一种亚克力泡棉及其制备方法与流程

1.本发明涉及发泡聚合物技术领域，具体为一种亚克力泡棉及其制备方法。


背景技术：

2.随着科技的发展，各类电子产品的发展也是日新月异。近年来，例如手机、平板或是电脑的相关电子产品越发薄型化轻型化，这对应用于该类电子产品中的相关材料，例如泡棉材料的薄型化要求也越来越高，同时对抗冲减震的要求也越发严格。应用于各类电子产品中的泡棉有pe泡棉、eva泡棉、pu泡棉、亚克力泡棉等，它们被用来吸收外部对电子设备的冲击力，起到保护作用，同时有的泡棉还具有良好的防水、抗静电、导电、阻燃的作用。
3.亚克力泡棉是一类先进的泡棉材料，可应用于电子设备的显示模组，具有优良的缓冲、保护、密封和间隙填充性能，并且泡棉本身具有独特的自粘性。然而现有的亚克力泡棉发泡技术主要是通过加入玻璃或陶瓷中空微球、可热膨胀或已膨胀的聚合物微球来形成多孔结构，通过加入带壳微球得到的泡棉基材存在如下问题：1、微球的外壳一般较硬，弹性形变范围小，因此含有该类微球的泡棉在外部压缩应力较大时，微球外壳容易发生不可逆形变，导致泡棉的压缩回弹性差；2、该类中空微球尤其是玻璃微球密度小材质轻，在空气中非常容易挥散开造成空气污染，易被人体从呼吸道吸入且无法在人体分解，提高了泡棉生产加工过程中加料过程的操作难度或对加料设备的要求度。此外，一些工业生产中还使用机械发泡法生产泡棉，一般是在专门的发泡机中，在加压或不加压的条件下，通过输入外部气体和在强剪切作用下，使物料中充满气体，再将物料从该设备中输出进行泡棉生产。
4.针对这些问题，本发明提出了一种不使用中空微球或可膨胀微球，通过化学发泡的方法产生气体从而形成多孔结构来制造亚克力泡棉的技术，该方法具有生产工艺简单、对设备要求度低和可生产薄型泡棉的优点，利用该方法制造的泡棉具有优良的抗冲击性、压缩回弹性和填充性等优点，可作为缓冲材料应用于电子设备的显示模组中。且不需要额外新增专门的发泡设备，只需在涂布机上进行发泡，操作较简单。


技术实现要素：

5.为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种亚克力泡棉及其制备方法，以解决背景技术所涉及的问题。
6.本发明提供一种亚克力泡棉，所述泡棉的原料重量份数如下：
7.亚克力树脂100份、色浆0.5～6.0份、发泡剂1.0～7.0份、分散剂0～0.3份、固化剂 0.01～5.0份、成核剂0～2.0份、稳泡剂0.1～5.0份、有机溶剂200～400份。
8.优选或可选地，所述亚克力树脂的原料重量份数如下：丙烯酸烷基酯类单体90～100 份、极性单体1～10份、自由基引发剂0.05～1.0份、有机溶剂100～300份。
9.优选或可选地，所述丙烯酸烷基酯类单体为选自烷基c1～12的丙烯酸酯类单体与甲基丙烯酸酯类单体中的一种或多种。
10.优选或可选地，所述极性单体为选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙
烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈或甲基丙烯腈中的一种或多种。
11.优选或可选地，所述发泡剂为选自偶氮类化合物、亚硝基类化合物、苯磺酰肼类化合物中的一种或多种。
12.本发明还提供一种亚克力泡棉的制备方法，包括以下步骤：
[0013]ⅰ.将90～100份丙烯酸烷基酯类单体或甲基丙烯酸烷基酯类单体，1～10份(甲基) 丙烯酸酯极性功能单体，0.05～0.8份自由基引发剂，100～300份有机溶剂在60～80℃下进行反应，制得亚克力树脂；
[0014]ⅱ.将100份亚克力树脂、0.5～6.0份色浆、1.0～7.0份发泡剂、0～0.2份分散剂、0.01～5.0 份固化剂、0～2.0份成核剂、0.1～5.0份稳泡剂、100～500份有机溶剂充分搅拌混合；
[0015]ⅲ.将步骤ⅱ中得到的混合料通过涂布器在离型膜底衬上进行均匀涂布，随即通过热烘箱充分烘干除去溶剂，接着贴合离型膜保护层后得到半成品；
[0016]ⅳ.将步骤ⅲ中得到的半成品在40～60℃条件下进行充分熟化；
[0017]
ⅴ
.将步骤ⅳ中得到的熟化半成品放入热烘箱进行发泡，到达预定厚度后得到泡棉成品。
[0018]
优选或可选地，所述亚克力树脂的玻璃化转变温度为-20℃～5℃。
[0019]
优选或可选地，所述成核剂选自滑石粉、黏土、碳酸钙、二氧化硅、蒙脱土中的一种或多种，粒径为1000～4000目。
[0020]
优选或可选地，所述稳泡剂为改性聚硅氧烷类表面活性剂。
[0021]
优选或可选地，所述离型膜底衬层和离型膜保护层为pet离型膜，厚度25～75μm。
[0022]
相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：
[0023]
本发明提出的亚克力泡棉的制备方法，通过使亚克力内的发泡剂在一定温度下产生气体形成多孔结构，从而来制得亚克力泡棉的技术，具有较高的弹性，在压缩比例较大的条件下不易发生不可逆形变。作为基质材料的亚克力，其采用的极性单体可赋予泡棉较高的回弹性，丙烯酸酯类单体可使得泡棉具备较好的抗冲击能力。此外，本发明所述制备方法与现有发明相比，具有对设备要求度低，操作简单，成本低的优势，产品与现有技术制造的亚克力发泡体相比，具有薄型化、高缓冲性能、良好的填充性能和耐候性，特别具有优良的压缩回弹性能。
具体实施方式
[0024]
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0025]
下面结合实施例，对本发明作进一步说明，所述的实施例的示例旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术和反应条件者，可按照本领域内的文献所描述的技术或条件或产品说明书进行。凡未注明厂商的试剂、仪器或设备，均可通过市售获得。
[0026]
亚克力树脂(a-1)的合成
[0027]
在反应器中，将80份甲基丙烯酸甲酯、150份丙烯酸丁酯、7份丙烯酸、0.35份过氧化苯甲酰、460份乙酸乙酯混合后，在氮气保护下80℃进行自由基聚合反应，反应3h 后再加入0.55份过氧化苯甲酰，继续反应3h后结束反应，得到亚克力树脂胶(a1)， tg约-15℃，粘度5000-20000cp。
[0028]
亚克力树脂(a-2)的合成
[0029]
在反应器中，将40份甲基丙烯酸甲酯、174份丙烯酸乙酯、30份丙烯酸丁酯、10 份丙烯酸羟乙酯、0.2份偶氮二异丁腈、360份乙酸乙酯混合后，在氮气保护下65℃进行自由基聚合反应，反应3h后再加入0.4份偶氮二异丁腈，再将温度升高至70℃继续反应3h后结束反应，得到亚克力树脂胶(a2)，tg约-10℃，粘度5000-20000cp。
[0030]
亚克力树脂(a-3)的合成
[0031]
在反应器中，将60份甲基丙烯酸甲酯、170份丙烯酸乙酯、30份丙烯酸-2-乙基己酯、5份丙烯酸、7份丙烯酸羟乙酯、0.3份偶氮二异庚腈、300份乙酸乙酯混合后，在氮气保护下65℃进行自由基聚合反应、反应3h后再加入0.5份偶氮二异庚腈，再将温度升高至70℃继续反应3h后结束反应，得到亚克力树脂胶(a3)，tg为-5℃，粘度50-200 泊。
[0032]
在发泡过程中，选择合适的成核剂有助于降低气泡核产生过程中的活化能垒，提高成核率，降低泡孔尺寸和泡孔尺寸的分布，提高泡孔密度。聚合物发泡过程中，选择添加合适的成核剂通常是凭经验或反复试验来确定的，成核效率与成核剂的类型、形状、大小、用量、表面性质和分散状态有关，我们选择的成核剂来源于商品化的无机粉体，经过筛选测试后发现1000目-4000目之间的无机粉体在化学发泡体系中具有较好的分散性，发泡后泡孔密度高，发泡体具有较理想的泡孔尺寸和尺寸分布状态。
[0033]
pet离型膜的选择通常考虑其实际剥离力的大小来进行选择，发泡完成后，使用泡棉前需要先剥离离型膜保护层，再剥离离型膜底衬层，离型膜保护层的剥离力一般控制在1-5gf/25mm，相应地离型膜底衬层的剥离力控制在8-20gf/25mm，这样可使离型膜保护层和底衬层顺利剥离。
[0034]
聚硅氧烷类化合物通常被称作硅油，具有疏水性，通过对其进行改性，通常是接枝亲水的聚醚链段后，得到改性的硅油，其结构具有一端亲水而另一端亲油的特点。选择该种改性硅油，添加一定量后可以在化学发泡过程中起到很好的成核作用与稳定泡孔的作用，可以降低发泡体系的表面张力，使气泡可以顺利形成并慢慢变大，另外它还可以有稳定泡孔的作用，提高泡孔强度，使泡孔不易破裂。
[0035]
其中，制备亚克力树脂中加入的发泡剂选自(1)偶氮类化合物，例如2,2'-偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二异丙酯，偶氮二甲酸钡、偶氮二甲酰胺、偶氮胺基苯、偶氮二甲酸二乙酯等；(2)亚硝基类化合物，例如n,n'-二甲基-n,n'-二亚硝基对苯二甲酰胺、n， n一二亚硝基五次甲基四胺等；(3)苯磺酰肼类化合物，例如对甲苯磺酰肼、4,4'-氧代双苯磺酰肼、3,3'-二磺酰肼二苯砜、1,3-苯二磺酰肼、对甲苯磺酰氨基脲、4,4'-氧代双(苯磺酰氨基脲)、三肼基三嗪等，进一步地优选分解温度范围为130-160℃的固体发泡剂，可选自偶氮二甲酰胺与活化剂混配的改性商品(即改性ac发泡剂)、n，n一二亚硝基五次甲基四胺与活化剂混配的改性商品(即改性发泡剂h)、4,4'-氧代双苯磺酰肼(即obsh)、3,3'-二磺酰肼二苯砜中的一种或多种，粒径范围5-20μm，例如东莞欧文新材料的改性ac发泡剂、蚌埠鑫奥橡塑科技
的改性发泡剂h、阿拉丁试剂公司的obsh。
[0036]
下实施例与对比例中所用的物质名及其来源如表1所示：
[0037]
表1
[0038][0039]
实施例1
[0040]
将100份a-1、2.0份black-117、2.0份改性ac发泡剂、0.03份byk-9076、0.05 份ne-100x、0.6份ht-15、1.0份m-8805和300份甲苯充分混合均匀，然后用涂布器在pet离型膜上均匀涂布，随即在100℃烘箱烘烤3min除去溶剂，获得厚度为60μm 的涂层，然后在其表面贴复pet离型膜得到半成品，将该半成品在50℃烘箱中熟化48h，最后在160℃烘箱中发泡，成品厚度100μm，密度0.7g/cm3。
[0041]
实施例2
[0042]
将100份a-1、2.0份black-117、3.0份obsh、0.06份byk-9076、0.1份ne-100x、 0.3份ht-15、2.0份m-8805和300份甲苯充分混合均匀，然后用涂布器在pet离型膜上均匀涂布，随即在100℃烘箱烘烤3min除去溶剂，获得厚度为60μm的涂层，然后在其表面贴复pet离型
膜得到半成品，将该半成品在50℃烘箱中熟化48h，最后在150℃烘箱中发泡，成品厚度100μm，密度0.7g/cm3。
[0043]
实施例3
[0044]
将100份a-2、3.0份black-117、2.0份改性h发泡剂、0.03份byk-2157、1.5 份l-75、0.3份td-50、2.0份h-3626和250份甲苯充分混合均匀，然后用涂布器在pet 离型膜上均匀涂布，随即在100℃烘箱烘烤3min除去溶剂，获得厚度为60μm的涂层，然后在其表面贴复pet离型膜得到半成品，将该半成品在50℃烘箱中熟化48h，最后在160℃烘箱中发泡，成品厚度100μm，密度0.7g/cm3。
[0045]
实施例4
[0046]
将100份a-2、3.0份black-117、4份obsh发泡剂、0.08份byk-2157、2.5份 l-75、0.8份td-50、3份h-3626和250份甲苯充分混合均匀，然后用涂布器在pet离型膜上均匀涂布，随即在100℃烘箱烘烤3min除去溶剂，获得厚度为60μm的涂层，然后在其表面贴复pet离型膜得到半成品，将该半成品在50℃烘箱中熟化48h，最后在 150℃烘箱中发泡，成品厚度100μm，密度0.7g/cm3。
[0047]
实施例5
[0048]
将100份a-3、4.0份色浆、2.0份改性ac发泡剂、0.03份byk-9076、0.05份100x、 1.0份l-75、0.5份z-2000、2.0份m-8805和330份甲苯充分混合均匀，然后用涂布器在pet离型膜上均匀涂布，随即在100℃烘箱烘烤3min除去溶剂，获得厚度为60μm 的涂层，然后在其表面贴复pet离型膜得到半成品，将该半成品在50℃烘箱中熟化48h，最后在160℃烘箱中发泡，成品厚度100μm，密度0.7g/cm3。
[0049]
实施例6
[0050]
将100份a-3、4.0份色浆、2.0份改性发泡剂h、0.03份byk-2157、2.0份l-75、0.5份z-3000、2.0份h-362和330份etac充分混合均匀，然后用涂布器在pet离型膜上均匀涂布，随即在100℃烘箱烘烤3min除去溶剂，获得厚度为60μm的涂层，然后在其表面贴复pet离型膜得到半成品，将该半成品在50℃烘箱中熟化48h，最后在160℃烘箱中发泡，成品厚度100μm，密度0.7g/cm3。
[0051]
对比例1
[0052]
将100份a-1、2.0份black-117、2.0份920du20、0.06份byk-9076、0.1份ne-100x 和300份甲苯充分混合均匀，然后用涂布器在pet离型膜上均匀涂布，随即在100℃烘箱烘烤3min除去溶剂，获得厚度为60μm的涂层，随即在150℃烘箱中发泡至100μm，最后在50℃烘箱中熟化48h得成品，密度0.7g/cm3。
[0053]
对比例2
[0054]
将100份a-2、3.0份black-117、2.0份920du20、0.08份byk-2157、2.5份l-75 和250份甲苯充分混合均匀，然后用涂布器在pet离型膜上均匀涂布，随即在100℃烘箱烘烤3min除去溶剂，获得厚度为60μm的涂层，随即在150℃烘箱中发泡至100μm，最后在50℃烘箱中熟化48h得成品，密度0.7g/cm3。
[0055]
对比例3
[0056]
将100份a-3、4.0份色浆、2.0份920du20、0.03份byk-9076、0.05份ne-100x、 1.0份l-75和330份甲苯充分混合均匀，然后用涂布器在pet离型膜上均匀涂布，随即在100℃烘箱
烘烤3min除去溶剂，获得厚度为60μm的涂层，随即在150℃烘箱中发泡至100μm，最后在50℃烘箱中熟化48h得成品，密度0.7g/cm3。
[0057]
各实施例测试结果如表2所示。
[0058]
表2
[0059][0060][0061]
从表中可以明显得到，实施例1～6的压缩回弹损失率均远高于对比例1～3，抗冲击性能高于对比例1～3，实施例与对比例区别为，各对比例在制备胶棉时均不含有发泡剂，熟化温度也高于烘烤温度(烘烤温度同实施例1～6的发泡温度)；并且，上表中还可以得出，实施例1～对比例3中，实施例6所得亚克力胶棉，在具有较高的抗压强度的同时，兼具较高的冲击强度。
[0062]
注：点冲击测试方法：在落球冲击测试设备上，采用30g质量钢球，从10cm高度落下，先测试空白测试值v1，再将待测样品平铺于测试平台表面，用同样的小球从同样的高度落下，获得测试值v2，点冲击能量吸收率为(v
1-v2)/v1*100％，每个样品测试至少5次取平均值。
[0063]
面冲击测试方法：在落球冲击测试设备上，在测试平台表面放一块厚度0.7mm的玻璃，采用30g质量钢球，从10cm高度落下，先测试空白测试值v1，再将一块 40mm*30mm大小的样品平铺于玻璃表面，被测样品向下放置在测试平台表面，用同样的小球从同样的高度落下，获得测试值v2，面冲击能量吸收率为(v1-v2)/v1*100％，每个样品测试至少5次取平均值。
[0064]
25％压缩强度和压缩回弹测试：将样品制成25*25mm，厚度10mm，然后在拉力机上采用压缩测试模式，用10mm/mm的速度进行压缩，压缩比例为75％，在压缩曲线上获得压缩比例在25％时的压缩应力。将做过压缩的样品放置30min进行充分回弹后，再次测试其厚度t1，压缩回弹损失率＝(t
1-10)/10*100％。
[0065]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可
能的组合方式不再另行说明。