CN103408823A - 碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料，其是由以下质量份的原料组成：15-20份的PE、5-20份的弹性体、60-80份的改性碳酸钙、1-10份的发泡剂、0.5-1.5份的交联剂。一种碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）将碳酸钙粉干燥；2）将上步得到的碳酸钙粉与偶联剂进行充分的混合；3）将PE与弹性体置于开炼机中进行塑炼；4）将步骤2）中得到的改性碳酸钙、发泡剂、交联剂按顺序加入上步的体系进行混炼；5）将混炼后的物料，进行一次热压发泡或二次热压发泡。

Description

碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料及其制备方法。

背景技术

发泡聚乙烯材料表面光滑，冲击吸收性优良，缓冲减震性和回弹性优异，拉伸强度高，有优良的化学稳定性、良好的耐环境老化性和耐候性，绝缘，隔热，而且价格低廉，是目前应用最多的发泡材料。但是目前聚乙烯发泡材料仍存在弯曲强度、压缩强度和耐热性差，刚性和硬度低等不足，限制了它的应用。为此，人们常在材料成型加工过程中加入无机填料，一方面可提高发泡聚乙烯材料的刚性、硬度和其他力学性能，另一方面又能降低材料的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料，其是由以下质量份的原料组成：15-20份的PE、5-20份的弹性体、60-80份的改性碳酸钙、1-10份的发泡剂、0.5-1.5份的交联剂。

所述的PE为LDPE、HDPE、LLDPE中的至少一种。

所述的弹性体为POE、EVA、SEBS、SBS、EPDM、EPR中的至少一种。

所述的改性碳酸钙为偶联剂改性碳酸钙，所述的碳酸钙的目数≥500目，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂中的至少一种。

所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺、氧化锌、硬脂酸锌按照质量比1:（1-1.5）:（0.15-2）混合组成。

所述的交联剂包括过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁过氧基）己烷。

一种碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将目数≥500目的碳酸钙粉干燥至水分含量≤0.1%；

2）将干燥后的碳酸钙粉与偶联剂按质量比100：0.5～3进行充分的混合；

3）将PE与弹性体置于开炼机中进行塑炼，塑炼温度110～120℃，塑炼时间2～5分钟；

4）将步骤2）中制得的偶联剂改性碳酸钙、发泡剂、交联剂按顺序加入上步的体系进行混炼，混炼温度120～130℃，混炼时间10～15分钟；

5）将混炼后的物料放在模具中，将模具置于平板硫化机中，在160～180℃，5～15MPa条件下热压发泡5～15分钟，开模取出，轻压定型即可制得发泡聚乙烯材料；或将混炼后的物料放在模具中，将模具置于平板硫化机中，在145～165℃，5～15MPa条件下发泡3～10分钟，冷却至室温脱模，将脱模后的发泡物在170～180℃下二次发泡5～10分钟即可制得发泡聚乙烯材料。

本发明的有益效果是：本发明可以制备碳酸钙填充量高达55～75%的高填充碳酸钙高回弹软质发泡聚乙烯材料，在保持发泡材料弹性的基础上，提高该材料的密度、刚性、硬度和压缩强度。本发明生产工艺简单，可极大降低成本，经济实用。

具体实施方式

一种碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料，其是由以下质量份的原料组成：15-20份的PE、5-20份的弹性体、60-80份的改性碳酸钙、1-10份的发泡剂、0.5-1.5份的交联剂。

所述的PE为LDPE、HDPE、LLDPE中的至少一种。

所述的弹性体为POE、EVA、SEBS、SBS、EPDM、EPR中的至少一种。

所述的改性碳酸钙为偶联剂改性碳酸钙，所述的碳酸钙的目数≥500目，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂中的至少一种；所述的偶联剂改性碳酸钙是这样制备的：

1）将目数≥500目的碳酸钙粉干燥至水分含量≤0.1%；

2）将干燥后的碳酸钙粉与偶联剂按质量比100：0.5～3进行充分的混合即可。

所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺、氧化锌、硬脂酸锌按照质量比1:（1-1.5）:（0.15-2）混合组成。

所述的交联剂包括过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁过氧基）己烷。

对应的，一种碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将目数≥500目的碳酸钙粉干燥至水分含量≤0.1%；

2）将干燥后的碳酸钙粉与偶联剂按质量比100：0.5～3进行充分的混合；

3）将PE与弹性体置于开炼机中进行塑炼，塑炼温度110～120℃，塑炼时间2～5分钟；

4）将步骤2）中制得的偶联剂改性碳酸钙、发泡剂、交联剂按顺序加入上步的体系进行混炼，混炼温度120～130℃，混炼时间10～15分钟；

5）将混炼后的物料放在模具中，将模具置于平板硫化机中，在160～180℃，5～15MPa条件下热压发泡5～15分钟，开模取出，轻压定型即可制得发泡聚乙烯材料；或将混炼后的物料放在模具中，将模具置于平板硫化机中，在145～165℃，5～15MPa条件下发泡3～10分钟，冷却至室温脱模，将脱模后的发泡物在170～180℃下二次发泡5～10分钟即可制得发泡聚乙烯材料。

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

实施例1：

首先取50克低密度聚乙烯和50克POE混合均匀放入双辊开炼机115℃塑炼3分钟，再依次加入200克500目的钛酸酯偶联剂（型号：AT2-TMC-311w）改性碳酸钙、6克偶氮二甲酰胺、4克氧化锌、1克硬脂酸锌、0.5克过氧化二异丙苯在130℃混炼15分钟。然后将混炼后的物料置于模具中，再将模具放入平板硫化机中，在165℃，10MPa下反应10分钟，开模将材料取出，轻压冷却即制得目标发泡材料。

所述的500目的钛酸酯偶联剂改性碳酸钙是这样制备的：

1）将目数为500目的碳酸钙粉干燥至水分含量≤0.1%；

2）将上步得到的碳酸钙粉与钛酸酯偶联剂（型号：AT2-TMC-311w）按质量比100：0.5置于高速混合机中进行充分的混合5min即可。

实施例2：

首先取40克低密度聚乙烯，40克POE和20克线性低密度聚乙烯混合均匀放入双辊开炼机120℃塑炼3分钟，再依次加入150克500目的钛酸酯偶联剂（型号：AT2-TMC-311w）改性碳酸钙、5克偶氮二甲酰胺、4克氧化锌、1克硬脂酸锌、1克过氧化二异丙苯在135℃混炼15分钟。然后将混炼后的物料置于模具中，再将模具放入平板硫化机中，在170℃，10MPa下反应10分钟，开模将材料取出，轻压冷却即制得目标发泡材料。

所述的500目的钛酸酯偶联剂改性碳酸钙是这样制备的：

1）将目数为500目的碳酸钙粉干燥至水分含量≤0.1%；

2）将上步得到的碳酸钙粉与钛酸酯偶联剂（型号：AT2-TMC-311w）按质量比100：3置于高速混合机中进行充分的混合10min。

实施例3：

首先取50克高密度聚乙烯，25克低密度聚乙烯和25克POE混合均匀放入双辊开炼机130℃塑炼5分钟，再依次加入210克1000目的钛酸酯偶联剂（型号：AT2-TMC-311w）改性碳酸钙、4克偶氮二甲酰胺、6克氧化锌、1克硬脂酸锌、0.8克过氧化二异丙苯在130℃混炼15分钟。然后将混炼后的物料置于模具中，再将模具放入平板硫化机中，在160℃，10MPa下反应5分钟，冷却脱模，再将脱模后的物料升温至180℃（不再施加压力）发泡5分钟，即可制得目标发泡材料。

所述的1000目的钛酸酯偶联剂改性碳酸钙是这样制备的：

1）将目数为1000目的碳酸钙粉干燥至水分含量≤0.1%；

2）将上步得到的碳酸钙粉与钛酸酯偶联剂（型号：AT2-TMC-311w）按质量比100：1置于高速混合机中进行充分的混合20min。

实施例4：

首先取50克低密度聚乙烯，40克高密度聚乙烯和10克POE混合均匀放入双辊开炼机110℃塑炼5分钟，依次加入240克1250目的钛酸酯偶联剂改性碳酸钙、7克偶氮二甲酰胺、3克氧化锌、1克硬脂酸锌、1.5克过氧化二异丙苯在125℃混炼15分钟。然后将混炼后的物料置于模具中，再将模具放入平板硫化机中，在160℃，10MPa下反应5分钟，冷却脱模，升温至180℃（不再施加压力）发泡5分钟，即可制得目标发泡材料。

所述的1250目的钛酸酯偶联剂改性碳酸钙是这样制备的：

1）将目数为1250目的碳酸钙粉干燥至水分含量≤0.1%；

2）将上步得到的碳酸钙粉与钛酸酯偶联剂（型号：AT2-TMC-311w）按质量比100：2置于高速混合机中进行充分的混合20min。

实施例5：

首先取80克低密度聚乙烯，10克高密度聚乙烯和10克POE混合均匀放入双辊开炼机125℃塑炼5分钟，依次加入250克1500目的钛酸酯偶联剂改性碳酸钙、5克偶氮二甲酰胺、4克氧化锌、0.8克硬脂酸锌、1克过氧化二异丙苯在135℃混炼15分钟。然后将混炼后的物料置于模具中，再将模具放入平板硫化机中，在170℃，10MPa下反应5分钟，冷却脱模，升温至180℃（不再施加压力）发泡10分钟，即可制得目标发泡材料。

所述的1500目的钛酸酯偶联剂改性碳酸钙是这样制备的：

1）将目数为1500目的碳酸钙粉干燥至水分含量≤0.1%；

2）将上步得到的碳酸钙粉与钛酸酯偶联剂（型号：AT2-TMC-311w）按质量比100：2.5置于高速混合机中进行充分的混合20min。

本发明中，所用的LDPE、HDPE、LLDPE的型号分别为：LDPE 1810D、HDPE F120A、LLDPE 218W。

    本发明所制备的发泡材料的发泡倍率大于7倍。将所得发泡材料制成标准样条，压缩强度按照GB/T 18942-1于常温下100mm/min的速率进行测试。经过测试，所得的发泡材料压缩强度≥0.1MP，压缩永久变形≤7%。

Claims (7)

1.一种碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料，其特征在于：其是由以下质量份的原料组成：15-20份的PE、5-20份的弹性体、60-80份的改性碳酸钙、1-10份的发泡剂、0.5-1.5份的交联剂。

2.根据权利要求1所述的一种碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料，其特征在于：所述的PE为LDPE、HDPE、LLDPE中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料，其特征在于：所述的弹性体为POE、EVA、SEBS、SBS、EPDM、EPR中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料，其特征在于：所述的改性碳酸钙为偶联剂改性碳酸钙，所述的碳酸钙的目数≥500目，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料，其特征在于：所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺、氧化锌、硬脂酸锌按照质量比1:（1-1.5）:（0.15-2）混合组成。

6.根据权利要求1所述的一种碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料，其特征在于：所述的交联剂包括过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二（叔丁过氧基）己烷。

7.权利要求1所述的一种碳酸钙高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将目数≥500目的碳酸钙粉干燥至水分含量≤0.1%；

2）将干燥后的碳酸钙粉与偶联剂按质量比100：0.5～3进行充分的混合；

3）将PE与弹性体置于开炼机中进行塑炼，塑炼温度110～120℃，塑炼时间2～5分钟；

4）将步骤2）中制得的偶联剂改性碳酸钙、发泡剂、交联剂按顺序加入上步的体系进行混炼，混炼温度120～130℃，混炼时间10～15分钟；

5）将混炼后的物料放在模具中，将模具置于平板硫化机中，在160～180℃，5～15MPa条件下热压发泡5～15分钟，开模取出，轻压定型即可制得发泡聚乙烯材料；或将混炼后的物料放在模具中，将模具置于平板硫化机中，在145～165℃，5～15MPa条件下发泡3～10分钟，冷却至室温脱模，将脱模后的发泡物在170～180℃下二次发泡5～10分钟即可制得发泡聚乙烯材料。