一种高吸湿并阻燃的珍珠棉及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子制备技术领域，具体为一种高吸湿并阻燃的珍珠棉及其制备方法。
背景技术
珍珠棉又叫聚乙烯发泡棉，是非交联闭孔结构，英文简称EPE，是一种新型环保的包装材料，它由低密度聚乙烯脂经物理发泡产生无数的独立气泡构成，克服了普通发泡胶易碎、变形、恢复性差的缺点，具有隔水防潮、防震、隔音、保温、可塑性能佳、韧性强、循环再造、环保、抗撞力强等诸多优点，亦具有很好的抗化学性能，是传统包装材料的理想代替品。但针对一些对湿度特别敏感的电子材料，不但要求防静电性能高，还对防潮湿等性能要求较高，产品本身并不产生水，多数是包装时进入包装材料内的空气具有一定水分，专门增加袋装防潮剂不但增加人工操作，而且造成吸湿材料的浪费。
中国专利申请201410151680.7一种吸湿防渗珍珠棉公开了表面吸湿层、中间保护层和背面防水层三层复合而成的吸湿珍珠棉，增加了生产成本，不利于产品的推广。
目前没有一次加工成型即可具备阻燃和吸湿功能的珍珠棉，本案发明人经过长期摸索，发明了一种具有高吸湿并阻燃的珍珠棉及其制备方法。
发明内容
本发明目的是针对现有技术阻燃和吸湿性能没有兼并的特点，提供一种高吸湿并阻燃的珍珠棉及其制备方法。
为达以上目的，具体方案如下：
一种高吸湿并阻燃的珍珠棉，原料包括：乙烯70-80重量份、丁烯共聚物130-160重量份、钛酸酯改性碳酸钙10-19重量份、聚醋酸乙烯酯15～20份、丙烯酸异辛酯12～15重量份、助剂1-3重量份、混合纤维3-8重量份、分散剂3-10重量份、抗静电剂3-10重量份、发泡剂10-20重量份，滑石粉5-10重量份。
所述助剂为陶土和轻质碳酸钙的混合物，陶土和轻质碳酸钙的重量份数比为1:2-3。
所述混合纤维为竹原纤维和大豆蛋白纤维混合而成，竹原纤维和大豆蛋白纤维的重量份数比为3-5:1。
所述混合纤维经过超声波处理，具体处理方式为：用超声波将重量份数1:1混合竹原纤维和大豆蛋白纤维进行处理2-5min，然后在-10℃温度下进行冷冻30-50min，然后加入余下的竹原纤维，继续超声波处理2-5min。
所述分散剂为木质素磺酸钠。
所述抗静电剂为甘油乙撑双硬酯酰胺和聚苯并咪唑的混合物，重量份数比为：1：5-8。
所述发泡剂为丁烷和偶氮二甲酰胺按照重量份数比为1：1-2的混合物。
一种高吸湿并阻燃的珍珠棉，其制备方法为：
a、将乙烯、丁烯共聚物、钛酸酯改性碳酸钙、硬脂酸钙投入反应釜中进行高压压缩聚合反应；
b、将步骤a反应出的所得物，利用分离器除去未反应的乙烯后，再熔融挤出后干燥，得到低密度聚乙烯；
c、将助剂置于超细粉碎机的粉碎装置中进行混合粉碎，筛分后得到粒径为280～320目的超细粉碎混合物；
d、将低密度聚乙烯、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸异辛酯置于反应釜中，将反应釜温度升高至230-260℃，保温20-40分钟，待反应充分后，得到熔融状态的混合反应物；
e、将抗静电剂聚苯并咪唑和甘油乙撑双硬酯酰胺、分散剂木质素磺酸钠、发泡剂丁烷和偶氮二甲酰胺置于高速混合机中，在92-98℃下以800-900转/分钟的速率进行加热混合，混合时间为5-10分钟，得到加热搅拌混合物；
f、将步骤d的熔融状态的混合反应物与步骤e的加热搅拌混合物共同置于搅拌机中，在260-280℃下以110-120转/分钟的速率搅拌混合，并在搅拌的同时向其中加入混合纤维，形成熔融状态的聚合产物；
g、将步骤c的超细粉碎混合物添加到步骤f的熔融状态的聚合产物中以形成混合溶胶，同时注入发泡剂和滑石粉，在260-300℃下进行持续发泡，使得混合溶胶中产生大量的气泡，形成发泡母料；
h、将步骤g的发泡母料加入单螺杆挤出机进行连续挤出，挤出料经冷却成型后得到高吸湿并阻燃的珍珠棉。
本发明的优势及原理如下：
1、本发明没有使用阻燃剂，确在多种助剂相配合的情况下制备的珍珠棉具有优秀的阻燃效果。
2、本发明采用陶土和轻质碳酸钙的重量份数比为1:2-3混合物，提高了材料的热稳定性能和阻燃效果，对珍珠棉的机械力学性能也有良好的促进作用。
3、本发明的混合纤维为竹原纤维和大豆蛋白纤维混合而成，竹原纤维的化学成分主要是纤维素、半纤维素和木质素，三者同属于高聚糖，而大豆蛋白纤维是具有一定蛋白质空间结构的纤维，并且大豆蛋白纤维在高温下会发黄。竹原纤维和大豆蛋白纤维按照比例混合后通过超声波进行处理，可以将竹原纤维的端部嵌入大豆蛋白纤维空间结构中，冷冻处理后，再用竹原纤维进行包裹，这样制备的混合纤维不但可以提高纤维的体积，提高了材料的吸湿性能，并降低纤维密度，后续制备的珍珠棉有更强大的机械力学性能。
4、本发明还采用有一定比例混合的抗静电剂，使珍珠棉具备了较强的抗静电性能，滑石粉Mg3[Si4O10](OH)2属单斜晶系，晶体呈假六方或菱形的片状，偶见。通常成致密的块状、叶片状、放射状、纤维状集合体，对材料的机械性能方面有正向的促进作用。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对分发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种珍珠棉，原料包括：乙烯70kg、丁烯共聚物130kg，钛酸酯改性碳酸钙10kg，聚醋酸乙烯酯15kg，丙烯酸异辛酯15kg、助剂1kg，混合纤维7kg，分散剂3kg，抗静电剂5kg，发泡剂10kg，滑石粉6kg。
助剂为陶土和轻质碳酸钙的混合物，陶土和轻质碳酸钙的重量份数比为1:2。
混合纤维为竹原纤维和大豆蛋白纤维混合而成，竹原纤维和大豆蛋白纤维的重量份数比为1:1。
混合纤维经过超声波处理，具体处理方式为：用超声波将重量份数1:1混合竹原纤维和大豆蛋白纤维进行处理2-5min，然后在-10℃温度下进行冷冻30-50min，继续超声波处理2-5min。
分散剂为木质素磺酸钠。
抗静电剂为甘油乙撑双硬酯酰胺和聚苯并咪唑的混合物，重量份数比为：1：6。
发泡剂为丁烷和偶氮二甲酰胺按照重量份数比为1：2的混合物。
珍珠棉的制备方法为：
a、将乙烯、丁烯共聚物、钛酸酯改性碳酸钙、硬脂酸钙投入反应釜中进行高压压缩聚合反应；
b、将步骤a反应出的所得物，利用分离器除去未反应的乙烯后，再熔融挤出后干燥，得到低密度聚乙烯；
c、将助剂置于超细粉碎机的粉碎装置中进行混合粉碎，筛分后得到粒径为280～320目的超细粉碎混合物；
d、将低密度聚乙烯、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸异辛酯置于反应釜中，将反应釜温度升高至230-260℃，保温20-40分钟，待反应充分后，得到熔融状态的混合反应物；
e、将抗静电剂聚苯并咪唑和甘油乙撑双硬酯酰胺、分散剂木质素磺酸钠、发泡剂丁烷和偶氮二甲酰胺置于高速混合机中，在92-98℃下以800-900转/分钟的速率进行加热混合，混合时间为5-10分钟，得到加热搅拌混合物；
f、将步骤d的熔融状态的混合反应物与步骤e的加热搅拌混合物共同置于搅拌机中，在260-280℃下以110-120转/分钟的速率搅拌混合，并在搅拌的同时向其中加入混合纤维，形成熔融状态的聚合产物；
g、将步骤c的超细粉碎混合物添加到步骤f的熔融状态的聚合产物中以形成混合溶胶，同时注入发泡剂和滑石粉，在260-300℃下进行持续发泡，使得混合溶胶中产生大量的气泡，形成发泡母料；
h、将步骤g的发泡母料加入单螺杆挤出机进行连续挤出，挤出料经冷却成型后得到实施例1的珍珠棉。
实施例2：
一种珍珠棉，原料包括：乙烯72kg、丁烯共聚物140kg，钛酸酯改性碳酸钙19kg，聚醋酸乙烯酯16kg，丙烯酸异辛酯13kg、助剂2kg，混合纤维4kg，分散剂6kg，抗静电剂8kg，发泡剂12kg，滑石粉8kg。
助剂为陶土和轻质碳酸钙的混合物，陶土和轻质碳酸钙的重量份数比为1:3。
混合纤维为竹原纤维和大豆蛋白纤维混合而成，竹原纤维和大豆蛋白纤维的重量份数比为2:1。
混合纤维经过超声波处理，具体处理方式为：用超声波将重量份数1:1混合竹原纤维和大豆蛋白纤维进行处理2-5min，然后在-10℃温度下进行冷冻30-50min，然后加入余下的竹原纤维，继续超声波处理2-5min。
分散剂为木质素磺酸钠。
抗静电剂为甘油乙撑双硬酯酰胺和聚苯并咪唑的混合物，重量份数比为：1：6。
发泡剂为丁烷和偶氮二甲酰胺混合物，重量份数比为1：2。
制备方法同实施例1。
实施例3：
一种珍珠棉，原料包括：乙烯76kg、丁烯共聚物152kg，钛酸酯改性碳酸钙15kg，聚醋酸乙烯酯18kg，丙烯酸异辛酯14kg、助剂1kg，混合纤维3kg，分散剂8kg，抗静电剂3kg，发泡剂16kg，滑石粉9kg。
助剂为陶土和轻质碳酸钙的混合物，陶土和轻质碳酸钙的重量份数比为1:2。
混合纤维为竹原纤维和大豆蛋白纤维混合而成，竹原纤维和大豆蛋白纤维的重量份数比为3:1。
混合纤维经过超声波处理，具体处理方式为：用超声波将重量份数1:1混合竹原纤维和大豆蛋白纤维进行处理2-5min，然后在-10℃温度下进行冷冻30-50min，然后加入余下的竹原纤维，继续超声波处理2-5min。
分散剂为木质素磺酸钠。
抗静电剂为甘油乙撑双硬酯酰胺和聚苯并咪唑的混合物，重量份数比为：1：8。
发泡剂为丁烷和偶氮二甲酰胺混合物，重量份数比为1：1。
制备方法同实施例1。
实施例4：
一种珍珠棉，原料包括：乙烯78kg、丁烯共聚物156kg，钛酸酯改性碳酸钙13kg，聚醋酸乙烯酯16kg，丙烯酸异辛酯12kg、助剂3kg，混合纤维8kg，分散剂5kg，抗静电剂6kg，发泡剂18kg，滑石粉10kg。
助剂为陶土和轻质碳酸钙的混合物，陶土和轻质碳酸钙的重量份数比为1:3。
混合纤维为竹原纤维和大豆蛋白纤维混合而成，竹原纤维和大豆蛋白纤维的重量份数比为4:1。
混合纤维经过超声波处理，具体处理方式为：用超声波将重量份数1:1混合竹原纤维和大豆蛋白纤维进行处理2-5min，然后在-10℃温度下进行冷冻30-50min，然后加入余下的竹原纤维，继续超声波处理2-5min。
分散剂为木质素磺酸钠。
抗静电剂为甘油乙撑双硬酯酰胺和聚苯并咪唑的混合物，重量份数比为：1：5。
发泡剂为丁烷和偶氮二甲酰胺混合物，重量份数比为1：2。
制备方法同实施例1。
实施例5：
一种珍珠棉，原料包括：乙烯80kg、丁烯共聚物160kg，钛酸酯改性碳酸钙14kg，聚醋酸乙烯酯17kg，丙烯酸异辛酯15kg、助剂2kg，混合纤维6kg，分散剂7kg，抗静电剂9kg，发泡剂20kg，滑石粉5kg。
助剂为陶土和轻质碳酸钙的混合物，陶土和轻质碳酸钙的重量份数比为1:1。
混合纤维为竹原纤维和大豆蛋白纤维混合而成，竹原纤维和大豆蛋白纤维的重量份数比为5:1。
混合纤维经过超声波处理，具体处理方式为：用超声波将重量份数1:1混合竹原纤维和大豆蛋白纤维进行处理2-5min，然后在-10℃温度下进行冷冻30-50min，然后加入余下的竹原纤维，继续超声波处理2-5min。
分散剂为木质素磺酸钠。
抗静电剂为甘油乙撑双硬酯酰胺和聚苯并咪唑的混合物，重量份数比为：1：6。
发泡剂为丁烷和偶氮二甲酰胺混合物，重量份数比为1：1。
制备方法同实施例1。
实施例6：
一种珍珠棉，原料包括：乙烯75kg、丁烯共聚物135kg，钛酸酯改性碳酸钙16kg，聚醋酸乙烯酯20kg，丙烯酸异辛酯14kg、助剂3kg，混合纤维5kg，分散剂10kg，抗静电剂10kg，发泡剂17kg，滑石粉7kg。
助剂为陶土和轻质碳酸钙的混合物，陶土和轻质碳酸钙的重量份数比为1:4。
混合纤维为竹原纤维和大豆蛋白纤维混合而成，竹原纤维和大豆蛋白纤维的重量份数比为6:1。
混合纤维经过超声波处理，具体处理方式为：用超声波将重量份数1:1混合竹原纤维和大豆蛋白纤维进行处理2-5min，然后在-10℃温度下进行冷冻30-50min，然后加入余下的竹原纤维，继续超声波处理2-5min。
分散剂为木质素磺酸钠。
抗静电剂为甘油乙撑双硬酯酰胺和聚苯并咪唑的混合物，重量份数比为：1：5。
发泡剂为丁烷和偶氮二甲酰胺混合物，重量份数比为1：2。
制备方法同实施例1。
对比例1，原料比例和制备方法参考实施例4，区别为：没有采用混合纤维，只有竹原纤维，不加入大豆蛋白纤维。
对比例2，原料比例和制备方法参考实施例4，区别为：没有采用混合纤维，只有大豆蛋白纤维，不加入竹原纤维。
对比例3：原料比例和制备方法参考实施例4，区别为：竹原纤维和大豆蛋白纤维普通混合，没有经过特殊步骤处理。
对比例4：原料比例参考实施例4，制备方法为：a、将乙烯、丁烯共聚物、钛酸酯改性碳酸钙、硬脂酸钙投入反应釜中进行高压压缩聚合反应；
b、将步骤a反应出的所得物，利用分离器除去未反应的乙烯后，再熔融挤出后干燥，得到低密度聚乙烯；
c、将助剂置于超细粉碎机的粉碎装置中进行混合粉碎，筛分后得到粒径为280～320目的超细粉碎混合物；
d、将低密度聚乙烯、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸异辛酯、抗静电剂聚苯并咪唑和甘油乙撑双硬酯酰胺、发泡剂丁烷和偶氮二甲酰胺、混合纤维、分散剂、滑石粉置于反应釜中，将反应釜温度升高至230-260℃，保温20-40分钟，待反应充分后，得到熔融状态的混合反应物；然后置于高速混合机中，形成发泡母料；
c、将步骤g的发泡母料加入单螺杆挤出机进行连续挤出，挤出料经冷却成型后得到对比例4的珍珠棉。
将以上实施例值得的珍珠棉与对比例1-4进行测试，测试结果如下：
通过以上数据显示，机械性能方面，尤其是拉伸强度和断了伸长率方面，实施例1-6明显高于对比例1-4。
在抗静电性能方面，对比例无明显劣势。
在阻燃性方面，通过测试氧指数发现，实施例1和实施例6的氧指数低于26％，不属于难燃级别，所以阻燃性方面，实施例2-5具有明显的优势。
在吸湿性方面，实施例1-6的吸湿性能明显优于对比例1-4，其中实施例3-4的吸湿性能最为明显。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
