本發(fā)明涉及聚乙烯，具體涉及一種聚乙烯改性發(fā)泡棉及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚乙烯發(fā)泡棉是非交聯(lián)閉孔結(jié)構(gòu)，又稱epe珍珠棉,是一種新型環(huán)保的包裝材料；它由低密度聚乙烯經(jīng)物理發(fā)泡產(chǎn)生無數(shù)的獨立氣泡構(gòu)成；克服了普通發(fā)泡膠易碎、變形、恢復(fù)性差的缺點；具有隔水防潮、防震、隔音、保溫、韌性強、循環(huán)再造、環(huán)保、抗撞力強等諸多優(yōu)點，亦具有很好的抗化學(xué)性能，是傳統(tǒng)包裝材料的理想代替品。

2、然而傳統(tǒng)的聚乙烯發(fā)泡棉在隔熱保溫領(lǐng)域的應(yīng)用仍然存在一些問題。一方面，低密度聚乙烯經(jīng)過物理發(fā)泡得到的氣泡結(jié)構(gòu)為非交聯(lián)型閉孔結(jié)構(gòu)，尺寸在微米量級，大于空氣分子的平均自由程，因此對氣體分子的傳熱抑制效果不理想。所以，聚乙烯發(fā)泡棉的隔熱保溫效果不理想、熱導(dǎo)率較高(室溫?zé)釋?dǎo)率約為0.041w/m·k)。另外一方面，聚乙烯發(fā)泡棉的成分為有機物聚乙烯，使用其作為保溫材料，阻燃性能差，只要遇到火源，容易發(fā)生燃燒，對人們的生命安全造成巨大的威脅和傷害。如果能夠制備具有極低熱導(dǎo)率、保溫效果好、機械性能佳、具有一定阻燃性、經(jīng)濟耐用的聚乙烯發(fā)泡棉材料，將很大程度解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提出一種聚乙烯改性發(fā)泡棉及其制備方法，制備方法簡單，原料來源廣，制得的聚乙烯改性發(fā)泡棉具有較好的力學(xué)性能，回彈性好，保溫和阻燃性能佳，耐溫、耐熱性能好，經(jīng)濟耐用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種聚乙烯改性發(fā)泡棉的制備方法，將二氧化硅氣凝膠表面沉積復(fù)合金屬氧化物，表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑改性后，依次與三氯氧磷和dopo反應(yīng)，加入低密度聚乙烯中，與乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、敏化劑、聚乙烯蠟混合開煉，然后加入發(fā)泡劑，塑化，出片，輻射交聯(lián)，發(fā)泡，冷卻，制得聚乙烯改性發(fā)泡棉。

4、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，包括以下步驟：

5、s1.二氧化硅氣凝膠的制備：將正硅酸烷基酯、乙醇和水混合均勻，調(diào)節(jié)溶液ph值為堿性，攪拌形成凝膠，加入乙醇老化，干燥，得到二氧化硅氣凝膠；

6、s2.復(fù)合金屬氧化物的沉積：將二氧化硅氣凝膠、硝酸鎂、硝酸鋁溶于水中，滴加堿液，加熱沉積晶化，過濾，洗滌，干燥，煅燒，制得復(fù)合金屬氧化物沉積二氧化硅氣凝膠；

7、s3.改性：將復(fù)合金屬氧化物沉積二氧化硅氣凝膠加入乙醇中，加入復(fù)合硅烷偶聯(lián)劑，加熱攪拌反應(yīng)，離心，洗滌，干燥，制得改性氣凝膠；

8、s4.與三氯氧磷的反應(yīng)：將改性氣凝膠加入乙腈中，加入催化劑，攪拌混合均勻，加入三氯氧磷，加熱回流攪拌反應(yīng)，離心，洗滌，干燥，制得初級阻燃改性氣凝膠；

9、s5.與dopo的反應(yīng)：將初級阻燃改性氣凝膠和dopo加入甲苯中，加熱回流攪拌反應(yīng)，離心，洗滌，干燥，制得阻燃改性氣凝膠；

10、s6.聚乙烯改性發(fā)泡棉的制備：將低密度聚乙烯開煉融化，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物，攪拌混合均勻，加入敏化劑、硬脂酸丁酯、聚乙烯蠟和阻燃改性氣凝膠開煉，然后加入發(fā)泡劑，塑化，出片，輻射交聯(lián)，發(fā)泡，冷卻，制得聚乙烯改性發(fā)泡棉。

11、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s1中所述正硅酸烷基酯、乙醇和水的質(zhì)量比為15-20：110-130：40-60，所述調(diào)節(jié)溶液ph值為9.5-10.5，所述老化的時間為24-28h。

12、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s2中所述二氧化硅氣凝膠、硝酸鎂、硝酸鋁的質(zhì)量比為100:10-12:12-15，所述堿液為氨水，所述加熱沉積晶化的溫度為85-95℃，時間為20-40min，所述煅燒的溫度為600-700℃，時間為2-4h。

13、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s3中所述復(fù)合金屬氧化物沉積二氧化硅氣凝膠、復(fù)合硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為10:1-2，所述復(fù)合硅烷偶聯(lián)劑為kh560和kh570的混合物，質(zhì)量比為3-5:10，所述加熱攪拌反應(yīng)的溫度為40-50℃，時間為1-3h。

14、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s4中所述改性氣凝膠、催化劑、三氯氧磷的質(zhì)量比為10:0.01-0.015:1-2，所述加熱回流攪拌反應(yīng)的時間為1-2h，所述催化劑為ticl4。

15、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s5中所述初級阻燃改性氣凝膠和dopo的質(zhì)量比為10:3-4，所述加熱回流攪拌反應(yīng)2-4h。

16、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s6中所述低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、敏化劑、硬脂酸丁酯、聚乙烯蠟、阻燃改性氣凝膠、發(fā)泡劑的質(zhì)量比為100:7-9:3-5:1-2:3-5:1-3:7-10:12-17，所述輻射交聯(lián)為吸收劑量為75-95kgy輻射交聯(lián)4-7min，所述發(fā)泡的溫度為180-200℃，時間為7-10min，所述敏化劑為硬脂酸鋅和zno的混合物，質(zhì)量比為1:3-5，所述發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺。

17、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，具體包括以下步驟：

18、s1.二氧化硅氣凝膠的制備：將15-20重量份正硅酸烷基酯、110-130重量份乙醇和40-60重量份水混合均勻，調(diào)節(jié)溶液ph值為9.5-10.5，攪拌形成凝膠，加入100-200重量份乙醇老化24-28h，干燥，球磨1h，得到二氧化硅氣凝膠；

19、s2.復(fù)合金屬氧化物的沉積：將100重量份二氧化硅氣凝膠、10-12重量份硝酸鎂、12-15重量份硝酸鋁溶于水中，滴加氨水至溶液ph值為8.5-9.5，加熱至85-95℃，沉積晶化20-40min，過濾，洗滌，干燥，600-700℃煅燒2-4h，制得復(fù)合金屬氧化物沉積二氧化硅氣凝膠；

20、s3.改性：將10重量份復(fù)合金屬氧化物沉積二氧化硅氣凝膠加入乙醇中，加入1-2重量份復(fù)合硅烷偶聯(lián)劑，加熱至40-50℃，攪拌反應(yīng)1-3h，離心，洗滌，干燥，制得改性氣凝膠；

21、所述復(fù)合硅烷偶聯(lián)劑為kh560和kh570的混合物，質(zhì)量比為3-5:10；

22、s4.與三氯氧磷的反應(yīng)：將10重量份改性氣凝膠加入乙腈中，加入0.01-0.015重量份催化劑ticl4，攪拌混合均勻，加入1-2重量份三氯氧磷，加熱回流攪拌反應(yīng)1-2h，離心，洗滌，干燥，制得初級阻燃改性氣凝膠；

23、s5.與dopo的反應(yīng)：將10重量份初級阻燃改性氣凝膠和3-4重量份dopo加入甲苯中，加熱回流攪拌反應(yīng)2-4h，離心，洗滌，干燥，制得阻燃改性氣凝膠；

24、s6.聚乙烯改性發(fā)泡棉的制備：將100重量份低密度聚乙烯加熱至110-115℃開煉融化2-4min，加入7-9重量份乙烯-醋酸乙烯共聚物和3-5重量份乙烯-丙烯酸共聚物開煉，攪拌混合1-3min，加入1-2重量份敏化劑、3-5重量份硬脂酸丁酯、1-3重量份聚乙烯蠟和7-10重量份阻燃改性氣凝膠開煉1-3min，然后加入12-17重量份發(fā)泡劑，經(jīng)過反復(fù)打倒三角的方式使混合物塑化2-4min，出片，在110-115℃平板硫化劑上加壓至12-15mpa熔融處理4-6min后，卸壓，保持10mpa冷卻成型，吸收劑量為75-95kgy輻射交聯(lián)4-7min，180-200℃發(fā)泡7-10min，冷卻，制得聚乙烯改性發(fā)泡棉；

25、所述敏化劑為硬脂酸鋅和zno的混合物，質(zhì)量比為1:3-5。

26、本發(fā)明進(jìn)一步保護一種上述的制備方法制得的聚乙烯改性發(fā)泡棉。

27、本發(fā)明具有如下有益效果：

28、本發(fā)明制備了一種通過阻燃改性氣凝膠和硬脂酸丁酯填充部分聚乙烯改性發(fā)泡棉，一方面通過輻射交聯(lián)，能夠細(xì)化聚乙烯改性發(fā)泡棉的孔結(jié)構(gòu)，提高發(fā)泡棉的保溫性能，同時，填充的硬脂酸丁酯為較好的相變材料，原位生成復(fù)合定型相變材料，進(jìn)一步增強材料的保溫性能，還能提高材料的回彈性，減小永久形變。

29、另一方面，通過添加阻燃改性氣凝膠，氣凝膠的微孔結(jié)構(gòu)也能提高發(fā)泡棉的保溫性能，同時，二氧化硅氣凝膠表面采用共沉淀的方法沉積的復(fù)合氧化鎂和氧化鋁，氧化鎂具有高度耐火絕緣性能，經(jīng)過高溫灼燒可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w形式。在更高的溫度下氧化鎂可以成為鎂砂或燒結(jié)氧化鎂，這些形式進(jìn)一步增強了其耐火性，氧化鋁在高溫下分解產(chǎn)生氧化鋁煙霧，形成阻燃層，起到隔離空氣和燃燒物質(zhì)的作用。兩者協(xié)調(diào)作用下，提高了材料的阻燃和耐溫、耐熱性能。

30、但是，制得的復(fù)合金屬氧化物沉積二氧化硅氣凝膠直接添加在聚乙烯發(fā)泡棉中的阻燃效果并不十分完美。因此，發(fā)明人進(jìn)行了進(jìn)一步改性處理，將帶有雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑kh570和帶有環(huán)氧基的硅烷偶聯(lián)劑kh560對其進(jìn)行表面改性后，讓帶有環(huán)氧基的部分先與三氯氧磷在催化劑的存在條件下發(fā)生反應(yīng)連接，然后讓帶有雙鍵的部分與dopo(9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物)反應(yīng)連接，從而使得其帶有了磷系阻燃劑，具有高效阻燃性能，能夠有效地抑制火焰的蔓延、延緩燃燒速度，并減少火災(zāi)事故中有毒煙霧的產(chǎn)生，大大改善了制得的聚乙烯發(fā)泡棉的阻燃性能。

31、本發(fā)明制得的聚乙烯改性發(fā)泡棉的制備方法簡單，原料來源廣，制得的聚乙烯改性發(fā)泡棉具有較好的力學(xué)性能，回彈性好，保溫和阻燃性能佳，耐溫、耐熱性能好，經(jīng)濟耐用，具有廣闊的應(yīng)用前景。