CN108299709B - 一种可发泡聚乙烯组合物以及发泡聚乙烯制品及其制备方法 - Google Patents

一种可发泡聚乙烯组合物以及发泡聚乙烯制品及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及发泡聚乙烯领域，公开了一种可发泡聚乙烯组合物以及发泡聚乙烯制品及其制备方法。该可发泡聚乙烯组合物包括形成表层的聚乙烯物料A和形成发泡层的聚乙烯物料B；所述聚乙烯物料A在温度为200℃、频率为1Hz和应变为1％时的剪切粘度η为5000～80000Pa·s。该组合物通过两步法滚塑成型发泡聚乙烯制品可以具有更薄的表层，且密度降低，并具有良好的力学性能。

Description

一种可发泡聚乙烯组合物以及发泡聚乙烯制品及其制备方法
技术领域
本发明涉及发泡聚乙烯制品领域，具体地，涉及一种可发泡聚乙烯组合物以及发泡聚乙烯制品及其制备方法。
背景技术
滚塑发泡制品由光滑交致密的表层和具有比重轻、隔音隔热效果优良的发泡层组成。因此，作为一种新型材料，以具有的质轻、省料、隔热、绝缘、比强度高等特点，在市场上得到广泛的应用，需求量迅速增长。目前的滚塑发泡制品为了降低材料的重量，同时材料具有较高的性能，通常会选择多层发泡制品，这样不仅具有较好的冲击性能，保温性能，而且重量较轻。因此，开发质量轻、性能优、外观完美的产品将拥有很广的应用领域及市场价值。
CN101318366A公开了一种一次成型滚塑夹心泡沫制品方法，包括：a.选料：选取内层料、中间层料和外层料，中间层料包括中间层基料、发泡剂和交联剂，其中内层料的粒度＜中间层料的粒度＜外层料的粒度，内层料的熔融温度≤中间层基料的熔融温度＜外层料的熔融温度＜发泡剂和交联剂的分解温度；b.将内层料、中间层料、内层料一次加入到模具内，室温下旋转模具使得三种料按粒度大小分层，其中内层料在最里层，外层料在最外层，中间层料位于内层料和外层料之间；c.加热模具并双向360°旋转模具，当模具温度达到190±5℃后保温，使内层料熔融而紧贴在模壁上，中间层基料熔融而贴附在内层料上；之后再对模具进行加热，使模具温度升至200±5℃并保温，使外层料熔融而贴附在中间层料上；d.外层料熔融而贴附在中间层料上之后停止加热，将冷空气送入到模具内，使内层料结皮，之后停止通冷空气，恢复加热，使模具温度升至210±5℃并保温，使中间层料的发泡剂和交联剂分解发泡交联，然后冷却模具，模具冷却后开模，去除制品。该方法要求限定选料时的粒度和熔融指数，和严格控制实施滚塑过程中的加工条件，在实际工业生产中操作苛刻；另外该专利没有公开制得制品的实际结构，如分层和厚度情况，无从判断制品实际质量。
CN102020799A公开了一种滚塑发泡制品专用原料组合物，包括a.中间发泡层树脂的原料组分含有100重量份的线性低密度聚乙烯、0-2重量份的交联剂、0.05-2重量份的发泡剂和0.1-2重量份的成核剂；b.表层树脂的原料组分含有表层1和表层2，表层1含有100重量份的线性低密度聚乙烯，表层2含有100重量份的线性低密度聚乙烯、1-2重量份的交联剂和0-4重量份的润滑剂。该发明进一步公开滚塑制备发泡制品过程中，需要将不同层的树脂制备为不同粒径的粉末，然后经滚塑成型为三层发泡制品。该专利只描述了制品的内、外表面光滑，和可以达到的冲击强度，没有公开制品具体的分层情况，表层是否有穿孔，和表层的厚度。
CN1221436A公开了用于滚塑的新型可发泡组合物，基本上由(i)和(ii)物理干混合得到的混合物组成：(i)形成表层组分，包含(a)高零剪切粘度的聚合物和(b)低零剪切粘度的聚合物；(ii)形成泡沫芯层组分。该方法虽然可以形成明显的表层，且无多孔性，但是实施例中公开的厚度要达到大于3mm。而且该发明的发明人也在说明书中陈述了其研究发现了形成厚且明显无孔表层，可以通过使用滚塑进料组合物来实现，但没有进一步认识到过厚的表层对于整体制品的不利影响，以及对具有薄表层的发泡制品的需求。
目前通过滚塑生产发泡制品主要采用一步法投料，但是要求形成不同层的原料控制粒径或者熔融指数，制备工艺流程上需要额外的原料筛分，耗时且材料损耗高，成本提高；并且要求滚塑操作控制苛刻。现有一步法得到的制品，通常都会增加外层的壁厚来避免穿孔现象，从而导致制品的总重量增加。此外，此方法制备的制品，切断面还会出现分层不明显的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，如何获得表层致密无穿孔且强度高的发泡聚乙烯，并能同时控制表层有较薄的厚度以降低制品密度，提供了一种可发泡聚乙烯组合物以及发泡聚乙烯制品及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种可发泡聚乙烯组合物，该组合物包括形成表层的聚乙烯物料A和形成发泡层的聚乙烯物料B；所述聚乙烯物料A在温度为200℃、频率为1Hz和应变为1％时的剪切粘度η为5000～80000Pa·s。
本发明还提供了一种发泡聚乙烯制品，该发泡聚乙烯制品具有发泡层和致密的表层，所述表层的厚度为0.2～2.5mm，所述表层的密度为0.92～0.96g/cm3；以所述表层的重量为基准，所述表层的凝胶含量为30～80重量％。
本发明还提供了一种制备发泡聚乙烯制品的方法，包括：将形成制品表层的表层物料投入滚塑机中进行加热；当所述表层物料在滚塑机中的温度达到二次投料温度时，将形成制品发泡层的发泡物料投入滚塑机，在滚塑机的炉温270～280℃下加热7～10min；然后冷却；所述二次投料温度为所述表层物料在频率为1Hz和应变为1％的条件下达到剪切粘度η为5000～20000Pa·s时所对应的温度；其中，所述表层物料和发泡物料分别为本发明的可发泡聚乙烯组合物中包含的聚乙烯物料A和聚乙烯物料B。
通过上述技术方案，本发明提供的可发泡聚乙烯组合物进行滚塑时分两步进行加料，并控制第二步加料的时机为形成表层物料的剪切粘度为合适值，从而实现获得薄的表层，厚度为0.2～2.5mm，且表层与发泡层之间分界清晰，密度降低的发泡聚乙烯制品。该制品的落锤冲击强度可以达到7～20J/mm，有良好的力学性能。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为实施例1制得制品的截面显微镜照片；
图2为实施例3制得制品的截面显微镜照片；
图3为对比例1制得制品的截面显微镜照片；
图4为对比例2制得制品的截面显微镜照片。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明的第一目的，提供了一种可发泡聚乙烯组合物，该组合物包括形成表层的聚乙烯物料A和形成发泡层的聚乙烯物料B；所述聚乙烯物料A在温度为200℃、频率为1Hz和应变为1％时的剪切粘度η为5000～80000Pa·s。
本发明中，剪切粘度η是将所述聚乙烯物料A加热为熔融流体，通过旋转流变仪测定该流体在频率为1Hz和应变为1％的条件下对应不同温度时的粘度，一般升温速率为10℃/min。特定所述聚乙烯物料A在上述测定过程中，对应200℃的温度时的剪切粘度η为5000～80000Pa·s。由具有该剪切粘度η特性的聚乙烯物料A组成的所述可发泡聚乙烯组合物，可以进一步进行两步滚塑成型时，以所述聚乙烯物料A作为形成表层的物料，可以更好地形成薄的致密的表层，保证制品的强度又有利于降低制品的密度。
根据本发明，优选情况下，以所述聚乙烯物料A的总重量为基准，所述聚乙烯物料A含有95.5～99.8重量％的聚乙烯a，0.2～4.5重量％的交联剂。优选含有98.7～99.7重量％的聚乙烯a，0.3～1.3重量％的交联剂。
所述聚乙烯a可以为各种聚乙烯料，优选为线性低密度聚乙烯和/或高密度聚乙烯。可以商购获得。所述聚乙烯a为线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯的混合料时，线性低密度聚乙烯与高密度聚乙烯的重量比为(10～30)：(90～70)。
优选地，所述聚乙烯a的密度为0.92～0.96g/cm3，优选为0.94～0.95g/cm3。密度为25℃下，按照GB/T1033.2-2008的方法测定。
优选地，按照GB/T3682.2000的方法测定，所述聚乙烯a的熔融指数为2～8g/10min。熔融指数(MI)在190℃和载荷2.16kg下测得。
本发明中，所述交联剂可以选自过氧化二异丙苯(DCP)或2,5-二甲基-2,5-双己烷。可以使所述聚乙烯物料A在滚塑成型时形成交联结构。
根据本发明，优选情况下，所述聚乙烯物料B在180℃下无压力加热10min的发泡密度为0.07～0.4g/cm3。所述发泡密度可以通过测量质量和体积的方法得到。
优选地，得到的泡孔平均孔径为600～1000μm。可以通过显微镜测量方法测定。
根据本发明，优选情况下，以所述聚乙烯物料B的总重量为基准，所述聚乙烯物料B含有93～98.95重量％的聚乙烯b，0.05～1重量％的交联剂和1～6重量％的发泡剂；优选含有95.2～97.9重量％的聚乙烯b，0.1～0.8重量％的交联剂和2～4重量％的发泡剂。
所述聚乙烯b可以为各种聚乙烯料，优选为线性低密度聚乙烯和/或高密度聚乙烯。可以商购获得。所述聚乙烯b为线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯的混合料时，线性低密度聚乙烯与高密度聚乙烯的重量比为(10～30)：(90～70)。
优选地，所述聚乙烯b的密度为0.92～0.96g/cm3，优选为0.93～0.94g/cm3。密度为25℃下，按照GB/T1033.2-2008的方法测定。
优选地，按照GB/T3682.2000的方法测定，所述聚乙烯b的熔融指数为2～8g/10min。熔融指数在190℃和载荷2.16kg下测得。
本发明中，所述发泡剂可以选自偶氮二甲酰胺(AC)或4,4-氧代双苯磺酰肼。交联剂与上述相同。
本发明中，所述聚乙烯物料B还可以含有润滑剂，例如硬脂酸钙和/或硬脂酸锌。所述润滑剂的含量可以为所述聚乙烯b的1～4重量％。
根据本发明，优选情况下，所述聚乙烯物料A与所述聚乙烯物料B的重量比为1：(1～5)，优选为1：(2～4)，更优选为1：(3～4)。
本发明的第二目的，提供了一种发泡聚乙烯制品，该发泡聚乙烯制品具有发泡层和致密的表层，所述表层的厚度为0.2～2.5mm，所述表层的密度为0.92～0.96g/cm3；以所述表层的重量为基准，所述表层的凝胶含量为30～80重量％，优选为30～62重量％。
本发明中，所述表层的密度为25℃下，按照GB/T1033.2-2008的方法测定。所述表层为交联聚乙烯，其中的交联程度可以通过所述表层的凝胶含量确定。凝胶含量可以通过二甲苯萃取的方法测定。
根据本发明，优选情况下，所述发泡层的密度为0.07～0.4g/cm3，优选为0.18～0.32g/cm3。密度为25℃下，测定质量和体积的方法测定。
优选地，所述发泡层中泡孔平均孔径为600～1000μm。可以通过显微镜照片测量的方法测定。
优选地，以所述发泡层的重量为基准，所述发泡层的凝胶含量为0～20重量％。所述发泡层为交联聚乙烯，交联程度可以通过所述发泡层的凝胶含量确定。
优选地，所述发泡层的厚度为1～20mm。
本发明提供的发泡聚乙烯制品可以有清晰的表层与发泡层的分界，可以通过切割分离两部分，分别进行测定，得到表层密度和凝胶含量结果，发泡层的密度、泡孔平均孔径和凝胶含量。
根据本发明，优选情况下，所述发泡聚乙烯制品的密度为0.078～0.55g/cm3，优选为0.22～0.40g/cm3。
根据本发明，优选情况下，所述发泡聚乙烯制品的落锤冲击强度为7～20J/mm。可以通过ARM(Association of Rotational Molders International，落锤冲击)方法测定。
根据本发明，优选情况下，所述发泡聚乙烯制品由本发明的可发泡聚乙烯组合物通过滚塑成型制得。
本发明的第三目的，提供一种制备发泡聚乙烯制品的方法，包括：将形成制品表层的表层物料投入滚塑机中进行加热；当所述表层物料在滚塑机中的温度达到二次投料温度时，将形成制品发泡层的发泡物料投入滚塑机，在滚塑机的炉温270～280℃下加热7～10min；然后冷却；所述二次投料温度为所述表层物料在频率为1Hz和应变为1％的条件下达到剪切粘度η为5000～20000Pa·s时所对应的温度；其中，所述表层物料和发泡物料分别为本发明的可发泡聚乙烯组合物中包含的聚乙烯物料A和聚乙烯物料B。
本发明中，可以将所述表层物料(即聚乙烯物料A)事先单独通过旋转流变仪测定在频率为1Hz和应变为1％的条件下，温度与剪切粘度η的对应关系，确定达到剪切粘度η为5000～20000Pa·s时对应的温度，然后观察所述表层物料在滚塑机中被加热到达此温度时，为二次投料温度，即投放形成制品发泡层的发泡物料(即聚乙烯物料B)的时机。
根据本发明，优选情况下，所述表层物料的投入量为100重量份，所述发泡物料的投入量为300～500重量份；优选所述发泡物料的投入量为200～400重量份；更优选所述发泡物料的投入量为300～400重量份。
本发明提供的制备方法可以具体包括：
(1)将聚乙烯a、交联剂和任选的交联助剂加入搅拌器中进行搅拌至混合均匀得到聚乙烯物料A；将聚乙烯b、交联剂和发泡剂加入搅拌器中进行搅拌至混合均匀得到聚乙烯物料B；
(2)将聚乙烯物料A和聚乙烯物料B分别采用双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出温度为125～140℃(控制在聚乙烯a、b熔点以上10±4℃范围内)，螺杆转速为100r/min；造粒后于60℃干燥3h，再将得到的颗粒研磨后备用；
(3)将聚乙烯物料A的颗粒加入模具内，放入滚塑机进行第一层滚塑，滚塑机的炉温设置为270～280℃，第一滚塑时间为15～30min，主轴转速为2～20rpm，副轴转速为5～40rpm；
当聚乙烯物料A在滚塑机中的温度达到二次投料温度时，再将聚乙烯物料B加入模具内进行第二滚塑，滚塑机的炉温设置为270～280℃，第二滚塑时间为7～10min；然后风机冷却，脱模得到滚塑成型的发泡聚乙烯制品。
本发明中，优选地，二次投料温度可以因所述聚乙烯物料A的组成不同而不同，但是，所述聚乙烯物料A满足在温度为200℃、频率为1Hz和应变为1％时的剪切粘度η为5000～80000Pa·s。选择所述二次投料温度可以如前所述，先测定所述聚乙烯物料A在频率为1Hz和应变为1％的条件下，温度与剪切粘度η的对应关系，确定达到剪切粘度η为5000～20000Pa·s时对应的温度，以确定所述二次投料温度，优选本发明中聚乙烯物料A的组成下，二次投料温度为170～190℃。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中，通过GB/T1033.2-2008测定聚乙烯的密度；通过GB/T3682.2000在190℃和载荷2.16kg下测定聚乙烯的熔融指数；通过二甲苯萃取方法测定制品中凝胶含量；
通过旋转流变仪测定聚乙烯物料A在不同温度、频率为1Hz和应变为1％的条件下的剪切粘度η；
制品和发泡层的密度为25℃下，通过测定质量和体积测得(表层和发泡层可以切割开)；表层的密度通过GB/T1033.2-2008测得；
制品的落锤冲击强度可以通过ARM方法测定；
显微镜照片采用上海普丹光学仪器公司KTL-24B/C，放大倍数X70。
聚乙烯原料为线性低密度聚乙烯(商购神华化工的DFDA-7042，密度为0.92g/cm3，MI为2g/10min)、高密度聚乙烯(神华化工的8007，密度为0.96g/cm3，MI为8g/10min)；
发泡剂-I为偶氮二甲酰胺(AC)，发泡剂-II为4,4-氧代双苯磺酰肼；
交联剂-I为2,5-二甲基-2,5-双己烷，交联剂-II为过氧化二异丙苯(DCP)；
润滑剂-I为硬脂酸钙，润滑剂-II为硬脂酸锌。
实施例1
按照表1所列出的用料量，
(1)将HDPE和交联剂搅拌器中进行搅拌至混合均匀得到聚乙烯物料A；同时，将HDPE、发泡剂、润滑剂加入搅拌器中进行搅拌至混合均匀得到聚乙烯物料B；聚乙烯物料A在温度为200℃、频率为1Hz和应变为1％时的剪切粘度η为40000Pa·s，聚乙烯物料B在180℃下无压力加热10min的发泡密度为0.23g/cm3，泡孔平均孔径为1000μm；
(2)将聚乙烯物料A采用双螺杆挤出机在挤出温度为125℃下进行挤出造粒，将聚乙烯物料B采用双螺杆挤出机在挤出温度为140℃进行挤出造粒，螺杆转速为100rpm；造粒后于60℃干燥3h，再将得到的颗粒研磨后备用；
(3)将100重量份的聚乙烯物料A的粉料加入滚塑机(F01-1000，烟台方大滚塑有限公司)的模具内进行第一滚塑，滚塑机的炉温为280℃，第一滚塑时间为10min，主轴转速为5rpm，副轴转速为8rpm；
当聚乙烯物料A在190℃时(剪切粘度η达到18000Pa·s)，再将350重量份的聚乙烯物料B加入模具进行第二滚塑，滚塑机的炉温为270℃，第二滚塑时间为7min；然后风机冷却，脱模得到滚塑成型的发泡聚乙烯制品。
将制品进行观察，显微镜照片如图1所示，表层厚度为0.2mm，表层密度为0.96g/cm3；发泡层的密度为0.23g/cm3，泡孔平均孔径为1000μm，发泡层的厚度为2.5mm。测试结果见表1。
实施例2
按照表1所列出的用料量，
(1)将LLDPE和交联剂搅拌器中进行搅拌至混合均匀得到聚乙烯物料A；同时，将LLDPE、发泡剂、润滑剂加入搅拌器中进行搅拌至混合均匀得到聚乙烯物料B；聚乙烯物料A在温度为200℃、频率为1Hz和应变为1％时的剪切粘度η为15000Pa·s，聚乙烯物料B在180℃下无压力加热10min的发泡密度为0.18g/cm3，泡孔平均孔径为800μm；
(2)将聚乙烯物料A采用双螺杆挤出机在挤出温度为130℃下进行挤出造粒，将聚乙烯物料B采用双螺杆挤出机在挤出温度为130℃进行挤出造粒，螺杆转速为100r/min；造粒后于60℃干燥3h，再将得到的颗粒研磨后备用；
(3)将100重量份的聚乙烯物料A的粉料加入滚塑机的模具内进行第一滚塑，滚塑机的炉温为275℃，第一滚塑时间为10min，主轴转速为5rpm，副轴转速为8rpm；
当聚乙烯物料A在185℃时(剪切粘度η达到12000Pa·s)，再将300重量份的聚乙烯物料B加入模具进行第二滚塑，滚塑机的炉温为270℃，第二滚塑时间为7min；然后风机冷却，脱模得到滚塑成型的发泡聚乙烯制品。
将制品进行观察和测试，表层厚度为0.2mm，表层密度为0.92g/cm3；发泡层的密度为0.18g/cm3，泡孔平均孔径为800μm，发泡层的厚度为3mm。结果见表1。
实施例3
按照表1所列出的用料量，
(1)将LLDPE和交联剂搅拌器中进行搅拌至混合均匀得到聚乙烯物料A；同时，将LLDPE、发泡剂、润滑剂加入搅拌器中进行搅拌至混合均匀得到聚乙烯物料B；聚乙烯物料A在温度为200℃、频率为1Hz和应变为1％时的剪切粘度η为8000Pa·s，聚乙烯物料B在180℃下无压力加热10min的发泡密度为0.18g/cm3，泡孔平均孔径为600μm；
(2)将聚乙烯物料A采用双螺杆挤出机在挤出温度为140℃下进行挤出造粒，将聚乙烯物料B采用双螺杆挤出机在挤出温度为125℃进行挤出造粒，螺杆转速为100r/min；造粒后于60℃干燥3h，再将得到的颗粒研磨后备用；
(3)将100重量份的聚乙烯物料A的粉料加入滚塑机的模具内进行第一滚塑，滚塑机的炉温为270℃，第一滚塑时间为10min，主轴转速为5rpm，副轴转速为8rpm；
当聚乙烯物料A在180℃时(剪切粘度η达到5000Pa·s)，再将400重量份的聚乙烯物料B加入模具进行第二滚塑，滚塑机的炉温为270℃，第二滚塑时间为7min；然后风机冷却，脱模得到滚塑成型的发泡聚乙烯制品。
将制品进行观察，显微镜照片如图2所示，表层厚度为0.2mm，表层密度为0.92g/cm3；发泡层的密度为0.18g/cm3，泡孔平均孔径为600μm，发泡层的厚度为4mm。测试结果见表1。
实施例4
按照表1所列出的用料量，
(1)将HDPE、LLDPE和交联剂搅拌器中进行搅拌至混合均匀得到聚乙烯物料A；同时，将HDPE、LLDPE、发泡剂、润滑剂加入搅拌器中进行搅拌至混合均匀得到聚乙烯物料B；聚乙烯物料A在温度为200℃、频率为1Hz和应变为1％时的剪切粘度η为60000Pa·s，聚乙烯物料B在180℃下无压力加热10min的发泡密度为0.32g/cm3，泡孔平均孔径为750μm；
(2)将聚乙烯物料A采用双螺杆挤出机在挤出温度为140℃下进行挤出造粒，将聚乙烯物料B采用双螺杆挤出机在挤出温度为125℃进行挤出造粒，螺杆转速为100r/min；造粒后于60℃干燥3h，再将得到的颗粒研磨后备用；
(3)将200重量份的聚乙烯物料A的粉料加入滚塑机的模具内进行第一滚塑，滚塑机的炉温为280℃，第一滚塑时间为15min，主轴转速为5rpm，副轴转速为8rpm；
当聚乙烯物料A在175℃时(剪切粘度η达到20000Pa·s)，再将400重量份的聚乙烯物料B加入模具进行第二滚塑，滚塑机的炉温为280℃，第二滚塑时间为10min；然后风机冷却，脱模得到滚塑成型的发泡聚乙烯制品。
将制品进行观察和测试，表层厚度为0.4mm，表层密度为0.95g/cm3；发泡层的密度为0.32g/cm3，泡孔平均孔径为700μm，发泡层的厚度为3mm。结果见表1。
表1
Figure BDA0001207552060000131
对比例1
按照表2所列出的用料量，
(1)将HDPE和交联剂搅拌器中进行搅拌至混合均匀得到聚乙烯物料A；同时，将HDPE、发泡剂、润滑剂加入搅拌器中进行搅拌至混合均匀得到聚乙烯物料B；聚乙烯物料A在温度为200℃、频率为1Hz和应变为1％时的剪切粘度η为2000Pa·s，聚乙烯物料B在180℃下无压力加热10min的发泡密度为0.23g/cm3，泡孔平均孔径为1000μm；
(2)将聚乙烯物料A采用双螺杆挤出机在挤出温度为125℃下进行挤出造粒，将聚乙烯物料B采用双螺杆挤出机在挤出温度为140℃进行挤出造粒，螺杆转速为100r/min；造粒后于60℃干燥3h，再将得到的颗粒研磨后备用；
(3)将100重量份的聚乙烯物料A的粉料加入滚塑机的模具内进行第一滚塑，滚塑机的炉温为280℃，第一滚塑时间为10min，主轴转速为8rpm，副轴转速为5rpm；
当聚乙烯物料A在160℃时(剪切粘度η达到1200Pa·s)，再将300重量份的聚乙烯物料B加入模具进行第二滚塑，滚塑机的炉温为270℃，第二滚塑时间为7min；然后风机冷却，脱模得到滚塑成型的发泡聚乙烯制品。
将制品进行观察，显微镜照片如图3所示，表层厚度不明显；发泡层的密度为0.24g/cm3，泡孔平均孔径为1000μm，发泡层的厚度为2.5mm。测试结果见表2。
对比例2
按照表2所列出的用料量，
(1)将LLDPE和交联剂搅拌器中进行搅拌至混合均匀得到聚乙烯物料A；同时，将LLDPE、发泡剂、润滑剂加入搅拌器中进行搅拌至混合均匀得到聚乙烯物料B；聚乙烯物料A在温度为200℃、频率为1Hz和应变为1％时的剪切粘度η为4900Pa·s，聚乙烯物料B在180℃下无压力加热10min的发泡密度为0.18g/cm3，泡孔平均孔径为800μm；
(2)将聚乙烯物料A采用双螺杆挤出机在挤出温度为130℃下进行挤出造粒，将聚乙烯物料B采用双螺杆挤出机在挤出温度为130℃进行挤出造粒，螺杆转速为100r/min；造粒后于60℃干燥3h，再将得到的颗粒研磨后备用；
(3)将100重量份的聚乙烯物料A的粉料加入滚塑机的模具内进行第一滚塑，滚塑机的炉温为275℃，第一滚塑时间为10min，主轴转速为8rpm，副轴转速为5rpm；
当聚乙烯物料A在190℃时(剪切粘度η达到4000Pa·s)，再将300重量份的聚乙烯物料B加入模具进行第二滚塑，滚塑机的炉温为280℃，第二滚塑时间为7min；然后风机冷却，脱模得到滚塑成型的发泡聚乙烯制品。
将制品进行观察，显微镜照片如图4所示，表层有部分穿孔，部分致密表层的厚度为0.2mm，表层密度为0.92g/cm3；发泡层的密度为0.18g/cm3，泡孔平均孔径为800μm，发泡层的厚度为3mm。测试结果见表2。
对比例3
按照表2所列出的用料量，
(1)将LLDPE和交联剂搅拌器中进行搅拌至混合均匀得到聚乙烯物料A；同时，将LLDPE、发泡剂、润滑剂加入搅拌器中进行搅拌至混合均匀得到聚乙烯物料B；聚乙烯物料A在温度为200℃、频率为1Hz和应变为1％时的剪切粘度η为4900Pa·s，聚乙烯物料B在180℃下无压力加热10min的发泡密度为0.18g/cm3，泡孔平均孔径为800μm；
(2)将聚乙烯物料A采用双螺杆挤出机在挤出温度为125℃下进行挤出造粒，将聚乙烯物料B采用双螺杆挤出机在挤出温度为140℃进行挤出造粒，螺杆转速为100r/min；造粒后于60℃干燥3h，再将得到的颗粒研磨后备用；
(3)将100重量份的聚乙烯物料A粉料和300重量份的聚乙烯物料B粉料一起加入滚塑机的模具内进行滚塑，滚塑机的炉温为280℃，滚塑时间为15min，主轴转速为8rpm，副轴转速为5rpm，然后风机冷却，脱模得到滚塑成型的发泡聚乙烯制品。
将制品进行观察和测试，制品无明显分层，体系均为发泡结构，发泡层的密度为0.2g/cm3，泡孔平均孔径为700μm，发泡层的厚度为2.7mm。结果见表2。
对比例4
按照表2所列出的用料量，与实施例4的用料量相同，不同的是，当聚乙烯物料A在179℃时(剪切粘度η达到22000Pa·s)，再将聚乙烯物料B加入模具进行第二滚塑，得到滚塑成型的发泡聚乙烯制品。
将制品进行观察和测试，制品出现部分双层脱层，局部表层有鼓包现象。未分层部分，表层厚度为0.4mm，表层密度为0.95g/cm3；发泡层的密度为0.32g/cm3，泡孔平均孔径为700μm，发泡层的厚度为3mm。结果见表2。
表2
Figure BDA0001207552060000161
从上述实施例和表1的结果可以看出，本发明提供的方法，使用本发明的可发泡聚乙烯组合物，获得的发泡聚乙烯制品，如图1和2所显示的，表层与发泡层之间分界清晰，表层密实没有破孔，制品成型性好。同时，获得的发泡聚乙烯制品的表层具有合适的交联度，厚度为0.2～2.5mm。该制品可以具有降低的密度，且落锤冲击强度仍可以达到7～20J/mm，有良好的力学性能。
而对比例1-2得到的发泡聚乙烯如图3和4显示表层有破孔，测试强度也差。对比例3采用一步法不能得到界面清晰分离的制品，且强度也差。对比例4中原料虽然与实施例4相同，但是二次投料时聚乙烯物料A的剪切粘度η不在本发明提供方法的范围内，得到的制品存在局部脱层和表层鼓泡的缺陷，制品不合格。

Claims (20)

1.一种发泡聚乙烯制品，该发泡聚乙烯制品具有发泡层和致密的表层，所述表层的厚度为0.2～2.5mm，所述表层的密度为0.92～0.96g/cm3；以所述表层的重量为基准，所述表层的凝胶含量为30～80重量%；
其中，所述制品的制备方法包括：
将形成制品表层的表层物料投入滚塑机中进行加热；
当所述表层物料在滚塑机中的温度达到二次投料温度时，将形成制品发泡层的发泡物料投入滚塑机，在滚塑机的炉温270～280℃下加热7～10min；然后冷却；所述二次投料温度为所述表层物料在频率为1Hz和应变为1%的条件下达到剪切粘度η为5000～20000Pa·s时所对应的温度；
其中，所述表层物料和发泡物料分别为可发泡聚乙烯组合物中包含的聚乙烯物料A和聚乙烯物料B；所述聚乙烯物料A在温度为200℃、频率为1Hz和应变为1%时的剪切粘度η为5000～80000Pa·s。
2.根据权利要求1所述的发泡聚乙烯制品，其中，以所述聚乙烯物料A的总重量为基准，所述聚乙烯物料A含有95.5～99.8重量%的聚乙烯a，0.2～4.5重量%的交联剂。
3.根据权利要求2所述的发泡聚乙烯制品，其中，所述聚乙烯a的密度为0.92～0.96g/cm3。
4.根据权利要求3所述的发泡聚乙烯制品，其中，所述聚乙烯a的密度为0.94～0.95g/cm3。
5.根据权利要求2所述的发泡聚乙烯制品，其中，所述聚乙烯a的熔融指数为2～8g/10min。
6.根据权利要求2-5中任意一项所述的发泡聚乙烯制品，其中，所述聚乙烯物料B在180℃下无压力加热10min的发泡密度为0.07～0.4g/cm3，得到的泡孔平均孔径为600～1000μm。
7.根据权利要求6所述的发泡聚乙烯制品，其中，以所述聚乙烯物料B的总重量为基准，所述聚乙烯物料B含有93～98.95重量%的聚乙烯b，0.05～1重量%的交联剂和1～6重量%的发泡剂。
8.根据权利要求7所述的发泡聚乙烯制品，其中，所述聚乙烯b的密度为0.92～0.96 g/cm3。
9.根据权利要求8所述的发泡聚乙烯制品，其中，所述聚乙烯b的密度为0.93～0.94g/cm3。
10.根据权利要求7所述的发泡聚乙烯制品，其中，所述聚乙烯b的熔融指数为2～8g/10min。
11.根据权利要求1-5、7-10任意一项所述的发泡聚乙烯制品，其中，所述聚乙烯物料A与所述聚乙烯物料B的重量比为1：（1～5）。
12.根据权利要求6所述的发泡聚乙烯制品，其中，所述聚乙烯物料A与所述聚乙烯物料B的重量比为1：（1～5）。
13.根据权利要求1所述的发泡聚乙烯制品，其中，所述发泡层的密度为0.07～0.4g/cm3。
14.根据权利要求13所述的发泡聚乙烯制品，其中，所述发泡层中泡孔平均孔径为600～1000μm。
15.根据权利要求13所述的发泡聚乙烯制品，其中，以所述发泡层的重量为基准，所述发泡层的凝胶含量为0～20重量%。
16.根据权利要求13所述的发泡聚乙烯制品，其中，所述发泡层的厚度为2～20mm。
17.根据权利要求13-16中的任意一项所述的发泡聚乙烯制品，其中，所述发泡聚乙烯制品的密度为0.078～0.55g/cm3。
18.根据权利要求13所述的发泡聚乙烯制品，其中，所述发泡聚乙烯制品的落锤冲击强度为7～20J/mm。
19.一种制备发泡聚乙烯制品的方法，包括：
将形成制品表层的表层物料投入滚塑机中进行加热；
当所述表层物料在滚塑机中的温度达到二次投料温度时，将形成制品发泡层的发泡物料投入滚塑机，在滚塑机的炉温270～280℃下加热7～10min；然后冷却；所述二次投料温度为所述表层物料在频率为1Hz和应变为1%的条件下达到剪切粘度η为5000～20000Pa·s时所对应的温度；
其中，所述表层物料和发泡物料分别为权利要求1-13中任意一项所述的发泡聚乙烯制品中的可发泡聚乙烯组合物中包含的聚乙烯物料A和聚乙烯物料B。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述表层物料的投入量为100重量份，所述发泡物料的投入量为300～500重量份。
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