CN102516623A - 一种耐高温化学交联聚乙烯泡棉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐高温化学交联聚乙烯泡棉，包括：低密度聚乙烯66%-84%；线性低密度聚乙烯10%-15.3%；发泡剂2.5%-15%；交联剂1.2%-1.5%；抗氧剂2%-2.5%；其中，所述发泡剂选自偶氮二甲酰胺，所述交联剂选自过氧化二异丙苯；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。还提供了一种制备耐高温化学交联聚乙烯泡棉的方法，包括以下几个步骤：造粒步骤、配料步骤、挤出步骤和发泡步骤。本发明的有益效果是：在后加工过程中，受热后比相近倍率比普通化学交联聚乙烯泡棉收缩率都小，克服在高温使用环境下，泡棉尺寸收缩大的缺点。

Description

一种耐高温化学交联聚乙烯泡棉及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐高温化学交联聚乙烯泡棉及其制备方法。
背景技术
化学交联聚乙烯泡棉（XPE）材料是以低密度聚乙烯(LDPE)为主要原料，添加交联剂过氧化二异丙苯(DCP)、发泡剂偶氮二甲酰胺(AC）等多种化工原料，经混合密炼造粒、挤出加工、再经发泡、定型、后加工处理等系列加工工艺生产出来的一种具有优异的物理机械性能、外观漂亮、手感舒适、热加工性好的闭孔型泡沫材料。该泡沫材料具有泡孔细密均匀、强韧、隔热、隔音效果好、耐腐蚀性高、回弹性好、吸水性小、手感舒适等多种优异性能。与其性能相适应，可广泛适用于车船制造业、空调制冷业、包装业、建筑、工程、农业、体育用品、胶带基材空调用保温管电子行业等。
随着科学技术的发展,其用途也多样化，需要创新改进开发出具有耐高温性，耐候性，抗氧化，耐疲劳老化、受高温收缩小等性能的材料，但目前来说，国内外对这一方向研究得甚少。
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在高温使用环境下，泡棉尺寸收缩大的缺点。
本发明提供一种耐高温化学交联聚乙烯泡棉，包括：
低密度聚乙烯      66%-84%；
线性低密度聚乙烯   10%-15.3%；
发泡剂            2.5%-15%；
交联剂            1.2%-1.5%；
抗氧剂            2%-2.5%；
其中， 所述发泡剂选自偶氮二甲酰胺，所述交联剂选自过氧化二异丙苯；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。
采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明采用以上组分和含量，其优点在于：添加线性低密度聚乙烯和抗氧剂来改善和提高泡棉的耐高温性和抗氧化性能，利用过氧化二异丙苯对聚乙烯进行交联、发泡剂受热分解而发泡，这样就能做成出优异的耐高温和抗氧化性能的耐高温化学交联聚乙烯材料，用化学交联的方式能够有效的控制成本，另外，一定比例的线性低密度聚乙烯的添加，提高了产品的力学性能，从而在生产中间接的提高了产品的成品率。
优选的，所述低密度聚乙烯的熔融指数为0.7 g/10min 至0.8g/10min。
优选的，所述低密度聚乙烯中聚乙烯的熔融指数在0.8 g/10min 至0.9 g/10min。
本发明还提供了一种制备耐高温化学交联聚乙烯泡棉的方法，包括以下几个步骤：
造粒步骤：在100℃下，加入低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯共混合，进行密炼造粒；再将上述共混的母粒加入不同含量的发泡剂和抗氧剂于105℃进行第二次密炼造粒，形成混合母粒；交联剂和一定量的低密度聚乙烯共混合，进行密炼造粒成交联剂母粒；
配料步骤：将造粒好的两种混合母粒进行比例掺配，并用搅拌机搅拌均匀；
挤出步骤: 将搅拌均匀后的混合母粒经单螺杆挤出机挤出；
发泡步骤：将所述挤出的母片在燃气式水平发泡炉内进行发泡生产。
本发明还提供了另外一种制备耐高温化学交联聚乙烯泡棉的方法，包括以下几个步骤：
造粒步骤：将一定比例的低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯先在温度100℃密炼造粒，造粒后再加一定比例的发泡剂和抗氧剂混合密炼，造粒得到混合母粒；再将一定比例的交联剂和低密度聚乙烯在90℃密炼混合造粒，得到交联剂母粒；
配料步骤：将造粒好的再将上述共混的母粒按比例进行掺配，并用搅拌机搅拌均匀；
挤出步骤: 将搅拌均匀后的混合母粒经挤出机挤出；
发泡步骤：将所述母片在燃气式水平发泡炉内进行发泡生产。
采用上述技术方案，与现有技术相比，其优点在于：目前的普通化学交联聚乙烯泡棉在生产过程中，一般采用过氧化二异丙苯过氧化物类和交联聚乙烯，并用燃气式水平发泡炉发泡生产化学交联普通聚乙烯（XPE）泡棉；或者用电子加速器辐照交联聚乙烯，经过燃气式水平发泡炉发泡生产的辐照交联聚乙烯泡棉（IXPE），这样，普通化学交联聚乙烯泡棉在发泡过程中断裂次数多，一旦泡棉断裂就产生不良和损耗，而基于本发明所采用的方法，先将一定比例的低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯进行密炼造粒，再将造粒好的再将上述共混的母粒按比例进行掺配，并用搅拌机搅拌均匀；将搅拌均匀后的混合母粒经挤出机挤出；最后将所述母片在燃气式水平发泡炉内进行发泡生产挤出和发泡，这样，制备出的耐高温化学交联聚乙烯泡棉力学性能优异，从而减少了泡棉的断裂，降低了泡棉的损耗，直接提高了产品成品率，减少了公司生产成本。
优选的，所述挤出机的机筒自进料口至模具顺序设置五段加热区，各区温度依次为115±3℃、117±3℃、125±3℃、125±3℃、125±3℃。温度后三个区一致，前面2个区温度逐步递增。
优选的，所述出料处与所述模具之间设置有机脖法兰，所述机脖法兰的温度为110℃，所述模具的温度为125℃。
优选的，所述燃气式水平发泡炉包括预热段和发泡段，所述预热段的温度为130±5℃，发泡段的温度为230±5℃。
优选的，所述燃气式水平发泡炉中网带速度为26 mm/s 至28mm/s。
本发明的有益效果是：1. 本发明中的耐高温化学交联聚乙烯泡棉在后加工过程中，受热后比相近倍率的普通化学交联聚乙烯泡棉收缩率都小，克服了在高温使用环境下，泡棉尺寸收缩大的缺点。
2.  与普通化学交联聚乙烯泡棉（倍率相近）对比，本发明中的耐高温化学交联聚乙烯泡棉在力学性能上，尤其是拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度等方面得到了明显提高。
3、普通化学交联聚乙烯泡棉在发泡过程中断裂次数多，一旦泡棉断裂就产生不良和损耗，而基于本发明中的耐高温化学交联聚乙烯泡棉力学性能优异，从而减少了泡棉的断裂，降低了泡棉的损耗，直接提高了产品成品率，减少了生产成本。
4、本发明中的耐高温化学交联聚乙烯泡棉可以根据不同的高温使用需求，克服了在高温环境下使用普通化学交联聚乙烯泡棉收缩较大的问题。
5、本发明中的耐高温化学交联聚乙烯泡棉所添加线性低密度聚乙烯，其材料本身熔点高，硬度大，添加此材料后增加了耐高温化学交联聚乙烯泡棉硬度，满足客户对硬度不同的需求。
具体实施方式
对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：
1、选料步骤：本发明中的发泡剂为黄色粉状，在聚乙烯中的分散状态直接影响发泡产品泡孔均匀、细密程度。为了实现发泡剂同两种不同种类聚乙烯PE主、辅料等物料均匀混合的目的，必须把物料进行混炼。低密度聚乙烯的熔融指数为0.7-0.8g/10min，另外选取的低密度聚乙烯中聚乙烯的熔融指数在0.8-0.9 g/10min左右； 
2、其中二步混炼造粒工艺为：分两步密炼造粒，即（1）在特定温度下，不同比例低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯共混密炼造粒；（2）再将上述共混的母粒加入不同含量的发泡剂和抗氧剂进行第二次共混密炼造粒；交联剂和一定量的低密度聚乙烯共混合，进行密炼造粒成交联剂母粒；
3、母片挤出成型工艺  
发泡卷材（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，各种工艺参数的选择要在物料发泡剂不分解或微分解的前提下保证母片塑化均匀、厚度均匀、表面光滑、内应力均匀。从理论上讲，母片厚度d0与产品厚度d1间对应关系是d1 =                                                
Figure 2011103898889100002DEST_PATH_IMAGE001
 d0  (n为发泡倍数)，宽度关系也类似。但在实际生产中由于母片存在内应力，母片宽、厚度要进行适当的修正d1 =  d0+d修正；因在发泡过程中母片在燃气式水平发泡炉内受热后，在内应力作用下母片宽、厚度增加，长度缩短，发泡后影响产品规格尺寸；所以内应力的存在对发泡过程中产品尺寸变化规律影响很大；另外内应力的存在，会引起发泡过程中的产品卷曲、粘连，所以必须尽量消除母片中的内应力。为消除内应力，挤出过程中在挤出机三辊处安装模温机，使三辊处冷却水温恒定在温度，这样母片在挤出机模具模口处出料后，传引到三辊冷却过程中不会剧冷产生内应力。       
4、发泡工艺
在普通化学交联聚乙烯泡棉发泡工艺水平基础上研究耐高温化学交联聚乙烯泡棉发泡工艺参数变化，燃气式水平发泡炉预热段（次高温段）温度、发泡段（高温段）温度、网带传输速度、牵引冷却辊的速度与母片、泡棉产品泡孔、表观质量、产品的连续性的关系；确定不同倍率、不同母片厚度的水平炉发泡参数关系，以及通过发泡试验各种规格的产品进行发泡，确定不同规格产品配方中所需发泡剂和交联剂的含量。
实施例1：在100℃下，将28份低密度聚乙烯和15.3份线性低密度聚乙烯共混合进行密炼造粒；再将上述共混的母粒加入15份偶氮二甲酰胺和2.5份四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯于105℃进行第二次密炼造粒，形成混合母粒；加1.2份过氧化二异丙苯和38份低密度聚乙烯共混合，进行密炼造粒成交联剂母粒；
配料步骤： 将造粒好的两种混合母粒进行掺配，并用搅拌机搅拌均匀；
挤出步骤: 将搅拌均匀后的混合母粒经单螺杆挤出机挤出；
发泡步骤：将所述挤出的母片在燃气式水平发泡炉内进行发泡生产。
实施例2： 造粒步骤：将40.65份低密度聚乙烯和15份线性低密度聚乙烯先在温度100℃密炼造粒，造粒后12.5份偶氮二甲酰胺和2.5份四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，造粒得到混合母粒；再将1.35份过氧化二异丙苯和28份低密度聚乙烯密炼混合造粒，得到交联剂母粒；
配料步骤： 再将上述共混的母按比例进行掺配，并用搅拌机搅拌均匀；
挤出步骤: 将搅拌均匀后的混合母粒经挤出机挤出；
发泡步骤：将所述挤出的母片在燃气式水平发泡炉内进行发泡生产。
实施例3：在100℃下，将41.1份低密度聚乙烯和15份线性低密度聚乙烯共混合进行密炼造粒；再将上述共混的母粒加入10份偶氮二甲酰胺和2.5份四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯于105℃进行第二次密炼造粒，形成混合母粒；加1.4份过氧化二异丙苯和30份低密度聚乙烯密炼混合造粒，得到交联剂母粒；
配料步骤：将造粒好的两种混合母粒进行掺配，并用搅拌机搅拌均匀；
挤出步骤: 将搅拌均匀后的混合母粒经挤出机挤出；
发泡步骤：将所述挤出的母片在燃气式水平发泡炉内进行发泡生产。
实施例4：在100℃下，将44.05份低密度聚乙烯和15份线性低密度聚乙烯共混合进行密炼造粒；造粒后再加7.5份偶氮二甲酰胺，和2份四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，得到混合母粒；加1.45份过氧化二异丙苯和30份低密度聚乙烯密炼混合造粒，得到交联剂母粒；
配料步骤：将造粒好的上述两种共混的母粒进行掺配，并用搅拌机搅拌均匀；
挤出步骤: 将搅拌均匀后的混合母粒经挤出机挤出；
发泡步骤：将所述挤出的母片在燃气式水平发泡炉内进行发泡生产。
实施例5：在100℃下，将54份低密度聚乙烯和10份线性低密度聚乙烯共混合进行密炼造粒；造粒后再加2.5份偶氮二甲酰胺，和2份四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，得到混合母粒；加1.5份过氧化二异丙苯和30份低密度聚乙烯密炼混合造粒，得到交联剂母粒；
配料步骤：将造粒好的上述两种共混的母粒进行掺配，并用搅拌机搅拌均匀；
挤出步骤: 将搅拌均匀后的混合母粒经挤出机挤出；
发泡步骤：将所述挤出的母片在燃气式水平发泡炉内进行发泡生产。
本发明中的化学交联聚乙烯泡棉的性能与现有技术中普通化学交联聚乙烯的性能对比：
（1）耐高温化学交联聚乙烯泡棉在客户后加工过程中，受热后比相近倍率（密度）普通化学交联聚乙烯泡棉收缩率都小，克服在高温使用环境下，泡棉尺寸收缩大的缺点；
表1 耐高温化学交联聚乙烯与普通化学交联聚乙烯受热收缩试验数据表
Figure 2011103898889100002DEST_PATH_IMAGE002
从数据表中可得知：耐高温化学交联聚乙烯泡棉受热后收缩率比普通的化学交联聚乙烯泡棉收缩率显著的小。
（2）与普通化学交联聚乙烯泡棉（倍率相近）对比，力学性能（拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度等）明显提高。
    在选取倍率（密度）相近普通化学交联聚乙烯样品中，做力学性能测试，得到结果如下：
表2：力学性能测试比较表
Figure 2011103898889100002DEST_PATH_IMAGE003
从数据表中可得知：耐高温化学交联聚乙烯泡棉力学性能要比比普通的化学交联聚乙烯泡棉力学性能优异。
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 (10)

1.一种耐高温化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，包括：
低密度聚乙烯      66%-84%；
线性低密度聚乙烯   10%-15.3%；
发泡剂            2.5%-15%；
交联剂            1.2%-1.5%；
抗氧剂            2%-2.5%；
    其中， 所述发泡剂选自偶氮二甲酰胺，所述交联剂选自过氧化二异丙苯；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。
2.如权利要求1所述的耐高温化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，所述低密度聚乙烯的熔融指数为0.7 g/10min 至0.8g/10min。
3.如权利要求1所述的耐高温化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，所述低密度聚乙烯中聚乙烯的熔融指数在0.8 g/10min 至0.9 g/10min。
4.一种制备耐高温化学交联聚乙烯泡棉的方法，包括如权利要求1至3任一项所述的耐高温化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，包括以下几个步骤：
造粒步骤：在100℃下，加入低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯共混合，进行密炼造粒；再将上述共混的母粒加入不同含量的发泡剂和抗氧剂于105℃进行第二次密炼造粒，形成混合母粒；交联剂和一定量的低密度聚乙烯共混合，进行密炼造粒成交联剂母粒；
配料步骤：将造粒好的两种混合母粒进行掺配，并用搅拌机搅拌均匀；
挤出步骤: 将搅拌均匀后的混合母粒经单螺杆挤出机挤出；
发泡步骤：将所述挤出的母片在燃气式水平发泡炉内进行发泡生产。
5.一种制备耐高温化学交联聚乙烯泡棉的方法，包括如权利要求1至3任一项所述的耐高温化学交联聚乙烯泡棉，其特征在于，包括以下几个步骤：
造粒步骤：将一定比例的低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯先在温度100℃密炼造粒，造粒后再加一定比例的发泡剂和抗氧剂混合密炼，造粒得到混合母粒；再将一定比例的交联剂和低密度聚乙烯在90℃密炼混合造粒，得到交联剂母粒；
配料步骤：再将上述共混的母按比例进行掺配，并用搅拌机搅拌均匀；
挤出步骤: 将搅拌均匀后的混合母粒经挤出机挤出；
发泡步骤：将所述母片在燃气式水平发泡炉内进行发泡生产。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述挤出机的机筒自进料口至模具顺序设置有五段加热区，各区温度依次为115±3℃、117±3℃、125±3℃、125±3℃、125±3℃。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述模具的温度为125℃。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述出料处与所述模具之间设置有机脖法兰，所述机脖法兰的温度为110℃，所述模具的温度为125℃。
9.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述燃气式水平发泡炉包括预热段和发泡段，所述预热段的温度为130±5℃，所述发泡段的温度为230±5℃。
10.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述燃气式水平发泡炉中网带速度为26 mm/s至28mm/s。
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