专利名称：一种相变保温聚烯烃泡沫材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种保温材料及其制备方法，尤其是指一种相变保温聚烯烃泡沫材料及其制备方法。
背景技术：
聚烯烃类塑料应用范围广泛，具有良好的物理、化学和力学性能，其韧性、挠曲性和缓冲性能良好，并且具有电绝缘、隔热等性质，广泛应用于包装、化工、建筑等领域。聚烯烃类泡沫塑料应用广泛，也是最早成功制得的泡沫塑料之一。早在1941年，美国杜邦公司就利用氮气法成功制备了 LDPE泡沫塑料。经过几十年的发展，聚烯烃泡沫塑料已经发展成熟，在品种及应用方面实现了多样化。随着理论研究的不断深入以及发泡技术的进步，泡沫塑料在产量和质量方面都有了长足的进步。由于其密度低、保温性能良好的特性，在建筑、车辆等领域广泛用作保温材料。相变材料是指相变储能材料是一种新型的绿色节能材料，相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程，在相变过程中不仅形态发生改变，还会吸收或释放大量的潜热。相变材料的应用提高了能源利用率，降低了能源消耗。通过在泡沫材料中添加相变材料，可起到更加良好的保温效果。但由于而相变材料在相变时有液体产生会影响泡沫材料的发泡效果，同时由于泡沫材料为多孔结构，液体相变容易泄露，使得保温效果逐渐减弱。微胶囊技术是一种利用成膜材料将固体、液体或气体物质包裹于囊中，形成一个直径为微米级或毫米计的微小容器的技术。微胶囊具有保护囊中物质免于泄露、延长物质储存时间、将特种材料隔离等作用，已广泛应用于生物医药、食品、涂料等多个领域。目前对于聚烯烃泡沫材料的研究，主要集中于其应用与制备方法方面。如CN101243122B公开了一种高 熔体强度双轴取向的聚烯烃泡沫制备方法；CN101263187B公开了一种具有高耐热性的软聚烯烃泡沫材料配方及制备方法；CN1282693C公开了一种用于吸声、保温的大孔径聚烯烃泡沫材料等。而对于将相变材料及微胶囊技术同时应用于聚烯烃泡沫材料中，提高保温性能的研究还未见报道。
发明内容
为克服现有泡沫保温材料的不足之处，本发明提供了一种利用相变材料及微胶囊技术开发的相变保温聚烯烃泡沫材料及其制备方法，以满足市场对保温材料的需求。本发明是采用下述技术方案实现的:
一种相变保温聚烯烃泡沫材料，是以相变微胶囊、聚烯烃树脂、发泡剂、交联剂、发泡助齐 、色母料、抗老化剂及加工助剂为原料，经混合、熔融挤出、预热、发泡而得，各组份按重量份数计为:
聚烯烃树脂 70 90份 相变微胶囊 I 10份发泡剂3 20份
交联剂0.1 5份
发泡助剂 O 1.5份
色母料O 15份
加工助剂 O 5份
所述相变微胶囊由以下重量份的组分制备而成:
囊壁材料 30 80份 相变囊芯材料10 65份 乳化剂0.1 15份
所述的囊壁材料为聚脲树脂、聚酯树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、脲-三聚氰胺-甲醛共聚物、聚甲基丙烯酸酯、明胶、尿醛树脂、聚多元酸、明胶-阿拉伯树胶、氨基树脂、环氧树月旨、密胺树脂、聚氨酯、环糊精、苯乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或几种的混合物。所述的相变囊芯材料为石蜡、脂肪烃、脂肪酸、脂肪酸酯、多元醇、水合无机盐中的一种或几种的混合物。所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、丙烯酸类均聚物、丙烯酸类共聚物、马来酸酐类均聚物、马来酸酐类共聚物、吐温中的一种或几种的混合物。所述的发泡剂为N-亚硝化合物、偶氮化合物、酰肼类化合物中的一种或几种的混合物。所述的交联剂为过氧化物交联剂、硅烷交联剂、醌类交联剂、多元醇交联剂、多元胺交联剂中的一种或几种的混合物。所述的发泡助剂为硬脂酸、草酸、水杨酸、苯二甲酸、硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸铅、氧化锌、氧化钡、氧化铅中的一种或几种的混合物。所述的加工助剂为紫外吸收剂、光稳定剂、抗氧剂、增塑剂、分散剂、润滑剂中的一种或几种的混合物。本发明的一种相变保温聚烯烃泡沫材料的制备方法为:
通过单层或多层造壁法制备成相变微胶囊后，再通过混合、熔融挤出、预热、发泡制得相变保温聚烯烃泡沫材料。其具体工序为:
步骤一:相变微胶囊的制备
(1)将相变囊芯材料、乳化剂按照一定比例在高速乳化机下乳化成乳液，高速乳化机转速1000 12000转/min,乳化时间I 60min ；
(2)采用原位复合法、单层造壁法或多层造壁法将相变囊芯材料乳液包裹于囊壁材料中制备成相变微胶囊，反应温度50 120°C，PH值为I 6，时间I 24h ;
步骤二:相变保温 聚烯烃泡沫材料的制备
(1)将聚烯烃基体树脂、相变微胶囊、发泡剂、交联剂、发泡助剂、色母料及其加工助剂按比例加入捏合机，捏合温度110°C 190°C，捏合时间15 120min ；
(2)将混合均匀的物料加入挤出机料斗，通过螺杆挤出机熔融挤出。其中挤出机螺杆长径比大于28，螺杆转速30 70r/min，熔融挤出温度110°C 150°C，所挤出的母片的厚度0.1 5mm ；(3)将母片经过预热炉进行预热，预热温度90°C 180°C，预热时间0.5 15min ；
(4)将母片经过发泡炉进行发泡，发泡温度170°C 210°C，发泡时间0.5 5min。本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
将相变材料应用于聚烯烃保温泡沫材料，在温度降低时，相变材料会发生相变，释放热量，从而调节环境温度。同时本发明采用了微胶囊技术，将相变材料作为囊芯材料包裹于囊壁内部，使得相变发生时，呈现液态的相变囊芯材料不会从多孔的泡沫材料中流失，提高了保温效果的持续性。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
，对本发明做进一步说明。实施例1:相变微胶囊的制备
(O将正十四烧40kg、十二烧基苯磺酸钠2kg混合,在高速乳化机下乳化成乳液,高速乳化机转速1000r/min,乳化时间5min ；
(2)在乳液中加入三聚氰胺-甲醛预聚体20kg，搅拌均匀，通过乙酸调节pH值3.5，在70°C下反应0.5h，搅拌速度500 r/min ；
(3)升温至90°C，继续反应lh，搅拌速度500r/min。通过步骤(1)、(2)后，可以制备出以正十四烷为囊芯、以三聚氰胺-甲醛树脂为单层囊壁的相变微胶囊；通过步骤(I) (3)可以制备出以正十四烷为囊芯、以三聚氰胺-甲醛树脂为多层囊壁 的相变微胶囊。实施例2:相变微胶囊的制备
(O将石腊10kg、吐温乳化剂6kg混合,在高速乳化机下乳化成乳液，高速乳化机转速3000r/min,乳化时间 5min ；
(2)在乳液中加入脲醛预聚体60kg，搅拌均匀，放置2h，在此期间持续搅拌，搅拌速度2500 r/min。；
(3)加入脲醛树脂固化剂氯化铵1kg，搅拌均匀，用乙酸调节PH值为2 3，在80°C下反应lh，搅拌速度2500 r/min ；
(4)升温至90°C，继续反应lh，搅拌速度2500r/min。通过步骤(I) (3)可以制备出以石蜡为囊芯，以脲醛树脂为单层囊壁的相变微胶囊；通过步骤(I) (4)可以制备出以脲醛树脂为多层囊壁的相变微胶囊。实施例3:相变微胶囊的制备
(1)取明胶10kg，阿拉伯树胶25kg，分别制备成15%的水溶液，升温至55°C；
(2)取正十八烷30kg，脱水山梨糖醇脂肪酸酯5kg混合，在高速乳化机下乳化成乳液，高速乳化机转速1000r/min,乳化时间5min ；
(3 )明胶溶液加入，用柠檬酸调整pH值为4.0，搅拌均匀，保持体系温度55 °C不变，反应
2h ；
(4)将配置好的阿拉伯树胶熔液加入，用柠檬酸调整pH值为3.5，搅拌均匀，保持体系温度55°C不变，反应5h。通过步骤(I) (3)可以制备出以正十八烷为囊芯，以明胶为单层囊壁的相变微胶囊；通过步骤(I) (4)可以制备出以明胶-阿拉伯树胶为多层囊壁的相变微胶囊。
实施例4:相变保温聚烯烃泡沫材料的制备
(1)将聚乙烯70kg、实施例1中制备的相变微胶囊5kg、偶氮二甲酰胺8kg、过氧化二异丙苯0.5kg、氧化锌0.2kg,紫外吸收剂0.01kg、光稳定剂0.01kg、抗氧剂0.01kg、分散剂0.02kg，按比例投入捏合机进行捏合，捏合温度140°C，时间20min ；
(2)将物料加入挤出机料斗，并经过螺杆挤出机熔融挤出。其中挤出机长径比40，螺杆转速40r/min，挤出机各段的设定温度为115°C，120°C，130°C，130°C，130°C，125°C，所挤出的母片厚度2mm ；
(3)挤出后的母片依次经过温度为90°C、120°C、16(rC的预热炉，预热时间分别为2min、lmin、lmin,使母片中的交联剂充分交联，并使母片内部与外部温度趋向均勻；
(4)经过预热后的母片经过温度为200°C的发泡炉，时间为0.5min。所制备出的相变保温聚烯烃材料发泡倍率为20倍，相变温度为5.3°C。实施例5:相变保温聚烯烃泡沫材料的制备
(1)将聚乙烯60kg、乙烯-醋酸乙烯共聚物15kg、实施例2中制备的相变微胶囊3.5kg、偶氮二甲酰胺10kg、过氧化二异丙苯1kg、氧化锌0.2kg,紫外吸收剂0.01kg、光稳定剂0.01kg、抗氧剂0.01kg、分散剂0.02kg，按比例投入捏合机进行捏合，捏合温度135°C，时间15min ；
(2)将物料加入挤出机料斗，并经过螺杆挤出机熔融挤出。其中挤出机长径比40，螺杆转速40r/min，挤出机各段的设定温度为110°C，120°C，130°C，130°C，125°C，120°C，所挤出的母片厚度2mm ；
(3)挤出后的母片依次经过 温度为90°C、110°C、13(rC的预热炉，预热时间分别为2min、5min、5min,使母片中的交联剂充分交联,并使母片内部与外部温度趋向均勻；
(4)经过预热后的母片经过温度为180°C的发泡炉，时间为0.5min。所制备出的相变保温聚烯烃材料发泡倍率为20倍，相变温度为13.1°C。实施例6:相变保温聚烯烃泡沫材料的制备
(O将聚乙烯80kg、辛烯-乙烯共聚物5kg、实施例3中制备的相变微胶囊10kg、偶氮二甲酰胺15kg、过氧化二异丙苯1.5kg，按比例投入捏合机进行捏合，捏合温度115°C，时间15min ；
(2)将物料加入挤出机料斗，并经过螺杆挤出机熔融挤出。其中挤出机长径比40，螺杆转速40r/min，挤出机各段的设定温度为110°C，115°C，125°C，125°C，120°C，120°C，所挤出的母片厚度2mm ；
(3)挤出后的母片依次经过温度为90°C、110°C、12(rC的预热炉，预热时间分别为2min、2min、lmin,使母片中的交联剂充分交联,并使母片内部与外部温度趋向均勻；
(4)经过预热后的母片经过温度为210°C的发泡炉，时间为0.2min。所制备出的相变保温聚烯烃材料发泡倍率为30倍，相变温度为30.50C。
权利要求
1.一种相变保温聚烯烃泡沫材料，其特征在于:以相变微胶囊、聚烯烃树脂、发泡剂、交联剂、发泡助剂、色母料、抗老化剂及加工助剂为原料制成，各组份按重量份数计为: 聚烯烃树脂 70 90份 相变微胶囊 I 10份 发泡剂3 20份 交联剂0.1 5份 发泡助剂 0.1 1.5份 色母料O 15份 加工助剂 O 5份。
2.根据权利要求1所述的一种相变保温 聚烯烃泡沫材料，其特征在于所述相变微胶囊由以下重量份的组分制备而成: 囊壁材料 30 80份 相变囊芯材料10 65份 乳化剂0.1 15份 所述囊壁材料为聚脲树脂、聚酯树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、脲-三聚氰胺-甲醛共聚物、聚甲基丙烯酸酯、明胶、尿醛树脂、聚多元酸、明胶-阿拉伯树胶、氨基树脂、环氧树脂、密胺树脂、聚氨酯、环糊精、苯乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或几种的混合物；所述相变囊芯材料为石蜡、脂肪烃、脂肪酸、脂肪酸酯、多元醇、水合无机盐中的一种或几种的混合物；所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、丙烯酸类均聚物、丙烯酸类共聚物、马来酸酐类均聚物、马来酸酐类共聚物、吐温中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种相变保温聚烯烃泡沫材料，其特征在于:所述发泡剂为N-亚硝化合物、偶氮化合物、酰肼类化合物中的一种或几种的混合物；所述交联剂为过氧化物交联剂、硅烷交联剂、醌类交联剂、多元醇交联剂、多元胺交联剂中的一种或几种的混合物；所述发泡助剂为硬脂酸、草酸、水杨酸、苯二甲酸、硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸铅、氧化锌、氧化钡、氧化铅中的一种或几种的混合物；所述加工助剂为紫外吸收剂、光稳定剂、抗氧剂、增塑剂、分散剂、润滑剂中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种相变保温聚烯烃泡沫材料的其制备方法，其特征在于:通过单层或多层造壁法制备成相变微胶囊后，再通过混合、熔融挤出、预热、发泡制得相变保温聚烯烃泡沫材料，其具体步骤如下: 步骤一:相变微胶囊的制备 1)将相变囊芯材料、乳化剂按照一定比例在高速乳化机下乳化成乳液，高速乳化机转速1000 12000转/min,乳化时间I 60min ； 2)采用原位复合法、单层造壁法或多层造壁法将相变囊芯材料乳液包裹于囊壁材料中制备成相变微胶囊，反应温度50 120°C，pH值为I 6，时间I 24h ； 步骤二:相变保温聚烯烃泡沫材料的制备 1)将聚烯烃基体树脂、相变微胶囊、发泡剂、交联剂、发泡助剂、色母料及加工助剂按比例加入捏合机，捏合温度110°C 190°C，捏合时间15 120min ； 2)将混合均匀的物料加入挤出机料斗，通过螺杆挤出机熔融挤出，其中挤出机螺杆长径比大于28，螺杆转速30 TOr/min，熔融挤出温度110°C 150°C，所挤出的母片的厚度0.1 5mm ； 3)将母片经过预热炉进行预热，预热温度90°C 180°C，预热时间0.5 15min ； 4)将母片 经过发泡炉进行发泡，发泡温度170°C 210°C，发泡时间0.5 5min。
全文摘要
本发明涉及一种相变保温聚烯烃泡沫材料及其制备方法，是以相变微胶囊、聚烯烃树脂、发泡剂、交联剂、发泡助剂、色母料、抗老化剂及加工助剂为原料，经混合、熔融挤出、预热、发泡而得。本发明在温度降低时，相变材料会发生相变，释放热量，从而调节环境温度。同时本发明采用了微胶囊技术，将相变材料作为囊芯材料包裹于囊壁内部，减少了相变囊芯材料从多孔泡沫材料中的流失，提高了保温效果的持续性。
文档编号C09K5/14GK103102552SQ20131007744
公开日2013年5月15日 申请日期2013年3月12日 优先权日2013年3月12日
发明者杨小兵, 龙国荣, 卞志勇, 李秀平, 李胜业 申请人:泰山体育产业集团有限公司, 山东泰山金润塑胶制品有限公司