CN102417654B - 一种辐射交联聚烯烃高弹泡棉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种辐射交联聚烯烃高弹泡棉及其制备方法，包括主料和辅料，按重量百分比计，所述主料包括：乙烯-辛烯共聚物：60%-65%；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物：25%-30%；发泡剂：5.0%-10.0%；所述辅料包括：敏化剂：1%-2%；抗氧剂：1%-2%；润滑剂：0.5%-1.0%；所述发泡剂选自偶氮二甲酰胺，所述敏化剂选自硬脂酸锌，所述抗氧剂选自四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二硬脂醇酯的混合物；所述润滑剂选自聚乙烯蜡；所述四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和所述硫代二丙酸二硬脂醇酯的质量比为1∶2。本发明的有益效果是：相对现有聚烯烃泡棉发泡所需要的能耗小；表面光滑，泡孔细密，柔软性更好即硬度更小；且力学性能大幅提升，特别是伸长率可提高2-3倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种辐射交联聚烯烃高弹泡棉及其制备方法，尤其涉及一种硬度小、柔软性好、能耗低的辐射交联聚烯烃高弹泡棉及其制备方法。
背景技术
辐射交联聚烯烃高弹泡棉是一种较辐射交联聚乙烯（IXPE）泡棉更为高档的新型泡棉材料，因其表面光滑、泡孔细密、高弹性、高韧性、导热系数低、吸水率小、无毒无味、耐老化、耐化学腐蚀，易于二次加工等特性，作为新一代高效、节能、环保材料可被广泛应用于特种包装、体育用品、汽车工业、建筑防水、箱包鞋材、车船制造、文体娱乐等领域。
目前市场上的聚烯烃泡棉主要有化学交联聚乙烯泡棉（XPE FOAM）、辐射交联聚乙烯泡棉（IXPE FOAM）和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）泡棉。而对于硬度小、柔软性好、且制备工艺中所需要的能耗低的辐射交联聚烯烃高弹泡棉研究得很少，且目前来说没有很大的发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中一般泡棉的发泡时间长、硬度大、制备过程中污染环境等的缺点。
本发明提供一种辐射交联聚烯烃高弹泡棉，包括主料和辅料，按重量百分比计，所述主料包括：乙烯-辛烯共聚物：60%-65%；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物：25%-30%；发泡剂：5.0%-10.0%；所述辅料包括：敏化剂：1 %-2%；抗氧剂：1%-2%；润滑剂：0.5%-1.0%；
所述发泡剂选自偶氮二甲酰胺，所述敏化剂选自硬脂酸锌，所述抗氧剂选自四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二硬脂醇酯的混合物；所述润滑剂选自聚乙烯蜡；所述四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和所述硫代二丙酸二硬脂醇酯的质量比为1：2。
本发明还提供了一种辐射交联聚烯烃高弹泡棉的方法，包括以下几个步骤：
造粒步骤：将所述主料加入在100℃密炼机中，待熔合后加入所有辅料进行密炼，温度不变，待熔合后在造粒机中造成粒子待用；
挤出步骤：在110℃下，对所述造粒步骤中制得的母粒挤出片材；
辐射步骤：用电子加速器对所述母片进行照射；
发泡步骤：以210℃的温度在水平炉中对经辐射后的所述母片进行连续发泡处理。
现有技术中，化学交联聚乙烯泡棉（XPE FOAM）的主要制备过程是在低密度聚乙烯树脂（LDPE）中加入化学交联剂（DCP）和发泡剂（AC）等关键助剂，经造粒、挤出、发泡成型。由于加入交联剂（DCP），材料会有气味、而且泡棉表面粗糙，泡孔的大小不均，折叠后回弹性差，容易卷曲，拉伸强度、伸长率上很低，止滑效果很差，柔软度差，硬度大，发泡温度高，能耗大。辐射交联聚乙烯泡棉（IXPE FOAM）的主要制备过程是在低密度聚乙烯树脂（LDPE）中加入发泡剂（AC）和敏化剂等助剂，经造粒、挤出、辐射、发泡成型。片材经过辐射交联的工艺，虽然泡棉表面光滑度、泡孔均匀度都有很大改善，也没有气味，但折叠后回弹性提高并不大，产品仍然容易卷曲，力学性能上也没太大的变化，止滑效果也没明显提升，柔软度差，即硬度大，发泡温度高，发泡温度高，能耗大。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）泡棉：主要是在乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）中加入发泡剂（AC）和交联剂（DCP）等助剂，经密炼、开炼、模压发泡成型。由于加入交联剂（DCP），材料会有气味，有一定的毒性，污染环境，且力学性能低，回弹性差，止滑效果不好，柔软度差，即硬度大，产品不能连续进片，单位体积发泡时间长，表面无结皮，厚度需要通过平切来控制，生产效率很低，能耗大。
采用上述技术方案，与现有技术相比，其优点在于：本发明中的辐射交联聚烯烃高弹泡棉中，主料采用乙烯-辛烯共聚物和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，再加入辅料，将原料在一定温度下待熔合后在造粒机中造成粒子待用；再对所述造粒步骤中制得的母粒挤出片材；然后利用电子加速器对所述母片进行照射；最后以210℃的温度在水平炉中对经辐射后的所述母片进行连续发泡处理。因此，本发明中的辐射交联聚烯烃高弹泡棉无味无毒，环保；并且折叠后回弹性好，止滑效果好。且泡棉表面粗糙，泡孔的大小不均，拉伸强度、伸长率上很高，柔软度强，硬度小。 并且制备过程中发泡温度低，所需要的能耗小；并且生产效率得到了提高。
优选的，所述乙烯-辛烯共聚物与所述醋酸乙烯酯共聚物的质量比为7:3。
优选的，所述乙烯-辛烯共聚物与所述醋酸乙烯酯共聚物的质量和为85.8%-90.8%。
优选的，所述乙烯-辛烯共聚物的熔体流动速率为3.0 dg/min 至5.0dg/min。
优选的，所述醋酸乙烯酯共聚物的熔体流动速率为1.5 dg/min 至2.5dg/min。
优选的，所述醋酸乙烯酯共聚物中乙烯的含量范围为10%至18%。
优选的，所述偶氮二甲酰胺的粒径为5μm至10μm。
优选的，所述辐射步骤中所述电子加速器的能量为2.5eV，扫描宽度为800至1000mm。
优选的，所述辐射步骤后的所述片材的凝胶含量为40%-45%。
本发明的有益效果是：
1.该类辐射交联聚烯烃高弹泡棉无味无毒，环保；并且折叠后回弹性好，止滑效果好。且相对于现有的聚烯烃泡棉表面光滑，泡孔更为细密。
2.该辐射交联聚烯烃高弹泡棉：相对现有聚烯烃泡棉发泡温度要低15-20℃，所需要的能耗小；并且力学性能大幅提升，特别是伸长率可提高2-3倍。
3.同倍数的辐射交联聚烯烃高弹泡棉与聚烯烃泡棉相比，柔软性更好，硬度更低；且本产品结皮，厚度容易控制，可连续进片，生产效率高。
具体实施方式
下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：
实施例1：称取主料乙烯-辛烯共聚物64份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物28份，偶氮二甲酰胺5份，在100℃密炼机中密炼，待主料熔合后加入：硬脂酸锌1份，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.5份，硫代二丙酸二硬脂醇酯1份，聚乙烯蜡0.5份，温度不变，待熔合后在造粒机中造成粒子待用；在110℃下，对所述造粒步骤中制得的母粒挤出片材；用能量为2.5eV的电子加速器对所述片材进行照射；以210℃的温度在水平炉中对经辐射后的所述片材进行连续发泡处理，便可制得所需的辐射交联聚烯烃高弹泡棉。
实施例2：称取主料乙烯-辛烯共聚物63份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物27份，偶氮二甲酰胺5份，在100℃密炼机中密炼，待主料熔合后加入：硬脂酸锌1份，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯1份，硫代二丙酸二硬脂醇酯2份，聚乙烯蜡1份，温度不变，待熔合后在造粒机中造成粒子待用；在110℃下，对所述造粒步骤中制得的母粒挤出片材；用能量为2.5eV的电子加速器对所述片材进行照射；以210℃的温度在水平炉中对经辐射后的所述片材进行连续发泡处理，便可制得所需的辐射交联聚烯烃高弹泡棉。
实施例3：称取主料乙烯-辛烯共聚物60份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物30份，偶氮二甲酰胺7份，在100℃密炼机中密炼，待主料熔合后加入：硬脂酸锌1份，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.5份，硫代二丙酸二硬脂醇酯1份，聚乙烯蜡0.5份，温度不变，待熔合后在造粒机中造成粒子待用；在110℃下，对所述造粒步骤中制得的母粒挤出片材；用能量为2.5eV的电子加速器对所述片材进行照射；以210℃的温度在水平炉中对经辐射后的所述片材进行连续发泡处理，便可制得所需的辐射交联聚烯烃高弹泡棉。
实施例4：称取主料乙烯-辛烯共聚物65份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物25份，偶氮二甲酰胺6份，在100℃密炼机中密炼，待主料熔合后加入：硬脂酸锌1.7份，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.5份，硫代二丙酸二硬脂醇酯1份，聚乙烯蜡0.8份，温度不变，待熔合后在造粒机中造成粒子待用；在110℃下，对所述造粒步骤中制得的母粒挤出片材；用能量为2.5eV的电子加速器对所述片材进行照射；以210℃的温度在水平炉中对经辐射后的所述片材进行连续发泡处理，便可制得所需的辐射交联聚烯烃高弹泡棉。
将实施例1至4中的辐射交联聚烯烃高弹泡棉以同倍数10倍2m*1m*5mm的泡棉为例对功能性进行说明：
⑴． 表1：能耗的比较
| 泡棉类别 | 发泡温度℃ | 发泡时间min |
| 化学交联聚乙烯泡棉 | 230 | 2 |
| 辐射交联聚乙烯泡棉 | 230 | 2 |
| 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡棉 | 185 | 10 |
| 辐射交联聚烯烃高弹泡棉（实施例1） | 210 | 2 |
| 辐射交联聚烯烃高弹泡棉（实施例2） | 210 | 1.5 |
| 辐射交联聚烯烃高弹泡棉（实施例3） | 210 | 1.8 |
| 辐射交联聚烯烃高弹泡棉（实施例4） | 210 | 2 |
从表1可以看出，本发明辐射交联聚烯烃高弹泡棉能耗最小。
⑵． 表2：力学性能的比较
| 泡棉类别 | 拉伸强度（纵/横）MPa | 伸长率（纵/横）% |
| 化学交联聚乙烯泡棉 | 0.88/0.71 | 210/185 |
| 辐射交联聚乙烯泡棉 | 1.00/0.83 | 250/210 |
| 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡棉（无纵横之分） | 1.10 | 90 |
| 辐射交联聚烯烃高弹泡棉（实施例1） | 1.15/0.90 | 650/580 |
| 辐射交联聚烯烃高弹泡棉（实施例2） | 1.16/0.93 | 660/590 |
| 辐射交联聚烯烃高弹泡棉（实施例3） | 1.14/0.92 | 640/570 |
| 辐射交联聚烯烃高弹泡棉（实施例4） | 1.17/0.94 | 670/600 |
从表2可以看出，辐射交联聚烯烃高弹泡棉力学性能最好，特别是伸长率高，远远优于其它三种泡棉。
⑶．表3：力学性能的比较
| 泡棉类别 | 硬度° |
| 化学交联聚乙烯泡棉 | 38-45 |
| 辐射交联聚乙烯泡棉 | 38-45 |
| 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡棉 | 50-51 |
| 辐射交联聚烯烃高弹泡棉（实施例1） | 24-26 |
| 辐射交联聚烯烃高弹泡棉（实施例2） | 25-26 |
| 辐射交联聚烯烃高弹泡棉（实施例3） | 23-24 |
| 辐射交联聚烯烃高弹泡棉（实施例4） | 25-26 |
从表3可以看出，辐射交联聚烯烃高弹泡棉硬度最小，柔软性最好。
综上所述，本发明的辐射交联聚烯烃高弹泡棉与现有技术相比，能耗小、力学性能好、伸长率高，硬度小，柔软性好。
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。
Claims (7)
1.一种制备辐射交联聚烯烃高弹泡棉的方法，其特征在于，辐射交联聚烯烃高弹泡棉包括主料和辅料，按重量百分比计，所述主料包括：乙烯-辛烯共聚物：60%-65%；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物：25%-30%；发泡剂：5.0%-10.0%；所述辅料包括：敏化剂：1 %-2%；抗氧剂：1.5%-3%；润滑剂：0.5%-1.0%；
其中，所述发泡剂选自偶氮二甲酰胺，所述敏化剂选自硬脂酸锌，所述抗氧剂选自四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二硬脂醇酯的混合物；所述润滑剂选自聚乙烯蜡；所述四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和所述硫代二丙酸二硬脂醇酯的质量比为1：2；
所述方法包括以下几个步骤：
造粒步骤：将所述主料加入在100℃密炼机中，待熔合后加入所有辅料进行密炼，温度不变，待熔合后在造粒机中造成粒子待用；
挤出步骤：在110℃下，对所述造粒步骤中制得的母粒挤出片材；
辐射步骤：用电子加速器对所述片材进行照射；
发泡步骤：以210℃的温度在水平炉中对经辐射后的所述片材进行连续发泡处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述乙烯-辛烯共聚物与所述醋酸乙烯酯共聚物的质量比为7:3。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述乙烯-辛烯共聚物与所述醋酸乙烯酯共聚物的质量和为85.8%至90.8%。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述醋酸乙烯酯共聚物中乙烯的含量范围为10%至18%。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偶氮二甲酰胺的粒径为5μm至10μm。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辐射步骤中所述电子加速器的能量为2.5eV，扫描宽度为800-1000mm。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述辐射步骤后的所述片材的凝胶含量为40%-45%。
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