一种高强度聚烯烃发泡材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种高强度聚烯烃发泡材料及其制备方法与应用，采用纤维状或片状增强材料部分或全部替代填料制备成高强度的发泡材料，利用纤维状材料的一维强度或片状材料的二维强度来提升整体泡沫地垫的力学强度，使其达到拉力扭力的国家标准，制备成品拉力扭力测试远超国家玩具标准(70N)，且在改进拉力扭力、拉伸强度和回弹性的同时，其硬度与普通泡沫地垫差不多，不改变其使用性能；制备材料不含甲醛、增塑剂等有害物质，更没有氯化物产生二噁英的问题，安全环保性能高；制备方法可直接在原生产线上使用，不增加工艺流程，适合工业化生产；降低生产改进成本。

A High Strength Polyolefin Foaming Material and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a high-strength polyolefin foaming material and a preparation method and application thereof. A fibrous or flaky reinforcing material is partially or completely replaced by a filler to prepare high strength foaming material, and the mechanical strength of the integral foamed floor mat is raised by utilizing the one-dimensional strength of the fibrous material or the two-dimensional strength of the sheet material, so as to achieve the national standard of the tensile torsion force and produce the finished product. The tensile torsion test is far beyond the national toy standard (70N), and the hardness is similar to that of the ordinary foam floor pad when it improves the tensile torsion, tensile strength and resilience. It does not change its performance. The preparation materials do not contain formaldehyde, plasticizer and other harmful substances, but also do not have dioxin problems caused by chlorinated compounds, and have high safety and environmental protection performance. It is suitable for industrial production and reduces the cost of production improvement.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度聚烯烃发泡材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及发泡材料领域，尤其涉及一种高强度聚烯烃发泡材料及其制备方法与应用。
技术介绍
发泡材料是指在物质内部气化产生气泡使之成为多孔物质的发泡的物质，具有重量轻、比强度高、绝缘性能优异、缓冲能力显著以及吸附能力强的优势，已经被广泛的应用在了汽车工业、建筑工业、包装工业、农业、水处理和空气过滤等领域；如制造泡沫塑料、泡沫橡胶、泡沫树脂等。“增强”是聚合物基复合材料的一种常用技术，以聚合物为基体，以纤维状增强材料为增强剂。“增强”极大提高了高分子材料自身的强度和其他力学性能。常用的增强材料有：玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、天然纤维和金属纤维等等。玻璃纤维用硅烷偶联剂处理，可以提高与聚合物的相容性。比如碳纤维增强树脂基复合材料具有突出的轻质、高比强、高比刚及优异的疲劳强度、环境稳定性能，广泛应用于国内外航空航天工业以及民用领域。“自增强”的概念源自液晶高分子，原是液晶聚芳酯作为工程塑料的一种增强方式，即不需要添加增强剂，在结构中自发形成起增强作用的纤维状微结构而提高了高分子材料自身的强度和其他力学性能。“自增强”在本专利专指LLDPE的增强作用原理。乙烯和少量(8～12％)C4～C8α-烯烃(如1-丁烯等)铬和钛氟化物催化剂的引发下，于压力0.7～12.1MPa和温度85℃～95℃下进行配位共聚制得线性低密度LLDPE。LLDPE具有规整的非常短小的支链结构的特殊微观结构，虽然结晶度和密度与LDPE相似，但由于分子间力较大，使其某些性能如抗撕裂强度、耐环境应力开裂性、耐穿刺性等优于LDPE和HDPE。因而LLDPE对聚烯烃泡沫地垫具有“自增强”作用。应用于儿童爬行垫的聚烯烃(主要是聚乙烯或EVA)泡沫地垫的主要特性是柔软和有一定弹性，强度特别是抗拉强度没有那么重要，迄今国内外聚烯烃泡沫地垫都没有进行任何增强处理。聚乙烯或EVA本身的抗拉强度并不高，一旦形成泡沫地垫，强度就更低。制造泡沫地垫时配方中的大量填料如滑石粉等不但没有提高聚乙烯或EVA的强度，反而降低了它们的抗拉强度和其他力学性能(除了提高硬度)。但是，由于泡沫地垫主要应用于婴幼儿，当力学性能不合格时，婴幼儿可能在拉扯和撕咬地垫时会产生“小零件”，误吞食而造成伤害。目前国内泡沫地垫行业的产品基本上都没有达到限定70N(牛顿)的拉力扭力国家标准。已经成为困扰该行业的一大问题。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决现有技术中所存在的问题，本专利技术提出了一种高强度聚烯烃发泡材料及其制备方法与应用，制备而成的高强度发泡材料，其拉力扭力远超国家标准。技术方案：为达以上目的，本专利技术采取以下技术方案：一种高强度聚烯烃发泡材料，包括如下以重量计算的制备原料：聚烯烃100份、发泡剂8-12份、氧化锌0.5-5份、硬脂酸0.5-2份、交联剂0.5-2.0份、填料20-80份、三烯丙基异三聚氰酸酯0.1-0.5份、所述填料中含有质量分数为10％-100％的增强剂；所述增强剂为纤维状增强材料或片状增强材料。更为优选的，所述增强剂为晶须、片晶中的一种。更进一步的，所述增强剂为无机盐类晶须、无机盐类片晶、氧化物晶须、氢氧化物晶须、矿石纤维晶须中的至少一种。更进一步的，所述无机盐类晶须为硫酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须，碳酸钙晶须，碳酸镁晶须，钛酸钾晶须，硼酸铝晶须，硼酸镁晶须，硼酸镍晶须，镁盐晶须，硅酸钙晶须中的一种或多种；所述无机盐类片晶为钛酸钾片晶；所述氧化物晶须为氧化锌晶须，氧化铝晶须，氧化镁晶须，氧化硅晶须，氧化钛晶须；所述氢氧化物晶须为氢氧化镁晶须；所述矿石纤维晶须为莫来石晶须，尖晶石晶须，氢氧磷灰石晶须，短纤玻璃纤维，硅灰石纤维中的至少一种。晶须是指具有固定的横截面形状、完整的外形、完善的内部结构、长径比高达5～1000的纤维状单晶体。例如本专利技术实施例中有应用到的石膏晶须是指半水或无水硫酸钙的纤维状单晶体，是一种性能优良、价格低廉的新型功能材料。石膏晶须具有极高的抗拉强度和弹性模量，是一种高价值的工业材料，树脂、橡胶、涂料、造纸中作增强剂或功能型填料。更为优选的，所述聚烯烃为熔融指数MI值范围为1.0-4.0g/10min的低密度聚乙烯LDPE，线性低密度聚乙烯LLDPE、中密度聚乙烯MDPE，茂金属聚乙烯MPE，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物EVA，聚烯烃弹性体POE中的一种或多种。更进一步的，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、4,4’-氧代双苯磺酰肼中的至少一种。更进一步的，所述交联剂为二叔丁过氧基二异丙苯、过氧化二异丙苯中的至少一种。更进一步的，所述填料还包括滑石粉。本申请还公开了一种高强度聚烯烃发泡材料的制备方法，包括如下步骤：将所需原料按需备好，置于密闭式炼胶机内进行混料塑炼处理，其中密闭式炼胶机内温度为130-140℃塑炼10-30min后排出；将密闭式炼胶机排出的物料送入开炼机进行开炼薄通10-20min；冷却后裁切成片，于165-185℃和模内压力5-20MPa的压机中发泡成型，得到所需高强度聚烯烃发泡材料。本专利技术还公开了上述制备方法制备的高弹性发泡材料的应用，具体通过化学发泡制备成地垫、卷材中的一种。具体可以为聚乙烯泡沫地垫，EVA泡沫地垫，LDPE泡沫地垫，PE泡沫地垫，拼图地垫，聚乙烯泡沫卷材材等产品；主要用于瑜伽等体育活动场所，婴幼儿爬行和游戏场地，老年人活动场所等对地垫卷材弹性和柔韧性要求较高的应用。有益效果：本专利技术提供的一种高强度聚烯烃发泡材料及其制备方法与应用，与现有技术相比具备以下优点：(1)本专利技术的发泡材料成品拉力扭力测试远超国家玩具标准(70N)。(2)本专利技术的发泡材料采用纤维状或片状增强材料部分或全部替代填料，利用纤维状材料的一维强度或片状材料的二维强度来提升整体泡沫地垫的力学强度。(3)本专利技术的发泡材料成品在改进拉力扭力、拉伸强度和回弹性的同时，其硬度与普通泡沫地垫差不多，不改变其使用性能。(4)制备材料不含甲醛、增塑剂等有害物质，更没有氯化物产生二噁英的问题，安全环保性能高。(5)制备方法可直接在原生产线上使用，不增加工艺流程，适合工业化生产；降低生产改进成本。附图说明：图1为本专利技术实施例使用的石膏晶须的微观形貌，其中(a)为显微镜照片(×100)；(b)为扫描电子显微镜SEM照片；图2为本专利技术实施例4制备的高强度聚烯烃泡沫地垫的外观示意图；图3为本专利技术实施例4制备的高强度聚烯烃泡沫地垫表面的微观形貌(SEM照片)。具体实施方式设置实施例1-4以及对比例1：对填料中用不同质量比例的石膏晶须来替代制备的发泡材料进行制备测试对比，其中填料总用量均为2kg(按比例上限60份的话填料最多是1.8kg)；具体如下：实施例1：一种高强度聚烯烃发泡材料，包括如下以重量计算的制备原料：LDPE(熔融指数为2.3g/10min)3kg；偶氮二甲酰胺(AC)265g，二叔丁基过氧异丙基苯(BIPB)31g，硬脂酸20g，氧化锌25g，三烯丙基异三聚氰酸酯10g，石膏晶须替代20％的填料为0.4kg，滑石粉1.6kg。其中LDPE具体选用扬子巴斯夫2426H。其制备方法如下：将所需原料按需备好，置于密闭式炼胶机内进行混料塑炼处理，其中密闭式炼胶机内温度为135℃塑炼15min排出；将密闭式炼胶机排出的物料送入开炼机进行开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度聚烯烃发泡材料，其特征在于包括如下以重量计算的制备原料：聚烯烃100份、发泡剂8‑12份、氧化锌0.5‑5份、硬脂酸0.5‑2份、交联剂0.5‑2.0份、填料20‑80份、三烯丙基异三聚氰酸酯0.1‑0.5份、所述填料中含有质量分数为10％‑100％的增强剂；所述增强剂为纤维状或片状增强材料。

【技术特征摘要】
1.一种高强度聚烯烃发泡材料，其特征在于包括如下以重量计算的制备原料：聚烯烃100份、发泡剂8-12份、氧化锌0.5-5份、硬脂酸0.5-2份、交联剂0.5-2.0份、填料20-80份、三烯丙基异三聚氰酸酯0.1-0.5份、所述填料中含有质量分数为10％-100％的增强剂；所述增强剂为纤维状或片状增强材料。2.根据权利要求1所述的高强度聚烯烃发泡材料，其特征在于：所述增强剂为晶须、片晶中的一种。3.根据权利要求1或2所述的高强度聚烯烃发泡材料，其特征在于：所述增强剂为无机盐类晶须、无机盐类片晶、氧化物晶须、氢氧化物晶须、矿石纤维晶须中的至少一种。4.根据权利要求3所述的高强度聚烯烃发泡材料，其特征在于：所述无机盐类晶须为硫酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须，碳酸钙晶须，碳酸镁晶须，钛酸钾晶须，硼酸铝晶须，硼酸镁晶须，硼酸镍晶须，镁盐晶须，硅酸钙晶须中的一种或多种；所述无机盐类片晶为钛酸钾片晶；所述氧化物晶须为氧化锌晶须，氧化铝晶须，氧化镁晶须，氧化硅晶须，氧化钛晶须中的一种或多种；所述氢氧化物晶须为氢氧化镁晶须；所述矿石纤维晶须为莫来石晶须，尖晶石晶须，氢氧磷灰石晶须，短纤玻璃纤维，硅灰石纤维中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的高强度聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘炜，
申请(专利权)人：江苏明德玩具股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32