[發明專利]一種EPE珍珠棉材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201911345651.3
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN113024918A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 劉濤;高波;曹志懷;金耿
• 申請（專利權）人: 華東理工大學;廈門譜睿科技有限公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L23/08;C08K3/34;C08J9/12;B01D17/022;C02F1/40
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;倪麗紅

本發明公開了一種EPE珍珠棉材料及其制備方法和應用。該EPE珍珠棉材料的原料包括以下組分：LDPE樹脂粒料60?100份，LLDPE樹脂粒料0?40份且不為0，和CO₂發泡劑至少5份。本發明通過選擇適當的聚乙烯種類及配比，并通過調整CO₂發泡參數，制備得到的EPE珍珠棉材料不收縮、開孔率高、發泡倍率高、性能好，生產過程和儲存過程安全，且生產成本低。

技術領域

本發明涉及一種EPE珍珠棉材料及其制備方法和應用。

背景技術

聚乙烯泡沫(EPE)是世界上最常用的熱塑性泡沫之一，其主要由低密度聚乙烯(LDPE)通過擠出發泡生產，目前被廣泛應用于工業生產的隔音、隔熱材料、保溫材料、救生材料以及家電器具、電腦、音響、工藝品、易碎禮品的內外包裝等。EPE珍珠棉不僅具有大量優點，而且其廢料可以反復回收利用，不污染環境，是一種新型環保包裝材料。隨著技術的進步，珍珠棉正越來越顯示其優越性，生產應用不斷擴大和創新。

聚乙烯PE擠出發泡后，發泡劑從產品泡孔中逐步擴散至空氣中，而空氣則不斷擴散進泡孔從而替代發泡劑。當采用氟利昂為發泡劑制備EPE珍珠棉材料時，擠出發泡后，在發泡劑與空氣進行交換的過程中，氟利昂從產品泡孔中擴散至空氣中的速率足夠慢，因此能夠抵抗產品泡孔塌陷和產品收縮。但氟利昂的使用會破壞大氣臭氧層，目前已限制使用。

采用丁烷作為發泡劑制備EPE珍珠棉材料時，丁烷從產品泡孔中擴散至空氣的速率大于空氣擴散至泡孔中的速率，因此極易造成產品收縮。但在向LDPE材料中加入單甘酯添加劑后，能夠有效降低丁烷從產品泡孔中向空氣擴散的速率，從而有效防止產品泡孔坍塌，制備出性能良好、泡孔不收縮的EPE材料。中國專利CN104260305A、CN102558647A等報道，采用丁烷作為發泡劑制備EPE發泡材料，均采用單甘酯作為抗收縮劑。雖然采用純丁烷進行發泡，產品性能良好，但是丁烷作為物理發泡劑生產EPE珍珠棉，其在生產過程和儲存過程均存在很大的安全隱患。生產過程中，丁烷在擠出發泡機機頭處釋放，而機頭處由于物料摩擦，極易產生靜電火花，容易使得丁烷起火。儲存過程中，由于生產出的珍珠棉必須在倉庫中儲存1-3周，使其泡孔和性能趨于穩定，稱之為熟化期。在這一階段，由于丁烷氣體在珍珠棉材料中的擴散系數遠低于空氣，珍珠棉泡孔中實際上還存有大量的丁烷發泡氣體在與空氣緩慢地交換，因此倉庫中的丁烷氣體也會逐漸累積，一旦碰到火花或明火條件，就會產生燃燒甚至爆炸。因此，目前采用丁烷作為發泡劑制備EPE珍珠棉材料存在著嚴重的安全隱患。

CO₂是一種非常有前途的發泡劑，其具有不燃、環境友好和成本低等諸多優點，引起了人們的廣泛關注。目前，CO₂作為發泡劑在制備剛性聚合物泡沫是可行的。中國專利CN109501192A、CN1086726272A、CN106928663A、CN103435831A等涉及了超臨界CO₂技術制備發泡材料，主要涉及聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醚酮等材料，這些材料具有較強的剛性，使得剛性的泡孔壁可以有效抵抗泡孔塌陷，從而保障制備的泡沫材料不會收縮。然而，LDPE具有半結晶結構和很高的柔韌性，當采用CO₂作為發泡劑制備EPE泡沫時，CO₂從產品泡孔中擴散出的速率遠大于空氣擴散至泡孔中的速率，因此會造成產品出現嚴重的收縮。專利CN103113651A使用CO₂作為發泡劑，以LDPE為原料制備EPE珍珠棉材料，但由于其CO₂用量極小，因此雖然其產品結構不會發生收縮，但這是由于極小的產品倍率所帶來的必然結果。

因此，需要開發出一種可以只以CO₂作為發泡劑、發泡倍率高且泡孔不收縮的EPE珍珠棉材料。

發明內容