一種開孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料及其製備方法與流程
2023-06-27 17:02:16
（一）技術領域
本發明涉及高分子材料技術領域，特別涉及一種開孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料及其製備方法。
（二）
背景技術：
電子輻照交聯聚烯烴發泡材料憑藉著無異味、泡孔細小均勻、密度小、強度高、柔韌性好、使用壽命長等優點，已經被廣泛用於電子、汽車、建築、包裝、運動休閒等領域。
然而，受發泡機理的限制，交聯聚烯烴發泡材料通常為閉孔結構，發泡劑所產生的氣體被包裹在封閉的泡孔內。這種封閉的泡孔結構導致聚烯烴發泡材料在受到外力作用時的壓縮形變有限，吸音效果和緩衝性能較差。這些缺陷使其很難被直接用作吸音材料或者對緩衝性能要求較高的密封材料和運動休閒等產品。若能將電子輻照交聯聚烯烴發泡材料的閉孔結構轉變為開孔結構，將會大大改善其吸音和緩衝性能，從而進一步拓寬其使用範圍。
目前，開孔交聯聚烯烴發泡材料在國內非常少見，而開孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料更為少見。其中cn1069691a公開了一種製備開孔交聯聚烯烴發泡材料的方法，這種方法除了通過加熱使交聯劑和發泡劑分解外，還採用了能在微波照射下分解的交聯劑和發泡劑，通過微波照射使一部分發泡劑分解，從而促使泡孔脹破或者更容易在外力作用下破裂。然而在現有發泡設備上增設微波發生裝置不僅會提高設備投入，而且會使生產工藝更加複雜。此外，未完全破孔的發泡材料是通過帶有針狀突起的輥筒碾壓來實現開孔結構的，這樣必然會造成材料表面粗糙。由此可見，現有的製備開孔交聯聚烯烴發泡材料的方法對於發泡設備、發泡劑種類、生產工藝以及發泡倍率都有較嚴格的要求。幾乎未見到有製備開孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料的方法。
（三）
技術實現要素：
本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種工藝簡單、生產成本低、回彈速度慢、吸音效果和緩衝性能好的開孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料及其製備方法。
本發明是通過如下技術方案實現的：
一種開孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料，其特徵在於：通過將閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料經雙輥壓延機反覆壓延得到，其中，閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料由以下重量份數的原料經密煉、擠出、壓光、電子輻照、發泡、裁邊、收卷製成：聚烯烴60-95份、主發泡劑1-25份、助發泡劑0-10份、發泡劑的活化劑0-1份、抗氧劑0-1份、潤滑劑0-5份、無機填料0-10份。
本發明的更優技術方案為：
所述聚烯烴為聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物中的一種或多種。
所述主發泡劑為偶氮二甲醯胺、4,4´-氧代雙苯磺醯肼、甲苯磺醯氨基脲、三磷基三嗪、5-苯基四唑、偶氮二異丁腈、偶氮二甲酸鋇、偶氮二甲酸酯、二亞硝基五甲撐四胺、n,n´-二亞硝基五亞甲基四胺、n,n´-二甲基-n,n-二亞硝基對苯二甲醯胺和三亞硝基三亞甲基三胺中的一種或多種。
所述助發泡劑為由殼體材料包覆發泡劑組成的微球發泡劑，其中，殼體材料為丙烯酸樹酯，其包覆的發泡劑為烷烴類有機化合物，微球發泡劑的發泡溫度範圍為150-235℃；通過添加助發泡劑可以促使泡孔進一步膨脹，使泡孔在內部氣體壓力下破裂，或者更易於在外部壓力下破裂。
所述發泡劑的活化劑為氧化鋅、氧化鋁、氧化鋯、氧化錫、氧化鎘、碳酸鋅、醋酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅中的一種或多種。
所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑、受阻胺類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑和硫代酯類抗氧劑中的一種或多種。
所述潤滑劑為乙撐雙硬脂醯胺、芥酸醯胺、石蠟、矽油、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂中的一種或多種。
所述無機填料為滑石粉、碳酸鈣、雲母粉、炭黑、二氧化矽、鈦白粉、硫酸鋇、蒙脫土、高嶺土中的一種或多種，粒徑為0.01-20μm，優選0.1-5μm。
所述密煉在密煉機中進行，密煉溫度為105-120℃，轉子轉速為20-40r/min，密煉時間為10-20min。
所述擠出是在裝有t型模頭的單螺杆擠出機中進行，加工溫度為110-130℃，螺杆轉速為10-60r/min。
所述發泡是在發泡爐中進行，溫度為210-250℃。
所述電子輻照在電子輻照裝置上進行，電子束電壓為1.5-2.5mev，電子束電流為10-30ma。
所述的開孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料的製備方法，其特徵在於：將閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料端部裁齊，啟動雙輥壓延機，將閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料送入雙輥輥隙，通過輥隙後進行勻速牽引、收卷，得到開孔率為100%或接近100%的表面平整的開孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料，其中，雙輥輥隙根據閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料的厚度及開孔情況逐漸由寬變窄進行調節，壓延次數為1-60次；閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料為全閉孔或部分閉孔的電子輻照交聯聚烯烴發泡材料，其發泡倍率為8-45倍，優選12-45倍。
壓延機的連續擠壓和剪切作用使泡孔壁很容易破裂，並形成相互貫穿的開孔。
所述雙輥壓延機的輥筒形狀為表面光滑的圓柱體，輥筒直徑為15-100cm，轉速為5-50r/min，優選10-30r/min；轉速比為1:1-2，優選1:1-1.5。
本發明簡單易操作，受發泡設備、發泡劑種類以及電子輻照交聯聚烯烴發泡材料發泡倍率的限制很小，既適合製備中等發泡倍率的開孔聚烯烴發泡材料，也適用於製備高發泡倍率的開孔聚烯烴發泡材料。既可直接採用壓延工藝，使電子輻照交聯聚烯烴發泡材料在反覆壓延作用下發生泡孔變形、破裂，形成相互貫穿的開孔結構；也可採用微球發泡劑作為助發泡劑使泡孔在內部壓力作用下脹破或者使泡孔更易在外部壓力作用下破裂，再經數次壓延即可形成相互貫穿的開孔結構。
本發明產品的開孔率為100%或接近100%，泡孔細密均勻，表面平整，開孔孔徑小，回彈速度慢，吸音效果和緩衝性能好，工藝簡單，受發泡設備、發泡劑種類以及聚烯烴發泡材料發泡倍率的限制很小。
本發明生產工藝簡單，不受原材料限制，降低了生產成本，減少了開孔交聯聚烯烴發泡材料對發泡劑種類、發泡倍率的過分依賴，降低了交聯聚烯烴發泡材料回彈速度，提高了吸音效果和緩衝性能。
（四）具體實施方式
除非另外說明，本文中所用的術語均具有本領域技術人員常規理解的含義，為了便於理解本發明，將本文中使用的一些術語進行了下述定義。
所有的數字標識，例如ph、溫度、時間、濃度，包括範圍，都是近似值。要了解，雖然不總是明確地敘述所有的數字標識之前都加上術語「約」。同時也要了解，雖然不總是明確地敘述，本文中描述的試劑僅僅是示例，其等價物是本領域已知的。
下面結合實施例來詳細說明本發明。
實施例1：
一種閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料由聚烯烴材料、主發泡劑、發泡劑的活化劑、抗氧劑、無機填料、潤滑劑經密煉、擠出、壓光、發泡、裁邊、收卷而成。
所述的閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料的製備方法，包括如下步驟：
（1）將38kg低密度聚乙烯、8kg偶氮二甲醯胺、0.15kg抗氧劑1010、0.15kg抗氧劑168、3kg滑石粉、0.25kg硬脂酸鈣、0.25kg氧化鋅經密煉機在115℃下密煉15min，轉子轉速為40r/min；
（2）將混合好的物料加入裝有t形模頭的單螺杆擠出機中經熔融、擠出，製成片材，擠出機溫度為125℃，螺杆轉速12r/min；
（3）將擠出的片材經過壓光機壓光，然後將壓光後的片材在電子輻照裝置上進行輻照，電子束電壓為2mev，電子束電流為20ma；
（4）將輻照後的片材送入垂直發泡爐中進行發泡，製成閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料，發泡爐溫度為235℃；
（5）將閉孔聚烯烴發泡材料裁邊後收卷。
所述開孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料的製備方法如下：
啟動雙輥壓延機，將閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料送入雙輥輥隙，通過輥隙後進行勻速牽引、收卷，壓延次數為18次。
實施例2：
一種閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料由聚烯烴材料、主發泡劑、發泡劑的活化劑、抗氧劑、無機填料、潤滑劑經密煉、擠出、壓光、發泡、裁邊、收卷而成。
所述的閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料的製備方法，包括如下步驟：
（1）將35.5kg低密度聚乙烯、5kg乙烯-醋酸乙烯共聚物、8kg偶氮二甲醯胺、0.15kg抗氧劑1010、0.15kg抗氧劑168、0.5kg炭黑、0.25kg硬脂酸鈣、0.25kg氧化鋅經密煉機在110℃下密煉15min，轉子轉速為40r/min；
（2）將混合好的物料加入裝有t形模頭的單螺杆擠出機中經熔融、擠出，製成片材，擠出機溫度為120℃，螺杆轉速12r/min；
（3）將擠出的片材經過壓光機壓光，然後將壓光後的片材在電子輻照裝置上進行輻照，電子束電壓為2mev，電子束電流為20ma；
（4）將輻照後的片材送入垂直發泡爐中進行發泡，製成閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料，發泡爐溫度為235℃；
（5）將閉孔聚烯烴發泡材料裁邊後收卷。
所述開孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料的製備方法如下：
啟動雙輥壓延機，將閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料送入雙輥輥隙，通過輥隙後進行勻速牽引、收卷，壓延次數為16次。
實施例3：
一種閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料由聚烯烴材料、主發泡劑、助發泡劑、發泡劑的活化劑、抗氧劑、無機填料、潤滑劑經密煉、擠出、壓光、發泡、裁邊、收卷而成。
所述的閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料的製備方法，包括如下步驟：
（1）將39kg低密度聚乙烯、8kg偶氮二甲醯胺、微球發泡劑1.5kg、0.15kg抗氧劑1010、0.15kg抗氧劑168、0.5kg炭黑、0.25kg硬脂酸鈣、0.25kg氧化鋅經密煉機在110℃下密煉15min，轉子轉速為40r/min；
（2）將混合好的物料加入裝有t形模頭的單螺杆擠出機中經熔融、擠出，製成片材，擠出機溫度為120℃，螺杆轉速12r/min；
（3）將擠出的片材經過壓光機壓光，然後將壓光後的片材在電子輻照裝置上進行輻照，電子束電壓為2mev，電子束電流為20ma；
（4）將輻照後的片材送入垂直發泡爐中進行發泡，製成閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料，發泡爐溫度為235℃；
（5）將閉孔聚烯烴發泡材料裁邊後收卷。
所述開孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料的製備方法如下：
啟動雙輥壓延機，將閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料送入雙輥輥隙，通過輥隙後進行勻速牽引、收卷，壓延次數為6次。
實施例4：
一種閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料由聚烯烴材料、主發泡劑、助發泡劑、發泡劑的活化劑、抗氧劑、無機填料、潤滑劑經密煉、擠出、壓光、電子輻照、發泡、裁邊、收卷而成。
所述的閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料的製備方法，包括如下步驟：
（1）將36.5kg低密度聚乙烯、2.5kg乙烯-醋酸乙烯共聚物、8kg偶氮二甲醯胺、1.5kg微球發泡劑、0.15kg抗氧劑1010、0.15kg抗氧劑168、0.5kg炭黑、0.25kg硬脂酸鈣、0.25kg氧化鋅經密煉機在110℃下密煉15min，轉子轉速為40r/min；
（2）將混合好的物料加入裝有t形模頭的單螺杆擠出機中經熔融、擠出，製成片材，擠出機溫度為120℃，螺杆轉速12r/min；
（3）將擠出的片材經過壓光機壓光，然後將壓光後的片材在電子輻照裝置上進行輻照，電子束電壓為1.5mev，電子束電流為20ma；
（4）將輻照後的片材送入水平發泡爐中進行發泡，製成閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料，發泡爐溫度為235℃；
（5）將閉孔聚烯烴發泡材料裁邊後收卷。
所述開孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料的製備方法如下：
啟動雙輥壓延機，將閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料送入雙輥輥隙，通過輥隙後進行勻速牽引、收卷，壓延次數為4次。
實施例5：
一種閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料由聚烯烴材料、主發泡劑、發泡劑的活化劑、抗氧劑、無機填料、潤滑劑經密煉、擠出、壓光、電子輻照、發泡、裁邊、收卷而成。
所述的閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料的製備方法，包括如下步驟：
（1）將39kg低密度聚乙烯、5kg乙烯-醋酸乙烯共聚物、5kg偶氮二甲醯胺、0.15kg抗氧劑1010、0.15kg抗氧劑168、0.5kg炭黑、0.25kg硬脂酸鈣、0.25kg氧化鋅經密煉機在110℃下密煉15min，轉子轉速為40r/min；
（2）將混合好的物料加入裝有t形模頭的單螺杆擠出機中經熔融、擠出，製成片材，擠出機溫度為120℃，螺杆轉速12r/min；
（3）將擠出的片材經過壓光機壓光，然後將壓光後的片材在電子輻照裝置上進行輻照，電子束電壓為1.8mev，電子束電流為20ma；
（4）將輻照後的片材送入垂直發泡爐中進行發泡，製成閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料，發泡爐溫度為235℃；
（5）將閉孔聚烯烴發泡材料裁邊後收卷。
所述開孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料的製備方法如下：
啟動雙輥壓延機，將閉孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料送入雙輥輥隙，通過輥隙後進行勻速牽引、收卷，壓延次數為16次。
測試方法：
開孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料回彈復原時間的測試標準：
採用gb/t26392-2011《慢回彈泡沫復原時間的測定》標準進行測試。
下表為實施例1-5的開孔電子輻照交聯聚烯烴發泡材料回彈復原時間的測試結果。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。