[发明专利]一种高发泡倍率聚乙烯泡沫材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高发泡倍率PE泡沫材料及制备方法，具体涉及一种利用超高分子量PE改性通用PE发泡性能，通过配方调整和工艺条件控制制备高发泡倍率PE泡沫的方法。本发明属于聚合物加工技术领域。

背景技术

PE泡沫塑料具有优异的物理、化学和力学性能，它的低发泡制品质轻、耐腐蚀、隔热、绝缘，具有一定的韧性，可进行钉、锯等机械性加工，广泛用于化工、建筑等领域。目前PE泡沫的制备主要是通过采用共混或交联改性后，再进行发泡。例如：在共混改性方面，阎春绵等采用HDPE和LDPE共混化学发泡，制备了发泡倍率在1.5倍左右的聚乙烯泡沫。在交联方面，我们研究团队采用DCP交联的方法和添加蒙脱土改性的方法，分别制备出发泡倍率接近2倍的两种不同HDPE泡沫材料。

其中，采用交联方法生产的制品味道很大，应用受到一定限制，而且交联的PE泡沫制品回收后难以二次加工。共混法加工相对容易，生产效率高，逐渐受到国内外研究人员的重视。但是，对于制备高发泡倍率PE泡沫产品的研究，国内外还比较少，尤其是发泡倍率在5倍以上的更少。究其原因，主要是由于通用PE的熔体强度差造成的。通用PE一般分子量比较低，分子量分布相对比较窄，导致其在热成型加工中表现为当温度高于熔点后，熔体黏度急剧下降，熔融态下拉伸时不能出现应变硬化现象，容易造成挤出发泡泡孔塌陷等问题，很难得到发泡倍率较高的泡沫制品。

为了解决通用聚乙烯的上述不足，本专利采用共混方法，通过添加少量超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯对低密度PE改性，制备高发泡倍率PE泡沫，制品有望用作缓冲材料，包装材料等。

发明内容

本发明的目的是针对现有PE泡沫的制备技术，提供了一种新的利用超高分子量PE改性通用PE可发性，然后通过复合发泡剂来制备高发泡倍率PE的方法。通过发泡用挤出机将PE混合物、复合发泡剂及其他助剂进行熔融共混，制备了这种发泡倍率最高可达20倍以上的PE泡沫材料。

复合发泡剂的使用一方面是为了能让超高分子量PE更好地塑化熔融混合，另一方面是为了改善泡孔密度和泡孔尺寸。

为了降低高温和剪切摩擦生热对PE树脂的降解以及实现发泡剂与PE熔体的充分混合，本专利优先采用双阶串联螺杆挤出机进行熔融挤出发泡。

本发明的技术方案为：一种高发泡倍率PE泡沫及制备方法，包含如下步骤：将UHMWPE与其他PE烘干后，与发泡剂、成核剂、润滑剂进行高速混合；然后在挤出机上进行熔融挤出发泡；制得高倍率PE泡沫材料；将1-10份UHMWPE、0-10份高密度聚乙烯(HDPE)、80-99份低密度聚乙烯(LDPE)、1-10份发泡剂、0.1-2份成核剂、0.1-2份润滑剂均匀混合，其中，PE树脂各成分的总和为100份，均为质量份；将得到的混合物加入螺杆挤出机反应器中，进行熔融混合挤出发泡，制得高发泡倍率PE泡沫材料。本发明得到一种利用UHMWPE改性普通PE，制备高发泡倍率(≥5倍)PE泡沫材料的制备方法。

本发明的方法具体为：首先，将UHMWPE、HDPE、LDPE三种树脂经过60-80℃烘干1-4h之后形成PE发泡原料；之后将PE发泡原料、第二组分化学发泡剂、成核剂、润滑剂均匀混合，得到混合物料。然后，再将上述混合物料加入发泡用挤出机，将液体二氧化碳经增压计量泵注入挤出机，经过充分混合、冷却之后，挤出发泡成型，得到所述高发泡倍率PE泡沫材料。

所述发泡剂包括0-10重量份的液体二氧化碳，0.5-5重量份的化学发泡剂。

所述化学发泡剂为偶氮化合物、改性碳酸氢钠中的一种或几种的混合物，或者，所述第二组分发泡剂为含有偶氮化合物、改性碳酸氢钠和柠檬酸中的一种或几种的聚合物母粒的混合物。

所述UHMWPE的分子量在1000000g/mol以上。

所述成核剂为滑石粉、碳酸钙、改性纳米蒙脱土、二氧化钛和二氧化硅中的一种或几种的混合物。

所述润滑剂为PE蜡、氧化PE蜡、硬脂酸酸、单甘脂中的一种或几种的混合物。

所述发泡用挤出机可以是单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，也可以是串联螺杆挤出机。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步阐述。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。

实施例1高发泡倍率PE泡沫1的制备

步骤1：将3份UHMWPE，1份HDPE，94份LDPE于烘箱中60℃烘干1小时，形成PE发泡原料；