一种阻燃抗静电改性的发泡缓冲材料的制备方法与流程

本发明涉及发泡缓冲材料，具体涉及一种阻燃抗静电改性的发泡缓冲材料的制备方法。

背景技术：

1、发泡缓冲材料因具有质轻、柔韧、缓冲吸能性能好、易加工成型等特点，被广泛应用于电子电器、精密仪器、通信设备、汽车零部件及物流包装等领域。其中，以低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯等聚烯烃材料为基体制备的发泡缓冲材料，通常具有较好的闭孔结构、耐水性和回弹性能，能够在运输、储存和搬运过程中对被包装物起到减震、防护作用。

2、但是，聚乙烯类发泡材料本身属于易燃高分子材料，氧指数较低，在遇到明火或高温热源时容易燃烧、收缩或熔融，难以满足电子电器、精密仪器等领域对包装材料阻燃安全性的要求，而且聚乙烯材料本身不容易释放静电，在搬运、摩擦或装配过程中容易积累电荷，可能会损伤电子元器件，也容易吸灰。

3、现有技术的常见改性方法，大多是直接往珍珠棉里加阻燃粉体、导电填料或者小分子抗静电剂。而阻燃粉体的大量填充会阻隔或破坏导电填料之间的接触网络，使抗静电效果下降；导电填料的加入也会影响阻燃组分在基体中的分散和成炭连续性。并且，阻燃粉体、导电填料这些材料多为无机或极性材料，其与聚乙烯基体相容性较差，容易在熔融加工和发泡过程中发生团聚，导致阻燃珍珠棉材料的泡孔不均匀、局部塌陷，发泡缓冲材料的压缩强度和回弹性能下降。

4、针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种阻燃抗静电改性的发泡缓冲材料的制备方法，用于解决现有技术中发泡缓冲材料的阻燃性能、抗静电性能、压缩强度和回弹性能有待进一步提高的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种阻燃抗静电改性的发泡缓冲材料的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、将反应型抗静电母粒、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯基三甲氧基硅烷、阻燃内核混合物、过氧化二异丙苯和辅助添加剂加入密炼机中，密炼混合6-8min，得到交联回弹母粒；

5、s2、将低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、所述交联回弹母粒、闭孔稳定剂、成核剂和润滑剂加入串联式发泡挤出机中，在熔体塑化均匀后注入物理发泡剂，经二段冷却挤出到成型模具中，释压发泡和冷却定型后，得到发泡缓冲材料坯体；

6、s3、对发泡缓冲材料坯体进行湿热交联定型，得到发泡缓冲材料。

7、进一步的，步骤s1中，所述反应型抗静电母粒、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯基三甲氧基硅烷、阻燃内核混合物、过氧化二异丙苯和辅助添加剂的重量比为26-30:22-24:2.6-3.2:42-48:0.25-0.45:1-2，所述密炼机的温度为165-175℃。

8、进一步的，步骤s2中，所述低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、交联回弹母粒、闭孔稳定剂、成核剂和润滑剂的重量比为50-60:20-25:38-42:1.1-1.5:0.5-0.8:0.3-0.6，所述闭孔稳定剂为单硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡中的一种或几种；所述成核剂为滑石粉、纳米二氧化硅、碳酸钙中的一种或几种；所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种。

9、进一步的，步骤s3中，湿热交联定型处理温度为60-75℃，相对湿度为80-95%，处理时间为3-4h，然后在65-80℃下热定型20-40min，得到发泡缓冲材料。

10、进一步的，反应型抗静电母粒的制备方法为：将马来酸酐接枝聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、1-甲基-3-(3-氨基丙基)-3-氯化咪唑鎓、活化导电粒子、辅助添加剂加入双螺杆挤出机中，熔融反应挤出，得到反应型抗静电母粒。

11、进一步的，所述马来酸酐接枝聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、1-甲基-3-(3-氨基丙基)-3-氯化咪唑鎓、活化导电粒子、辅助添加剂的重量比为45-50:22-30:9-15:4-6:4-5:2，所述辅助添加剂由抗氧剂1010、抗氧剂168、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酰胺按重量比3:2:2:1组成，所述双螺杆挤出机各温区温度依次为：一区120℃、二区140℃、三区155℃、四区165℃、五区175℃、六区180℃、七区175℃、机头165℃；螺杆转速为220r/min；真空排气段真空度为-0.075~-0.095mpa；物料在挤出机中的停留时间为90-110。

12、进一步的，活化导电粒子的制备方法为：将碳纳米管、导电炭黑、tris-hcl缓冲液混合，超声分散40-50min，向反应体系中加入盐酸多巴胺，室温下搅拌反应6-8h，后处理，得到活化导电粒子。

13、进一步的，所述碳纳米管、导电炭黑、tris-hcl缓冲液和盐酸多巴胺的用量比为2-3g:5g:1l:2g，所述tris-hcl缓冲液浓度为0.1mol/l，ph=8.5，所述后处理包括：反应完成之后，抽滤，滤饼用纯化水洗涤至中性后抽干，滤饼转移到温度为70-80℃的干燥箱中干燥至恒重，得到活化导电粒子。

14、进一步的，阻燃内核混合物由以下步骤加工得到：

15、a1、将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和乙醇水溶液，搅拌20-30min，得到疏水处理液；

16、a2、将聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐、勃姆石、膨胀石墨、硼酸锌和疏水处理液加入球磨机中，球磨8-10h，后处理，得到阻燃内核混合物。

17、进一步的，步骤a1中，所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和乙醇水溶液的用量比为2g:1g:10ml，所述乙醇水溶液由无水乙醇和去离子水按体积比4:1组成。

18、进一步的，步骤a2中，所述聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐、季戊四醇、勃姆石、膨胀石墨、硼酸锌和疏水处理液的重量比为30-36:16-18:10-14:20-25:10-14:25-30，所述后处理包括：球磨后过滤，滤饼用无水乙醇洗涤3次后抽干，滤饼转移到温度为70-80℃的干燥箱中，干燥至恒重，得到阻燃内核混合物。

19、本发明具备下述有益效果：

20、1、 本发明的阻燃抗静电改性的发泡缓冲材料的制备方法，通过盐酸多巴胺在弱碱性条件下氧化自聚合的反应机理，对碳纳米管和导电炭黑进行表面活化改性，使得导电粒子表面形成含羟基、胺基和醌基等活性基团的聚多巴胺包覆层；再通过马来酸酐接枝聚乙烯中的酸酐基团与含氨基咪唑鎓盐、活化导电粒子表面活性基团之间的反应或强界面作用，对抗静电组分进行固定化改性，使得导电粒子和离子型抗静电基团能够更稳定地分布在聚乙烯相容链段中；碳纳米管和导电炭黑在材料中形成电子传导网络，咪唑鎓盐形成离子耗散通道，两者共同作用，使材料既具有较低的体积电阻率和表面电阻率，又不容易因抗静电剂迁移、析出或导电粒子团聚而导致抗静电性能衰减；同时，导电粒子分散更均匀，也减少了其对发泡泡孔壁的破坏，提高材料的压缩强度和回弹性能。

21、2、 本发明的阻燃抗静电改性的发泡缓冲材料的制备方法，通过硅烷水解缩合，对聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐、勃姆石、膨胀石墨和硼酸锌组成的阻燃体系进行表面疏水改性，使得原本亲水、易团聚、与聚乙烯相容性较差的阻燃粉体表面形成硅烷包覆层或界面结合层，从而使得到的阻燃内核混合物在聚乙烯发泡体系中更容易均匀分散，避免发泡的泡孔塌孔，而且在燃烧过程中，聚磷酸铵和三聚氰胺聚磷酸盐促进膨胀成炭，膨胀石墨形成片层状隔热屏障，勃姆石吸热脱水并增强残炭稳定性，硼酸锌促进形成致密保护层并发挥抑烟协同作用，使材料表面形成连续、膨胀、稳定的阻隔炭层，从而在提高发泡缓冲材料的阻燃性能的同时，维持发泡缓冲材料的闭孔完整性、压缩承载能力和落球回弹性能。

22、3、 本发明的阻燃抗静电改性的发泡缓冲材料的制备方法，通过自由基引发剂引发乙烯基硅烷与聚烯烃链段引发自由基接枝聚合，对聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡孔壁材料进行可后续交联的改性，使得在发泡成型后能够通过在湿热条件促使硅烷基团水解缩合，进一步形成si-o-si交联网络，使得到的产物结构中，形成以低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯提供的连续泡孔壁和韧性为基础，eva提高柔韧性和界面相容性，闭孔稳定剂和成核剂使泡孔更细密均匀，后续形成的硅氧交联网络则限制泡孔壁分子链过度滑移，并增强发泡缓冲材料的尺寸稳定性和形变恢复能力，使发泡缓冲材料在获得阻燃和抗静电功能的同时，提高材料的压缩强度和落球回弹率。