专利名称：Ixpe电子辐射交联聚乙烯导电泡棉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉及其制备方法，该 导电泡棉可运用在大规模、超大规模集成电路、光电子、微电子行业和通 讯、航天、IT等高科技产业，在周转、运输半成品集成电路板以及怕静电 的一些产品或半成品时也可以得到运用，起到緩冲减震又防止静电的作用。
背景技术：
目前市场上应用的导电泡棉主要有防静电珍珠棉和模压块状聚乙烯或 EVA导电泡棉。
防静电珍珠棉因为是未交联聚乙烯材料，不交联的聚乙烯防静电发泡 是物理发泡，泡棉泡空很大，压缩强度低，回弹性差，手感极差，再加上 它的发泡倍率单一，厚度单一误差较大，耐温较低，它的应用领域较窄， 应用场合档次较低，其表面电阻率和体积电阻率不稳定，不能依据客户要 求进行调节，电阻率较大，在10M0HQ,无法调节，其通过在珍珠棉内添 加抗静电剂，做成防静电的珍珠棉，这种防静电珍珠棉防静电时效短，防 静电时效为3-6个月，防静电性能受环境干湿度影响较大。
对于模压发泡的聚乙烯或EVA块状导电泡棉，虽然泡空细腻，但力学 性能较差，撕裂强度、压缩强度、压缩永久变形较辐射交联的产品差；产 品不能连续生产，不同厚度产品仅仅通过刨切获得，产品无结皮表皮，在 后加工中不能进行热粘合，使用加工局限性较大，产品软硬密度不好控制， 有交联剂残存，气味较大，不环保，有一定毒性，产品无表皮，无连续长 度的产品，耗能、生产效率低。
发明内容
为了解决现有技术中导电泡棉所存在的综合性能差这一技术问题,本发 明提供了 一种电子辐射交联聚乙烯导电泡棉。
基于该电子辐射交联聚乙烯导电泡棉，本发明还提供了 一种电子辐射 交联聚乙烯导电泡棉的制备方法。
本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为提供一种IXPE电 子辐射交联聚乙烯导电泡棉，所述IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉包 括主料低密度聚乙晞和辅料乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，所述低密度聚乙烯和
所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的重量比为65-75: 25-35，所述IXPE电子辐 射交联聚乙烯导电泡棉还包括占所述低密度聚乙烯和所述乙烯-醋酸乙烯 酯共聚物总重量4% - 6%、9°/。 - 11%或14% - 16%的偶氮二甲酰胺发泡剂、 1%的聚乙烯蜡润滑助剂、0.5%的钛酸酯偶联剂和4.5%-5.5 %或6.5%-7.5%的导电碳黑。
根据本发明的一优选实施例所述主料低密度聚乙烯和所述辅料乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的重量比为70:30。
根据本发明的 一优选实施例所述主料低密度聚乙烯的溶体指数为 MI= 1.5-2.0。
根据本发明的一优选实施例所述偶氮二曱酰胺发泡剂为颗粒状，颗 粒直径4ju-6p。
根据本发明的一优选实施例所述导电碳黑是以空壳高链状结构所组 成，经特殊处理产品一次结构粒径近纳米，比表面积大，分散性高，由于 絮聚集体构成的网状结构使得其本身具有特高的导电性能，比电阻小于 0.20Q.cm。
根据本发明的一优选实施例所述特导电碳黑的添加比例占所述主料 低密度聚乙烯和所述辅料乙烯-醋酸乙烯酯共聚物总重量比值为4.5% - 5.5 。/。时所述IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉为防静电泡棉；占所述主料 低密度聚乙烯和所述辅料乙烯-醋酸乙烯酯共聚物总重量比值为6.5% -7.5%时所述IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉为导电泡棉。
为了解决现有技术中的第二个技术问题,本发明提供了一种IXPE电 子辐射交联聚乙烯导电泡棉的制备方法，所述制备方法包括步骤第一、 将所述主料低密度聚乙烯、所述辅料乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、所述偶氮二 曱酰胺发泡剂、所述聚乙烯蜡润滑助剂、所述钛酸酯偶联剂和所述特导电 碳黑进行混炼混合，在120°C - 125。C进行混炼造粒加工；第二、对所造母 粒进行挤出成型为母片，并将母片匀速挤出；第三、对匀速挤出的所述母 片进行连续、均匀的辐照加工；第四、对所述辐照加工后的所述母片在发 泡炉预热段内连续进行140°C - 155t:的预热处理，然后母片连续进入发泡 炉的发泡段进行22(TC -23(TC的发泡处理。
才艮据本发明的一优选实施例所述第二步中对所述发泡巻材母片进行 挤出成型时成型机头口膜间隙大于所述母片的厚度但不超过母片厚度的 10%。
根据本发明的一优选实施例所述第三步中所述辐照加工通过电子加 速器进行，所述电子加速器的能量为2.5Mev,扫描宽度为800-1000mm。
根据本发明的一优选实施例所述第四步预热处理和发泡处理中母片 在发泡炉内匀速均匀连续移动，厚度为lmm的所述母片连续移动速度约 为2米/分钟、厚度为3mm的所述母片移动速度约为1米/分钟。
本发明的有益效果是本发明辐射交联聚乙烯导电泡棉UXPE)，交联 较为容易控制，发泡稳定，泡孔细密均匀，表面质量优良，无异味，泡孔结 构为闭孔，产品质轻、无毒、、吸水性极低、导热系数小、耐老化、耐化学 腐蚀、不并分化，容易获得不同倍数带表皮的泡孔材料，同时产品连续长度、 导电性长期稳定而且还具有可进行粘接、机加工、热成型等二次加工的良 好性能。
图1.本发明IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉及其制备方法中泡棉 制备方法流程图2.泡棉发泡倍数、产品厚度、母片厚度与添加剂量关系对比表。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明
辐射交联是电离辐射使线性聚乙烯交联含有一定网状结构的聚合物， 而聚乙烯是结晶型线形高分子材料，当晶体结构熔化后，熔体粘度会急剧 下降，不利于保气难于制成发泡材料。辐射交联则可以通过特殊辐射加工 使其交联，改善聚乙烯的温度-粘度变化情况，用这一辐射改性工艺以后在 发泡过程中有利于保气，形成更为细腻泡孔结构。聚乙烯发泡的体系原料 中，按一定比例各种助剂也可改善提高发泡的质量，通过添加特种导电碳 黑，制成特殊IXPE辐射交联聚乙烯导电泡棉。
具体讲，IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉，所述IXPE电子辐射 交联聚乙烯导电泡棉包括主料低密度聚乙烯和辅料乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物，所述低密度聚乙烯和所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的重量比为65-75: 25-35,所述IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉还包括占所述低密度聚乙 烯和所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物总重量4%-6%、9%- 11%或14%- 16% 的偶氮二曱酰胺发泡剂、1%的聚乙烯蜡润滑助剂、0.5%的钛酸酯偶联剂 和4.5% - 5.5 %或6.5% - 7.5%的导电性比普通碳黑好特殊碳黑一特导电碳 黑是以空壳高链状结构所组成，经特殊处理产品一次结构粒径近纳柬，比
表面积大，分散性高，由于絮聚集体构成的网状结构使得其本身具有特高
的导电性能，比电阻小于0.200. 11。
作为上面IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉配方的优选配比，所述 低密度聚乙烯和所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的质量比为70: 30,配方中 选取的发泡剂偶氮二曱酰胺为粉末状，粉粒直径为左右；发泡剂偶氮 二甲酰胺占所述低密度聚乙烯和所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的总质量比 优选为5%、 10%、 15%,添加不同比例的所述发泡剂偶氮二甲酰胺可以制 成相对应的10、 20或25倍软硬不同的所述IXPE电子辐射交联聚乙埽导 电泡棉材料；加工过程中由于添加的发泡剂偶氮二甲酰胺为粉末，这样就 会在加工过程中存在剪切与内摩擦等问题，为了解决这些存在的问题，在 产品的混炼造粒加工过程中需要添加润滑助剂聚乙烯蜡，添加比例为所述 主料与所述辅料总重量的1%;添加特导电碳黑的比例为所述主料与所述 辅料总重量的4.5% - 5.5 %或6.5% - 7.5%;因为特导电,友黑的加入可以大 幅度降低所述主料低密度聚乙烯的电阻系数，而且电阻系数的变化过程中 存在一个突变点，当特种导电碳黑的加入量在4.5%左右时，加入量微小变 化都会引起主料低密度聚乙烯的电阻系数的很大变化，加入量达到一定程 度形成整体连通网络后，才有稳定而且较低的电阻率。特导电碳黑能否形 成整体连通网络的关键是特导电碳黑的选择，本发明中选择的特导电碳黑 为导电性比普通碳黑好特殊碳黑，是一种导电性优良的新型碳黑，它是以 空壳高链状结构所组成，经特殊处理产品一次结构粒径近纳米，比表面积 大，分散性高，由于絮聚集体构成的网状结构使得其本身具有特高的导电 性能，比电阻小于0.20Q.cm。通过添加这种新型的特导电,友黑可以获得优 质的电子辐射交联聚乙烯导电泡棉。因为，市场上一步的碳黑因其导电性 差需要加入特导电碳黑量的几倍才能达到效果，但大量粉状碳黑的加入会 破坏泡棉材料的力学性能，使材料的加工过程中因不能保气而形成泡空， 做不成泡棉。但加入特导电碳黑生产出的泡棉材料的质量就非常好。根据 大量实验发现当添加特导电碳黑的比例为所述主料与所述辅料总重量的 4.5%-5.5%,优选5%时，泡棉的电阻为107Q-109D,此时的IXPE电子 辐射交联聚乙烯导电泡棉为防静电泡棉，当添加特导电碳黑的比例为所述 主料与所述辅料总重量的6.5% - 7.5%,优选7%时，泡棉的电阻为10512， 此时的IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉为导电泡棉。为了增加粉状特 导电碳黑与低密度聚乙烯的相容性，提供泡棉材料的力学性能，要添加占所述主料与所述辅料总重量0.5 %的钛酸酯偶联剂。
以下对IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉的制备方法进行详细说明 所述制备方法包括步骤第一、将所述主料低密度聚乙烯、所述辅料乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、所述偶氮二曱酰胺发泡剂、所述聚乙烯蜡润滑助剂、 所述钛酸酯偶联剂和所述特导电碳黑进行混炼混合，在120°C - 125。C进行 混炼造粒加工；第二、对所造母粒进行挤出成型为母片，并将母片匀速挤 出；第三、对匀速挤出的所述母片进行连续、均匀的辐照加工；第四、对 所述辐照加工后的所述母片在发泡炉预热段内连续进行140°C - 155"C的 预热处理，然后母片连续进入发泡炉的发泡段进行220"C -23(TC的发泡处 理。
混炼造粒工艺对泡棉产品性能的影响
偶氮二曱酰胺发泡剂(AC发泡剂)为粉状,在聚乙烯中的分散状态 直接影响泡棉产品泡孔的均匀和细密程度。为了更好的使偶氮二曱酰胺发 泡剂与其它物料达到均匀混合的目的，需要将各物料进行混炼，混炼的温 度要进行严格的控制， 一般要略高于低密度聚乙烯的熔点为好，温度过高 会造成偶氮二曱酰胺发泡剂的分解，温度过低又会影响偶氮二曱酰胺发泡 剂的分散效果，经过大量实验发现温度在120。C效果最好，混料的时间不 宜过长，长时间的混料会造成各物质的内摩擦而分解，以达到分散效果的 最短时间为好， 一般为10分钟左右。
母片挤出成型工艺
发泡巻材(母片)的几何尺寸、表观情况基本上决定了最终发泡产品 的宽度、厚度、表观质量，主要工艺条件是温度、转速、机头压力、口模 间隙，参数的选择要在物料不分解的前提下保证母片塑化均匀、厚度均匀、 表面光滑、内因力均匀。温度最高不超过125°C;转速不可过快，过快会 造成各物料的分解，经过大量实验发现转速小于800转/分钟为最佳；机头 压力小于8mpa，机头的口膜间隙要略大于母片的厚度，但不能过大，不要 超过母片厚度的10%;从理论上讲，母片厚度d。与产品厚度dl间对应关系 是山=3; d。 (n为发泡倍数)，母片宽度与产品宽度的关系也类似。但 在实际生产中由于母片存在内应力，在发泡过程中母片受热内应力作用下 厚度、宽度增加，长度缩短，所以内应力的存在对发泡过程中产品尺寸变 化规律影响4艮大。另外内应力的存在，会引起发泡过程中的产品巻曲、粘 连，所以必须尽量消除母片中的内应力。消除母片中的内应力要通过选掩
合适的机头口膜间隙的方法实现，机头口膜间隙的选取所上面所述机头的 口膜间隙要略大于母片的厚度，但不能过大，不要超过母片厚度的10%即 可。三辊间的余料要均匀、细小，机头与三辊间的距离要尽量小， 一般距
离不大于20CM左右。 辐照加工工艺
辐射交联发泡巻材的生产中，必须要求对母片进行连续、均匀的辐照 加工，这只有电子加速器照射才能满足工艺要求。选用加速器的能量必须 能够满足最厚母片的加工，我们选用的加速器能量为2. 5Mev,可以满足厚 度为3mm母片产品的加工要求，加速器的扫描宽度也要满足最大宽度母片 的辐照要求，生产中选择扫描宽度为800-1000mm即可，辐照过程中传送母 片的速度要均匀，如果传送母片的速度不均匀，会影响材料接受剂量的均 匀性，会导致产品性能的不稳定。所以母片照射剂量不仅要求在横向即宽 度方向上要均匀，同时要求纵向即长度方向上也要连续均匀。剂量太大的 部位发泡时要起大泡，甚至不能发泡，而剂量小的部位会粘连，或流淌。 剂量横向不均勻发泡时难以展开成平整材料，纵向不均匀则难以连续成巻， 纵向、横向剂量均匀要求辐照电子束所发出的电子在纵向、横向上要达到 均匀的程度，通过我们在生产中的大量实验，确定软硬程度的倍数为10 倍、20倍和25倍导电泡棉的剂量分别为75-85kgy、 60-70kgy、 55-65kgy 为最佳剂量范围，同时不同厚度的母片的辐射剂量也会不同，同一倍率产 品在母片厚度为lmm时其剂量要略高于母片厚度为3mm,高出幅度为10% 左右。详细tt值可以参阅图2。
发泡工艺
本实施例中，对母片的发泡采用水平发泡炉，发泡炉分为预热段和发 泡段，其中对经所述辐照加工后的所述母片先通过发泡炉内进行140°C-155。C的预热处理，而后连续通过发泡炉内220°C - 230。C的发泡成为导电 泡棉；在发泡炉内运送母片的网带速度对不同厚度的母片其传送速度是不 一样的，厚度为lmm的所述母片移动速度为2米/分钟、厚度为3mm的所 述母片移动速度为1米/分钟。
本发明IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉较珍珠棉、化学交联的泡棉、 模压发泡EVA泡棉相比，泡棉表面光滑细腻，泡空很小，压缩强度大，回 弹性好，手感好，发泡倍率易控制，厚度易控制厚度误差小，耐温好；辐 射交联导电泡棉防静电性能优良，其表面电阻率和体积电阻率非常稳定，
一般在1 03-1060之间，同时可依据客户要求进行灵活调节，防静电时效长，
永久防静电，防静电性能不受环境干湿度影响。产品环保无毒无气味，产 品有良好的力学强度、生产效率较高、节能，而模压发泡导电泡棉产品无 表皮，无连续长度的产品，耗能、生产效率低。
本发明IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉，仅仅通过辐照剂量来控 制交联度，产品较易控制，质量稳定，在生产交联中无需加交联剂，发泡 剂用普通发泡剂即可，发泡剂价格便宜，原料成本低，无交联剂存在，产 品无味，环保，可以生产薄型产品，同时由于辐射交联是先进性交3关，泡 空细腻表面光滑，这样力学性能、撕裂强度、压缩强度、压缩永久变形较 好。
本发明IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉可以连续生产，可依据客 户要求对不同厚度产品容易获得，产品有结皮表皮，在后加工中能进行热 粘合，产品软硬密度易控制。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若 干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉，其特征在于所述IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉包括主料低密度聚乙烯和辅料乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，所述低密度聚乙烯和所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的重量比为65-75∶25-35，所述IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉还包括占所述低密度聚乙烯和所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物总重量4％-6％、9％-11％或14％-16％的偶氮二甲酰胺发泡剂、1％的聚乙烯蜡润滑助剂、0.5％的钛酸酯偶联剂和4.5％-5.5％或6.5％-7.5％的导电碳黑。
2. 根据权利要求1所述的IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉，其特征 在于所述主料低密度聚乙烯和所述辅料乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的重量比 为70:30。
3. 根据权利要求1所述的IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉，其特征 在于所述主料低密度聚乙烯的熔体指数为MI = 1.5-2.0。
4. 根据权利要求1所述的IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉，其特征 在于所述偶氮二甲酰胺发泡剂为颗粒状，颗粒直径4n-6卜
5. 根据权利要求1所述的IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉，其特 征在于所述特导电碳黑的添加比例占所述主料低密度聚乙烯和所述辅料 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物总重量比值为4.5%-5.5%时所述IXPE电子辐射 交联聚乙烯导电泡棉为防静电泡棉；占所述主料低密度聚乙烯和所述辅料 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物总重量比值为6.5%-7.5%时所述IXPE电子辐射 交联聚乙烯导电泡棉为导电泡棉。
6. 根据权利要求1所述的IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉，其特征 在于所述导电碳黑是以空壳高链状结构所组成，经处理产品一次结构粒 径近纳米，比表面积大，^f:性高，由于絮聚集体构成的网状结构^f吏得其 本身具有特高的导电性能，比电阻小于0.20acm。
7. —种IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉的制备方法，其特征在于 所述制备方法包括步骤Al.将所述主料低密度聚乙烯、所述辅料乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、所 述偶氮二曱酰胺发泡剂、所述聚乙烯蜡润滑助剂、所述钬酸酯偶联剂和所 述特导电碳黑进行混炼混合，在120°C - 125。C进行混炼造粒加工； A2对所造母粒进行挤出成型为母片，并将母片匀速挤出； A3对匀速挤出的所述母片进行连续、均匀的辐照加工； -155T:的预热处理，然后母片连续进入发泡炉的发泡段进行220°C-23(TC的发泡处理。
8. 根据权利要求7所述一种IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉的制备 方法，其特征在于所述A2步中对所述发泡巻材母片进行挤出成型时成 型机头口膜间隙大于所述母片的厚度但不超过母片厚度的10%。
9. 根据权利要求7所述一种IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉的制备 方法，其特征在于所述A3步中所述辐照加工通过电子加速器进行,所述 电子加速器的能量为2.5Mev,扫描宽度为800-1000mm。
10. 根据权利要求7所述一种IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉的制 备方法，其特征在于所述A4步预热处理和发泡处理中母片在发泡炉内 匀速均匀连续移动，厚度为lmm的所述母片连续移动速度约为2米/分钟、 厚度为3mm的所述母片移动速度约为1米/分钟。
全文摘要
本发明涉及一种IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉及其制备方法。所述IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉的成分包括主料低密度聚乙烯、辅料乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、偶氮二甲酰胺发泡剂、聚乙烯蜡润滑助剂、钛酸酯偶联剂和导电碳黑，经过混料加工、挤出成型、辐射交联、加热发泡和二次加工等工艺制造出IXPE电子辐射交联聚乙烯导电泡棉。本发明产品交联较为容易控制，发泡稳定，泡孔细密均匀，表面质量优良，无异味，泡孔结构为闭孔，可连续生产，导电性稳定，产品质轻、无毒、吸水性极低、导热系数小、耐老化、耐化学腐蚀、不粉化，容易获得不同倍数带表皮的泡孔材料，而且还具有可进行粘接、机加工、热成型等二次加工的良好性能。
文档编号B29C47/14GK101358004SQ20071007547
公开日2009年2月4日 申请日期2007年7月31日 优先权日2007年7月31日
发明者石洪军, 陈兴茂 申请人:深圳市长园特种塑胶发泡材料有限公司