化學(xué)發(fā)泡法擠出PE低發(fā)泡材料研究

摘要采用化學(xué)交聯(lián)、化學(xué)發(fā)泡法擠出了低發(fā)泡PE棒材.研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)口模溫度為170℃左右、螺桿轉(zhuǎn)速為55r/min～64r／min時，熔體的黏度、彈性適合發(fā)泡；而當(dāng)每100gPE中，AC用量為2g，DCP用量為0.2g～0.4g，ZnO+Zn(St)2用量為2g時，可以得到外觀光滑、手感好、泡孔細(xì)密的PE低發(fā)泡材料.

關(guān)鍵詞擠壓；發(fā)泡劑；交聯(lián)0引言

聚乙烯(PE)泡沫塑料具有優(yōu)異的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，它的低發(fā)泡制品質(zhì)輕、耐腐蝕、隔熱、絕緣，具有一定的韌性，可進(jìn)行釘、鋸等機(jī)械性加工，廣泛用于化工、建筑等領(lǐng)域.近年來裝飾市場對化學(xué)建材需求的增長，給泡沫材料的開發(fā)提供了很好的機(jī)遇.PE泡沫的成型工藝分為化學(xué)發(fā)泡法和物理發(fā)泡法.物理發(fā)泡法需專用輸送物理發(fā)泡劑的設(shè)備，或增加很繁瑣的工藝，成本較高.化學(xué)發(fā)泡法又分化學(xué)交聯(lián)和輻射交聯(lián)，而輻射交聯(lián)也需很昂貴的輻照設(shè)備，投資很大；化學(xué)交聯(lián)生產(chǎn)PE發(fā)泡制品多見于模壓法生產(chǎn)，生產(chǎn)不連續(xù)，制品應(yīng)用受到很大限制.鑒于此，筆者對PE擠出化學(xué)交聯(lián)發(fā)泡工藝及助劑進(jìn)行了初步的探討.1實驗

1.1原料與設(shè)備

高密度聚乙烯HDPE，工業(yè)品；低密度聚乙烯LDPE，工業(yè)品；偶氮二甲酰胺AC，工業(yè)品；過氧化二異丙苯DCP，化學(xué)純；氧化鋅ZnO，硬酯酸鋅Zn(St)2，碳酸鈣等均為工業(yè)品.

SK－160B雙輥煉塑機(jī)，上海橡膠機(jī)械廠；LSJ120轉(zhuǎn)矩流變儀,上海輕機(jī)模具廠；其他實驗儀器自制.

1.2工藝流程1.3性能測試

密度測定按GB1033－70進(jìn)行；用肉眼觀測發(fā)泡樣條的外觀及泡孔結(jié)構(gòu).2結(jié)果與討論

2.1工藝條件對泡沫性能的影響

2.1.1溫度對于擠出PE發(fā)泡材料，加工溫度直接影響熔體的粘彈性和泡沫的穩(wěn)定性.首先在混煉時，混煉溫度須低于交聯(lián)劑DCP的分解溫度，否則DCP一旦分解發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，將影響PE擠出的順利進(jìn)行.因此交聯(lián)劑、發(fā)泡劑應(yīng)最后加入，且輥溫應(yīng)低于130℃．

擠出溫度的控制如下：自料斗至口模第一段130℃～140℃；第二段140℃～150℃；第三段165℃～175℃；口模160℃～170℃.其中口模溫度的控制是關(guān)鍵，口模溫度對發(fā)泡制品的密度影響如圖1.從圖1可看出，隨著口模溫度的提高，制品密度呈下降趨勢，當(dāng)口模溫度超過180℃時，制品表面毛糙，發(fā)泡出現(xiàn)不均勻大孔，密度有上升趨勢，說明熔體彈性變差，氣泡破裂，氣體散失.當(dāng)口模溫度太低時，發(fā)泡劑分解不均勻，也不會得到均勻、密度較低的發(fā)泡制品.因此，在擠出發(fā)泡過程中，要求熔體的流變行為、發(fā)泡劑的分解和PE的交聯(lián)作用相適應(yīng).溫度過高，熔體的黏度太低，彈性變差，氣泡不易保持而導(dǎo)致破裂，表面毛糙，因此口模溫度在170℃左右為宜.圖1口模溫度與制品密度的關(guān)系2.1.2螺桿轉(zhuǎn)速PE的熔體黏度對壓力的敏感性較大，螺桿轉(zhuǎn)速決定了熔體的剪切壓力大小，即PE熔體的黏度直接受螺桿轉(zhuǎn)速的影響，也即螺桿轉(zhuǎn)速影響PE發(fā)泡材料的性能.提高螺桿轉(zhuǎn)速，黏度下降.若螺桿轉(zhuǎn)速過高，發(fā)泡劑分解后氣體不易保持，易產(chǎn)生氣泡破裂、表面毛糙的現(xiàn)象；相反，若轉(zhuǎn)速過低，生產(chǎn)效率太低，且氣泡會有大孔現(xiàn)象，發(fā)泡不均勻.因此，轉(zhuǎn)速的控制應(yīng)合理.在相同配方、相同工藝條件下，只改變螺桿轉(zhuǎn)速得出結(jié)果如表1所示.從表1看出，隨著螺桿轉(zhuǎn)速的提高，制品的密度降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過64r／min以后，密度又會增加，表面略粗糙，泡孔結(jié)構(gòu)不均勻，說明螺桿轉(zhuǎn)速過高過低對PE低發(fā)泡均不利，適合的轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)在55r／min～64r／min.表1螺桿軒速對制品性能的影響螺桿轉(zhuǎn)速

/r.min－1密度

/g.cm－