一种高强度的轻质发泡地板及其应用的制作方法

1.本发明涉及高分子材料制备领域，尤其涉及一种高强度的轻质发泡地板及其应用。


背景技术：

2.聚酰胺树脂是由二元酸和二元胺经缩聚而得到的一种缩聚型高分子化合物，具有良好的耐酸碱性和耐化学药品性，常作为粘合剂用于木材、陶器、纸张和金属中，与多种树脂和塑料有良好的胶合性能。聚酰胺树脂材料在单独进行发泡时，通常会因为自身的氨基、酰胺基等极性基团造成表面张力过大、发泡效果不好等问题。
3.cn108473707a公开了发泡树脂成型体和其制造方法，采用聚酰胺树脂作为母相和烯烃树脂复配的方式制备发泡材料，使用碳酸氢钠作为发泡剂，所得材料的耐冲击性良好。
4.cn103201344a公开了聚酰胺树脂组合物、聚酰胺树脂发泡成形体及汽车用树脂成形品，通过聚酰胺树脂和苯乙烯系共聚物复配，并添加无机强化材料，共同赋予了材料的刚性和高耐负荷性。


技术实现要素：

5.本发明的第一个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板，按重量份计，制备原料包括：聚酰胺树脂50-100份、有机硅树脂50-100份、填充剂15-40份、阻燃剂1-10份、抗氧剂1-5份、相容剂1-3份。
6.作为一种优选的实施方式，所述聚酰胺树脂、有机硅树脂的质量比为(1-3)：(3-1)。
7.优选的，所述聚酰胺树脂包括ppa、pa46、pa4t、pa6、pa66、pa610、pa6t、pa9t、pa11、pa12中的至少一种。
8.优选的，所述聚酰胺树脂为pa6t、pa9t。
9.优选的，所述pa6t、pa9t的摩尔比(1-2)：(2-1)。
10.申请人发现，通过pa6t、pa9t以摩尔比(1-2)：(2-1)复配后，可以显著改善聚酰胺树脂同有机硅树脂的相容性，发泡效果更好。
11.优选的，所述pa6t的悬臂梁缺口冲击强度(23℃)为70-90j/m。
12.优选的，所述pa9t的抗张强度为150-170mpa。
13.作为一种优选的实施方式，所述有机硅树脂包括纯硅树脂、改性有机硅树脂中的至少一种。
14.优选的，所述有机硅树脂包括纯硅树脂、改性有机硅树脂中的至少一种。
15.优选的，所述有机硅树脂为改性有机硅树脂。
16.优选的，所述改性有机硅树脂为丙烯酸环氧改性有机硅树脂。
17.优选的，所述丙烯酸环氧改性有机硅树脂中硅的质量分数为30-40％。
18.优选的，所述丙烯酸环氧改性有机硅树脂的固含量为50
±
2％。
19.申请人在探索中发现，单一的聚酰胺树脂材料因其自身的氨基、酰胺基等极性基团的存在，在本体系内进行物理发泡时效果不佳，当复配以有机硅树脂尤其是丙烯酸环氧改性有机硅树脂时，能够显著提高材料的发泡效果，发泡材料的孔隙均呈现圆形或椭圆形，其大小均匀、泡孔坚挺饱满，孔隙间独立，孔壁厚实，无大面积粘连，无局部坍塌凹陷，发泡效果好。申请人推测人这其中的原因可能在于丙烯酸环氧改性有机硅树脂中特定的活性基团能够中和掉酰胺树脂中的强极性支链基团，降低材料内部的表面张力，使得发泡后边缘柔和平整，泡孔丰满。
20.此外，申请人还发现，聚酰胺树脂同丙烯酸环氧改性有机硅树脂以质量比为(1-3)：(3-1)复配时，能够明显改善发泡材料的抗冲击性和抗压强度，这可能是因为该比例下的材料内部具有适宜的粘度，在升温过程中，既不会因为流动性过大导致泡孔过度膨胀，造成材料内部泡孔粘连，也不会因为粘度过大、泡核增长受限，导致泡孔密度大，发泡效果不佳。
21.作为一种优选的实施方式，所述填充剂包括空心玻璃微珠、纳米氢氧化铝、碳酸钙、玻璃纤维、滑石粉、高岭土、陶瓷纤维、氧化镁中的至少一种。
22.优选的，所述填充剂为空心玻璃微珠、纳米氢氧化铝、碳酸钙。
23.优选的，所述空心玻璃微珠的抗压强度为5000-6000psi。
24.优选的，所述纳米氢氧化铝的粒径为30-60nm。
25.优选的，所述空心玻璃微珠、纳米氢氧化铝、碳酸钙的质量比为(2-5)：(1-2)：(0.5-1)。
26.通过填充剂的加入，能够显著提高地板材料的耐磨性，能够满足在人流量高、压力大的环境中长期使用，板材摩擦痕迹小。
27.优选的，所述填充剂为硅烷改性填充剂。
28.所述硅烷改性填充剂的制备方法包括：称取5-10g填充剂与100ml蒸馏水混合制备浆料，水浴加热80-90℃，加入2-4gn-甲基吡咯烷酮并搅拌20-40min，抽滤，滤渣烘干，即得改性填充剂。
29.现有技术中常用的填充剂在本体系内加入后，是可以明显提高材料的力学强度和机械强度，然而，市售的这一类填充剂表面电荷各异，表面活性基团各异，在本体系内加入后与其他材料的相容性差，因此需要针对性的对其改性。当用n-甲基吡咯烷酮对填充剂进行改性后，能够提高填充剂的相容性，还能够作为发泡介质的第二分散相提供较低的表面张力，协同性的提高发泡效果。
30.作为一种优选的实施方式，所述阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、卤系阻燃剂、非卤系阻燃剂、磷氮系阻燃剂、硅系阻燃剂中的至少一种。
31.优选的，所述阻燃剂为改性氢氧化镁。
32.优选的，所述改性氢氧化镁为磷酸三丁酯改性氢氧化镁。
33.所述改性氢氧化镁的制备方法为：向40-60ml1mol/l的硝酸镁水溶液中加入1.3-1.5ml磷酸三丁酯，40-60℃下恒温水浴加热，缓慢滴加40-60ml2mol/l的氢氧化钠水溶液，加压过滤后，滤渣用无水乙醇水洗三次，烘干收集粉末，即得改性氢氧化镁。
34.通过对氢氧化镁进行改性，能够赋予材料良好的阻燃性，所制备的地板的应用场景更为丰富。
35.作为一种优选的实施方式，所述抗氧剂包括亚磷酸酯类抗氧化剂、胺类抗氧化剂、磷系抗氧化剂、高锰酸盐抗氧化剂、重铬酸盐抗氧化剂中的至少一种。
36.作为一种优选的实施方式，所述相容剂包括氯化聚乙烯、马来酸酐接枝abs、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯接枝马来酸酐、乙烯马来酸酐接枝共聚物中的至少一种。
37.优选的，所述相容剂为氯化聚乙烯。
38.优选的，所述氯化聚乙烯中的氯含量为20-30％。
39.优选的，所述氯化聚乙烯的粘度(25℃)为10-100mpa.s。
40.申请人研究发现，低氯化度的氯化聚乙烯更适合本体系作为相容剂存在，发明人推测，高氯化度容易导致体系内电荷性增强，内部分子间斥力增大，在氯含量为20-30％、粘度为10-100mpa.s条件下的氯化聚乙烯同其他材料的相容性最强，发泡效果最好。
41.作为一种优选的实施方式，所述轻质发泡地板的制备方法，包括：将制备原料熔融挤出定型，加入反应釜中加水反应，取出后升温发泡，即得。
42.优选的，所述轻质发泡地板的制备方法，包括：将制备原料270℃熔融挤出固化定型后置于反应釜中，加入反应釜容积的80％的水后升温至150℃，向水中通氮气，增压至15mpa反应5h，反应结束泄压取出，加温至220℃发泡，即得。
43.本发明的第二个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板在火车地板、地铁地板、高铁地板、飞机地板中的应用。
44.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
45.1.通过聚酰胺树脂、有机硅树脂以(1-3)：(3-1)的复配，提高了地板的抗冲击性和抗压强度，尤其适用于火车、地铁、高铁、飞机中地板的制备；
46.2.通过改性氢氧化镁的制备，赋予地板良好的阻燃效果，降低材料在发泡时的表面张力；
47.3.通过独特的物理发泡工艺，所得材料密度均匀、表面平整、样貌美观；
48.4.通过填充剂的复合搭配，所制备的地板力学性能良好，尤其是抗冲击性、抗压强度，同时耐磨性良好，适合长期人流量密集、重物拖拽摩擦的环境下使用，同时提供发泡介质的低表面张力的第二分散相。
49.5.通过氯化聚乙烯的加入，提高了体系的分散效果和相容性，进一步提高了发泡效果。
50.本发明中的物质信息如下：
51.pa6t购买自东莞市力恒塑胶原料有限公司，型号为c2330
52.pa9t购买自东莞市力恒塑胶原料有限公司，型号为g1300h
53.丙烯酸环氧改性有机硅树脂购买自潍坊富乐新材料有限公司，型号为cfs8750。
54.空心玻璃微珠购买自浙江海岳新材料有限公司，型号为4038
55.纳米氢氧化铝购买自杭州智钛净化科技有限公司，型号为vk-l30g
56.finox l-20购买自东莞市凯越化工科技有限公司
57.氯含量为25％的氯化聚乙烯购买自广州市长浩贸易有限公司，型号为vp-365
58.氯含量为66％的氯化聚乙烯购买自广州市长浩贸易有限公司，型号为hp-650
59.n-甲基吡咯烷酮cas：872-50-4
60.说明书附图
61.图1为实施例3的sem电镜图。
具体实施方式
62.实施例1
63.本实施例第一个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板，按重量份计，制备原料包括：聚酰胺树脂50份、丙烯酸环氧改性有机硅树脂(硅的质量分数为35％、固含量为50
±
2％)50份、填充剂15份、阻燃剂1份、抗氧剂1份、氯化聚乙烯(氯含量为25％、粘度为40mpa.s)1份。
64.所述聚酰胺树脂为pa6t(悬臂梁缺口冲击强度为80j/m)、pa9t(抗张强度为160mpa)以摩尔比1：2复配。
65.所述填充剂为空心玻璃微珠(抗压强度为5500psi)、纳米氢氧化铝(粒径为30nm)、碳酸钙以质量比为2：1：0.5复配。
66.所述填充剂为硅烷改性填充剂，其制备方法包括：称取5g填充剂与100ml蒸馏水混合制备浆料，水浴加热80℃，加入2gn-甲基吡咯烷酮并搅拌20min，抽滤，滤渣烘干，即得改性填充剂。
67.所述阻燃剂为磷酸三丁酯改性氢氧化镁，制备方法为：向40ml1mol/l的硝酸镁水溶液中加入1.3ml磷酸三丁酯，40℃下恒温水浴加热，缓慢滴加40ml2mol/l的氢氧化钠水溶液，加压过滤后，滤渣用无水乙醇水洗三次，烘干收集粉末，即得改性氢氧化镁。
68.所述抗氧剂为磷系抗氧化剂，具体为finox l-20。
69.所述轻质发泡地板的制备方法，包括：将制备原料270℃熔融挤出固化定型后置于反应釜中，加入反应釜容积的80％的水后升温至150℃，向水中通氮气，增压至15mpa反应5h，反应结束泄压取出，加温至220℃发泡，即得。
70.本实施例第二个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板在火车地板、地铁地板、高铁地板、飞机地板中的应用。
71.实施例2
72.本实施例第一个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板，按重量份计，制备原料包括：聚酰胺树脂60份、丙烯酸环氧改性有机硅树脂(硅的质量分数为40％、固含量为50
±
2％)90份、填充剂40份、阻燃剂10份、抗氧剂5份、氯化聚乙烯(氯含量为25％、粘度为100mpa.s)3份。
73.所述聚酰胺树脂为pa6t(悬臂梁缺口冲击强度为80j/m)、pa9t(抗张强度为160mpa)以摩尔比2：1复配。
74.所述填充剂为空心玻璃微珠(抗压强度为5500psi)、纳米氢氧化铝(粒径为60nm)、碳酸钙以质量比为5：2：1复配。
75.所述填充剂为硅烷改性填充剂，其制备方法包括：称取10g填充剂与100ml蒸馏水混合制备浆料，水浴加热90℃，加入4gn-甲基吡咯烷酮并搅拌40min，抽滤，滤渣烘干，即得改性填充剂。
76.所述阻燃剂为磷酸三丁酯改性氢氧化镁，制备方法为：向60ml1mol/l的硝酸镁水溶液中加入1.5ml磷酸三丁酯，60℃下恒温水浴加热，缓慢滴加60ml2mol/l的氢氧化钠水溶
液，加压过滤后，滤渣用无水乙醇水洗三次，烘干收集粉末，即得改性氢氧化镁。
77.所述抗氧剂为磷系抗氧化剂，具体为finox l-20。
78.所述轻质发泡地板的制备方法，包括：将制备原料270℃熔融挤出固化定型后置于反应釜中，加入反应釜容积的80％的水后升温至150℃，向水中通氮气，增压至15mpa反应5h，反应结束泄压取出，加温至220℃发泡，即得。
79.本实施例第二个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板在火车地板、地铁地板、高铁地板、飞机地板中的应用。
80.实施例3
81.本实施例第一个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板，按重量份计，制备原料包括：聚酰胺树脂90份、丙烯酸环氧改性有机硅树脂(硅的质量分数为35％、固含量为50
±
2％)60份、填充剂30份、阻燃剂6份、抗氧剂3份、氯化聚乙烯(氯含量为25％、粘度为50mpa.s)3份。
82.所述聚酰胺树脂为pa6t(悬臂梁缺口冲击强度为80j/m)、pa9t(抗张强度为160mpa)以摩尔比1.5：1复配。
83.所述填充剂为空心玻璃微珠(抗压强度为5500psi)、纳米氢氧化铝(粒径为50nm)、碳酸钙以质量比为4：1：1复配。
84.所述填充剂为硅烷改性填充剂，其制备方法包括：称取8g填充剂与100ml蒸馏水混合制备浆料，水浴加热80℃，加入2gn-甲基吡咯烷酮并搅拌40min，抽滤，滤渣烘干，即得改性填充剂。
85.所述阻燃剂为磷酸三丁酯改性氢氧化镁，制备方法为：向50ml1mol/l的硝酸镁水溶液中加入1.4ml磷酸三丁酯，50℃下恒温水浴加热，缓慢滴加50ml2mol/l的氢氧化钠水溶液，加压过滤后，滤渣用无水乙醇水洗三次，烘干收集粉末，即得改性氢氧化镁。
86.所述抗氧剂为磷系抗氧化剂，具体为finox l-20。
87.所述轻质发泡地板的制备方法，包括：将制备原料270℃熔融挤出固化定型后置于反应釜中，加入反应釜容积的80％的水后升温至150℃，向水中通氮气，增压至15mpa反应5h，反应结束泄压取出，加温至220℃发泡，即得。
88.本实施例第二个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板在火车地板、地铁地板、高铁地板、飞机地板中的应用。
89.对比例1
90.本对比例第一个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板，具体实施方式同实施例3，不同之处在于，聚酰胺树脂50份，丙烯酸环氧改性有机硅树脂200份。
91.本对比例第二个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板在火车地板、地铁地板、高铁地板、飞机地板中的应用。
92.对比例2
93.本对比例第一个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板，具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述聚酰胺树脂为pa6t(悬臂梁缺口冲击强度为80j/m)、pa9t(抗张强度为160mpa)以摩尔比15：1复配。
94.本对比例第二个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板在火车地板、地铁地板、高铁地板、飞机地板中的应用。
95.对比例3
96.本对比例第一个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板，具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述填充剂为空心玻璃微珠(抗压强度为5500psi)、纳米氢氧化铝(粒径为50nm)、碳酸钙以质量比为1：10：10复配。
97.本对比例第二个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板在火车地板、地铁地板、高铁地板、飞机地板中的应用。
98.对比例4
99.本对比例第一个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板，具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述填充剂不经硅烷改性步骤。
100.本对比例第二个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板在火车地板、地铁地板、高铁地板、飞机地板中的应用。
101.对比例5
102.本对比例第一个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板，具体实施方式同实施例3，不同之处在于，采用磷酸三甲苯酯替代磷酸三丁酯。
103.本对比例第二个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板在火车地板、地铁地板、高铁地板、飞机地板中的应用。
104.对比例6
105.本对比例第一个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板，具体实施方式同实施例3，不同之处在于，氯化聚乙烯的氯含量为66％。
106.本对比例第二个方面提供了一种高强度的轻质发泡地板在火车地板、地铁地板、高铁地板、飞机地板中的应用。
107.性能测试
108.将实施例3得到的发泡材料在扫描电子显微镜下观察，电镜图见图1，由图可知，发泡材料的孔隙均呈现圆形或椭圆形，其大小均匀、泡孔坚挺饱满，孔隙间独立，孔壁厚实，无大面积粘连，无局部坍塌凹陷，发泡效果好。
109.耐磨性测试标准参考：gb t 12988-2009，测量磨损后的磨坑长度。
110.抗压强度测试标准参考：gb/t 4740-1999，在常温下测试其抗压强度。
[0111] 耐磨性(mm)抗压强度(mpa)实施例11.254.8实施例21.205.1实施例31.105.5对比例15.203.6对比例24.953.8对比例36.353.1对比例46.853.2对比例54.853.8对比例65.653.2