CN107652500A - 一种抗静电发泡材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗静电发泡材料及其制备方法，所述的抗静电发泡材料按重量百分比计包括75～90%低密度聚乙烯、2～15%发泡剂、0.1～0.5%抗静电剂、0.1～1%润滑剂、2～5%增韧剂、0.1～2%抗氧剂和2～5%着色剂。通过分步混合造料、单螺杆挤出机挤出、高能电子辐射交联和高温发泡制备得到，组分充分混合均匀、交联效果好、泡孔细腻，获得的成品片材具有良好的抗冲击性、断裂伸长率及耐老化性，且片材为永久性抗静电材料，无需再涂覆抗静电剂，相比于一般的聚乙烯发泡材料，抗静电剂的用量可以节省50%以上，成本低，工艺简单，加工方便。

Description

一种抗静电发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料加工领域，具体涉及一种抗静电发泡材料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯（PE）具有优良的物理、化学和力学性能，其韧性、挠曲性和缓冲性能好，具有电绝缘、隔热等特性，广泛应用于包装、化工和建筑等领域。采用聚乙烯和发泡剂生产的聚乙烯发泡材料是最早工业化应用且应用较广的发泡材料之一，广泛应用于电子、家电、汽车、体育休闲等行业。聚乙烯发泡材料是以聚乙烯为基料，加以发泡剂、助剂等辅料，通过发泡工艺，使基料中出现大量细微泡沫，体积增加，密度减小，具备缓冲、吸音、吸震、保温效果的功能性材料。
聚乙烯发泡材料由于表面的高电阻率容易产生静电积累，使材料易吸附灰尘，影响表面洁净度和美观性，还可能影响其使用性能，因此对其进行防静电处理显得尤为重要。工业上采取添加抗静电剂的方法克服该缺陷，但抗静电剂与聚乙烯相容性差，在聚乙烯中难以分散均匀，因此获得的抗静电效果都是暂时性的，往往会进行二次加工，在材料表面再涂覆抗静电剂，这种方式耗时耗材、使工艺复杂化，并且抗静电作用并未得到显著改善。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种抗静电发泡材料及其制备方法，所述的抗静电发泡材料为电子辐射交联聚乙烯发泡材料，具有优良的拉伸性、抗老化性能、耐冲击性并且为永久性抗静电片材，抗静电效果好，适用范围广。
为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：
一种抗静电发泡材料，原料按质量份计包括：
低密度聚乙烯 75～90
发泡剂 2～15
抗静电剂 0.1～0.5
润滑剂 0.1～1
增韧剂 2～5
抗氧剂 0. 1～2
着色剂 2～5
所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，所述抗静电剂为单硬脂酸甘油酯，所述润滑剂为硬脂酸锌。
优选的，所述低密度聚乙烯的质量份为78～85，所述偶氮二甲酰胺的质量份为7～12。
优选的，所述增韧剂为碳酸钙，所述抗氧剂为DSTDP、抗氧剂1010中的一种或两种。
优选的，所述着色剂为色母粒1398。
一种抗静电发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照配方所述重量百分比称取原料；
（2）分步混合造料：发泡剂和低密度聚乙烯混合造料；润滑剂、增韧剂、抗氧剂、着色剂和低密度聚乙烯混合造料；抗静电剂和低密度聚乙烯混合造料；
（3）将步骤（2）分步混合的物料混合均匀，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷；
（4）片材经过高能电子辐射交联处理；
（5）将步骤（4）的片材进行高温发泡，得到成品片材。
优选的，步骤（2）分步混合造料的温度控制在105～150℃。
优选的，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。
优选的，步骤（5）所述高温发泡温度为130～170℃。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用低密度聚乙烯作为基材，低密度聚乙烯具有耐酸碱、耐有机溶剂、吸水性小、电绝缘性优良等特点，适合热塑性成型加工的各种成型工艺，成型加工性好。但低密度聚乙烯由于是结晶型聚合物，当温度超过其熔点时粘度急剧下降，这种特性对发泡成型极为不利，易产生泡空现象，发泡效果差直接影响材料性能，本发明从工艺和材料两方面改善发泡效果：对聚乙烯聚合物进行高能电子辐射交联，交联后的聚合物粘弹性增加，使发泡过程的气泡更易保持，使适宜发泡的温度范围加宽，便于生产操作控制；采用偶氮二甲酰胺作为发泡剂，无毒无味，遇热释放出大量氮气，发气量高，但其分解温度高，而本发明采用的润滑剂硬脂酸锌起到润滑作用，还能对发泡剂偶氮二甲酰胺起到活化作用，降低其分解温度同时不影响发气量，使其能够平稳快速分解形成泡孔。因此本发明的发泡效果好，泡孔结构稳定、细腻均匀。
2、本发明采取分步混合造料的方式，用低密度聚乙烯分别稀释发泡剂、助剂和抗静电剂后再完全混合，在105～150℃下，低密度聚乙烯呈熔融态，使得各个组分可以在其中均匀分散。本发明采用单硬脂酸甘油酯作为抗静电剂，单硬脂酸甘油酯与聚乙烯相容性好，具有良好的热稳定性，同时具有润滑剂的作用，结合分步混合造料，保证其在材料中良好的分散性，结合后续的挤出、电子辐射交联和发泡工艺，获得的成品片材次发泡成型即制得永久性抗静电材料，无需再涂覆抗静电剂，且相比于一般的聚乙烯发泡材料，抗静电剂的用量可以节省50%以上，成本低，工艺简单，加工方便。此外，通过添加色母粒获得不同颜色的片材，颜色稳定、分散性好，满足多样化的需求，增韧剂、抗氧剂、润滑剂的加入使片材获得了良好的抗冲击性、断裂伸长率及耐老化性。
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
一种抗静电发泡材料，原料按重量百分比计包括：低密度聚乙烯75%、发泡剂15%、抗静电剂0.1%、润滑剂0.3%、增韧剂4%、抗氧剂0.6%和着色剂5%。所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，抗静电剂为单硬脂酸甘油酯，润滑剂为硬脂酸锌，增韧剂为碳酸钙，抗氧剂为DSTDP，着色剂为色母粒1398。
一种抗静电发泡材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照上述重量百分比称取原料；
（2）分步混合造料：发泡剂和30%聚乙烯搅拌机混合均匀；润滑剂、增韧剂、抗氧剂、着色剂和20%聚乙烯搅拌机混合均匀；抗静电剂和25%聚乙烯搅拌机混合均匀，混合温度控制在105℃；（3）将步骤（2）分步混合的物料搅拌机混合均匀，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷，原料在单螺杆挤出机的输送时间为2min，单螺杆挤出机各区的加热温度依次为：一区150℃，二区140℃，三区120℃，四区110℃，五区100℃，六区100℃，七区95℃；模头温度110℃；（4）片材经过高能电子辐射交联处理；（5）将步骤（4）的片材进行高温发泡，发泡温度130℃，得到成品片材。
实施例2
一种抗静电发泡材料，原料按重量百分比计包括：低密度聚乙烯78%、发泡剂11%、抗静电剂0.2%、润滑剂0.5%、增韧剂5%、抗氧剂1.5%和着色剂3.8%。所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，抗静电剂为单硬脂酸甘油酯，润滑剂为硬脂酸锌，增韧剂为碳酸钙，抗氧剂为抗氧剂1010，着色剂为色母粒1398。
一种抗静电发泡材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照上述重量百分比称取原料；
（2）分步混合造料：发泡剂和25%聚乙烯搅拌机混合均匀；；润滑剂、增韧剂、抗氧剂、着色剂和25%聚乙烯搅拌机混合均匀；抗静电剂和28%聚乙烯搅拌机混合均匀，混合温度控制在110℃；（3）将步骤（2）分步混合的物料混合均匀，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷，原料在单螺杆挤出机的输送时间为3min，单螺杆挤出机各区的加热温度依次为：一区150℃，二区145℃，三区125℃，四区110℃，五区100℃，六区105℃，七区95℃；模头温度115℃；（4）片材经过高能电子辐射交联处理；（5）将步骤（4）的片材进行高温发泡，发泡温度150℃，得到成品片材。
实施例3
一种抗静电发泡材料，原料按重量百分比计包括：低密度聚乙烯80%、发泡剂12%、抗静电剂0.3%、润滑剂1%、增韧剂3%、抗氧剂1.2%和着色剂2.5%。所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，抗静电剂为单硬脂酸甘油酯，润滑剂为硬脂酸锌，增韧剂为碳酸钙，抗氧剂为DSTDP，着色剂为色母粒1398。
一种抗静电发泡材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照上述重量百分比称取原料；
（2）分步混合造料：发泡剂和30%聚乙烯搅拌机混合均匀；润滑剂、增韧剂、抗氧剂、着色剂和28%聚乙烯搅拌机混合均匀；抗静电剂和22%聚乙烯搅拌机混合均匀，混合温度控制在120℃；（3）将步骤（2）分步混合的物料混合均匀，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷，原料在单螺杆挤出机的输送时间为4min，单螺杆挤出机各区的加热温度依次为：一区155℃，二区145℃，三区125℃，四区112℃，五区105℃，六区105℃，七区98℃；模头温度115℃；（4）片材经过高能电子辐射交联处理；（5）将步骤（4）的片材进行高温发泡，发泡温度160℃，得到成品片材。
实施例4
一种抗静电发泡材料，原料按重量百分比计包括：低密度聚乙烯85%、发泡剂8%、抗静电剂0.4%、润滑剂0.8%、增韧剂2.6%、抗氧剂1.2%和着色剂2%。所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，抗静电剂为单硬脂酸甘油酯，润滑剂为硬脂酸锌，增韧剂为碳酸钙，抗氧剂为抗氧剂1010，着色剂为色母粒1398。
一种抗静电发泡材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照上述重量百分比称取原料；
（2）分步混合造料：发泡剂和25%聚乙烯搅拌机混合均匀；润滑剂、增韧剂、抗氧剂、着色剂和30%聚乙烯搅拌机混合均匀；抗静电剂和30%聚乙烯搅拌机混合均匀，混合温度控制在140℃；；（3）将步骤（2）分步混合的物料混合均匀，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷，原料在单螺杆挤出机的输送时间为4min，单螺杆挤出机各区的加热温度依次为：一区158℃，二区150℃，三区130℃，四区115℃，五区108℃，六区110℃，七区98℃；模头温度118℃；（4）片材经过高能电子辐射交联处理；（5）将步骤（4）的片材进行高温发泡，发泡温度160℃，得到成品片材。
实施例5
一种抗静电发泡材料，原料按重量百分比计包括：低密度聚乙烯90%、发泡剂4%、抗静电剂0.5%、润滑剂1%、增韧剂2%、抗氧剂0.5%和着色剂2%。所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，抗静电剂为单硬脂酸甘油酯，润滑剂为硬脂酸锌，增韧剂为碳酸钙，抗氧剂为DSTDP和抗氧剂1010等质量混合，着色剂为色母粒1398。
一种抗静电发泡材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照上述重量百分比称取原料；
（2）分步混合造料：发泡剂和25%聚乙烯搅拌机混合均匀；润滑剂、增韧剂、抗氧剂、着色剂和35%聚乙烯搅拌机混合均匀；抗静电剂和30%聚乙烯搅拌机混合均匀，混合温度控制在150℃；（3）将步骤（2）分步混合的物料混合均匀，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷，原料在单螺杆挤出机的输送时间为4min，单螺杆挤出机各区的加热温度依次为：一区160℃，二区150℃，三区130℃，四区120℃，五区110℃，六区110℃，七区100℃；模头温度120℃；（4）片材经过高能电子辐射交联处理；（5）将步骤（4）的片材进行高温发泡，发泡温度170℃，得到成品片材。
对比例1
除了制备工艺中步骤（2）分步混合造料以外其他均与实施例3相同，对比例1的混料方法为将所有原料组分一次性倒入搅拌机混合均匀，搅拌需控制的温度、时间也与实施例3相同。
对比例2
普通电子辐射交联聚乙烯发泡材料
将实施例1～5和对比例1～2根据GB/T1410-2006进行表面电阻率测试，测试结果如表1所示。
表1 抗静电效果
由上表可知，本发明所述制备工艺得到的抗静电发泡材料具有良好持久的抗静电性，并且制备工艺中的分步混合造料步骤十分重要，直接影响材料的抗静电能力和持久性。
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 (8)

1.一种抗静电发泡材料，其特征在于：原料按质量份计包括：
低密度聚乙烯 75～90
发泡剂 2～15
抗静电剂 0.1～0.5
润滑剂 0.1～1
增韧剂 2～5
抗氧剂 0. 1～2
着色剂 2～5
所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，所述抗静电剂为单硬脂酸甘油酯，所述润滑剂为硬脂酸锌。
2.根据权利要求1所述的抗静电发泡材料，其特征在于：所述低密度聚乙烯的质量份为78～85，所述偶氮二甲酰胺的重量份为7～12。
3.根据权利要求1所述的抗静电发泡材料，其特征在于：所述增韧剂为碳酸钙，所述抗氧剂为DSTDP、抗氧剂1010中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的抗静电发泡材料，其特征在于：所述着色剂为色母粒1398。
5.一种抗静电发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照配方所述重量百分比称取原料；
（2）分步混合造料：发泡剂和低密度聚乙烯混合造料；润滑剂、增韧剂、抗氧剂、着色剂和低密度聚乙烯混合造料；抗静电剂和低密度聚乙烯混合造料；
（3）将步骤（2）分步混合的物料混合均匀，经单螺杆挤出机挤出成片材并收卷；
（4）片材经过高能电子辐射交联处理；
（5）将步骤（4）的片材进行高温发泡，得到成品片材。
6.根据权利要求5所述的抗静电发泡材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）混合造料为搅拌机混合，温度控制在105～150℃。
7.根据权利要求5所述的抗静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。
8.根据权利要求5所述的抗静电发泡材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述高温发泡温度为130～170℃。
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