CN114591553A - 一种辐射交联聚乙烯组合物、发泡片材及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域,尤其涉及一种辐射交联聚乙烯组合物、发泡片材及其应用,所述辐射交联聚乙烯组合物,包括低密度聚乙烯、增韧改性聚酰亚胺预聚物、发泡剂、敏化剂以及助剂;其中,所述增韧改性聚酰亚胺预聚物的端部含有不饱和双键,且其主链中含有聚乙二醇链段。本发明克服了现有技术中的IXPE电子交联聚乙烯泡棉的闭孔率较低,导致其保温性能较差的缺陷,通过本发明中的辐射交联聚乙烯组合物通过软硬掺杂的技术手段,将刚性的增韧改性聚酰亚胺预聚物引入到传统的低密度聚乙烯中,从而制备得到的发泡片材具有95%以上的闭孔率以及45倍以上的发泡倍率,因而具有良好的保温效果,能够在保温领域中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,尤其涉及一种辐射交联聚乙烯组合物、发泡片材及其应用。
背景技术
现代装修行业中,木地板越来越受到用户的青睐,成为地面装修的一种主要形式。在木地板的装修过程中,地板垫是不可缺少的重要组成部分。IXPE电子交联聚乙烯泡棉是电子加速器辐照过程中通过高能电子作用使PE分子间形成网状交联,是一种具有隔热保温功能的新型环保包装材料,其表皮和泡孔较细腻、孔径较小,广泛适用于绝热包装、房屋建造、冷气工程的隔热保温。它解决了以往玻璃纤维和发泡类材料给人体带来的不适感和对环境带来的危害。
发泡材料在发泡过程中会在其内部形成开孔或者闭孔的泡孔结构,其中泡孔的结构对泡沫塑料的性能有重大的影响。一般情况下,闭孔泡沫塑料的力学强度较高,绝热性和冲缓性都较优,吸水性小,而开孔泡沫塑料较柔软,更富弹性,隔音性良好。闭孔泡沫塑料除具有一般泡沫塑料特性外,还具有较低的导热性和吸水性。
常规的IXPE在发泡过程中的得到的泡孔的闭孔率通常在75~90%之间,因此现有的 IXPE泡棉的隔热保温虽然较好,但仍有一定的提升空间。例如申请号为CN202011626110.0 的一种交联聚烯烃发泡片材及其制备方法,其属于高分子泡棉领域,发泡片材厚度为 0.01mm~0.5mm,密度0.3g/cm3~0.8g/cm3,压缩形变为50%时,压缩应力≤2MPa,至少 60g小球从35mm以上高度落下时发泡片材本体不破裂,闭孔率在85%以上,其交联密度为 15%~70%。该发明的发泡片材由于其闭孔率较低,因此其实际的保温以及力学性能仍有进一步的提升空间。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的IXPE电子交联聚乙烯泡棉的闭孔率较低,导致其保温性能较差的缺陷,因此提供了一种辐射交联聚乙烯组合物、发泡片材及其应用以克服上述不足之处。
为实现上述发明目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种辐射交联聚乙烯组合物,包括低密度聚乙烯、增韧改性聚酰亚胺预聚物、发泡剂、敏化剂以及助剂;
其中,所述增韧改性聚酰亚胺预聚物的端部含有不饱和双键,且其主链中含有聚乙二醇链段。
现有技术中的IXPE电子交联聚乙烯泡棉通常由低密度聚乙烯经过电子辐射交联以及发泡后制备得到。由于低密度聚乙烯分子链中主要由柔性的碳碳键构成,因此在发泡过程中产生的泡孔容易破裂开孔,导致最终得到的IXPE电子交联聚乙烯泡棉的闭孔率较低。
因此,本发明在传统的低密度聚乙烯中还添加有一定量的增韧改性聚酰亚胺预聚物,由于聚酰亚胺预聚物中的聚酰亚胺结构相较于柔性的碳碳键而言其刚性更强,本发明将刚性链段引入到聚乙烯的柔性链段中,因此在发泡过程中产生的泡孔不容易破裂,从而使得闭孔率能够大大提升。
虽然提升聚乙烯组合物的刚性能够对于最终发泡产物的闭孔率具有一定的提升作用,但是经过研发人员试验后发现,当聚酰亚胺预聚物的刚性过高时会导致最终的发泡倍率的降低,同时泡孔较脆,容易在外力作用下发生破损,从而导致最终得到的辐射交联聚乙烯泡棉的闭孔率无法进一步提升。
本发明在聚酰亚胺预聚物的主链中加入有一定量的聚乙二醇链段,由于聚乙二醇链段具有良好的柔性,因此其能够有效改善聚酰亚胺预聚物刚性过强的缺陷,使得其同时具有良好的刚性以及韧性的优点。因此,本发明在聚乙烯组合物中添加了增韧改性聚酰亚胺预聚物后能够同时具由较高的发泡倍率以及闭孔率。
作为优选,按照重量份数计包括:低密度聚乙烯100份、增韧改性聚酰亚胺预聚物20~40 份、发泡剂20~35份、敏化剂1~3份以及助剂0~10份。
本发明中的辐射交联聚乙烯组合物中增韧改性聚酰亚胺预聚物的添加量占低密度聚乙烯的20~40%,经过研发人员实验之后发现,当增韧改性聚酰亚胺预聚物的添加量低于20%之后,对辐射交联聚乙烯泡棉的闭孔率的提升帮助较小,无法达到较高的闭孔率的效果;但是当当增韧改性聚酰亚胺预聚物的添加量高于40%之后,虽然闭孔率较高,但是整体泡棉的发泡倍率较低,无法达到较低的导热系数。
作为优选,所述增韧改性聚酰亚胺预聚物的制备方法如下:
(S.1)将聚乙二醇与二甲基氯硅烷反应,得到二甲基硅基封端的聚乙二醇,然后将其与对硝基苯酚在三(五氟苯)硼烷的催化下发生反应,得到硝基封端的聚乙二醇;
(S.2)将硝基封端的聚乙二醇的硝基还原,得到二氨封端的聚乙二醇;
(S.3)将二氨封端的聚乙二醇、二胺单体、二酐单体以及含有不饱和双键的封端剂反应,得到聚酰亚胺预聚物。
作为优选,所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、苯磺酰肼、二亚硝基五亚甲基四胺、甲苯磺酰肼或4,4’-氧代双苯磺酰肼中的任意一种。
作为优选,所述敏化剂为含有两个或两个以上丙烯基团的化合物。
进一步优选,所述敏化剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异三聚氰酸酯中的至少一种。
作为优选,所述助剂包括无机填料、润滑剂、抗氧剂、导电剂中的一种或多种的组合物。
进一步优选,所述无机填料包括白炭黑、石墨烯、中空玻璃微珠、氧化钙,氧化锌中的任意一种。
进一步优选,所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸锌、二甲基硅油中的任意一种。
进一步优选,所述抗氧剂包括抗氧剂BHT、抗氧剂1010、、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP中的任意一种。
一种发泡片材,其由上述辐射交联聚乙烯组合物经辐射交联以及发泡后得到。
所述发泡片材的制备方法如下:
(a)将低密度聚乙烯、增韧改性聚酰亚胺预聚物以及发泡剂份进行密炼,得到发泡母粒;将剩余的低密度聚乙烯、敏化剂以及助剂进行密炼,得到基础母粒;
(b)将发泡母粒与基础母粒共混,并通过挤出机挤出,得到基片;
(c)将基片通过高速电子场进行辐射交联,得到辐射交联聚乙烯片材;
(d)将辐射交联聚乙烯片材进行发泡处理,得到发泡片材。
本发明中的首先将一部分的低密度聚乙烯、增韧改性聚酰亚胺预聚物以及发泡剂份进行密炼制备成发泡母粒,其目的在于将发泡剂与增韧改性聚酰亚胺预聚物充分混合,最终使得发泡剂能够完全被增韧改性聚酰亚胺预聚物包裹,从而在发泡过程中能够使得发泡过程能够在韧改性聚酰亚胺预聚物包裹下完成。从而形成的泡孔不易破损,使得闭孔率大幅提升。
作为优选,所述发泡片材的闭孔率≥95%,导热系数≤0.035W/m·k,发泡倍率≥45。
上述辐射交联聚乙烯组合物或者发泡片材在保温领域中的应用。
因此,本发明具有以下有益效果:
通过本发明中的辐射交联聚乙烯组合物通过软硬掺杂的技术手段,将刚性的增韧改性聚酰亚胺预聚物引入到传统的低密度聚乙烯中,从而制备得到的发泡片材具有95%以上的闭孔率以及45倍以上的发泡倍率,因而具有良好的保温效果,能够在保温领域中的应用。同时,由于引入了聚酰亚胺,从而能够使得最终得到的发泡片材的性能能够得到大幅提升。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外,下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。因此,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
本发明实施例中所使用的增韧改性聚酰亚胺预聚物的制备方法如下所示:
增韧改性聚酰亚胺预聚物的制备方法如下:
(S.1)在氮气保护下,将2g(10mmol)聚乙二醇200以及2g(20mmol)三乙胺溶于50mol 二氯甲烷中,并向其中滴加含有1.88g(20mmol)二甲基氯硅烷以及20ml二氯甲烷的混合液, 0℃反应3h,过滤除去反应生成的三乙胺盐酸盐,将滤液水洗后,蒸除溶剂得到二甲基硅基封端的聚乙二醇,反应式如下式(一)所示。
(S.2)氮气保护下,取2g(10mmol)二甲基硅基封端的聚乙二醇以及10mg三(五氟苯)硼烷溶于100mol甲苯中,向其中滴加2.78g(20mmol)对硝基苯酚与30mol甲苯的混合液,40℃反应3h,反应结束后向其中加入1g活性炭,吸附30min后,过滤并蒸除滤液中的溶剂,得到硝基封端的聚乙二醇,反应式如下式(二)所示。
(S.3)氮气保护下,取丁醇1L加入到还原釜中,搅拌下加入10g氯化铵以及50g铁屑,升温至95℃后加入式(二)所示硝基封端的聚乙二醇35g,搅拌反应0.5h,然后再加入第二批铁屑40g以及式(二)所示硝基封端的聚乙二醇25g,搅拌反应0.5h,然后再加入第三批铁屑40g以及式(二)所示硝基封端的聚乙二醇25g,继续反应1.5h后,取样分析反应终点。反应结束后,加入亚硫酸氢钠10g,搅拌溶解后,将反应物料趁热转移至结晶釜中,冷却结晶,然后偶过滤,滤饼水洗至无丁醇后,烘干,最后经过提纯除杂后得到氨基封端的聚乙二醇,反应式如下式(三)所示。
(S.4)在10℃低温和氮气气氛下,首先将式(三)所示氨基封端的聚乙二醇10.6g(20mmol)溶解在100g的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,待全部溶解后向其中加入 5.616g(18mmol)双(3,4-二羧基苯基)醚二酐(ODPA)以及0.4g(4.1mmol)马来酸酐,反应4h,得到澄清透明的胶液,然后加入甲苯(甲苯的量与溶剂的量相等),在180℃的条件下搅拌反应4h,反应结束后冷却至室温后投入甲醇和水的1:1混合溶液中,混合溶液的量为胶液量的4倍,沉淀,并多次洗涤后,在80℃真空烘箱干燥12h,得到增韧改性聚酰亚胺预聚物,其结构示意式下式(四)所示。
对比聚酰亚胺预聚物的制备方法如下:
在10℃低温和氮气气氛下,将4,4’-二氨基二苯基醚4g(20mmol)溶解在10g的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,待全部溶解后向其中加入5.616g(18mmol)双(3,4-二羧基苯基)醚二酐 (ODPA),随后加入作为封端剂的马来酸酐0.4g(4.1mmol),反应5h,得到澄清透明的胶液。然后加入甲苯(甲苯的量与溶剂的量相等),在180℃的条件下搅拌反应6h,反应结束后冷却至室温后投入甲醇和水的1:1混合溶液中,混合溶液的量为胶液量的4倍,沉淀,并多次洗涤后,在80℃真空烘箱干燥12h,得到对比聚酰亚胺预聚物。
实施例1
一种发泡片材,制备方法如下:
(a)将50份低密度聚乙烯、20份增韧改性聚酰亚胺预聚物以及30份发泡剂(偶氮二甲酰胺)在130℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到发泡母粒。
将50份低密度聚乙烯、2份敏化剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)以及5份助剂(二氧化硅)进行密炼,在110℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到基础母粒。
(b)将发泡母粒与基础母粒共混均匀后,并通过挤出机挤出,得到基片;
挤出机各区间温度分别为115℃、116℃、118℃、120℃、120℃、120℃、118℃,螺杆转速为 15rmp。
(c)将基片通过辐照剂量为55KGy的高速电子场进行辐射交联,得到辐射交联聚乙烯片材;
(d)将辐射交联聚乙烯片材置于水平发泡炉中进行发泡处理,得到发泡片材;
发泡炉预热段温度为155℃,预热5min,发泡段的温度为210℃,发泡时间60s,网带速度 3m/min。
实施例2
一种发泡片材,制备方法如下:
(a)将50份低密度聚乙烯、25份增韧改性聚酰亚胺预聚物以及30份发泡剂(偶氮二甲酰胺)在130℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到发泡母粒。
将50份低密度聚乙烯、2份敏化剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)以及5份助剂(二氧化硅)进行密炼,在110℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到基础母粒。
(b)将发泡母粒与基础母粒共混均匀后,并通过挤出机挤出,得到基片;
挤出机各区间温度分别为115℃、116℃、118℃、120℃、120℃、120℃、118℃,螺杆转速为 15rmp。
(c)将基片通过辐照剂量为55KGy的高速电子场进行辐射交联,得到辐射交联聚乙烯片材;
(d)将辐射交联聚乙烯片材置于水平发泡炉中进行发泡处理,得到发泡片材;
发泡炉预热段温度为155℃,预热5min,发泡段的温度为210℃,发泡时间60s,网带速度3m/min。
实施例3
一种发泡片材,制备方法如下:
(a)将50份低密度聚乙烯、30份增韧改性聚酰亚胺预聚物以及30份发泡剂(偶氮二甲酰胺)在130℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到发泡母粒。
将50份低密度聚乙烯、2份敏化剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)以及5份助剂(二氧化硅)进行密炼,在110℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到基础母粒。
(b)将发泡母粒与基础母粒共混均匀后,并通过挤出机挤出,得到基片;
挤出机各区间温度分别为115℃、116℃、118℃、120℃、120℃、120℃、118℃,螺杆转速为 15rmp。
(c)将基片通过辐照剂量为55KGy的高速电子场进行辐射交联,得到辐射交联聚乙烯片材;
(d)将辐射交联聚乙烯片材置于水平发泡炉中进行发泡处理,得到发泡片材;
发泡炉预热段温度为155℃,预热5min,发泡段的温度为210℃,发泡时间60s,网带速度 3m/min。
实施例4
一种发泡片材,制备方法如下:
(a)将50份低密度聚乙烯、35份增韧改性聚酰亚胺预聚物以及30份发泡剂(偶氮二甲酰胺)在130℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到发泡母粒。
将50份低密度聚乙烯、2份敏化剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)以及5份助剂(二氧化硅)进行密炼,在110℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到基础母粒。
(b)将发泡母粒与基础母粒共混均匀后,并通过挤出机挤出,得到基片;
挤出机各区间温度分别为115℃、116℃、118℃、120℃、120℃、120℃、118℃,螺杆转速为 15rmp。
(c)将基片通过辐照剂量为55KGy的高速电子场进行辐射交联,得到辐射交联聚乙烯片材;
(d)将辐射交联聚乙烯片材置于水平发泡炉中进行发泡处理,得到发泡片材;
发泡炉预热段温度为155℃,预热5min,发泡段的温度为210℃,发泡时间60s,网带速度 3m/min。
实施例5
一种发泡片材,制备方法如下:
(a)将50份低密度聚乙烯、40份增韧改性聚酰亚胺预聚物以及30份发泡剂(偶氮二甲酰胺)在130℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到发泡母粒。
将50份低密度聚乙烯、2份敏化剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)以及5份助剂(二氧化硅)进行密炼,在110℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到基础母粒。
(b)将发泡母粒与基础母粒共混均匀后,并通过挤出机挤出,得到基片;
挤出机各区间温度分别为115℃、116℃、118℃、120℃、120℃、120℃、118℃,螺杆转速为 15rmp。
(c)将基片通过辐照剂量为55KGy的高速电子场进行辐射交联,得到辐射交联聚乙烯片材;
(d)将辐射交联聚乙烯片材置于水平发泡炉中进行发泡处理,得到发泡片材;
发泡炉预热段温度为155℃,预热5min,发泡段的温度为210℃,发泡时间60s,网带速度 3m/min。
实施例6
一种发泡片材,制备方法如下:
(a)将50份低密度聚乙烯、30份增韧改性聚酰亚胺预聚物以及20份发泡剂(偶氮二甲酰胺)在130℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到发泡母粒。
将50份低密度聚乙烯、2份敏化剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)以及5份助剂(硬脂酸锌)进行密炼,在110℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到基础母粒。
(b)将发泡母粒与基础母粒共混均匀后,并通过挤出机挤出,得到基片;
挤出机各区间温度分别为115℃、116℃、118℃、120℃、120℃、120℃、118℃,螺杆转速为 15rmp。
(c)将基片通过辐照剂量为55KGy的高速电子场进行辐射交联,得到辐射交联聚乙烯片材;
(d)将辐射交联聚乙烯片材置于水平发泡炉中进行发泡处理,得到发泡片材;
发泡炉预热段温度为155℃,预热5min,发泡段的温度为210℃,发泡时间60s,网带速度 3m/min。
实施例7
一种发泡片材,制备方法如下:
(a)将50份低密度聚乙烯、30份增韧改性聚酰亚胺预聚物以及25份发泡剂(偶氮二甲酰胺)在130℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到发泡母粒。
将50份低密度聚乙烯、2份敏化剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)以及5份助剂(硬脂酸锌)进行密炼,在110℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到基础母粒。
(b)将发泡母粒与基础母粒共混均匀后,并通过挤出机挤出,得到基片;
挤出机各区间温度分别为115℃、116℃、118℃、120℃、120℃、120℃、118℃,螺杆转速为 15rmp。
(c)将基片通过辐照剂量为55KGy的高速电子场进行辐射交联,得到辐射交联聚乙烯片材;
(d)将辐射交联聚乙烯片材置于水平发泡炉中进行发泡处理,得到发泡片材;
发泡炉预热段温度为155℃,预热5min,发泡段的温度为210℃,发泡时间60s,网带速度 3m/min。
实施例8
一种发泡片材,制备方法如下:
(a)将50份低密度聚乙烯、30份增韧改性聚酰亚胺预聚物以及35份发泡剂(偶氮二甲酰胺)在130℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到发泡母粒。
将50份低密度聚乙烯、2份敏化剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)以及5份助剂(硬脂酸锌)进行密炼,在110℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到基础母粒。
(b)将发泡母粒与基础母粒共混均匀后,并通过挤出机挤出,得到基片;
挤出机各区间温度分别为115℃、116℃、118℃、120℃、120℃、120℃、118℃,螺杆转速为 15rmp。
(c)将基片通过辐照剂量为55KGy的高速电子场进行辐射交联,得到辐射交联聚乙烯片材;
(d)将辐射交联聚乙烯片材置于水平发泡炉中进行发泡处理,得到发泡片材;
发泡炉预热段温度为155℃,预热5min,发泡段的温度为210℃,发泡时间60s,网带速度 3m/min。
实施例9
一种发泡片材,制备方法如下:
(a)将50份低密度聚乙烯、30份增韧改性聚酰亚胺预聚物以及30份发泡剂(二亚硝基五亚甲基四胺)在130℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到发泡母粒。
将50份低密度聚乙烯、1份敏化剂(三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯)以及10份助剂(抗氧剂BHT)进行密炼,在110℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到基础母粒。
(b)将发泡母粒与基础母粒共混均匀后,并通过挤出机挤出,得到基片;
挤出机各区间温度分别为115℃、116℃、118℃、120℃、120℃、120℃、118℃,螺杆转速为 15rmp。
(c)将基片通过辐照剂量为55KGy的高速电子场进行辐射交联,得到辐射交联聚乙烯片材;
(d)将辐射交联聚乙烯片材置于水平发泡炉中进行发泡处理,得到发泡片材;
发泡炉预热段温度为155℃,预热5min,发泡段的温度为210℃,发泡时间60s,网带速度 3m/min。
实施例10
一种发泡片材,制备方法如下:
(a)将50份低密度聚乙烯、30份增韧改性聚酰亚胺预聚物以及30份发泡剂(二亚硝基五亚甲基四胺)在130℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到发泡母粒。
将50份低密度聚乙烯、3份敏化剂(三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯)进行密炼,在110℃以及25rmp转速的条件下密炼10min,造粒得到基础母粒。
(b)将发泡母粒与基础母粒共混均匀后,并通过挤出机挤出,得到基片;
挤出机各区间温度分别为115℃、116℃、118℃、120℃、120℃、120℃、118℃,螺杆转速为 15rmp。
(c)将基片通过辐照剂量为55KGy的高速电子场进行辐射交联,得到辐射交联聚乙烯片材;
(d)将辐射交联聚乙烯片材置于水平发泡炉中进行发泡处理,得到发泡片材;
发泡炉预热段温度为155℃,预热5min,发泡段的温度为210℃,发泡时间60s,网带速度 3m/min。
实施例1~10的原料配比表如下表1所示:
表1实施例1~10的原料配比表
注:上表中各物质的添加量的单位均为份数。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于,增韧改性聚酰亚胺预聚物的添加量为0份。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于,增韧改性聚酰亚胺预聚物的添加量为15份。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于,增韧改性聚酰亚胺预聚物的添加量为45份。
对比例4
对比例4与实施例3的区别在于,发泡剂的添加量为15份。
对比例5
对比例5与实施例3的区别在于,发泡剂的添加量为40份。
对比例6
对比例6与实施例3的区别在于,将增韧改性聚酰亚胺预聚物替换为对比聚酰亚胺预聚物。
对比例1~5的原料配比表如下表2所示:
表2对比例1~5的原料配比表
注:上表中各物质的添加量的单位均为份数。
对比例6的原料配比表如下表3所示:
表3对比例6的原料配比表
注:上表中各物质的添加量的单位均为份数。
将实施例1~10以及对比例1~5制备得到的发泡片材进行闭孔率、发泡倍率、导热率等性能进行测试,测试结果如下表4所示。
发泡倍率测试方法如下:通过测试测量辐射交联聚乙烯片材发泡后与发泡前的体积之比即为发泡倍率。
闭孔率测试方法如下:通过HX-TP型全自动开闭孔率测试仪测试得到。
导热率:此试验目的为测试材料的导热性能,具体为将规定厚度薄片放置热源上,热源和材料另一端连有温度传感器记录实时温度,记录远离热源一侧温度由25摄氏度升至60 摄氏度所需要的时间。
表4施例1~10以及对比例1~4的测试结果表
分析上表数据可知:
将实施例1~5以及对比例1~3可知,通过在辐射交联聚乙烯组合物中添加增韧改性聚酰亚胺预聚物能够有效提升最终发泡片材的闭孔率。从细节上分析可知,随着组合物中增韧改性聚酰亚胺预聚物添加量的增多,其闭孔率呈现一定的上升趋势。同时在发泡倍率相近的前提下,随着闭孔率的提升,导热率也具有一定的提升趋势。同时,增韧改性聚酰亚胺预聚物的添加量在40份以内时,对于发泡倍率的影响较小,但是当增韧改性聚酰亚胺预聚物的添加量提高至45份时,发泡倍率会明显的下降,同时导热率也随之上升。
将实施例3、实施例6~8以及对比例4~5可知,影响发泡倍率的主要因素在于发泡剂的添加量,一般而言随着发泡剂的添加,相应的发泡倍率也会随之提高。但是,当发泡剂的添加量达到40份后会导致闭孔率的下降,进而导致导热率的上升。推测原因在于随着发泡剂的添加量的增加,会导致发泡过程过于剧烈,导致发泡产生的气体会冲破泡孔,导致闭孔率的下降。
将实施例3与对比例6进行比较,我们可知,增韧改性聚酰亚胺预聚物的结构对于发泡片材的发泡倍率具有明显的影响。在添加量相同的前提下,由于对比例6中所使用的对比聚酰亚胺预聚物的刚性更强,导致其发泡效果不佳,发泡倍率较低。随之带来的后果便是导热率的提升。本发明中由于在聚酰亚胺中引入了聚乙二醇链段,因而降低了聚酰亚胺的刚性,使得其链段的柔性大大提升,从而对于发泡倍率的影响大大降低。
综上所述,通过本发明中的辐射交联聚乙烯组合物通过软硬掺杂的技术手段,将刚性的增韧改性聚酰亚胺预聚物引入到传统的低密度聚乙烯中,从而制备得到的发泡片材具有 95%以上的闭孔率以及45倍以上的发泡倍率,因而具有良好的保温效果,能够在保温领域中的应用。
Claims (10)
1.一种辐射交联聚乙烯组合物,其特征在于,包括低密度聚乙烯、增韧改性聚酰亚胺预聚物、发泡剂、敏化剂以及助剂;
其中,所述增韧改性聚酰亚胺预聚物的端部含有不饱和双键,且其主链中含有聚乙二醇链段。
2.根据权利要求1所述的一种辐射交联聚乙烯组合物,其特征在于,按照重量份数计包括:低密度聚乙烯100份、增韧改性聚酰亚胺预聚物20~40份、发泡剂20~35份、敏化剂1~3份以及助剂0~10份。
3.根据权利要求1或2所述的一种辐射交联聚乙烯组合物,其特征在于,
所述增韧改性聚酰亚胺预聚物的制备方法如下:
(S.1)将聚乙二醇与二甲基氯硅烷反应,得到二甲基硅基封端的聚乙二醇,然后将其与对硝基苯酚在三(五氟苯)硼烷的催化下发生反应,得到硝基封端的聚乙二醇;
(S.2)将硝基封端的聚乙二醇的硝基还原,得到二氨封端的聚乙二醇;
(S.3)将二氨封端的聚乙二醇、二胺单体、二酐单体以及含有不饱和双键的封端剂反应,得到聚酰亚胺预聚物。
4.根据权利要求1或2所述的一种辐射交联聚乙烯组合物,其特征在于,所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、苯磺酰肼、二亚硝基五亚甲基四胺、甲苯磺酰肼或4,4’-氧代双苯磺酰肼中的任意一种。
5.根据权利要求1或2所述的一种辐射交联聚乙烯组合物,其特征在于,所述敏化剂为含有两个或两个以上丙烯酸基团的化合物。
6.根据权利要求1或2所述的一种辐射交联聚乙烯组合物,其特征在于,所述助剂包括无机填料、润滑剂、抗氧剂、导电剂中的一种或多种的组合物。
7.一种发泡片材,其特征在于,其由权利要求1~6中任意一项所述辐射交联聚乙烯组合物经辐射交联以及发泡后得到。
8.根据权利要求6所述的一种发泡片材,其特征在于,所述发泡片材的制备方法如下:
(a)将低密度聚乙烯、增韧改性聚酰亚胺预聚物以及发泡剂份进行密炼,得到发泡母粒;
将剩余的低密度聚乙烯、敏化剂以及助剂进行密炼,得到基础母粒;
(b)将发泡母粒与基础母粒共混,并通过挤出机挤出,得到基片;
(c)将基片通过高速电子场进行辐射交联,得到辐射交联聚乙烯片材;
(d)将辐射交联聚乙烯片材进行发泡处理,得到发泡片材。
9.根据权利要求7或8所述的一种发泡片材,其特征在于,所述发泡片材的闭孔率≥95%,导热系数≤0.035W/m·k,发泡倍率≥45。
10.一种如权利要求1~6中任意一项所述辐射交联聚乙烯组合物或者权利要求7~9中任意一项所述发泡片材在保温领域中的应用。
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