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CN109370005B - 一种可丝印吹塑微发泡工具箱及其制备方法 - Google Patents

一种可丝印吹塑微发泡工具箱及其制备方法 Download PDF

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CN109370005B CN201811165719.5A CN201811165719A CN109370005B CN 109370005 B CN109370005 B CN 109370005B CN 201811165719 A CN201811165719 A CN 201811165719A CN 109370005 B CN109370005 B CN 109370005B
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Abstract

本发明涉及一种微发泡工具箱材料及其制备方法，尤其是一种可丝印吹塑微发泡工具箱材料及其制备方法。本发明的材料包括以下重量份数的组分：聚乙烯70‑90份，超高流动性聚乙烯5‑15份，填充剂0‑10份，极性改性剂1‑10份，相容剂1‑5份，增韧剂1‑15份，发泡剂1‑10份，发泡助剂3‑15份，其他助剂0.5‑2份。并公开了其制备方法。本发明材料成型泡孔细腻，泡孔密度高，微发泡工具箱表面光滑、均匀，油漆可均匀涂抹、铺展，质感丰富，丝印油漆粘接力强，附着力测试无脱落，满足工具箱丝印要求，且可满足多种类型油墨丝印，同时还具有重量轻、缓冲性好、尺寸稳定性好、成型周期短，成品合格率高等特点。

Description

一种可丝印吹塑微发泡工具箱及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种工具箱材料及其制备方法，尤其是一种可丝印吹塑微发泡工具箱及其制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
吹塑工具箱将各种工具集合在一起，方便使用和管理维护。在满足基本力学性能要求的前提下，还要求外观精美。其中，外观精美主要是通过丝印方法获得。吹塑微发泡技术因其特有的三明治结构，在满足工具箱产品力学性能要求的前提下，可实现大幅重量减轻，既可显著降低产品成本又可以改善产品的便携性，提高产品的集成性。然而，实际应用中，因工具箱发泡过程属于自由发泡，产生产品表面不光滑、麻点等缺陷，而工具箱丝印过程具有非常严格的表面平整度要求。以上缺陷极易在丝印过程中被放大，会严重影响后期产品商标等的丝印效果，产生字体不清晰、发花、不完整、拖墨，漏印，错位，重叠，涂抹不均等不良现象，甚至导致油墨脱落等，严重影响工具箱的外观质量。要实现微发泡技术在工具箱领域的推广和使用，这是一项非常亟待解决的问题。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供可丝印吹塑微发泡工具箱及其制备方法，本发明材料成型泡孔细腻，泡孔密度高，微发泡工具箱表面光滑、均匀，油漆可均匀涂抹、铺展，质感丰富，丝印油漆粘接力强，3M胶带油墨附着力测试无脱落，满足工具箱丝印要求，而且可满足水性、油性、混合等多种类型油墨丝印，同时还具有重量轻、缓冲性好、尺寸稳定性好、成型周期短，成品合格率高等特点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可丝印吹塑微发泡工具箱材料，包括以下重量份数的组分：
聚乙烯70-90份
超高流动性聚乙烯5-15份，
填充剂0-10份，
极性改性剂1-10份，
相容剂1-5份，
增韧剂1-15份，
发泡剂1-10份，
发泡助剂3-15份，
其他助剂0.5-2份
满足外观丝印要求的微发泡工具箱产品泡孔直径小于80微米，泡孔形状为椭圆形或者圆形。
进一步技术方案，所述聚乙烯为高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯中的一种或者两种混合物，优选高密度聚乙烯。所述超高流动性聚乙烯熔融指数超过150g/10min；优选熔融指数为1500g/10min的超高流动性聚乙烯。
进一步技术方案，所述填充剂为碳酸钙、滑石粉、玻璃纤维、硫酸钡中的一种，优选滑石粉。
进一步技术方案，所述极性改性剂为聚乙烯醇、季戊四醇、三甘醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚马来酸酐、乙醇酸中的一种或两种组合物；优选乙醇酸与聚醚多元醇的组合物。
进一步技术方案，所述相容剂为功能化接枝聚烯烃，例如，马来酸酐接枝聚乙烯，马来酸酐接枝乙烯-α烯烃共聚物、甲基丙烯酸脱水甘油酯接枝聚乙烯等，优选马来酸酐接枝聚乙烯。
进一步技术方案，所述增韧剂为低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、乙烯-α烯烃共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙丙橡胶中的一种，优选乙烯-α烯烃共聚物。
进一步技术方案，所述发泡剂为有机、无机型发泡剂中的一种或两种组合，其中有机发泡剂为肼及其衍生物类发泡剂、叠氮化合物、三唑类发泡剂中的一种，优选叠氮化合物，无机型发泡剂为重碳酸盐类、碳酸盐类、碳酸氢盐、过氧化物及其衍生物中的一种，优选碳酸氢盐。
进一步技术方案，所述发泡助剂为有机酸及其盐类，例如硬脂酸及其金属盐类、柠檬酸及其盐类、酵母、己二酸及其盐类、水杨酸及其盐类衍生物、绿原酸及其盐类等，优选水杨酸及其盐类；
进一步技术方案，所述助剂为分散剂和抗氧剂，其中所述分散剂为油酸酰胺、硬脂酸丁脂、聚乙烯蜡、硬脂酸甘油酯中的一种，优选聚乙烯蜡。所述抗氧剂为1010、168中的一种。
一种可丝印吹塑微发泡工具箱的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将聚乙烯70-90份，超高流动性聚乙烯5-15份，填充剂0-10份，极性改性剂1-10份，相容剂1-5份，增韧剂1-15份，发泡剂1-10份，发泡助剂3-15份，其他助剂0.5-2份在混合机中混合3-5min，通过料斗加入到双螺杆挤出机中，在130-210℃温度下造粒，螺杆转速200-800r/min，得到吹塑聚乙烯复合材料；
步骤二：将发泡剂按照重量份数预先在高混机中进行充分混合，然后由侧喂料口加入单螺杆吹塑机中；同时，将步骤一获得的聚乙烯复合材料加入到单螺杆吹塑机料筒；在130-210℃温度下，进行吹塑，获得具有微孔形态的微发泡汽车风道。，其中，单螺杆吹塑机长径比超过18：1，压缩比超过20：1，单螺杆吹塑机为分离型、屏障型、分流型螺杆吹塑机中的一种。优选长径比22：1，压缩比为23：1的分流型螺杆。
有益效果
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明获得了满足可丝印工艺的吹塑微发泡工具箱，其特点有发泡微孔平均孔径小于80um，泡孔均匀、无塌陷，实现了微发泡产品致密光滑表面，无泡痕凹坑等缺陷，满足丝印油墨印刷表面要求；油漆附着力强，满足工具箱3M胶带粘接测试的油墨无脱落实验要求。另外，它还具有较好的刚性、优良的缓冲性、隔热、隔音性能等优点，提高了乘车舒适性。产品还具有良好的长期热老化性能，满足了工具箱产品高低温冲击实验、低温跌落实验（-40℃）等实验要求。
2、本发明通过超高流动性聚乙烯改善聚乙烯分子量分布，与增韧剂协效使用改善了聚乙烯的在发泡过程中的抗熔垂能力和熔体拉伸性能，满足工具箱尤其是具有高拉伸结构的工具箱对微发泡材料的成型要求，亦有利于增加气泡成核，减小泡孔尺寸，有利于产品光滑表面形成，满足工具箱丝印平整光面要求；本发明中发泡助剂可以减少发泡剂分解残留，提高气体在吹塑过程中的保留率，保证产品重量减轻，同时有机、无机成核剂的复配使用具有更强更好的泡孔成核活性，显著微细化泡孔作用，增加泡孔密度，稳定泡孔结构，利于改善工具箱外观质量。
3、通过相容剂和极性改性剂协调作用，有效改善极性改性剂在聚乙烯中的分散以及聚乙烯材料的表面极性，增强聚乙烯对丝印油墨的附着力，达到更好的丝印效果，满足水性、油性、混合型等各种油墨丝印要求。
4、本发明材料的制备方法中，将发泡剂通过侧喂料引入，这有利于避免发泡剂在螺杆中的提前分解，气体的浪费，提高发泡剂效率；另一方面，优选的设备螺杆可以有效改善气体在聚合物熔体中的分散，增强气体成核性，有利于改善产品外观的平滑性。
5、本发明提供该材料的制备方法，工艺可控，生产成本低，效率高、易于实现工业化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例
一种可丝印吹塑微发泡工具箱的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将聚乙烯70-90份，超高流动性聚乙烯5-15份，填充剂0-10份，极性改性剂1-10份，相容剂1-5份，增韧剂1-15份，发泡剂1-10份，发泡助剂3-15份，其他助剂0.5-2份在混合机中混合3-5min，通过料斗加入到双螺杆挤出机中，在130-210℃温度下造粒，螺杆转速200-800r/min，得到吹塑聚乙烯复合材料；
步骤二：将发泡剂按照重量份数预先在高混机中进行充分混合，然后由侧喂料口加入单螺杆吹塑机中；同时，将步骤一获得的聚乙烯复合材料加入到单螺杆吹塑机料筒；在130-210℃温度下，进行吹塑，获得具有微孔形态的微发泡汽车风道。，其中，单螺杆吹塑机长径比超过18：1，压缩比超过20：1，单螺杆吹塑机为分离型、屏障型、分流型螺杆吹塑机中的一种。优选长径比22：1，压缩比为23：1的分流型螺杆。
满足外观丝印要求的微发泡工具箱产品泡孔直径小于80微米，泡孔形状为椭圆形或者圆形。
所述聚乙烯为高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯中的一种或者两种混合物，优选高密度聚乙烯。所述超高流动性聚乙烯熔融指数超过150g/10min；优选熔融指数为1500g/10min的超高流动性聚乙烯。
所述填充剂为碳酸钙、滑石粉、玻璃纤维、硫酸钡中的一种，优选滑石粉。
所述极性改性剂为聚乙烯醇、季戊四醇、三甘醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚马来酸酐、乙醇酸中的一种或两种组合物；优选乙醇酸与聚醚多元醇的组合物。
所述相容剂为功能化接枝聚烯烃，例如，马来酸酐接枝聚乙烯，马来酸酐接枝乙烯-α烯烃共聚物、甲基丙烯酸脱水甘油酯接枝聚乙烯等，优选马来酸酐接枝聚乙烯。
所述增韧剂为低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、乙烯-α烯烃共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙丙橡胶中的一种，优选乙烯-α烯烃共聚物。
所述发泡剂为有机、无机型发泡剂中的一种或两种组合，其中有机发泡剂为肼及其衍生物类发泡剂、叠氮化合物、三唑类发泡剂中的一种，优选叠氮化合物，无机型发泡剂为重碳酸盐类、碳酸盐类、碳酸氢盐、过氧化物及其衍生物中的一种，优选碳酸氢盐。
所述发泡助剂为有机酸及其盐类，例如硬脂酸及其金属盐类、柠檬酸及其盐类、酵母、己二酸及其盐类、水杨酸及其盐类衍生物、绿原酸及其盐类等，优选水杨酸及其盐类；
所述助剂为分散剂和抗氧剂，其中所述分散剂为油酸酰胺、硬脂酸丁脂、聚乙烯蜡、硬脂酸甘油酯中的一种，优选聚乙烯蜡。所述抗氧剂为1010、168中的一种。
根据上述制备方法，对比例1、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4，具体配方如下表所示：
组分 对比例1 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
高密度聚乙烯 100 70 80
线性低密度聚乙烯 90 75
超高流动性聚乙烯 15 5 10 8
滑石粉 10
碳酸钙 7
玻璃纤维 3
聚乙二醇 10
乙醇酸 1 2 1
聚醚多元醇 3
聚乙烯醇 5
马来酸酐接枝聚乙烯 5 1
马来酸酐接枝乙烯-α乙烯共聚物 2 3
乙烯-α乙烯共聚物 10 8
乙丙橡胶 1 15
叠氮酸 0.5 3
碳酸氢钠 0.5 4
4，4’-氧化双苯磺酰肼 3 1
碳酸钠 7
柠檬酸钠 15
硬脂酸 3
水杨酸 10 5
抗氧剂1010 0.5 0.3 1 0.5 0.4
聚乙烯蜡 0.2 1 0.6
油酸酰胺 1
对上表中的对比例和实施例进行检测，性能结果如下表所示：
本发明产品对比例和实施例性能表
检测项目 标准 对比例1 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
抗熔垂性能/cm JL法 51 22 20 18 25
泡孔平均直径/微米 JL法 65 79 43 52
泡孔密度/x10<sup>3</sup>个/cm<sup>3</sup> JL 法 3.68 3.31 4.02 3.43
密度/g/cm<sup>3</sup> ISO 1183 0.96 0.40 0.56 0.43 0.41
达因值/达因 达因笔法 26 56 48 60 58
悬臂梁缺口冲击强度/kJ/m<sup>2</sup>（23℃） ISO 179 NB NB NB NB NB
注：熔垂性能测试条件为190℃，测试时间为30min，测试样条下垂长度，越短证明材料抗熔垂性越好。
从以上结果可以看出，与对比例1比较，本发明实施例1、实施例2、实施例3、实施例4抗熔垂性能更好，意味着在吹塑过程中，本发明熔体抗拉伸效果更好，有利于维持泡孔稳定性；同时，通过密度可以看出，产品重量减少至少40%以上，保证了微发泡工具箱的轻量化和便携性。同时，本发明泡孔直径均小于80微米，可显著减少产品表观缺陷，有利于实现产品表面的平滑性，符合油墨丝印要求；另一方面，本发明的达因值显著高于对比例1，说明产品的极性更高，意味着与油墨的结合力更强，有利于油墨在产品表面的铺展和均匀性，解决了油墨在微发泡工具箱上均匀涂抹和附着力问题。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种可丝印吹塑微发泡工具箱，其特征在于，材料包括以下重量份数的组分：
聚乙烯70-90份
超高流动性聚乙烯5-15份
填充剂0-10份，
极性改性剂1-10份
相容剂1-5份
增韧剂1-15份
发泡剂1-10份
发泡助剂3-15份
其他助剂0 .5-2份；
所述极性改性剂为聚乙烯醇、季戊四醇、三甘醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚马来酸酐、乙醇酸中的一种或两种组合物；
所述发泡剂为有机、无机型发泡剂中的一种或两种组合，其中有机发泡剂为肼类发泡剂、叠氮化合物、三唑类发泡剂中的一种，无机型发泡剂为碳酸盐类、碳酸氢盐、过氧化物中的一种；
所述超高流动性聚乙烯的熔融指数超过150g/10min；
所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，马来酸酐接枝乙烯-α烯烃共聚物、甲基丙烯酸脱水甘油酯接枝聚乙烯中一种；
所述增韧剂为低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、乙烯-α烯烃共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙丙橡胶中的一种；
所述发泡助剂为有机酸及其盐类，有机酸及其盐类发泡剂助剂为硬脂酸及其金属盐类、柠檬酸及其盐类、己二酸及其盐类、水杨酸及其盐类、绿原酸及其盐类中一种；
所述的发泡剂由侧喂料口加入单螺杆吹塑机中。
2.根据权利要求1所述可丝印吹塑微发泡工具箱材料，其特征在于：所述的聚醚多元醇是聚乙二醇。
3.根据权利要求2所述可丝印吹塑微发泡工具箱材料，其特征在于：所述超高流动性聚乙烯的熔融指数为1500g/10min。
4.根据权利要求1所述可丝印吹塑微发泡工具箱材料，其特征在于：所述聚乙烯为高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯中的一种或者两种混合物；
所述填充剂为碳酸钙、滑石粉、玻璃纤维、硫酸钡中的一种。
5.根据权利要求4所述可丝印吹塑微发泡工具箱材料，其特征在于：所述填充剂为滑石粉。
6.根据权利要求1所述可丝印吹塑微发泡工具箱材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，所述增韧剂为乙烯-α烯烃共聚物，所述极性改性剂为乙醇酸与聚醚多元醇的组合物。
7.根据权利要求1所述可丝印吹塑微发泡工具箱材料，其特征在于：所述有机发泡剂为叠氮化合物；所述无机发泡剂为碳酸氢盐，所述发泡助剂为水杨酸及其盐类。
8.根据权利要求1所述可丝印吹塑微发泡工具箱材料，其特征在于：所述助剂为分散剂和抗氧剂，其中，所述分散剂为油酸酰胺、硬脂酸丁脂、聚乙烯蜡、硬脂酸甘油酯中的一种；所述抗氧剂为1010、168中的一种。
9.根据权利要求1所述可丝印吹塑微发泡工具箱材料，其特征在于：所述微发泡工具箱材料的泡孔直径小于80微米，泡孔形状为椭圆形或者圆形。
10.权利要求1-9任一项所述可丝印吹塑微发泡工具箱材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将聚乙烯70-90份，超高流动性聚乙烯5-15份，填充剂0-10份，极性改性剂1-10份，相容剂1-5份，增韧剂1-15份，发泡助剂3-15份，其他助剂0 .5-2份在混合机中混合3-5min，通过料斗加入到双螺杆挤出机中，在130-210℃温度下造粒，螺杆转速200-800r/min，得到吹塑聚乙烯复合材料；
步骤二：将发泡剂1-10份按照重量份数预先在高混机中进行充分混合，然后由侧喂料口加入单螺杆吹塑机中；同时，将步骤一获得的聚乙烯复合材料加入到单螺杆吹塑机料筒；在130-210℃温度下，进行吹塑，获得具有微孔形态的微发泡工具箱材料。
11.根据权利要求10所述可丝印吹塑微发泡工具箱材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤二中，单螺杆吹塑机长径比超过18：1，压缩比超过20：1，单螺杆吹塑机为分离型、屏障型、分流型螺杆吹塑机中的一种。
12.根据权利要求11所述可丝印吹塑微发泡工具箱材料的制备方法，其特征在于：所述的单螺杆吹塑机为长径比22：1，压缩比为23：1的分流型螺杆吹塑机。
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