CN106883490B - 微发泡母粒及其制备方法以及冰箱发泡板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种微发泡母粒及其制备方法以及冰箱发泡板，该微发泡母粒包含包覆树脂以及分散在包覆树脂中的碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、柠檬酸、活化剂以及成核剂，碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺与柠檬酸三者的重量比为(25～50):(50～70):(25～50)。上述技术方案中，采用吸热的无机发泡剂碳酸氢钠与柠檬酸和放热的有机发泡剂偶氮二甲酰胺按适当的比例进行复配，使发泡剂分解反应过程中吸收和放出的热量尽可能平衡，保证发泡剂分解时原料熔体粘度的稳定，从而使发泡的泡孔更加均匀和稳定，同时兼具更大的发泡孔隙率。采用上述的微发泡母粒进行发泡并经挤出成型得到的微发泡材料，其保温效果提升，表面效果好，具有孔径小、泡孔分布均匀且轻量化的优点。

Description

微发泡母粒及其制备方法以及冰箱发泡板
技术领域
本发明涉及发泡技术领域，尤其涉及一种微发泡母粒及其制备方法以及冰箱发泡板。
背景技术
常规泡沫塑料的泡孔直径一般大于50mm，泡孔的密度(单位体积内泡孔的数量)小于106个/cm3，这些大尺寸的泡孔受力时常常成为初始裂纹的发源地，降低了材料的机械性能。为了满足工业上的降低某些塑料产品的成本而不降低其机械性能的要求，20世纪80年代初期，美国麻省理工大学的学者以二氧化碳、氮气等惰性气体作为发泡剂研制出泡孔直径为微米级的泡沫塑料，并将泡孔直径为1mm～10mm，泡孔密度为109～1012个/cm3的泡沫塑料定义为微发泡材料。
现有的微发泡材料常应用于冰箱制冷行业，其以发泡层的形式位于冰箱的内胆和外壳之间，以起到保温隔热、降噪的作用，但是，常规的微发泡材料存在由孔径不均、串孔、破孔等产生的气痕、塌陷和鼓包等表面效果差和物理机械性能低的缺陷，而不能满足冰箱所用材料的要求。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种微发泡母粒，旨在解决微发泡材料表面效果差和物理机械性能低的问题。
为实现上述目的，本发明提出的微发泡母粒包含包覆树脂以及分散在包覆树脂中的碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、柠檬酸、活化剂以及成核剂，碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺与柠檬酸三者的重量比为(25～50):(50～70):(25～50)。
优选地，所述包覆树脂为PE树脂。
优选地，所述包覆树脂为熔点在110℃～130℃的LDPE树脂。
优选地，所述活化剂为氧化锌、硼砂、硬脂酸锌或者明矾，所述成核剂为氧化钙、滑石粉或者二氧化硅。
优选地，所述微发泡母粒还包含分散在包覆树脂中的调节剂，所述调节剂为羧酸甲酯、聚丙烯酸酯或者硅氧烷。
优选地，所述微发泡母粒的原料按重量份计包含LDPE树脂20～50份、碳酸氢钠25～50份、偶氮二甲酰胺50～70份、柠檬酸25～50份、氧化锌0.2～1份、硬脂酸锌0.2～1份、滑石粉0.5～1份以及硅氧烷0.1～1份。
另外，本发明还提供一种微发泡母粒的制备方法，其包括以下步骤：
S1、混合包覆树脂、碳酸氢钠、柠檬酸、活化剂以及成核剂，其中，碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺与柠檬酸三者的重量比为(25～50):(50～70):(25～50)；
S2、将混合后的原料放入挤出机内熔融挤出，再被切粒机切成粒状体；
S3、对粒状体进行冷却、筛选和干燥后得到微发泡母粒。
优选地，所述包覆树脂为熔点在110℃～130℃的LDPE树脂，所述活化剂为氧化锌、硼砂、硬脂酸锌或者明矾，所述成核剂为氧化钙、滑石粉或者二氧化硅，所述微发泡母粒还包含分散在包覆树脂中的调节剂，所述调节剂为羧酸甲酯、聚丙烯酸酯或者硅氧烷，在步骤S1中包括：将LDPE树脂20～50份、碳酸氢钠25～50份、偶氮二甲酰胺50～70份、柠檬酸25～50份、氧化锌0.2～1份、硬脂酸锌0.2～1份、滑石粉0.5～1份以及硅氧烷0.1～1份放入混合机中，混合15～30分钟。
优选地，在步骤S2中，将混合后的原料放入双螺杆挤出机内在120℃～150℃、主螺杆转速20～40r/min的工艺条件下熔融挤出，从双螺杆挤出的熔料流入单螺杆挤出机，熔料经过直径为2～4mm的多个模孔挤出后被切粒机切成粒状体。
进一步地，本发明还提供一种冰箱发泡板，其由热塑性树脂与上述的微发泡母粒经发泡后挤出成型。
本发明技术方案中，采用吸热的无机发泡剂碳酸氢钠与柠檬酸和放热的有机发泡剂偶氮二甲酰胺按适当的比例进行复配，使发泡剂分解反应过程中吸收和放出的热量尽可能平衡，保证发泡剂分解时原料熔体粘度的稳定，从而使发泡的泡孔更加均匀和稳定，同时兼具更大的发泡孔隙率。采用上述技术方案中的微发泡母粒进行发泡并经挤出成型得到的微发泡材料，其保温效果提升，表面效果好，具有孔径小、泡孔分布均匀且轻量化的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的微发泡母粒的制备方法的流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施例
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
并且，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供一种微发泡母粒，旨在解决微发泡材料表面效果差和物理机械性能低的问题。
本发明提供的一种微发泡母粒，其包含包覆树脂以及分散在包覆树脂中的碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、柠檬酸、活化剂以及成核剂。采用吸热的无机发泡剂碳酸氢钠与柠檬酸和放热的有机发泡剂偶氮二甲酰胺按适当的比例进行复配，使发泡剂分解反应过程中吸收和放出的热量尽可能平衡，保证发泡剂分解时原料熔体粘度的稳定，从而使发泡的泡孔更加均匀和稳定，同时兼具更大的发泡孔隙率。采用上述技术方案中的微发泡母粒进行发泡并经挤出成型得到的微发泡材料，其保温效果提升，表面效果好，具有孔径小、泡孔分布均匀且轻量化的优点。
其中，包覆树脂可为PE树脂(聚乙烯树脂)或者EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)，且优选为熔点在110℃～130℃的LDPE树脂，并选择较大熔融指数的LDPE树脂(低密度聚乙烯树脂)，熔融指数具体可为4～10g/10min。发泡剂分解后，气体在聚合物熔体中易于溶解和扩散，气泡成核点多，泡孔小而均匀。
此外，本发明的活化剂可为氧化锌、硼砂、硬脂酸锌或者明矾，成核剂可为氧化钙、滑石粉或者二氧化硅。并且，为使发泡孔径更加均匀，需要添加一定比例的调节剂来降低发泡泡孔的表面张力，因此，微发泡母粒还可包含分散在包覆树脂中的调节剂，调节剂可为羧酸甲酯、聚丙烯酸酯或者硅氧烷。进一步地，为了使发泡剂在发泡过程中能够在聚合物熔体中均匀分散，微发泡母粒还可包含分散在包覆树脂中的分散剂，分散剂可为苯乙烯羧酸聚合物类分散剂。
另外，本发明还提供一种微发泡母粒的制备方法，微发泡母粒的制作工艺采用了混合、挤出、切割和冷却方法，采用熔融挤出的方法，使用双螺杆挤出机和单螺杆挤出机复配的形式，即双螺杆挤出喂料，单螺杆挤出切粒。具体地，参见图1，微发泡母粒的制备方法包括以下步骤：
S1、混合包覆树脂、碳酸氢钠、柠檬酸、活化剂以及成核剂，其中，碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺与柠檬酸的重量比为(25～50):(50～70):(25～50)；
S2、将混合后的原料放入挤出机内熔融挤出，再被切粒机切成粒状体；
S3、对粒状体进行冷却、筛选和干燥后得到微发泡母粒。
通过上述方法制备的微发泡母粒可以用在HIPS(抗冲击性聚苯乙烯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PVC(聚氯乙烯)、PS(聚苯乙烯)、PP(聚丙烯)和PE(聚乙烯)等常规热塑性树脂中，特别适合HIPS树脂的挤出成型。采用该微发泡母粒进行发泡并经挤出成型得到的微发泡材料，其保温效果提升，表面效果好，具有孔径小、泡孔分布均匀且轻量化的优点。
以下将通过多个实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明。
实施例1
一种微发泡母粒，其包含包覆树脂以及分散在包覆树脂中的碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、柠檬酸、活化剂、成核剂以及调节剂。其中，微发泡母粒的原料按重量份计包含LDPE树脂35份、碳酸氢钠36份、偶氮二甲酰胺60份、柠檬酸37份、氧化锌0.6份、硬脂酸锌0.6份、滑石粉0.8份以及硅氧烷0.5份。
这种微发泡母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、将LDPE树脂35份、碳酸氢钠36份、偶氮二甲酰胺60份、柠檬酸37份、氧化锌0.6份、硬脂酸锌0.6份、滑石粉0.8份以及硅氧烷0.5份放入混合机中，高速混合25分钟。
S2、将混合后的原料放入双螺杆挤出机内在135℃、主螺杆转速30r/min的工艺条件下熔融挤出，调整转速和温度，避免发泡剂提前分解。从双螺杆挤出的熔料流入单螺杆挤出机，熔料经过直径为2～4mm的多个模孔挤出后被切粒机切成粒状体。其中，挤出模上分布着20～100个模孔。
S3、用喷淋水对粒状体充分冷却，通过震动的多层滤网将粘连的大颗粒和水分离出来后，然后通过旋转加热风机去除粒料表面上的水分，在60℃的真空烘箱中充分干燥6小时，制得微发泡母粒，微发泡母粒的重量为2～10g/粒。
实施例2
一种微发泡母粒，其包含包覆树脂以及分散在包覆树脂中的碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、柠檬酸、活化剂、成核剂以及调节剂。其中，微发泡母粒的原料按重量份计包含LDPE树脂20份、碳酸氢钠10份、偶氮二甲酰胺50份、柠檬酸10份、氧化锌0.2份、硬脂酸锌0.2份、滑石粉0.5份以及硅氧烷0.1份。
这种微发泡母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、将LDPE树脂20份、碳酸氢钠10份、偶氮二甲酰胺50份、柠檬酸10份、氧化锌0.2份、硬脂酸锌0.2份、滑石粉0.5份以及硅氧烷0.1份放入混合机中，高速混合15分钟。
S2、将混合后的原料放入双螺杆挤出机内在120℃、主螺杆转速20r/min的工艺条件下熔融挤出，调整转速和温度，避免发泡剂提前分解。从双螺杆挤出的熔料流入单螺杆挤出机，熔料经过直径为2～4mm的多个模孔挤出后被切粒机切成粒状体。其中，挤出模上分布着20～100个模孔。
S3、用喷淋水对粒状体充分冷却，通过震动的多层滤网将粘连的大颗粒和水分离出来后，然后通过旋转加热风机去除粒料表面上的水分，在40℃的真空烘箱中充分干燥4小时，制得微发泡母粒，微发泡母粒的重量为2～10g/粒。
实施例3
一种微发泡母粒，其包含包覆树脂以及分散在包覆树脂中的碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、柠檬酸、活化剂、成核剂以及调节剂。其中，微发泡母粒的原料按重量份计包含LDPE树脂50份、碳酸氢钠50份、偶氮二甲酰胺75份、柠檬酸50份、氧化锌1份、硬脂酸锌1份、滑石粉1份以及硅氧烷1份。
这种微发泡母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、将LDPE树脂50份、碳酸氢钠50份、偶氮二甲酰胺75份、柠檬酸50份、氧化锌1份、硬脂酸锌1份、滑石粉1份以及硅氧烷1份放入混合机中，高速混合30分钟。
S2、将混合后的原料放入双螺杆挤出机内在150℃、主螺杆转速40r/min的工艺条件下熔融挤出，调整转速和温度，避免发泡剂提前分解。从双螺杆挤出的熔料流入单螺杆挤出机，熔料经过直径为2～4mm的多个模孔挤出后被切粒机切成粒状体。其中，挤出模上分布着20～100个模孔。
S3、用喷淋水对粒状体充分冷却，通过震动的多层滤网将粘连的大颗粒和水分离出来后，然后通过旋转加热风机去除粒料表面上的水分，在80℃的真空烘箱中充分干燥8小时，制得微发泡母粒，微发泡母粒的重量为2～10g/粒。
实施例4
一种微发泡母粒，其包含包覆树脂以及分散在包覆树脂中的碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、柠檬酸、活化剂、成核剂以及调节剂。其中，微发泡母粒的原料按重量份计包含LDPE树脂35份、碳酸氢钠50份、偶氮二甲酰胺50份、柠檬酸10份、氧化锌0.8份、硬脂酸锌0.6份、滑石粉0.6份以及硅氧烷0.6份。
这种微发泡母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、将LDPE树脂35份、碳酸氢钠50份、偶氮二甲酰胺50份、柠檬酸10份、氧化锌0.8份、硬脂酸锌0.6份、滑石粉0.6份以及硅氧烷0.6份放入混合机中，高速混合30分钟。
S2、将混合后的原料放入双螺杆挤出机内在140℃、主螺杆转速30r/min的工艺条件下熔融挤出，调整转速和温度，避免发泡剂提前分解。从双螺杆挤出的熔料流入单螺杆挤出机，熔料经过直径为2～4mm的多个模孔挤出后被切粒机切成粒状体。其中，挤出模上分布着20～100个模孔。
S3、用喷淋水对粒状体充分冷却，通过震动的多层滤网将粘连的大颗粒和水分离出来后，然后通过旋转加热风机去除粒料表面上的水分，在70℃的真空烘箱中充分干燥5小时，制得微发泡母粒，微发泡母粒的重量为2～10g/粒。
实施例5
一种微发泡母粒，其包含包覆树脂以及分散在包覆树脂中的碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、柠檬酸、活化剂、成核剂以及调节剂。其中，微发泡母粒的原料按重量份计包含LDPE树脂40份、碳酸氢钠10份、偶氮二甲酰胺50份、柠檬酸50份、氧化锌0.6份、硬脂酸锌0.8份、滑石粉0.9份以及硅氧烷0.1份。
这种微发泡母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、将LDPE树脂40份、碳酸氢钠10份、偶氮二甲酰胺50份、柠檬酸50份、氧化锌0.6份、硬脂酸锌0.8份、滑石粉0.9份以及硅氧烷0.1份放入混合机中，高速混合28分钟。
S2、将混合后的原料放入双螺杆挤出机内在130℃、主螺杆转速40r/min的工艺条件下熔融挤出，调整转速和温度，避免发泡剂提前分解。从双螺杆挤出的熔料流入单螺杆挤出机，熔料经过直径为2～4mm的多个模孔挤出后被切粒机切成粒状体。其中，挤出模上分布着20～100个模孔。
S3、用喷淋水对粒状体充分冷却，通过震动的多层滤网将粘连的大颗粒和水分离出来后，然后通过旋转加热风机去除粒料表面上的水分，在40℃的真空烘箱中充分干燥8小时，制得微发泡母粒，微发泡母粒的重量为2～10g/粒。
实施例6
一种微发泡母粒，其包含包覆树脂以及分散在包覆树脂中的碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、柠檬酸、活化剂、成核剂以及调节剂。其中，微发泡母粒的原料按重量份计包含LDPE树脂20份、碳酸氢钠40份、偶氮二甲酰胺50份、柠檬酸20份、氧化锌0.9份、硬脂酸锌0.5份、滑石粉0.7份以及硅氧烷0.2份。
这种微发泡母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、将LDPE树脂20份、碳酸氢钠40份、偶氮二甲酰胺50份、柠檬酸20份、氧化锌0.9份、硬脂酸锌0.5份、滑石粉0.7份以及硅氧烷0.2份放入混合机中，高速混合30分钟。
S2、将混合后的原料放入双螺杆挤出机内在125℃、主螺杆转速25r/min的工艺条件下熔融挤出，调整转速和温度，避免发泡剂提前分解。从双螺杆挤出的熔料流入单螺杆挤出机，熔料经过直径为2～4mm的多个模孔挤出后被切粒机切成粒状体。其中，挤出模上分布着20～100个模孔。
S3、用喷淋水对粒状体充分冷却，通过震动的多层滤网将粘连的大颗粒和水分离出来后，然后通过旋转加热风机去除粒料表面上的水分，在50℃的真空烘箱中充分干燥7小时，制得微发泡母粒，微发泡母粒的重量为2～10g/粒。
进一步地，本发明还提供一种冰箱发泡板，其由热塑性树脂与上述的微发泡母粒经发泡后挤出成型。其中，热塑性树脂可为HIPS(抗冲击性聚苯乙烯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PVC(聚氯乙烯)、PS(聚苯乙烯)、PP(聚丙烯)和PE(聚乙烯)等，微发泡母粒添加的重量比为1％～10％，具体比例需要根据发泡密度和性能要求来确定。这种微发泡母粒在发泡过程中要关闭抽真空装置，而且过程中要使计量泵保持较大的前后压力差，从而保证发泡剂的发泡动力，其中，压力差可控制在5～15MPa。
上述微发泡母粒应用在冰箱行业中熔融指数为2～5g/10min的HIPS挤出成型板材上，能够解决挤出发泡过程中由于拉伸、压缩造成的孔径分布不均、串孔、破孔等产生的气痕、塌陷和鼓包等表面效果差和物理机械性能低的缺陷。并且，此类型微发泡母粒特别适合挤出孔径80～120μm的泡孔占比在95％左右的发泡板材。
进一步地，添加上述各个实施例中的微发泡母粒对HIPS挤出成型板材性能影响具体见下表：
Figure GDA0002054927280000091
从上表可知，发泡板材的比重可以降低10～15％，并且，物理机械性能基本不降低。采用上述技术方案中的微发泡母粒进行发泡并经挤出成型得到的微发泡材料，其具有孔径小、泡孔分布均匀且轻量化的优点。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种微发泡母粒，其特征在于，所述微发泡母粒包含包覆树脂以及分散在包覆树脂中的碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、柠檬酸、活化剂以及成核剂，碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺与柠檬酸三者的重量比为(25～50):(50～70):(25～50)；所述包覆树脂为熔点在110℃～130℃的LDPE树脂，所述LDPE树脂的熔融指数为4-10g/10min；所述活化剂为氧化锌、硼砂、硬脂酸锌或者明矾，所述成核剂为氧化钙、滑石粉或者二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的微发泡母粒，其特征在于，所述微发泡母粒还包含分散在包覆树脂中的调节剂，所述调节剂为羧酸甲酯、聚丙烯酸酯或者硅氧烷。
3.根据权利要求2所述的微发泡母粒，其特征在于，所述微发泡母粒的原料按重量份计包含LDPE树脂20～50份、碳酸氢钠25～50份、偶氮二甲酰胺50～70份、柠檬酸25～50份、氧化锌0.2～1份、硬脂酸锌0.2～1份、滑石粉0.5～1份以及硅氧烷0.1～1份。
4.一种微发泡母粒的制备方法，其特征在于，所述微发泡母粒的制备方法包括以下步骤：
S1、混合包覆树脂、碳酸氢钠、柠檬酸、活化剂以及成核剂，其中，碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺与柠檬酸三者的重量比为(25～50):(50～70):(25～50)；所述包覆树脂为熔点在110℃～130℃的LDPE树脂，所述LDPE树脂的熔融指数为4-10g/10min；所述活化剂为氧化锌、硼砂、硬脂酸锌或者明矾，所述成核剂为氧化钙、滑石粉或者二氧化硅；
S2、将混合后的原料放入挤出机内熔融挤出，再被切粒机切成粒状体；
S3、对粒状体进行冷却、筛选和干燥后得到微发泡母粒。
5.根据权利要求4所述的微发泡母粒的制备方法，其特征在于，所述微发泡母粒还包含分散在包覆树脂中的调节剂，所述调节剂为羧酸甲酯、聚丙烯酸酯或者硅氧烷，在步骤S1中包括：将LDPE树脂20～50份、碳酸氢钠25～50份、偶氮二甲酰胺50～70份、柠檬酸25～50份、氧化锌0.2～1份、硬脂酸锌0.2～1份、滑石粉0.5～1份以及硅氧烷0.1～1份放入混合机中，混合15～30分钟。
6.根据权利要求5所述的微发泡母粒的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，将混合后的原料放入双螺杆挤出机内在120℃～150℃、主螺杆转速20～40r/min的工艺条件下熔融挤出，从双螺杆挤出的熔料流入单螺杆挤出机，熔料经过直径为2～4mm的多个模孔挤出后被切粒机切成粒状体。
7.一种冰箱发泡板，其特征在于，所述冰箱发泡板由热塑性树脂与权利要求1-3中任一项所述的微发泡母粒经发泡后挤出成型。
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