配方一组成(质量分数):
原料 | 质量份数 |
LDPE | 100份 |
木粉 | 30份 |
AC发泡剂 | 4份 |
成核剂 | 4份 |
其他助剂 | 0.8~1.2份 |
制备工艺:将木粉进行干燥和表面处理,再与聚乙烯及助剂等在双辊塑炼机上均匀混合并塑炼,塑炼温度为100~120℃;压制成型,成型温度为160~180℃。
相关性能:密度0.65g/cm³;拉伸强度5.13MPa;冲击强度9.14kJ/m²;断裂伸长率28%;弯曲强度4.25MPa;弯曲模量144MPa。
配方二组成(质量分数):
原料 | 质量份数 |
LDPE | 70份 |
EVA(VA为28%) | 30份 |
AC发泡剂 | 7份 |
DCP | 1.5份 |
ZnO | 1份 |
硬脂酸 | 1.5份 |
超细微硅粉HM-800 | 3份 |
十溴联苯醚 | 20份 |
氯化石蜡 | 10份 |
三氧化二锑 | 20份 |
Al(OH)₃ | 75份 |
相关性能:氧指数为35.5%。
解析:聚乙烯属于结晶性树脂,熔体黏度低,对于发泡成型是不利的。不同PE品种的结晶度不同,发泡成型的难易度有所差别,如HDPE的发泡成型的难度相对就大一些。将不同品种的PE共混,如HDPE和LDPE共混,可增加材料熔化区的宽度,延缓结晶时间,对于发泡成型是有利的;EVA与PE共混,以提高PE的柔软性,但由于EVA对PE的交联反应有阻缓作用,在使用化学交联发泡法时,需适量增加交联剂的用量。
聚乙烯的发泡可采用化学发泡法或物理发泡法,物理发泡法多用氮气、丁烷等发泡剂。用于高发泡率PE泡沫塑料的制备,需要用特殊的设备。
化学发泡中以交联发泡为主。由于PE交联发泡要求在发泡剂分解之前,交联剂需完成分解,以促使PE产生一定程度的交联,来获得必要的熔体黏弹性。这样就要求发泡剂的分解温度高于PE的熔点,而低于发泡剂的分解温度。多用DCP作为交联剂,ZnO等作为交联促进剂。交联剂和交联助剂的用量要严格控制,实验证明,交联剂用量太少,PE体系中的凝胶率小于30%时,气泡易破裂;而交联剂用量太多,PE体系中的凝胶率大于80%时,发泡变得困难,且气泡分布不均匀。
在进行化学发泡时,发泡剂多选AC发泡剂或AIBN等,为提高发泡效率,可加入三盐基硫酸铅和硬脂酸锌等作为助发泡剂。PE泡沫塑料的弹性较好,但刚性和蠕变性能差,常用加入填料的方法来加以解决,填料可用玻璃纤维、滑石粉、云母、超细微硅粉HM-800和木粉等;填料加入后增加了材料的强度、模量、硬度和耐热性等性能,但韧性下降。此外填料还可调节熔体黏度,使发泡变得容易以及降低成本等。但由于填料会降低交联剂的交联效率,进行化学交联发泡时,在含有填料的体系中,交联剂用量要适量增加。
为提高泡孔质量和分散的均匀性,可在配方体系中引入成核剂,如配方一。成核剂的作用是使气泡聚集在此处形成微泡,使形成的泡孔数量多且均匀。成核剂的种类很多,常用的有滑石粉、二氧化硅、超细微硅粉HM-800和柠檬酸等。应指出成核剂的种类和用量对泡沫塑料的质量有较大影响。
PE泡沫的阻燃常用复合阻燃剂,如配方二,但要想达到理想的阻燃效果,必须增加阻燃剂的用量,由于大量的阻燃剂难以在体系中均匀分布,阻燃剂大多以颗粒沉积在泡孔肋架及泡孔壁上。这样在发泡过程中易于在泡孔壁上和肋架处形成压力集中,增大了泡孔破裂和并孔的可能性。同时,这样的结构也不利于压力的转移和分配,因而其压缩强度有所降低,而压缩永久变形增大,开孔率增大,致使吸水率变大。另外,使制品发泡倍率降低。采用减少阻燃剂的用量、使阻燃剂超细化、使用液体阻燃剂、设法减少泡孔直径,均会使泡沫塑料的泡孔结构有所改善,并提高相关性能。
