螺杆挤出机加热、融化和挤出，得到熔体发泡母料；

6、s4：将s3中的熔体发泡母料与复合发泡剂、发泡剂助剂、交联剂、交联剂助剂和调控剂共同加入反应釜中，在温度120℃～130℃，压强10-12mpa条件下，反应30-40min，且反应过程中通过搅拌杆进行搅拌，搅拌杆转速为50-60r/min，使熔体反应母料分解，得到较小且均匀分布的孔隙，得到发泡熔体；

7、s5：将s4中的发泡熔体通过挤出机挤出成型或注塑机注塑成型，在温度45℃～65℃条件下，冷却固化8h～12h，得到片状聚乙烯发泡材料；

8、s6：聚乙烯发泡材料固化完成后，截取聚乙烯发泡材料片段作为检测样品，将样品截面通过电子显微镜获取截面图像，通过计数算法获取截面图像中泡孔个数，通过泡孔密度计算公式和泡孔尺寸分布的分散性计算公式计算泡孔密度和泡孔尺寸分布的分散性。

9、优选的，所述聚乙烯发泡材料所需材料的重量如下：聚乙烯原料80-90份、复合发泡剂8-10份、发泡剂助剂1-1.5份、交联剂2-4份、交联剂助剂0.2-0.8份、添加剂6-10份、调控剂1-3份。

10、优选的，所述聚乙烯原料为低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯中的一种或两种。

11、优选的，所述复合发泡剂为化学发泡剂和物理发泡剂的复合共混发泡剂，且复合发泡剂中的化学发泡剂和物理发泡剂的重量比为(2～3)：(1～1.5)；

12、其中化学发泡剂包括聚碳酸类发泡剂、偶氮二碳酸胺、甲苯磺酰肼、氧化双(苯磺酷)肋中的一种或多种；

13、物理发泡剂包括正庚烷、异丁烷、正己烷、异戊烷、甲基乙基醚、甲酸甲酯中的一种或多种；

14、发泡剂助剂包括碳酸铅、碳酸锌、脂肪酸锌中的一种或多种。

15、优选的，所述添加剂为加强剂、阻燃剂、稳定剂、吸附剂中的一种或多种。

16、优选的，所述加强剂包括玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纳米颗粒中的一种或多种，其中玻璃纤维的直径为5-8μm，碳纤维的直径为5-8μm，陶瓷纳米颗粒的直径为3-5nm。

17、优选的，所述阻燃剂包括溴化阻燃剂、氮磷系阻燃剂、有机阻燃剂中的一种或多种。

18、优选的，所述稳定剂包括光稳定剂、热稳定剂中的一种或两种。

19、优选的，所述吸附剂包括活性炭、分子筛中的一种或两种、且活性炭分子筛的孔径为5-10nm。

20、优选的，在所述步骤s2中，还包括如下步骤：

21、s21：聚乙烯原料与添加剂的混合条件为：混合温度51℃～55℃，混合时间为20min，混合机搅拌转速为360-400r/min；

22、在所述步骤s3中，还包括如下步骤：

23、s31：单螺杆挤出机的螺杆分为加料段、压缩段、均化段，且加料段、压缩段、均化段、挤出切粒段的长度比为3：2：1，且加料段的导程为1.5d～1.7d，压缩段的导程为1.1d～1.3d，均化段的导程为0.2d～0.4d，加料段的温度为50℃～70℃，压缩段的温度为170℃～190℃，均化段的温度为130℃～150℃；

24、在所述步骤s4中，还包括如下步骤：

25、s41：调控剂为多元醇类泡沫稳定剂、硅酮类泡沫稳定剂、磺化脂肪醇、磺化脂肪酸中的一种或多种；

26、在所述步骤s6中，还包括如下步骤：

27、s61：泡孔密度计算公式和泡孔尺寸分布的分散性计算公式如下：

28、泡孔密度计算公式：nf＝(n\a)2/3*(ρs\ρf)

29、泡孔尺寸分布的分散性计算公式：

30、其中：nf为泡孔密度，cells/cm3

31、sd为泡孔尺寸分布的分散性，μm

32、n：样品截面中泡孔统计个数

33、a：样品截面面积，cm

34、ρs：发泡样品的密度，g/cm3

35、ρf：未发泡样品的密度，g/cm3

36、di：第i个泡孔面积

37、：泡孔面积平均值。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

39、1、本发明的聚乙烯发泡材料，通过设置低温低压的反应条件，在熔体发泡母料与复合发泡剂等材料反应时，可以得到泡孔平均直径较小且密度较大的发泡材料，通过反应过程中进行搅拌，使发泡剂与母料均匀混合，通过添加调控剂，有利于提高泡孔形成的稳定性，避免泡孔破裂，降低固化温度，延长固化时间有利于使孔泡均匀分布，优化孔泡间隙和聚乙烯发泡材料的力学性能。

40、2、本发明的聚乙烯发泡材料，通过添加复合发泡剂，优化调整复合发泡剂中化学发泡剂和物理发泡剂比例，当化学发泡剂与物理发泡剂比例为2：1.2时，有益于提高发泡率，提高发泡效果，且使泡孔均匀分布。

41、3、本发明的聚乙烯发泡材料，通过添加玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纳米颗粒等加强剂，并且添加光稳定剂和热稳定剂，提高发泡材料的抗压强度和抗拉伸强度，延长发泡材料的使用寿命。

42、4、本发明的聚乙烯发泡材料，添加阻燃剂，有利于提高聚乙烯发泡材料的含氧量，有益于提高发泡材料的阻燃性，通过添加吸附剂，吸附周围环境中的异味或有害气体，当发泡材料意外点燃时，便于吸附燃烧过程中产生的烟雾气体和灰尘颗粒，减小对环境的污染，提高聚乙烯发泡材料的环境友好性。