一種LDPE/PA6共混發泡材料及其製備方法與流程
2024-02-29 18:38:15
本發明涉及發泡材料成型領域，尤其涉及一種ldpe/pa6共混發泡材料及其製備方法。
背景技術：
低密度聚乙烯(ldpe)具有較高的韌性和優良的耐低溫性能，但對於化學與機械作用等環境應力是很敏感的，耐熱老化性差；ldpe發泡材料較為常見，其不能耐高溫，耐溶劑性能也不夠，比如二甲苯。尼龍6(pa6)具有良好的綜合性能(包括力學性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學藥品性和自潤滑性等綜合性能)，且摩擦係數低，有一定的阻燃性；pa6發泡材料價格較高，耐低溫性能和韌性也不及ldpe。
目前ldpe/pa6共混材料已經存在，但因ldpe/pa6共混材料密度大，成本高，尤其是尼龍的價格較高，在工業生產和應用中，需要一種密度較小，而性能較優的ldpe/pa6材料。但目前存在的技術難題是：尼龍強度低，不容易發泡，現有技術中製備pa6發泡材料的工藝複雜，對設備要求高，成本高；pa6共混發泡是在共混過程中直接添加發泡劑，這樣容易散落損失，造成其發泡不充分的情況，同時由於尼龍發泡劑分解溫度在225-260℃，而pa6熔融溫度在225-235℃，溫度接近，因此直接添加發泡劑難以保證發泡劑在pa6內部發泡，存在發泡不均勻等問題。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：為了解決製備ldpe/pa6共混發泡材料成本高、發泡不充分且發泡不均勻的問題，本發明提供一種ldpe/pa6共混發泡材料及其製備方法。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種ldpe/pa6共混發泡材料，按照重量份數的配方為：ldpe與pa6的總份數為100份，ldpe與pa6的重量比為10：90—90：10，相容劑為5～20份，交聯劑為2～4份，助交聯劑為1～2份，發泡母料為5～40份，氧化鋅為4～8份，硬脂酸為1～2份，抗氧劑為0.3～0.6份，無機填料為5～10份，聚烯烴5～20份，先製備出ldpe/pa6共混材料，將尼龍發泡劑填充在ldpe中，製備發泡母料，然後將發泡母料與ldpe/pa6共混材料共混，再通過單螺杆擠出機或注射機或模壓機製成ldpe/pa6共混發泡材料。
作為優選，所述相容劑為低密度聚乙烯接枝馬來酸酐(ldpe-g-mah)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)、乙烯和丙烯酸甲酯共聚物(ema)中的一種或幾種；所述交聯劑為過氧化二異丙苯、過氧化苯甲醯中的一種或幾種；所述助交聯劑為二乙烯基苯；所述聚烯烴為聚丙烯(pp)、聚乙烯辛烯共彈性體(poe)、三元乙丙橡膠(epdm)、線性低密度聚乙烯(lldpe)中的一種或幾種。
一種ldpe/pa6共混發泡材料的製備方法，其具體操作步驟包括：
(1)製備ldpe/pa6共混材料，將pa6在100℃烘箱中乾燥8小時，按照配方，將ldpe、pa6、相容劑、交聯劑、助交聯劑、氧化鋅、硬脂酸、抗氧劑、無機填料和聚烯烴共混，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，螺杆轉速40-80r/min，製得ldpe/pa6共混材料，擠出機一區溫度為160℃，二區溫度為230℃，三區溫度為240℃，四區溫度為250℃，五區溫度為250℃，六區溫度為240℃，七區溫度為240℃，八區溫度為230℃，九區溫度為230℃，機頭溫度為230℃；其中，雙螺杆擠出機如圖6所示。
(2)製備發泡母料，將20重量份尼龍發泡劑與80重量份ldpe通過高速混合機共混，然後通過雙螺杆擠出機擠出切粒，螺杆轉速30-60r/min，製得發泡母料，擠出機一區溫度為150℃，二區溫度為155℃，三區溫度為170℃，四區溫度為180℃，五區溫度為180℃，六區溫度為180℃，七區溫度為180℃，八區溫度為180℃，九區溫度為190℃，機頭溫度為185℃；其中，尼龍發泡劑被填充在ldpe中，形成發泡母料；雙螺杆擠出機如圖6所示。
(3)擠出發泡，按照配方，將步驟(1)製得的ldpe/pa6共混材料和步驟(2)製得的發泡母料共混，然後通過單螺杆擠出機擠出切粒，螺杆轉速40-60r/min，製得ldpe/pa6共混發泡材料，擠出機一區溫度為230℃，二區溫度為240℃，三區溫度為250℃，機頭溫度為240℃；或者注射發泡，按照配方，將步驟(1)製得的ldpe/pa6共混材料和步驟(2)製得的發泡母料共混，然後通過注射機注射成型，螺杆轉速40-60r/min，製得ldpe/pa6共混發泡材料，注射機一區溫度為230℃，二區溫度為240℃，三區溫度為250℃，機頭溫度為240℃；或者模壓發泡，按照配方，將步驟(1)製得的ldpe/pa6共混材料和步驟(2)製得的發泡母料在240-260℃的模具中以1-15mpa的壓力發泡5-30min，待冷卻後將其從模具中取出，製得ldpe/pa6共混發泡材料。其中，單螺杆擠出機如圖7所示；注射機如圖8所示。
作為優選，步驟(3)中模具的發泡壓力為10mpa，並且發泡時間為10min，優化了發泡壓力和發泡時間，製得的ldpe/pa6共混發泡材料性能良好。
本發明的有益效果是，本發明將ldpe和pa6兩種材料共混後製成發泡材料，具有ldpe的耐低溫、韌性好、價格低的優勢，也吸收了pa6耐高溫(相對於ldpe來說，pa6熔點220℃，其熱變形溫度為180℃，而ldpe不耐高溫，其熱變形溫度為50-90℃)、耐溶劑的優勢，因此，ldpe/pa6共混發泡材料具有優異的綜合性能，並且低價的ldpe平衡了高價的pa6，具有價格優勢。現有技術是將發泡劑直接加入到需要發泡的材料中發泡，而本發明將一種材料的發泡劑加入到另外一種材料中共混製得發泡母料，具體的是將尼龍發泡劑和ldpe製備成共混母料，能讓發泡劑逐步釋放以逐步發泡，克服了直接將尼龍發泡劑加入到共混體系中造成發泡劑提前發泡的弊端，製備出發泡性能優異的共混發泡材料。該發泡材料具有優良的耐熱性、衛生性、熱絕緣性和耐候性，可用於包裝、汽車、熱絕緣、建築、緩衝襯墊、吸聲降噪等領域。
附圖說明
圖1是實施例1製備的ldpe/pa6共混發泡材料實拍圖。
圖2是實施例1製備的ldpe/pa6共混發泡材料電鏡圖。
圖3是實施例2製備的ldpe/pa6共混發泡材料電鏡圖。
圖4是實施例3製備的ldpe/pa6共混發泡材料電鏡圖。
圖5是對比例1製備的ldpe/pa6共混發泡材料實拍圖。
圖6是雙螺杆擠出機示意圖。圖中1是擠出機的一區，依次類推，9是擠出機的九區，10是機頭，11是底座，12是電機，13是料鬥。
圖7是單螺杆擠出機示意圖。圖中1是擠出機的一區，2是擠出機的二區，3是擠出機的三區，4是機頭，5是底座，6是電機，7是料鬥。
圖8是注射機示意圖。圖中1是注射機的一區，2是注射機的二區，3是注射機的三區，4是直角接套，5是脫模機構，6是拉杆，7是氣缸，8是止反流閥，9是加熱器，10是螺杆，11是料鬥，12是電機。
具體實施方式
本發明下面將通過參考實施例進行更詳細的描述，但本發明的保護範圍並不受限於這些實施例。
實施例1
發泡配方(以下份數均為重量份)：
ldpe27.5份，pa650份，相容劑ldpe-g-mah10份，交聯劑過氧化二異丙苯(dcp)3份，助交聯劑二乙烯基苯1份，發泡母料30份，氧化鋅6份，硬脂酸2份，抗氧劑30980.5份，無機填料碳酸鈣8份，pp10份。
發泡工藝：
(1)製備ldpe/pa6共混材料，將pa6在100℃烘箱中乾燥8小時，按照配方，將ldpe、pa6、相容劑、交聯劑、助交聯劑、氧化鋅、硬脂酸、抗氧劑、無機填料和聚烯烴共混，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，螺杆轉速80r/min，製得ldpe/pa6共混材料，擠出機一區溫度為160℃，二區溫度為230℃，三區溫度為240℃，四區溫度為250℃，五區溫度為250℃，六區溫度為240℃，七區溫度為240℃，八區溫度為230℃，九區溫度為230℃，機頭溫度為230℃；
(2)製備發泡母料，將20重量份尼龍發泡劑與80重量份ldpe通過高速混合機共混，然後通過雙螺杆擠出機擠出切粒，螺杆轉速50r/min，製得發泡母料，擠出機一區溫度為150℃，二區溫度為155℃，三區溫度為170℃，四區溫度為180℃，五區溫度為180℃，六區溫度為180℃，七區溫度為180℃，八區溫度為180℃，九區溫度為190℃，機頭溫度為185℃；
(3)擠出發泡，按照配方，將步驟(1)製得的ldpe/pa6共混材料和步驟(2)製得的發泡母料共混，然後通過單螺杆擠出機擠出切粒，螺杆轉速50r/min，製得ldpe/pa6共混發泡材料，擠出機一區溫度為230℃，二區溫度為240℃，三區溫度為250℃，機頭溫度為240℃。
取出ldpe/pa6共混發泡材料，如圖1所示，測得泡沫密度為0.15g/cm3，撕裂強度為35n/mm，泡沫電鏡照片見圖2。
實施例2
發泡配方(以下份數均為重量份):
ldpe64份，pa620份，相容劑ldpe-g-mah5份，交聯劑過氧化二異丙苯(dcp)2份，助交聯劑二乙烯基苯1份，發泡母料20份，氧化鋅5份，硬脂酸2份，抗氧劑30980.5份，無機填料雲母粉6份，pp10份。
發泡工藝：
(1)製備ldpe/pa6共混材料，將pa6在100℃烘箱中乾燥8小時，按照配方，將ldpe、pa6、相容劑、交聯劑、助交聯劑、氧化鋅、硬脂酸、抗氧劑、無機填料和聚烯烴共混，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，螺杆轉速80r/min，製得ldpe/pa6共混材料，擠出機一區溫度為160℃，二區溫度為230℃，三區溫度為240℃，四區溫度為250℃，五區溫度為250℃，六區溫度為240℃，七區溫度為240℃，八區溫度為230℃，九區溫度為230℃，機頭溫度為230℃；
(2)製備發泡母料，將20重量份尼龍發泡劑與80重量份ldpe通過高速混合機共混，然後通過雙螺杆擠出機擠出切粒，螺杆轉速50r/min，製得發泡母料，擠出機一區溫度為150℃，二區溫度為155℃，三區溫度為170℃，四區溫度為180℃，五區溫度為180℃，六區溫度為180℃，七區溫度為180℃，八區溫度為180℃，九區溫度為190℃，機頭溫度為185℃；
(3)注射發泡，按照配方，將步驟(1)製得的ldpe/pa6共混材料和步驟(2)製得的發泡母料共混，然後通過注射機注射成型，螺杆轉速55r/min，製得ldpe/pa6共混發泡材料，注射機一區溫度為230℃，二區溫度為240℃，三區溫度為250℃，機頭溫度為240℃。
取出ldpe/pa6共混發泡材料，測得泡沫密度為0.1g/cm3，撕裂強度為25n/mm，泡沫電鏡照片見圖3。
實施例3
發泡配方(以下份數均為重量份):
ldpe7.5份，pa670份，相容劑ldpe-g-mah7份，交聯劑過氧化二異丙苯(dcp)2份，助交聯劑二乙烯基苯1份，發泡母料30份，氧化鋅4份，硬脂酸2份，抗氧劑30980.5份，無機填料雲母粉5份，pp10份。
發泡工藝：
(1)製備ldpe/pa6共混材料，將pa6在100℃烘箱中乾燥8小時，按照配方，將ldpe、pa6、相容劑、交聯劑、助交聯劑、氧化鋅、硬脂酸、抗氧劑、無機填料和聚烯烴共混，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，螺杆轉速80r/min，製得ldpe/pa6共混材料，擠出機一區溫度為160℃，二區溫度為230℃，三區溫度為240℃，四區溫度為250℃，五區溫度為250℃，六區溫度為240℃，七區溫度為240℃，八區溫度為230℃，九區溫度為230℃，機頭溫度為230℃；
(2)製備發泡母料，將20重量份尼龍發泡劑與80重量份ldpe通過高速混合機共混，然後通過雙螺杆擠出機擠出切粒，螺杆轉速50r/min，製得發泡母料，擠出機一區溫度為150℃，二區溫度為155℃，三區溫度為170℃，四區溫度為180℃，五區溫度為180℃，六區溫度為180℃，七區溫度為180℃，八區溫度為180℃，九區溫度為190℃，機頭溫度為185℃；
(3)模壓發泡，按照配方，將步驟(1)製得的ldpe/pa6共混材料和步驟(2)製得的發泡母料在240℃的模具中以10mpa的壓力發泡10min，待冷卻後將其從模具中取出，製得ldpe/pa6共混發泡材料。
取出ldpe/pa6共混發泡材料，測得泡沫密度為0.2g/cm3，撕裂強度為43n/mm，泡沫電鏡照片見圖4。
對比例1
發泡配方(以下份數均為重量份):
ldpe50份，pa650份，相容劑ldpe-g-mah10份，交聯劑過氧化二異丙苯(dcp)3份，助交聯劑二乙烯基苯1份，尼龍發泡劑7.5份，氧化鋅6份，硬脂酸2份，抗氧劑30980.5份，無機填料碳酸鈣8份，pp10份。
發泡工藝：
(1)製備ldpe/pa6共混材料，將pa6在100℃烘箱中乾燥8小時，取ldpe27.5份，pa650份，相容劑ldpe-g-mah10份，交聯劑過氧化二異丙苯(dcp)3份，助交聯劑二乙烯基苯1份，氧化鋅6份，硬脂酸2份，抗氧劑30980.5份，無機填料碳酸鈣8份，pp10份，將其共混，通過雙螺杆擠出機擠出造粒，螺杆轉速80r/min，製得ldpe/pa6共混材料，擠出機一區溫度為160℃，二區溫度為230℃，三區溫度為240℃，四區溫度為250℃，五區溫度為250℃，六區溫度為240℃，七區溫度為240℃，八區溫度為230℃，九區溫度為230℃，機頭溫度為230℃；
(2)擠出發泡，按照配方，將步驟(1)製得的ldpe/pa6共混材料和22.5份ldpe、7.5份尼龍發泡劑共混，然後通過單螺杆擠出機擠出切粒，螺杆轉速50r/min，製得ldpe/pa6共混發泡材料，擠出機一區溫度為230℃，二區溫度為240℃，三區溫度為250℃，機頭溫度為240℃。
取出ldpe/pa6共混發泡材料，如圖5所示，測得泡沫密度為0.42g/cm3，撕裂強度為6n/mm。
以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。