本發(fā)明涉及發(fā)泡技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微發(fā)泡母粒及其制備方法以及冰箱發(fā)泡板。
背景技術(shù)：
常規(guī)泡沫塑料的泡孔直徑一般大于50mm，泡孔的密度(單位體積內(nèi)泡孔的數(shù)量)小于106個/cm3，這些大尺寸的泡孔受力時常常成為初始裂紋的發(fā)源地，降低了材料的機械性能。為了滿足工業(yè)上的降低某些塑料產(chǎn)品的成本而不降低其機械性能的要求，20世紀(jì)80年代初期，美國麻省理工大學(xué)的學(xué)者以二氧化碳、氮氣等惰性氣體作為發(fā)泡劑研制出泡孔直徑為微米級的泡沫塑料，并將泡孔直徑為1mm～10mm，泡孔密度為109～1012個/cm3的泡沫塑料定義為微發(fā)泡材料。
現(xiàn)有的微發(fā)泡材料常應(yīng)用于冰箱制冷行業(yè)，其以發(fā)泡層的形式位于冰箱的內(nèi)膽和外殼之間，以起到保溫隔熱、降噪的作用，但是，常規(guī)的微發(fā)泡材料存在由孔徑不均、串孔、破孔等產(chǎn)生的氣痕、塌陷和鼓包等表面效果差和物理機械性能低的缺陷，而不能滿足冰箱所用材料的要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的是提供一種微發(fā)泡母粒，旨在解決微發(fā)泡材料表面效果差和物理機械性能低的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的微發(fā)泡母粒包含包覆樹脂以及分散在包覆樹脂中的碳酸氫鈉、偶氮二甲酞胺、檸檬酸、活化劑以及成核劑，碳酸氫鈉、偶氮二甲酞胺與檸檬酸三者的重量比為(25～50):(50～70):(25～50)。
優(yōu)選地，所述包覆樹脂為PE樹脂。
優(yōu)選地，所述包覆樹脂為熔點在110℃～130℃的LDPE樹脂。
優(yōu)選地，所述活化劑為氧化鋅、硼砂、硬脂酸鋅或者明礬，所述成核劑為氧化鈣、滑石粉或者二氧化硅。
優(yōu)選地，所述微發(fā)泡母粒還包含分散在包覆樹脂中的調(diào)節(jié)劑，所述調(diào)節(jié)劑為羧酸甲酯、聚丙烯酸酯或者硅氧烷。
優(yōu)選地，所述微發(fā)泡母粒的原料按重量份計包含LDPE樹脂20～50份、碳酸氫鈉25～50份、偶氮二甲酞胺50～70份、檸檬酸25～50份、氧化鋅0.2～1份、硬脂酸鋅0.2～1份、滑石粉0.5～1份以及硅氧烷0.1～1份。
另外，本發(fā)明還提供一種微發(fā)泡母粒的制備方法，其包括以下步驟：
S1、混合包覆樹脂、碳酸氫鈉、檸檬酸、活化劑以及成核劑，其中，碳酸氫鈉、偶氮二甲酞胺與檸檬酸三者的重量比為(25～50):(50～70):(25～50)；
S2、將混合后的原料放入擠出機內(nèi)熔融擠出，再被切粒機切成粒狀體；
S3、對粒狀體進行冷卻、篩選和干燥后得到微發(fā)泡母粒。
優(yōu)選地，所述包覆樹脂為熔點在110℃～130℃的LDPE樹脂，所述活化劑為氧化鋅、硼砂、硬脂酸鋅或者明礬，所述成核劑為氧化鈣、滑石粉或者二氧化硅，所述微發(fā)泡母粒還包含分散在包覆樹脂中的調(diào)節(jié)劑，所述調(diào)節(jié)劑為羧酸甲酯、聚丙烯酸酯或者硅氧烷，在步驟S1中包括：將LDPE樹脂20～50份、碳酸氫鈉25～50份、偶氮二甲酞胺50～70份、檸檬酸25～50份、氧化鋅0.2～1份、硬脂酸鋅0.2～1份、滑石粉0.5～1份以及硅氧烷0.1～1份放入混合機中，混合15～30分鐘。
優(yōu)選地，在步驟S2中，將混合后的原料放入雙螺桿擠出機內(nèi)在120℃～150℃、主螺桿轉(zhuǎn)速20～40r/min的工藝條件下熔融擠出，從雙螺桿擠出的熔料流入單螺桿擠出機，熔料經(jīng)過直徑為2～4mm的多個?？讛D出后被切粒機切成粒狀體。
進一步地，本發(fā)明還提供一種冰箱發(fā)泡板，其由熱塑性樹脂與上述的微發(fā)泡母粒經(jīng)發(fā)泡后擠出成型。
本發(fā)明技術(shù)方案中，采用吸熱的無機發(fā)泡劑碳酸氫鈉與檸檬酸和放熱的有機發(fā)泡劑偶氮二甲酞胺按適當(dāng)?shù)谋壤M行復(fù)配，使發(fā)泡劑分解反應(yīng)過程中吸收和放出的熱量盡可能平衡，保證發(fā)泡劑分解時原料熔體粘度的穩(wěn)定，從而使發(fā)泡的泡孔更加均勻和穩(wěn)定，同時兼具更大的發(fā)泡孔隙率。采用上述技術(shù)方案中的微發(fā)泡母粒進行發(fā)泡并經(jīng)擠出成型得到的微發(fā)泡材料，其保溫效果提升，表面效果好，具有孔徑小、泡孔分布均勻且輕量化的優(yōu)點。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實施例中的微發(fā)泡母粒的制備方法的流程圖。
本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施例
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
需要說明，本發(fā)明實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關(guān)系、運動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變。
另外，在本發(fā)明中如涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
并且，本發(fā)明各個實施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應(yīng)當(dāng)認為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護范圍之內(nèi)。
本發(fā)明提供一種微發(fā)泡母粒，旨在解決微發(fā)泡材料表面效果差和物理機械性能低的問題。
本發(fā)明提供的一種微發(fā)泡母粒，其包含包覆樹脂以及分散在包覆樹脂中的碳酸氫鈉、偶氮二甲酞胺、檸檬酸、活化劑以及成核劑。采用吸熱的無機發(fā)泡劑碳酸氫鈉與檸檬酸和放熱的有機發(fā)泡劑偶氮二甲酞胺按適當(dāng)?shù)谋壤M行復(fù)配，使發(fā)泡劑分解反應(yīng)過程中吸收和放出的熱量盡可能平衡，保證發(fā)泡劑分解時原料熔體粘度的穩(wěn)定，從而使發(fā)泡的泡孔更加均勻和穩(wěn)定，同時兼具更大的發(fā)泡孔隙率。采用上述技術(shù)方案中的微發(fā)泡母粒進行發(fā)泡并經(jīng)擠出成型得到的微發(fā)泡材料，其保溫效果提升，表面效果好，具有孔徑小、泡孔分布均勻且輕量化的優(yōu)點。
其中，包覆樹脂可為PE樹脂(聚乙烯樹脂)或者EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)，且優(yōu)選為熔點在110℃～130℃的LDPE樹脂，并選擇較大熔融指數(shù)的LDPE樹脂(低密度聚乙烯樹脂)，熔融指數(shù)具體可為4～10g/10min。發(fā)泡劑分解后，氣體在聚合物熔體中易于溶解和擴散，氣泡成核點多，泡孔小而均勻。
此外，本發(fā)明的活化劑可為氧化鋅、硼砂、硬脂酸鋅或者明礬，成核劑可為氧化鈣、滑石粉或者二氧化硅。并且，為使發(fā)泡孔徑更加均勻，需要添加一定比例的調(diào)節(jié)劑來降低發(fā)泡泡孔的表面張力，因此，微發(fā)泡母粒還可包含分散在包覆樹脂中的調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)劑可為羧酸甲酯、聚丙烯酸酯或者硅氧烷。進一步地，為了使發(fā)泡劑在發(fā)泡過程中能夠在聚合物熔體中均勻分散，微發(fā)泡母粒還可包含分散在包覆樹脂中的分散劑，分散劑可為苯乙烯羧酸聚合物類分散劑。
另外，本發(fā)明還提供一種微發(fā)泡母粒的制備方法，微發(fā)泡母粒的制作工藝采用了混合、擠出、切割和冷卻方法，采用熔融擠出的方法，使用雙螺桿擠出機和單螺桿擠出機復(fù)配的形式，即雙螺桿擠出喂料，單螺桿擠出切粒。具體地，參見圖1，微發(fā)泡母粒的制備方法包括以下步驟：
S1、混合包覆樹脂、碳酸氫鈉、檸檬酸、活化劑以及成核劑，其中，碳酸氫鈉、偶氮二甲酞胺與檸檬酸的重量比為(25～50):(50～70):(25～50)；
S2、將混合后的原料放入擠出機內(nèi)熔融擠出，再被切粒機切成粒狀體；
S3、對粒狀體進行冷卻、篩選和干燥后得到微發(fā)泡母粒。
通過上述方法制備的微發(fā)泡母?？梢杂迷贖IPS(抗沖擊性聚苯乙烯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PVC(聚氯乙烯)、PS(聚苯乙烯)、PP(聚丙烯)和PE(聚乙烯)等常規(guī)熱塑性樹脂中，特別適合HIPS樹脂的擠出成型。采用該微發(fā)泡母粒進行發(fā)泡并經(jīng)擠出成型得到的微發(fā)泡材料，其保溫效果提升，表面效果好，具有孔徑小、泡孔分布均勻且輕量化的優(yōu)點。
以下將通過多個實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行進一步的說明。
實施例1
一種微發(fā)泡母粒，其包含包覆樹脂以及分散在包覆樹脂中的碳酸氫鈉、偶氮二甲酞胺、檸檬酸、活化劑、成核劑以及調(diào)節(jié)劑。其中，微發(fā)泡母粒的原料按重量份計包含LDPE樹脂35份、碳酸氫鈉36份、偶氮二甲酞胺60份、檸檬酸37份、氧化鋅0.6份、硬脂酸鋅0.6份、滑石粉0.8份以及硅氧烷0.5份。
這種微發(fā)泡母粒的制備方法，包括以下步驟：
S1、將LDPE樹脂35份、碳酸氫鈉36份、偶氮二甲酞胺60份、檸檬酸37份、氧化鋅0.6份、硬脂酸鋅0.6份、滑石粉0.8份以及硅氧烷0.5份放入混合機中，高速混合25分鐘。
S2、將混合后的原料放入雙螺桿擠出機內(nèi)在135℃、主螺桿轉(zhuǎn)速30r/min的工藝條件下熔融擠出，調(diào)整轉(zhuǎn)速和溫度，避免發(fā)泡劑提前分解。從雙螺桿擠出的熔料流入單螺桿擠出機，熔料經(jīng)過直徑為2～4mm的多個?？讛D出后被切粒機切成粒狀體。其中，擠出模上分布著20～100個?？?。
S3、用噴淋水對粒狀體充分冷卻，通過震動的多層濾網(wǎng)將粘連的大顆粒和水分離出來后，然后通過旋轉(zhuǎn)加熱風(fēng)機去除粒料表面上的水分，在60℃的真空烘箱中充分干燥6小時，制得微發(fā)泡母粒，微發(fā)泡母粒的重量為2～10g/粒。
實施例2
一種微發(fā)泡母粒，其包含包覆樹脂以及分散在包覆樹脂中的碳酸氫鈉、偶氮二甲酞胺、檸檬酸、活化劑、成核劑以及調(diào)節(jié)劑。其中，微發(fā)泡母粒的原料按重量份計包含LDPE樹脂20份、碳酸氫鈉10份、偶氮二甲酞胺50份、檸檬酸10份、氧化鋅0.2份、硬脂酸鋅0.2份、滑石粉0.5份以及硅氧烷0.1份。
這種微發(fā)泡母粒的制備方法，包括以下步驟：
S1、將LDPE樹脂20份、碳酸氫鈉10份、偶氮二甲酞胺50份、檸檬酸10份、氧化鋅0.2份、硬脂酸鋅0.2份、滑石粉0.5份以及硅氧烷0.1份放入混合機中，高速混合15分鐘。
S2、將混合后的原料放入雙螺桿擠出機內(nèi)在120℃、主螺桿轉(zhuǎn)速20r/min的工藝條件下熔融擠出，調(diào)整轉(zhuǎn)速和溫度，避免發(fā)泡劑提前分解。從雙螺桿擠出的熔料流入單螺桿擠出機，熔料經(jīng)過直徑為2～4mm的多個?？讛D出后被切粒機切成粒狀體。其中，擠出模上分布著20～100個模孔。
S3、用噴淋水對粒狀體充分冷卻，通過震動的多層濾網(wǎng)將粘連的大顆粒和水分離出來后，然后通過旋轉(zhuǎn)加熱風(fēng)機去除粒料表面上的水分，在40℃的真空烘箱中充分干燥4小時，制得微發(fā)泡母粒，微發(fā)泡母粒的重量為2～10g/粒。
實施例3
一種微發(fā)泡母粒，其包含包覆樹脂以及分散在包覆樹脂中的碳酸氫鈉、偶氮二甲酞胺、檸檬酸、活化劑、成核劑以及調(diào)節(jié)劑。其中，微發(fā)泡母粒的原料按重量份計包含LDPE樹脂50份、碳酸氫鈉50份、偶氮二甲酞胺75份、檸檬酸50份、氧化鋅1份、硬脂酸鋅1份、滑石粉1份以及硅氧烷1份。
這種微發(fā)泡母粒的制備方法，包括以下步驟：
S1、將LDPE樹脂50份、碳酸氫鈉50份、偶氮二甲酞胺75份、檸檬酸50份、氧化鋅1份、硬脂酸鋅1份、滑石粉1份以及硅氧烷1份放入混合機中，高速混合30分鐘。
S2、將混合后的原料放入雙螺桿擠出機內(nèi)在150℃、主螺桿轉(zhuǎn)速40r/min的工藝條件下熔融擠出，調(diào)整轉(zhuǎn)速和溫度，避免發(fā)泡劑提前分解。從雙螺桿擠出的熔料流入單螺桿擠出機，熔料經(jīng)過直徑為2～4mm的多個模孔擠出后被切粒機切成粒狀體。其中，擠出模上分布著20～100個?？?。
S3、用噴淋水對粒狀體充分冷卻，通過震動的多層濾網(wǎng)將粘連的大顆粒和水分離出來后，然后通過旋轉(zhuǎn)加熱風(fēng)機去除粒料表面上的水分，在80℃的真空烘箱中充分干燥8小時，制得微發(fā)泡母粒，微發(fā)泡母粒的重量為2～10g/粒。
實施例4
一種微發(fā)泡母粒，其包含包覆樹脂以及分散在包覆樹脂中的碳酸氫鈉、偶氮二甲酞胺、檸檬酸、活化劑、成核劑以及調(diào)節(jié)劑。其中，微發(fā)泡母粒的原料按重量份計包含LDPE樹脂35份、碳酸氫鈉50份、偶氮二甲酞胺50份、檸檬酸10份、氧化鋅0.8份、硬脂酸鋅0.6份、滑石粉0.6份以及硅氧烷0.6份。
這種微發(fā)泡母粒的制備方法，包括以下步驟：
S1、將LDPE樹脂35份、碳酸氫鈉50份、偶氮二甲酞胺50份、檸檬酸10份、氧化鋅0.8份、硬脂酸鋅0.6份、滑石粉0.6份以及硅氧烷0.6份放入混合機中，高速混合30分鐘。
S2、將混合后的原料放入雙螺桿擠出機內(nèi)在140℃、主螺桿轉(zhuǎn)速30r/min的工藝條件下熔融擠出，調(diào)整轉(zhuǎn)速和溫度，避免發(fā)泡劑提前分解。從雙螺桿擠出的熔料流入單螺桿擠出機，熔料經(jīng)過直徑為2～4mm的多個?？讛D出后被切粒機切成粒狀體。其中，擠出模上分布著20～100個?？?。
S3、用噴淋水對粒狀體充分冷卻，通過震動的多層濾網(wǎng)將粘連的大顆粒和水分離出來后，然后通過旋轉(zhuǎn)加熱風(fēng)機去除粒料表面上的水分，在70℃的真空烘箱中充分干燥5小時，制得微發(fā)泡母粒，微發(fā)泡母粒的重量為2～10g/粒。
實施例5
一種微發(fā)泡母粒，其包含包覆樹脂以及分散在包覆樹脂中的碳酸氫鈉、偶氮二甲酞胺、檸檬酸、活化劑、成核劑以及調(diào)節(jié)劑。其中，微發(fā)泡母粒的原料按重量份計包含LDPE樹脂40份、碳酸氫鈉10份、偶氮二甲酞胺50份、檸檬酸50份、氧化鋅0.6份、硬脂酸鋅0.8份、滑石粉0.9份以及硅氧烷0.1份。
這種微發(fā)泡母粒的制備方法，包括以下步驟：
S1、將LDPE樹脂40份、碳酸氫鈉10份、偶氮二甲酞胺50份、檸檬酸50份、氧化鋅0.6份、硬脂酸鋅0.8份、滑石粉0.9份以及硅氧烷0.1份放入混合機中，高速混合28分鐘。
S2、將混合后的原料放入雙螺桿擠出機內(nèi)在130℃、主螺桿轉(zhuǎn)速40r/min的工藝條件下熔融擠出，調(diào)整轉(zhuǎn)速和溫度，避免發(fā)泡劑提前分解。從雙螺桿擠出的熔料流入單螺桿擠出機，熔料經(jīng)過直徑為2～4mm的多個?？讛D出后被切粒機切成粒狀體。其中，擠出模上分布著20～100個?？住?/p>
S3、用噴淋水對粒狀體充分冷卻，通過震動的多層濾網(wǎng)將粘連的大顆粒和水分離出來后，然后通過旋轉(zhuǎn)加熱風(fēng)機去除粒料表面上的水分，在40℃的真空烘箱中充分干燥8小時，制得微發(fā)泡母粒，微發(fā)泡母粒的重量為2～10g/粒。
實施例6
一種微發(fā)泡母粒，其包含包覆樹脂以及分散在包覆樹脂中的碳酸氫鈉、偶氮二甲酞胺、檸檬酸、活化劑、成核劑以及調(diào)節(jié)劑。其中，微發(fā)泡母粒的原料按重量份計包含LDPE樹脂20份、碳酸氫鈉40份、偶氮二甲酞胺50份、檸檬酸20份、氧化鋅0.9份、硬脂酸鋅0.5份、滑石粉0.7份以及硅氧烷0.2份。
這種微發(fā)泡母粒的制備方法，包括以下步驟：
S1、將LDPE樹脂20份、碳酸氫鈉40份、偶氮二甲酞胺50份、檸檬酸20份、氧化鋅0.9份、硬脂酸鋅0.5份、滑石粉0.7份以及硅氧烷0.2份放入混合機中，高速混合30分鐘。
S2、將混合后的原料放入雙螺桿擠出機內(nèi)在125℃、主螺桿轉(zhuǎn)速25r/min的工藝條件下熔融擠出，調(diào)整轉(zhuǎn)速和溫度，避免發(fā)泡劑提前分解。從雙螺桿擠出的熔料流入單螺桿擠出機，熔料經(jīng)過直徑為2～4mm的多個模孔擠出后被切粒機切成粒狀體。其中，擠出模上分布著20～100個?？?。
S3、用噴淋水對粒狀體充分冷卻，通過震動的多層濾網(wǎng)將粘連的大顆粒和水分離出來后，然后通過旋轉(zhuǎn)加熱風(fēng)機去除粒料表面上的水分，在50℃的真空烘箱中充分干燥7小時，制得微發(fā)泡母粒，微發(fā)泡母粒的重量為2～10g/粒。
進一步地，本發(fā)明還提供一種冰箱發(fā)泡板，其由熱塑性樹脂與上述的微發(fā)泡母粒經(jīng)發(fā)泡后擠出成型。其中，熱塑性樹脂可為HIPS(抗沖擊性聚苯乙烯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PVC(聚氯乙烯)、PS(聚苯乙烯)、PP(聚丙烯)和PE(聚乙烯)等，微發(fā)泡母粒添加的重量比為1％～10％，具體比例需要根據(jù)發(fā)泡密度和性能要求來確定。這種微發(fā)泡母粒在發(fā)泡過程中要關(guān)閉抽真空裝置，而且過程中要使計量泵保持較大的前后壓力差，從而保證發(fā)泡劑的發(fā)泡動力，其中，壓力差可控制在5～15MPa。
上述微發(fā)泡母粒應(yīng)用在冰箱行業(yè)中熔融指數(shù)為2～5g/10min的HIPS擠出成型板材上，能夠解決擠出發(fā)泡過程中由于拉伸、壓縮造成的孔徑分布不均、串孔、破孔等產(chǎn)生的氣痕、塌陷和鼓包等表面效果差和物理機械性能低的缺陷。并且，此類型微發(fā)泡母粒特別適合擠出孔徑80～120μm的泡孔占比在95％左右的發(fā)泡板材。
進一步地，添加上述各個實施例中的微發(fā)泡母粒對HIPS擠出成型板材性能影響具體見下表：
從上表可知，發(fā)泡板材的比重可以降低10～15％，并且，物理機械性能基本不降低。采用上述技術(shù)方案中的微發(fā)泡母粒進行發(fā)泡并經(jīng)擠出成型得到的微發(fā)泡材料，其具有孔徑小、泡孔分布均勻且輕量化的優(yōu)點。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域均包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。