国产材料在高倍率聚乙烯发泡制品中的应用研究

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1、国产材料在高倍率聚乙烯发泡制品中的应用研究  摘要:生产成本是企业关注的一个十分敏感的问题。针对当前企业生产化学交联聚乙烯发泡卷材原材料成本高、供应周期长等问题,采用国产树脂、发泡剂全部或部分替代,从配方、工艺参数等方面进行研究、试制,为提高系列产品的国产化率提供依据。  关键词:聚乙烯;高倍率;交联;发泡;工艺  文献标识码:A文章编号:20958153(2015)06009904  化学交联发泡聚乙烯,简称XPE,是一种闭孔式微孔热塑性材料,在交联产品领域中产量最多,占70%以上。它是一种高强、缓冲、吸震、抗震的新型环保包装材料,具有良好

2、的绝热性、吸音性、成型性和缓冲性,且保温、防潮、防摩擦、耐冲击等性能优越。加入防静电剂、阻燃剂后,更显其超群的卓越性能。此外,XPE还具有无毒、无味、耐药、耐油、耐酸、耐卤性能,并且易于加工,可任意裁切,也可与多种材料贴合,广泛地应用于各种运动器具、汽车内饰、日常生活用品、空调制冷、建筑隔热防水、工业垫片及工业特种胶粘制品、工业包装等领域。9  目前,XPE产品虽已在国内十几家企业批量生产,但生产工艺及主要设备基本上是从国外引进,且树脂、主要助剂等生产原材料也基本依赖进口,占原料总成本的80%以上。且存在采购成本高、周期长,质量索赔繁杂等因素

3、,使得该产品制造成本偏高、交货周期延长、售后服务保证不足,成为制约该产品快速发展、增产的瓶颈。目前,国产材料的关键性指标已经接近国外产品,这就为实现国产材料替代提供了契机。低倍率制品材料全部替代已经实现,而高倍率制品还存在诸多问题亟待解决,基于此,现以40倍的中厚(5mm-6mm)XPE制品为切入点,拟从工艺配方、工艺参数等诸方面作进一步研。研究工作主要从更换树脂(包括造粒用)、部分更换发泡剂入手,在原有工艺的基础上进行调试,为提高该系列产品的全面国产化率提供一些可资借鉴的元素。以制品密度、泡孔结构、外观质量等方面的试制情况遴选工艺,最终测试

4、制品的密度、拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率等主要指标来进行考量。  1试制的原料、设备及工艺流程  1.1原料  树脂(LDPE),国产;偶氮二甲酰胺(AC),国产和进口,工业品;过氧化二异丙苯(DCP),合资生产,工业品;阻燃剂;黑色母料;EVA,工业品。  1.2设备及仪器  化学交联发泡生产线;万分之一电子天平;台式测厚仪;微型控制电子万能材料试验机。  1.3工艺流程  (1)造粒。发泡剂、交联剂、阻燃剂用N150按原造粒配方造粒,其他助剂粒料暂用原有粒料。  (2)配混。按每锅料100kg计算,按工艺配方进行计量、配混。  (3)挤

5、出交联发泡。挤出塑化制成母片,依次进入加热装置交联段、发泡段、后处理。  (4)卷曲。9  2试制的结果与讨论  2.1挤出工艺条件的确定  2.1.1挤出温度  用化学交联发泡二步法生产发泡材料,挤出工段主要是对混合粒料进行混炼塑化,使交联剂、发泡剂等均匀分布在树脂中,且通过口模与三辊压光机的配合制成母片。加工温度直接影响后续交联和泡孔的均匀度,故首先应在混炼时,温度须低于交联剂DCP的分解温度,否则DCP一旦分解发生交联反应,将直接影响PE挤出的顺利进行。  因所用DCP的分解温度为120-130℃,挤出温度应控制在120℃以下,具体控制

6、如下:  自料斗至口模:第一段110℃~115℃,第二段115℃~118℃;第三段115~118℃,第四段112~115℃,第五段110~113℃;口模105℃~110℃。在作业过程中,各段温度应视口模出料的状态和表面质量进行微调。温度过高,口模出料下垂度增大,不易调整母片厚度,且可能会造成物料分解,甚至焦化等情况;温度过低,塑化质量不良,出料困难,母片表面质量粗糙,弹性差,会造成泡孔不匀、破孔、发泡母片炸边等问题[1]。  2.1.2螺杆转速9  PE的熔体黏度对压力的敏感性较大,螺杆转速将决定熔体的剪切压力大小,即PE熔体的黏度直接受螺杆

7、转速的影响,亦即螺杆转速影响混合料的塑化性能[2]。提高螺杆转速,黏度下降。若螺杆转速过高,会造成塑化不良,助剂分散不均,甚至导致交联剂少量未熔、发泡炸边、发泡制品厚薄不均,泡孔均匀性差等现象;若转速过低,生产效率太低,导致混合料焦化、交联剂少量早交联等。因此,转速的控制应合理。在配方、其他工艺不变的条件下,只改变螺杆转速得出结果如表1所示:    从表1可以看出,随着螺杆转速的提高,制品的密度降低,当转速超过35rpm以后,密度又会增加,表面略粗糙,泡孔结构不均匀。由此说明螺杆的转速过高或过低,对发泡的效果均不利,故螺杆转速的适合范围应控制

8、在30rpm~35rpm之间。  2.2交联发泡工艺条件的确定  2.2.1交联温度  对不同交联温度下的制品截断,观察断面、表面及测试制品密度,结果见表2。我们发

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