一种高回弹聚乙烯填充微粒、应用及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种高回弹聚乙烯填充微粒、应用及加工方法，属于高分子材料领域，高回弹聚乙烯填充微粒的粒径为0.1mm～10mm，颗粒的形貌为絮状，其在温度70℃、50％压缩比、压缩时间为22小时条件下的压缩永久变形小于20％，自然状态下其堆积密度小于0.1g/cm

【技术实现步骤摘要】
一种高回弹聚乙烯填充微粒、应用及其加工方法
本专利技术属于高分子材料领域，更具体地，涉及一种高回弹聚乙烯填充微粒、应用及其加工方法。
技术介绍
目前的家居用品和玩具的填充物主要为棉、聚氨酯泡沫、以及合成纤维等材料为主。这些材料普遍比密度大，亲水性强，有的材料回弹能力弱，或者易团聚，如棉和纤维类材料容易团聚，以上不足容易造成终端产品使用舒适度差、易污染、异味残留等缺陷。聚乙烯为非极性材料，而且化学性质稳定，是目前应用最为广泛的一类聚合物材料，在食品、包装、建筑等日常生活领域都有大量应用。但缺点是：自然条件下抗蠕变性差，不适用作为形状保持填料。另外，聚乙烯树脂相对棉花和聚氨酯泡沫类材料，比密度也较大，因此聚乙烯材料很少用来作为填充材料使用。因此，需要开发一种聚乙烯填充材料以及制备聚乙烯填充材料的方法，以能将其替换棉花或者聚氨酯泡沫填充材料。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种高回弹聚乙烯填充微粒、应用及其加工方法，其目的在于，通过同时配合粉碎工艺和交联工艺，并配合特定的工艺参数，形成一种制备出高回弹、低密度、絮状的聚乙烯颗粒的方法，这种形式的聚乙烯颗粒能够替换现有的棉花和聚氨酯发泡材料，作为家居用品和玩具的填充物。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种高回弹聚乙烯填充微粒，其颗粒粒径为0.1mm～10mm，颗粒的形貌为絮状，其在温度70℃、压缩时间为22小时、50％压缩比条件下的压缩永久变形小于20％，自然状态下其堆积密度小于0.1g/cm3。进一步的，其制备方法包括交联发泡步骤、发泡材料初级粉碎步骤以及初级粉碎后的低温粉碎阶段。按照本专利技术的第二个方面，还提供如上所述高回弹聚乙烯填充微粒的应用，其作为替换棉花和发泡聚氨酯的填充物应用于家居用品和玩具中。例如用于制备洋娃娃中填充料，用于制备坐垫、靠垫。按照本专利技术的第三个方面，还提供一种制备如上所述高回弹聚乙烯填充微粒的方法，其依次包括如下步骤：S1：交联发泡步骤，具体为，聚乙烯混合化学发泡剂后，先经过化学交联或经过辐照交联，再加热发泡，S2：发泡材料初级粉碎步骤，初级粉碎的温度设定在-30℃～40℃，S3：低温粉碎步骤，低温粉碎的温度设定在-200℃～-160℃。进一步的，步骤S2中，采用旋刀粉碎机或、双轴撕碎机中一种或者多种执行初级粉碎步骤。进一步的，步骤S3中，采用旋刀粉碎机、双轴撕碎机以及研磨机中的一种或多种执行低温粉碎。进一步的，步骤S1中的化学交联的交联剂选自过氧化异丙苯、过氧化叔丁基、过氧化叔丁基异丙苯。进一步的，辐照交联采用电子加速器或者采用γ射线。进一步的，辐照剂量一般为50Mrad～70Mrad，优选为60Mrad。进一步的，步骤S1中，选用低密度聚乙烯树脂作为原材料。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比能够取得下列有益效果：本专利技术采用交联发泡技术，使聚乙烯材料轻量化，并具有良好的回弹性和抗蠕变性。经过交联发泡的聚乙烯材料，再经过粉碎，使粉碎颗粒达到一定细度，颗粒粒径尺寸在10mm～0.1mm之间，颗粒微观形貌是不规则的絮块状连续体(絮块状连续体是指呈棉絮样的颗粒状或者小块状)，即可作为具有轻量、防潮、高清洁性的填充材料，聚乙烯经过“交联”、“发泡”、“粉碎”三个过程以后，才具有以上效果。采用以上工艺条件制备的聚乙烯微粒具有良好的形状保持能力，在70℃、22小时、50％压缩比条件下的压缩永久变形小于20％；宏观堆积密度小于0.1g/cm3，能够替换现有的棉花和发泡聚氨酯作为家居用品和玩具的填充物。附图说明图1是本专利技术实施例1中的制备获得的高回弹聚乙烯颗粒的放大100倍的电子扫描图片。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术采用交联发泡技术(交联发泡包括化学交联发泡和辐照交联发泡)，通过对发泡工艺的设计和参数的控制，使聚乙烯材料轻量化，并具有良好的回弹性和抗蠕变性。进一步的，经过交联发泡的聚乙烯材料，再经过粉碎，通过粉碎工艺的控制和设计，使粉碎颗粒具有独特的形状和性能，综合发泡工艺和粉碎工艺，使粉碎颗粒达到一定细度(或者称为粒径)，即可作为具有轻量、防潮、高清洁性、高回弹性的填充材料。需要注意的是，聚乙烯材料或者聚乙烯多孔材料，在粉碎加工过程中，由于受到强烈的剪切作用，极易发生形变，而难以加工成为细小颗粒。即使采用低温技术，将粉碎环境温度降至聚乙烯的脆化温度，由于粉碎过程的瞬时剪切力较大，会破坏聚乙烯颗粒由发泡过程形成的多孔结构，而这种结构是保证材料低堆积密度的主要因素。因此，粉碎工艺的设计是至关重要的，能保证最终产品的性能。更详细的，聚乙烯交联发泡步骤中，聚乙烯发泡的目的是通过发泡膨胀过程，使聚乙烯形成多孔结构，这种结构能够大幅度降低材料密度。更具体的，交联的目的有三个方面：一是在发泡过程中，交联结构是提高材料发泡倍率的必要条件，因为发泡过程是在高温条件下进行，温度通常设定在材料的软化温度和熔融温度之间，而聚乙烯是结晶度较高的线性聚合物，在高温条件下熔体强度较低，不利于发泡，经过交联改性后，线性分子结构向网状结构转变，进而增强了聚合物的熔体强度，有利于持续发泡，并达到较高倍率。二是交联使材料具有良好的低温回弹性，确保在后续的粉碎加工过程中不产生形变，形成复杂的絮状颗粒结构，进而达到轻量化目的。三是交联结构能够使材料具有良好的抗蠕变性，是本专利技术材料的基本性能之一。本专利技术所使用的交联发泡技术，根据工艺和设备差异，具体分为两种：第一种是化学交联发泡：区别于现有的化学交联发泡技术，本专利技术采用二次交联法。其过程为：首先，将聚乙烯树脂(LDPE)、AC发泡剂、第一交联剂(1分钟半衰期温度在180℃以下)、第二交联剂(1分钟半衰期温度在190℃以上)以及其它助剂按照一定比例混合造粒。然后，将造好粒的混合物，用挤出机挤出成卷材，在高温发泡炉中发泡，发泡温度控制在180℃以下，在此温度和加工条件下，第一交联剂发生自由基分解，引发聚合物体系，并发生交联反应。而在此温度条件下，第二交联剂分解比较缓慢，在体系内相对稳定接着，将发泡完成的卷材，再次通过高温发泡炉，第二次炉温控制在190℃以上，在此温度和工艺条件下，第二交联剂分解速度较快，再次引发聚合物体系的交联反应。此过程中牵引张力应尽量小，根据不同幅宽和厚度，牵引的拉伸应力值应小于5KPa。最后，经过二次交联反应的材料，既有很高的发泡倍率，同时兼具较高交联度。需要注意的是，采用二次交联过程，分两步提高交联度，而不是一次将交联度提高至最终目标，这样的工艺设计，具有一定的巧妙性，这是因为材料过高的交联度在发泡阶段会降低可发泡性，使材料的发泡倍率降低，无法达到轻量化要求。第二种交联发泡法是辐照交联发泡，同样是出于高发泡和高交联度的目的，本专利技术采用二次辐照的方法，其过程为：首先，将聚乙烯树脂(LDPE)、AC发泡剂、以及其它助剂按照一定比例混合造粒。接着，将造好粒的混合物，用挤出机挤出成第一卷材。然后，将上述第一卷材经由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高回弹聚乙烯填充微粒，其特征在于，其颗粒粒径为0.1mm～10mm，颗粒的形貌为絮状，其在温度70℃、50％压缩比、压缩时间为22小时条件下的压缩永久变形小于20％，自然状态下其堆积密度小于0.1g/cm3。

【技术特征摘要】
1.一种高回弹聚乙烯填充微粒，其特征在于，其颗粒粒径为0.1mm～10mm，颗粒的形貌为絮状，其在温度70℃、50％压缩比、压缩时间为22小时条件下的压缩永久变形小于20％，自然状态下其堆积密度小于0.1g/cm3。2.如权利要求1所述的高回弹聚乙烯填充微粒，其特征在于，其制备方法包括交联发泡步骤、发泡材料初级粉碎步骤以及初级粉碎后的低温粉碎阶段。3.如权利要求1-2之一所述高回弹聚乙烯填充微粒的应用，其作为替换棉花和发泡聚氨酯的填充物应用于家居用品和玩具中。4.一种制备如权利要求1-2之一所述高回弹聚乙烯填充微粒的方法，其特征在于，其依次包括如下步骤：S1：交联发泡步骤，具体为，聚乙烯混合化学发泡剂后，先经过化学交联或经过辐照交联，再加热发泡，S2：发泡材料初级粉碎步骤，初级粉碎的温度设定在-30℃～40℃，S3：低温粉碎步骤，低温粉碎的温度设定在-200...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭可锐，魏琼，
申请(专利权)人：湖北祥源新材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42