CN116102809A - 一种超轻水上用材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超轻水上用材料,超轻水上用材料为至少包括0.1~5wt%固体粒子添加剂的发泡板材或发泡片材。本发明提供的一种超轻水上用材料,其不仅具有适宜的低密度性,本身还能够保持良好的力学性能,并且能够极大地降低材料的吸水率,从而实现水上用材料的超长使用寿命,还能进一步的防止在使用过程中的水上用材料的腐蚀软化。
Description
技术领域
本发明涉及水上用材料领域,尤其涉及一种超轻水上用材料及其制备方法。
背景技术
发泡材料是一种新型材料,随着科技的不断发展,发泡也越来越完善,发泡材料因为其优异的低密度性、力学性能等广泛的应用于航空航天、交通、建材、塑料制品、日用品等各种领域。而水上用材料与发泡材料的低密度小和力学性能需求相匹配,所以近些年来也成为了低密度发泡材料的应用的重点领域,但是在该领域,防水耐水性能一直是发泡材料的难题。
现有技术(CN107234840A)提供了一种防水耐腐蚀聚氨酯发泡材料,其通过添加耐腐蚀层的方法,有效提高了聚氨酯发泡材料本身的耐腐蚀性和防水性,但是在基体材料仍旧留有孔隙的前提下,上述方案依旧不能够有效形成完全的防水性能。
因此,为了解决上述问题,本申请提供了一种超轻水上用材料及其制备方法,能够在保持优异的强度的同时,做到完全的防水防吸湿性能。
发明内容
为了解决上述问题,本发明第一方面提供了一种超轻水上用材料,所述超轻水上用材料为至少包括0.1~5wt%固体粒子添加剂的发泡板材或发泡片材。
作为一种优选的方案,所述固体粒子添加剂的添加量为0.5~1wt%。
作为一种优选的方案,所述固体粒子添加剂的平均粒径为3000~3500目。
作为一种优选的方案,所述固体粒子添加剂的平均粒径为3200目。
本申请中,通过特定粒径的蒙脱土作为固体添加材料,有效提高了整体力学性能的同时,还能够上线多孔径位点的闭孔作用,从而极大地降低材料的吸水率。本申请人认为,蒙脱土的存在不仅能够作为固体粒子连接体系内部,并且在外力作用是作为支撑位点进行支撑作用,在本申请中还可以作为孔隙的封堵剂作用,在孔隙中进行填充,填充后的孔径依旧可以保持良好的应力分散作用,但是由于蒙脱土的存在及其自身的防水效果,孔隙可以在使用时完全形成超疏水表面的同时,防止水分在材料表面通过孔隙的缓慢渗透,从而具有极强的耐吸湿效果。
作为一种优选的方案,所述固体粒子添加剂为氧化锌、蒙脱土、膨润土、二氧化钛、碳酸钙、白炭黑、滑石粉中的至少一种。
作为一种优选的方案,所述固体粒子添加剂为蒙脱土和/或膨润土。
作为一种优选的方案,所述固体粒子添加剂为蒙脱土。
作为一种优选的方案,所述超轻水上用材料还至少包括作为发泡基材的聚合物树脂,所述聚合物树脂为PP、PE、POE、OBC、PC、TPU中的至少一种。
作为一种优选的方案,所述发泡板材或发泡片材的密度为15~60kg/m3。
作为一种优选的方案,所述发泡板材或发泡片材的密度为20~50kg/m3。
作为一种优选的方案,所述聚合物树脂为PE,所述PE为LDPE和LLDPE的混合物。
作为一种优选的方案,所述LDPE和LLDPE的质量比为1~3:1~3。
作为一种优选的方案,所述LDPE和LLDPE的质量比为1:1。
本申请中,通过采用LDPE和LLDPE混合聚合物基体,不仅确保了整体发泡材料的低密度性能,还能够协同组合物固体粒子添加剂提高发泡材料整体的硬度和其它力学性能。本申请人认为:当LDPE和LLDPE的质量比为1:1时,LDPE和LLDPE的混合能够协调体系基体为一个稳定合适的密度的同时,还能够在基体材料体系中形成相比于其各自单独使用时,更细小的体系孔径,产生更多的孔径位点,这些大量的孔径位点的产生能够在体系收到外力作用时候,有效帮助体系分散应力至各个方向,并且转化为银纹状态,这样能够保证体系在低密度下依旧可以提高体系对于外部应力的承受上限。
本申请中当LDPE和LLDPE的质量比为1:1时,能够配合平均粒径为3000~3500目的加入蒙脱土,形成优异的封堵结构,从而形成全体的闭孔,防止水分的渗透。不然过大的蒙脱土粒径不能够和体系形成的孔隙配合,反而引发更大孔隙的发生,或者闭孔率的下降。
本发明第二方面提供了一种上述超轻水上用材料的制备方法,步骤包括以下几步:(1)将聚合物树脂和固体粒子添加剂加热熔融混合搅拌后通过片材挤出机挤出;(2)将挤出材料的放入高压釜中,通入发泡流体介质,控制压力和温度浸润,浸润一定时间后,进行泄压将产品取出,即得。
作为一种优选的方案,所述发泡流体介质为N2和CO2;所述压力为15~60MPa。
作为一种优选的方案,所述发泡流体介质为N2;所述压力为35~45MPa。
作为一种优选的方案,所述温度为120~160℃。
作为一种优选的方案,所述温度为130~140℃。
作为一种优选的方案,所述浸润时间为2~8小时。
作为一种优选的方案,所述浸润时间为5~6小时。
作为一种优选的方案,所述浸润时间为6小时,所述泄压时间为30秒。
本申请中通过对于发泡制备方法中的参数以及流体介质的控制,有效提高了发泡材料的发泡效果,并且避免了孔隙的进一步扩大,从而降低耐吸湿性能。选定发泡流体介质为N2和CO2时,液体状态能够更好的在釜内对于发泡集采进行浸润,并且能够在蒙脱土的封堵下,在发泡阶段形成更好的发泡效果,避免的在发泡过程中的流体介质的外泄,从而进行均一性的发泡,得到发泡均匀且发泡孔隙较小的发泡板材。
有益效果:
1、本申请提供了一种具有超低密度超轻量化的水上用材料,其不仅具有适宜的低密度性,本身还能够保持良好的力学性能,并且能够极大地降低材料的吸水率,从而实现水上用材料的超长使用寿命,还能进一步的防止在使用过程中的水上用材料的腐蚀软化。
2、本申请提供了一种超轻水上用材料,其采用PE作为发泡基材,当采用LDPE和LLDPE的质量比为1:1时,LDPE和LLDPE的混合能够协调体系基体为一个稳定合适的密度的同时,还能够在基体材料体系中形成相比于其各自单独使用时,更细小的体系孔径,产生更多的孔径位点进而有效保持材料的整体力学性能。
3、本申请提供了一种超轻水上用材料,其通过特定粒径的蒙脱土作为固体添加材料,有效提高了整体力学性能的同时,还能够上线多孔径位点的闭孔作用,从而极大地降低材料的吸水率,蒙脱土的存在不仅能够作为固体粒子连接体系内部,并且在外力作用是作为支撑位点进行支撑作用,在本申请中还可以作为孔隙的封堵剂作用,在孔隙中进行填充,填充后的孔径依旧可以保持良好的应力分散作用,但是由于蒙脱土的存在及其自身的防水效果,孔隙可以在使用时完全形成超疏水表面的同时,防止水分在材料表面通过孔隙的缓慢渗透。
4、本申请提供了一种超轻水上用材料,当LDPE和LLDPE的质量比为1:1时,能够配合平均粒径为3000~3500目的加入蒙脱土,形成优异的封堵结构,从而形成全体的闭孔,防止水分的渗透。不然过大的蒙脱土粒径不能够和体系形成的孔隙配合,反而引发更大孔隙的发生,或者闭孔率的下降。
附图说明
图1为本申请制得的超轻水上用材料的实物图。
图2为采用本申请制得的超轻水上用材料制作的水上用品成品图。
具体实施方式
实施例1
实施例1第一方面提供了一种超轻水上用材料,成分包括,0.5wt%的固体粒子添加剂和99.5wt%的聚合物树脂。
固体粒子添加剂为蒙脱土,平均粒径为3200目。
聚合物树脂为LDPE和LLDPE的混合物,LDPE和LLDPE的质量比为1:1;超轻水上用材料的平均密度为48kg/m3,LDPE和LLDPE购买自沙比克出售的相应产品。
本实施例第二方面提供了上述超轻水上用材料的制备方法,步骤包括以下几步:(1)将聚合物树脂和固体粒子添加剂加热至110℃熔融混合搅拌后通过片材挤出机挤出,挤出片材的厚度为13mm;将挤出材料的放入高压釜中,通入发泡流体介质,控制压力和温度浸润,浸润一定时间后,进行泄压将产品取出,即得。
发泡流体介质为N2,压力为40MPa,温度为130℃,浸润时间为6小时,泄压时间为30秒。
实施例2
本实施例的具体实施方式同实施例1,不同之处在于:发泡流体介质为N2,压力为35MPa,温度为135℃,浸润时间为5.5小时,泄压时间为35秒。
对比例1
本对比例的具体实施方式同实施例1,不同之处在于:LDPE和LLDPE的质量比为2:0.5。
对比例2
本对比例的具体实施方式同实施例1,不同之处在于:固体粒子添加剂的平均粒径为2000目。
对比例3
本对比例的具体实施方式同实施例1,不同之处在于:发泡流体介质为N2,压力为40MPa,温度为135℃,浸润时间为3小时,泄压时间为60秒。
性能评价
密度测试:每个实施例对比例测试10个试样,测得实施例和对比例所得材料的密度,测试仪器选用数字密度测试仪,测得的数值的平均值记入表1。
表1
实施例 | <![CDATA[密度kg/m<sup>3</sup>]]> | 硬度C | 吸水率% |
实施例1 | 48 | 50 | 0 |
实施例2 | 48 | 49 | 0.001 |
对比例1 | 55 | 48 | 0.01 |
对比例2 | 54 | 35 | 0.015 |
对比例3 | 57 | 32 | 0.011 |
通过实施例1~2、对比例1~3和表1可以得知,本发明提供的一种超轻水上用材料,其不仅具有适宜的低密度性,本身还能够保持良好的力学性能,并且能够极大地降低材料的吸水率,从而实现水上用材料的超长使用寿命,还能进一步的防止在使用过程中的水上用材料的腐蚀软化,适宜在水上用材料领域推广,具有广阔的发展前景。
Claims (10)
1.一种超轻水上用材料,其特征在于:所述超轻水上用材料为至少包括0.1~5wt%固体粒子添加剂的发泡板材或发泡片材。
2.根据权利要求1所述的超轻水上用材料,其特征在于:所述固体粒子添加剂的平均粒径为3000~3500目。
3.根据权利要求1~2任一项所述的超轻水上用材料,其特征在于:所述固体粒子添加剂为氧化锌、蒙脱土、膨润土、二氧化钛、碳酸钙、白炭黑、滑石粉中的至少一种。
4.根据权利要求1~3任一项所述的超轻水上用材料,其特征在于:所述超轻水上用材料还至少包括作为发泡基材的聚合物树脂,所述聚合物树脂为PP、PE、POE、OBC、PC、TPU中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的超轻水上用材料,其特征在于:所述发泡板材或发泡片材的密度为15~60kg/m3。
6.根据权利要求5所述的超轻水上用材料,其特征在于:所述聚合物树脂为PE,所述PE为LDPE和LLDPE的混合物。
7.根据权利要求6所述的超轻水上用材料,其特征在于:所述LDPE和LLDPE的质量比为1~3:1~3。
8.一种根据权利要求4~7任一项所述的超轻水上用材料的制备方法,其特征在于:步骤包括以下几步:(1)将聚合物树脂和固体粒子添加剂加热熔融混合搅拌后通过片材挤出机挤出;(2)将挤出材料的放入高压釜中,通入发泡流体介质,控制压力和温度浸润,浸润一定时间后,进行泄压将产品取出,即得。
9.根据权利要求8所述的超轻水上用材料的制备方法,其特征在于:所述发泡流体介质为N2和CO2;所述压力为15~60MPa。
10.根据权利要求8~9任一项所述的超轻水上用材料的制备方法,其特征在于:所述浸润时间为2~8小时。
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