一种高硬度微发泡材料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种高硬度微发泡材料及其制备方法 (High-hardness micro-foaming material and preparation method thereof ) 是由 黄国正 关椿樑 于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明属于发光材料及其制备技术领域,具体涉及一种高硬度微发泡材料及其制备方法,本发明的高硬度微发泡材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯树脂、相容剂、发泡剂、气相二氧化硅、玄武岩纤维、交联剂和交联剂助剂,其中气相二氧化硅在发泡材料的配方体系中起到提高耐侯性、抗划伤性的作用,同时还可提高微发泡材料与基材之间的结合强度,玄武岩纤维的添加可以大大增加微发泡材料的硬度。(The invention belongs to the technical field of luminescent materials and preparation thereof, and particularly relates to a high-hardness micro-foaming material and a preparation method thereof.)
技术领域
本发明属于发光材料及其制备技术领域，具体涉及一种高硬度微发泡材料及其制备方法。
背景技术
微发泡材料是指以聚合物材料为基体，其中含有泡孔尺寸从小于一微米到几十微米的多孔聚合物材料。常规的物理或化学发泡法制备的泡沫塑料由于其孔径较大，通常不属于这一范畴，与一般泡沫塑料毫米级的泡孔相比，微发泡材料的泡孔要小得多，而泡孔密度要大得多，因而称为微发泡材料。
微发泡材料独特的气固两相结构赋予了它具有更好的韧性、隔热、隔音等性能，因此，可广泛应用于食品包装、汽车工业、航空航天、隔热、隔音等领域。
现有技术中，微发泡材料的硬度不够，不能满足所有应用场所。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种高硬度微发泡材料及其制备方法，本发明的高硬度微发泡材料以聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯树脂为主，加入发泡剂、气相二氧化硅和玄武岩纤维等，配方简单，制备得到的微发泡材料硬度大，适合工业化大规模生产。本发明的具体内容如下：
本发明的第一个目的在于提供一种高硬度微发泡材料，其技术点在于：按照重量份数计，所述高硬度微发泡材料包括30-35重量份的聚甲基丙烯酸甲酯、48-59重量份的聚苯乙烯树脂、1-2重量份的相容剂、1-5重量份的发泡剂、0.5-1重量份的气相二氧化硅、1-10重量份的玄武岩纤维、0.4-0.7重量份的交联剂和0.5-1重量份的交联剂助剂。
进一步的，本发明的高硬度微发泡材料配方体系中聚甲基丙烯酸甲酯重均分子量为5000-200000。
进一步的，本发明的高硬度微发泡材料配方体系中聚苯乙烯树脂的熔融指数为1-50g/10min。
进一步的，本发明的高硬度微发泡材料配方体系中相容剂为苯乙烯-甲基丙烯酸、苯乙烯-马来酸酐共聚物和苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物中的至少一种。
进一步的，本发明的高硬度微发泡材料配方体系中发泡剂为水、二氯氟乙烷、环戊烷、五氟丙烷、二氯甲烷和1,1-二氟乙烷中的至少一种。
进一步的，本发明的高硬度微发泡材料配方体系中气相二氧化硅的粒径为30-60nm。
进一步的，本发明的高硬度微发泡材料配方体系中玄武岩纤维的直径为12-15μm。
进一步的，本发明的高硬度微发泡材料配方体系中交联剂为高甲醚化氨基树脂、甲醚化氨基树脂、甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂和丁醚化三聚氰胺树脂中的至少一种。
进一步的，本发明的高硬度微发泡材料配方体系中交联剂助剂为季戊四醇三丙烯酸酯、三烯丙基异三聚氰酸酯、三聚氰酸三烯丙酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的至少一种。
本发明的第二个目的在于提供一种高硬度微发泡材料的制备方法，其技术点在于：包括以下步骤：
步骤一，将聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯树脂和相容剂按所述重量比例放入高速混合机中混合4-6min，获得以上组分均匀混合物；
步骤二，将上述组分混合物由料斗加入双螺杆挤出机，气相二氧化硅、玄武岩纤维、交联剂和交联剂助剂由侧喂料口加入到双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，得到复合材料；
步骤三，将复合材料和发泡剂按比例放入混合机中混合，获得二者混合物；
步骤四，将所述混合物加入到注塑机中，注塑成型得到高硬度微发泡材料，注塑机料筒温度180-280℃，注射压力为60-80MPa，注射速度为50-80mm/s，冷却时间为10-30s。
与现有技术相比，本发明的高硬度微发泡材料及其制备方法有益效果为：
本发明高硬度微发泡材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯树脂、相容剂、发泡剂、气相二氧化硅、玄武岩纤维、交联剂和交联剂助剂，其中气相二氧化硅在发泡材料的配方体系中起到提高耐侯性、抗划伤性的作用，同时还可提高微发泡材料与基材之间的结合强度，玄武岩纤维的添加可以大大增加微发泡材料的硬度。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。
实施例1
本实施例的一种高硬度微发泡材料包括32.5kg的聚甲基丙烯酸甲酯、50kg的聚苯乙烯树脂、1.5kg的相容剂、3kg的发泡剂、0.75kg的气相二氧化硅、5.5kg的玄武岩纤维、0.55kg的交联剂和0.75kg的交联剂助剂。
其中，上述的聚甲基丙烯酸甲酯重均分子量为100000。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中聚苯乙烯树脂的熔融指数为25g/10min。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中相容剂为苯乙烯-甲基丙烯酸。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中发泡剂为水。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中气相二氧化硅的粒径为45nm。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中玄武岩纤维的直径为14μm。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中交联剂为高甲醚化氨基树脂。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中交联剂助剂为季戊四醇三丙烯酸酯。
按照上述配方，本实施例的一种高硬度微发泡材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯树脂和相容剂按所述重量比例放入高速混合机中混合5min，获得以上组分均匀混合物；
步骤二，将上述组分混合物由料斗加入双螺杆挤出机，气相二氧化硅、玄武岩纤维、交联剂和交联剂助剂由侧喂料口加入到双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，得到复合材料；
步骤三，将复合材料和发泡剂按比例放入混合机中混合，获得二者混合物；
步骤四，将所述混合物加入到注塑机中，注塑成型得到高硬度微发泡材料，注塑机料筒温度230℃，注射压力为70MPa，注射速度为65mm/s，冷却时间为20s。
实施例2
本实施例的一种高硬度微发泡材料包括30kg的聚甲基丙烯酸甲酯、48kg的聚苯乙烯树脂、1kg的相容剂、1kg的发泡剂、0.5kg的气相二氧化硅、1kg的玄武岩纤维、0.4kg的交联剂和0.5kg的交联剂助剂。
其中，上述的聚甲基丙烯酸甲酯重均分子量为5000。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中聚苯乙烯树脂的熔融指数为1g/10min。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中发泡剂为二氯氟乙烷。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中气相二氧化硅的粒径为30nm。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中玄武岩纤维的直径为12μm。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中交联剂为甲醚化氨基树脂。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中交联剂助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯。
按照上述配方，本实施例的一种高硬度微发泡材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯树脂和相容剂按所述重量比例放入高速混合机中混合4min，获得以上组分均匀混合物；
步骤二，将上述组分混合物由料斗加入双螺杆挤出机，气相二氧化硅、玄武岩纤维、交联剂和交联剂助剂由侧喂料口加入到双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，得到复合材料；
步骤三，将复合材料和发泡剂按比例放入混合机中混合，获得二者混合物；
步骤四，将所述混合物加入到注塑机中，注塑成型得到高硬度微发泡材料，注塑机料筒温度180℃，注射压力为60MPa，注射速度为50mm/s，冷却时间为10s。
实施例3
本实施例的一种高硬度微发泡材料包括35kg的聚甲基丙烯酸甲酯、59kg的聚苯乙烯树脂、2kg的相容剂、5kg的发泡剂、1kg的气相二氧化硅、10kg的玄武岩纤维、0.7kg的交联剂和1kg的交联剂助剂。
其中，上述的聚甲基丙烯酸甲酯重均分子量为200000。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中聚苯乙烯树脂的熔融指数为50g/10min。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中相容剂为苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中发泡剂为环戊烷。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中气相二氧化硅的粒径为60nm。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中玄武岩纤维的直径为15μm。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中交联剂为甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂。
其中，上述的高硬度微发泡材料配方体系中交联剂助剂为三聚氰酸三烯丙酯和。
按照上述配方，本实施例的一种高硬度微发泡材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯树脂和相容剂按所述重量比例放入高速混合机中混合6min，获得以上组分均匀混合物；
步骤二，将上述组分混合物由料斗加入双螺杆挤出机，气相二氧化硅、玄武岩纤维、交联剂和交联剂助剂由侧喂料口加入到双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，得到复合材料；
步骤三，将复合材料和发泡剂按比例放入混合机中混合，获得二者混合物；
步骤四，将所述混合物加入到注塑机中，注塑成型得到高硬度微发泡材料，注塑机料筒温度280℃，注射压力为80MPa，注射速度为80mm/s，冷却时间为30s。
试验例
将实施例1-3和制备得到的高硬度微发泡材料市面上购买的微发泡材料(对比例)进行性能测试，购买的微发泡材料采购自山东中凯华瑞工程材料有限公司，具体结果见表1：
表1
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。