CN107602978A

CN107602978A - 一种交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法

Info

Publication number: CN107602978A
Application number: CN201710825969.6A
Authority: CN
Inventors: 杨庆峰
Original assignee: ZHEJIANG RUNYANG NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG RUNYANG NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2017-09-14
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2018-01-19

Abstract

本发明公开了一种交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法，包括以下步骤：（1）用低密度聚乙烯分别稀释偶氮二甲酰胺、导电炭黑、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂，通过双螺杆挤出机挤出造粒；（2）用低密度聚乙烯和已经稀释过原料用搅拌机混合均匀；（3）经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷；（4）经过高能电子辐照交联处理；（5）经过发泡工艺发泡得到成品片材。本发明所述制备方法有效地提高了导电炭黑的分散性，降低了用量，获得的产品泡孔细腻均匀、电阻率稳定、导电性良好、机械强度高、加工性能好。

Description

一种交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法

技术领域

本发明涉及导电发泡材料技术领域，具体涉及一种交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法。

背景技术

近年来，具有电磁波干扰屏蔽功能的导电发泡材料广泛应用于多个领域，主要集中在电子、通讯、汽车、军工、航天等领域以及要求防静电、屏蔽、防冲击、阻燃、耐热的环境，如电视、显示器、手机、计算机、医疗仪器等。

目前，国内市场上的导电发泡材料主要是防静电珍珠棉和模压块状聚乙烯或EVA导电泡棉。防静电珍珠棉是未交联聚乙烯材料，采用物理发泡，泡孔较大，回弹性差，倍率单一，厚度误差较大，表面电阻率和体积电阻率不稳定。而模压发泡的聚乙烯或EVA导电材料虽然泡空细腻，但其机械性能比辐照交联（IXPE）产品差，其次加工局限性大，产品表面质量不好。这两种发泡材料均以导电炭黑作为导电介质，与国外相比，国内导电炭黑仍有一定的差距：主要是中档或低档产品较多，在分散性、电阻率方面性能较差，通常是通过增大添加量来提高发泡材料的导电性能，而导电介质的添加量太大、易污染接触物品，而且影响材料的机械性能、成型时易脆裂，若依赖进口导电炭黑，成本会大大提高。

申请号为200710075475.7的中国发明专利公开了一种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炭黑，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。该发明所述产品泡孔均匀细密、材料表面质量优良，加工性能良好，但导电炭黑添加量高达4.5%-5.5%或6.5%-7.5%，并未改善其分散性和电阻率，会影响材料的导电和机械性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法，所述制备方法有效地提高了导电炭黑的分散性，降低了其用量，得到的产品具有良好的导电和机械性能，生产效率高，表面光滑，无毒环保。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）用配方量的一部分低密度聚乙烯分别稀释配方量的偶氮二甲酰胺、导电炭黑、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂，分别通过双螺杆挤出机挤出造粒；

（2）用配方量的剩余部分低密度聚乙烯和步骤（1）所制颗粒混合均匀；

（3）将步骤（2）混合好的物料，经单螺杆挤出机挤出成片材；

（4）片材经过高能电子辐照交联处理；

（5）将步骤（4）的片材经过发泡工艺发泡，得到成品片材；

制备所述交联聚乙烯导电发泡材料的原料配方如下：

按重量百分比计包括2～15%偶氮二甲酰胺、0.1～0.5%导电炭黑、2～5%增韧剂、0.1～2%抗氧剂、0.1～1%润滑剂、2～5%着色剂以及余量的低密度聚乙烯，各组分含量之和为100%。

优选的，所述偶氮二甲酰胺的重量百分比7～12%。

优选的，步骤（1）所述用于稀释导电炭黑的低密度聚乙烯与导电炭黑的质量比在（4～5.5）：1，低密度聚乙烯与偶氮二甲酰胺、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂的质量比均在（1.5～2）：1。

优选的，所述抗氧剂为DSTDP或抗氧剂1010，所述润滑剂为硬脂酸锌，所述着色剂为色母1398，所述增韧剂为碳酸钙。

优选的，步骤（1）所述双螺旋挤出机挤出温度110～150℃。

优选的，步骤（3）所述单螺旋挤出机的工艺条件为：一区温度150～160℃，二区温度140～150℃，三区温度120～130℃，四区温度110～120℃，五区温度100～110℃，六区温度100～110℃，七区温度95～100℃，模头温度110～120℃，物料在挤出机的输送时间为2～5min。

本发明的有益效果如下：

1、导电炭黑由于具有特别强的颗粒间结合力，很容易形成聚合物，因此在塑料中难于分散，本发明采用分步混合造粒的方式解决这个问题，先用部分低密度聚乙烯稀释导电炭黑，通过双螺杆挤出机挤出造粒，这个过程中在强劲的机械剪切力的作用下导电炭黑在低密度聚乙烯熔体中获得均匀良好的分散。由于炭黑表面存在大量微孔，同时低密度聚乙烯呈熔融状态，两者更易结合，不需要额外添加偶联剂来提高其相容性。其余原料偶氮二甲酰胺、增韧剂、抗氧剂、润滑剂和着色剂也用同样的方式造粒，使得各原料预先各自均匀分散在主料低密度聚乙烯中，在二次混合、挤出成片过程中进一步完成均匀分散，原料之间相互干扰小，降低二次混合难度，提高片材质量。与常规的一次混料、挤出成型相比，本发明在分散性上有了极大的提高，且导电炭黑和其他助剂只需很少的量就能充分实现其功能。

2、挤出成片后经过高能电子辐照交联克服聚乙烯熔融后熔体黏度较低，分子间作用力小，发泡时分解气体不易保持在树脂中的缺陷，与化学交联相比，无毒环保，过程易于控制，且不会破坏产品的均匀性；本发明采用的润滑剂硬脂酸锌，不仅可以降低各原料间的摩擦阻力，还可以降低发泡剂偶氮二甲酰胺的分解温度，使其能够平稳快速分解形成泡孔。因此，发泡效果良好，各助剂（增韧剂、抗氧剂、润滑剂）均匀稳定分布，使得材料具有优良的表面性能和机械性能。

综上，通过本发明所述制备方法获得的成品片材泡孔细腻均匀、电阻率稳定、导电性良好、机械强度高、表面质量好、加工性能良好。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法，包括以下步骤：（1）称取5%偶氮二甲酰胺、0.1%导电炭黑、2%碳酸钙、0.1%抗氧剂1010、0.1%硬脂酸锌和2%色母1398，用低密度聚乙烯分别稀释，低密度聚乙烯的用量依次对应为10%、0.5%、4%、0.2%、0.15%、3%，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机挤出温度110℃；（2）称取72.85%的低密度聚乙烯和步骤（1）所制颗粒混合均匀；（3）将混合好的物料，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷，单螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度150℃，二区温度140℃，三区温度120℃，四区温度110℃，五区温度100℃，六区温度100℃，七区温度95℃，模头温度110℃，物料在挤出机的输送时间为2min；（4）片材经过高能电子辐照交联处理；（5）将辐照处理后的片材经过发泡工艺发泡，得到成品片材。

实施例2

一种交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法，包括以下步骤：（1）称取7%偶氮二甲酰胺、0.2%导电炭黑、2.5%碳酸钙、0.5%抗氧剂1010、0.5%硬脂酸锌和2%色母1398，用低密度聚乙烯分别稀释，低密度聚乙烯的用量依次对应为11.2%、1%、3.75%、0.8%、0.75%、3%，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机挤出温度120℃；（2）称取66.8%的低密度聚乙烯和步骤（1）所制颗粒混合均匀；（3）将混合好的物料，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷，单螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度150℃，二区温度145℃，三区温度120℃，四区温度105℃，五区温度100℃，六区温度100℃，七区温度95℃，模头温度110℃，物料在挤出机的输送时间为2min；（4）片材经过高能电子辐照交联处理；（5）将辐照处理后的片材经过发泡工艺发泡，得到成品片材。

实施例3

一种交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法，包括以下步骤：（1）称取10%偶氮二甲酰胺、0.3%导电炭黑、2.8%碳酸钙、1%抗氧剂1010、0.5%硬脂酸锌和2.4%色母1398，用低密度聚乙烯分别稀释，低密度聚乙烯的用量依次对应为15%、1.5%、4.2%、1.6%、0.8%、3.6%，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机挤出温度120℃；（2）称取56.3%的低密度聚乙烯和步骤（1）所制颗粒混合均匀；（3）将混合好的物料，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷，单螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度155℃，二区温度145℃，三区温度125℃，四区温度110℃，五区温度105℃，六区温度100℃，七区温度98℃，模头温度110℃，物料在挤出机的输送时间为3min；（4）片材经过高能电子辐照交联处理；（5）将辐照处理后的片材经过发泡工艺发泡，得到成品片材。

实施例4

一种交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法，包括以下步骤：（1）称取12%偶氮二甲酰胺、0.4%导电炭黑、3%碳酸钙、1.5%抗氧剂的DSTDP、0.8%硬脂酸锌和3%色母1398，用低密度聚乙烯分别稀释，低密度聚乙烯的用量依次对应为18%、2%、6%、2.7%、1.6%、4.8%，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机挤出温度140℃；（2）称取44.2%的低密度聚乙烯和步骤（1）所制颗粒混合均匀；（3）将混合好的物料，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷，单螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度160℃，二区温度148℃，三区温度125℃，四区温度120℃，五区温度105℃，六区温度105℃，七区温度100℃，模头温度115℃，原料在挤出机的输送时间为4min；（4）片材经过高能电子辐照交联处理；（5）将辐照处理后的片材经过发泡工艺发泡，得到成品片材。

实施例5

一种交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法，包括以下步骤：（1）称取15%偶氮二甲酰胺、0.5%导电炭黑、5%碳酸钙、2%抗氧剂DSTDP、1%硬脂酸锌和4%色母1398，用低密度聚乙烯分别稀释，低密度聚乙烯的用量依次对应为22.5%、2%、7.5%、3%、1.5%、6%，通过双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机挤出温度150℃；（2）称取30%的低密度聚乙烯和已经稀释过的偶氮二甲酰胺、导电炭黑、碳酸钙、抗氧剂DSTDP、硬脂酸钙、色母1398用搅拌机混合均匀；（3）将混合好的物料，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷，单螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度160℃，二区温度150℃，三区温度130℃，四区温度120℃，五区温度110℃，六区温度110℃，七区温度100℃，模头温度120℃，物料在挤出机的输送时间为5min；（4）片材经过高能电子辐照交联处理；（5）将辐照处理后的片材经过发泡工艺发泡，得到成品片材。

上述实施例所得产品性能参数如下：

综上可知，本发明所述的交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法得到的产品具有良好的导电和机械性能。

以上所述实施例仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明作出的等效变换与修改，都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法，包括以下步骤：

（4）片材经过高能电子辐照交联处理；

制备所述交联聚乙烯导电发泡材料的原料配方如下：

2.根据权利要求1所述的交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法，其特征在于：所述偶氮二甲酰胺的重量百分比7～12%。

3.根据权利要求1所述的交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述用于稀释导电炭黑的低密度聚乙烯与导电炭黑的质量比在（4～5.5）：1，低密度聚乙烯与偶氮二甲酰胺、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂的质量比均在（1.5～2）:1。

4.根据权利要求1所述的交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂为DSTDP或抗氧剂1010，所述润滑剂为硬脂酸锌，所述着色剂为色母1398，所述增韧剂为碳酸钙。

5.根据权利要求1所述的交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述双螺杆挤出机挤出温度为110～150℃。

6.根据权利要求1所述的交联聚乙烯导电发泡材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述单螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度150～160℃，二区温度140～150℃，三区温度120～130℃，四区温度110～120℃，五区温度100～110℃，六区温度100～110℃，七区温度95～100℃，模头温度110～120℃，物料在挤出机的输送时间为2～5min。