王伟 孟庆华 王鹏飞

(泰山体育产业集团，山东 德州，253600)

负离子LDPE泡沫塑料的开发与研究

王伟 孟庆华 王鹏飞

(泰山体育产业集团，山东 德州，253600)

以低密度聚乙烯(LDPE)为主体、负离子粉为填料、偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂，制备了负离子LDPE泡沫塑料。对负离子LDPE泡沫塑料的负离子释放量、力学性能、泡孔结构、分散性进行了研究。结果表明，当负离子粉质量分数大于2%时，负离子LDPE泡沫塑料负离子释放量可超过1 500个/cm3，负离子粉质量分数在5%时负离子LDPE泡沫塑料综合性能最优。

负离子粉 低密度聚乙烯 泡沫塑料 力学性能 负离子释放量 泡孔结构 分散性

负离子系列产品，不仅仅是一种概念，而是一种对人体健康非常有益的远红外辐射材料。若能将负离子释放功能引入到聚烯烃泡沫塑料，势必带来良好的效果。

目前对于聚烯烃类泡沫塑料的研究，主要集中于其应用与制备方法、力学改性方面。而对于可以起到净化空气、缓解疲劳的研究甚少。在聚烯烃类泡沫塑料中引入负离子释放功能，应用于瑜伽垫、爬爬垫、汽车内饰、建筑保温，可以有效地改善空气质量。本工作是在低密度聚乙烯(LDPE)中添加负离子粉，用偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂，以期研制出性能良好的负离子LDPE泡沫塑料。

1 试验部分

1.1 原料

主要原料见表1。

*负离子粉为以含硼为特征的铝、钠、铁、锂环状结构的硅酸盐物质，供货商已利用铝酸酯偶联剂进行表面处理,5种负离子粉分别命名为5万、4万、3万、2千、1千。

1.2 试验设备

密炼机，K-100，韩国金山密炼机；切粒机，QLG-1，张家港市明塑机械有限公司；挤出机，SH-100，如皋市华强塑料化工机械厂；水平发泡炉，SP150，上海永未发泡炉设备厂；万能拉力试验机，UTM6000，深圳三思纵横科技有限公司；负离子检测仪，AIC-2M，美国Alphalab公司；扫描电子显微镜，ZEISSEVO18，德国蔡司；硬度计，LX-C，上海六菱橡胶微孔硬度计；天平，FA1204B，上海精科天美贸易有限公司；游标卡尺，91521，世达工具有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 母料的制备

根据制品要求确定制粒配方,分别把LDPE与负离子粉等助剂按造粒配方比例称重,按工艺要求的投料顺序和混炼时间在密炼机密炼混合，把混炼好的料团放入造粒机的料斗;按要求的挤出工艺参数和工艺流程挤出,然后风冷模面切粒、两级旋风筒冷却，后振动筛筛选和进一步冷却，进入储料筒，称重，打包，贴标签，入库。常用母粒的种类大致分为发泡母粒、填充母粒、交联母粒、负离子母粒、色母粒等。

1.3.2 挤出片材

将各母粒与LDPE按照配方工艺单在单螺杆挤出机中挤出片材，六段挤出机温控：115，115，116，116，115，113 ℃。

1.3.3 高温发泡

挤出片材置于水平发泡炉进行发泡，发泡炉温控：一区水平预热100 ℃、二区交联段温控为145 ℃，风机转速850 r/min；三区发泡段温控为210 ℃，风机转速1 250 r/min。

1.4 性能测试

负离子释放量按JC/T 1016—2006测试；表观密度按泡沫塑料和橡胶GB/T 6343-2008测试；拉伸性能按GB/T 6344-2008测试。

1.5 工艺流程

LDPE泡沫塑料生产流程见图1。

2 结果讨论

试验过程中均以30倍发泡倍率LDPE泡沫塑料的基本配方进行。

2.1 负离子粉对LDPE泡沫塑料负离子释放特性影响

负离子粉作为市售产品，有多种不同型号，型号的不同以及添加量的变化都对LDPE泡沫塑料负离子释放量产生明显的影响。试验对5种型号负离子粉进行了研究，结果见图2。

从图2看出，伴随着负离子粉添加量的增加，LDPE泡沫塑料的负离子释放量逐渐增加，最高可达2 500 个/cm3，完全可以达到相当于森林田野的负离子释放水平。当添加量较少时，由于负离子粉于LDPE泡沫塑料表层的含量较少，其释放量很低，不足以提供足够高的负离子含量；当添加量较高时，单位LDPE泡沫塑料中负离子粉含量增加，从而负离子释放量大大增加；与此同时，不同负离子粉释放效率也不同，高释放量的负离子粉在添加量少的情况下就能达到很高的负离子释放量。

2.2 温度对LDPE泡沫塑料负离子释放性能影响

以添加质量分数5%的5万负离子粉为例，对温度变化对LDPE泡沫塑料负离子释放能力的影响进行研究，将LDPE泡沫塑料试样(50 cm×50 cm)在温度1条件下放置5 min，后移入温度2条件下1 min进行测试,结果见表2。

从表2可以看到，温度变化对LDPE泡沫塑料的负离子释放量影响很大，从温度1移入温度2条件下，温度越高、温差越大负离子释放量越大。

室温25 ℃下将试样用橡皮刷进行摩擦，改变摩擦时间及压力大小，来考察摩擦压力对负离子LDPE泡沫塑料负离子释放性能的影响，结果见表3。从表3可以看出，伴随摩擦时间的延长，摩擦施加力的增大，LDPE泡沫塑料负离子释放性能会有所增加。

2.3 负离子释放功能的空间效应

在无空气流动的室内空间内，室温下放置一具有负离子释放功能的LDPE泡沫塑料(5万负离子粉质量分数5%)。利用负离子测试仪对其垂直距离的负离子含量进行检测，结果见图3。

从图3可以看到，随着距离增加，空气中的负离子含量呈现正比例下降。对于铺放有释放量在2 000个/cm3以上LDPE泡沫塑料运动垫、瑜伽垫、爬爬垫等的区域，在2 m的高度上，空气中的负离子含量可达到1 200个/cm3以上，达到清洁空气的水平。

2.4 负离子粉对LDPE泡沫塑料力学性能的影响

对制样进行性能测试，结果见表4。

注：用5万负离子粉。

从表4可看出，随着负离子粉添加量的增加，LDPE泡沫塑料产品的密度逐渐增大，硬度逐渐增大。这是由于负离子粉属于矿物质粉，其密度远远大于LDPE的，伴随添加量的增加，其密度与硬度都会相应的变大；而其拉伸强度，在质量分数小于10%时，拉伸强度随其添加量增加而提高，当大于10%时拉伸强度降低；断裂伸长率随着负离子粉添加量的增加逐渐降低。

2.5 负离子粉对LDPE泡沫塑料泡孔结构的影响

利用扫描镜对LDPE泡沫塑料进行泡孔结构观察，图4为含质量分数0，5%，10%负离子粉的LDPE泡沫塑料扫描电镜照片。

从图4可以看出，不添加负离子粉时[如图4(a)]，30倍LDPE泡沫塑料作为高发泡倍率材料，其泡孔相对来说比较大，且泡孔不规则，均匀性不够；伴随负离子粉添加量的增多，负离子粉在配方体系中起到AC发泡剂发泡成核剂的作用，其泡孔结构更加地均匀、坚挺，如图4(b)；负离子粉的添加量继续增加，作为一种无机矿物质填料，过多的添加对LDPE基体树脂的泡孔孔壁的强度起到减弱的作用，出现相应的泡孔破裂、串孔等现象，如图4(c)。由此可以看出，适当的添加负离子粉在达到负离子释放功能的同时，可以改善LDPE泡沫塑料泡孔结构，增强其力学性能。

2.6 负离子粉在LDPE泡沫塑料中的分散性

对添加质量分数5%负离子粉的LDPE泡沫塑料进行扫描电镜观察，如图5。

由图5可见经铝酸酯偶联剂处理的负离子粉于LDPE泡沫塑料中的分散均匀，无团聚现象。

3 结论

LDPE发泡材料体系中加入负离子粉可制备出负离子LDPE泡沫塑料，随着负离子粉释放能力的增强，其负离子释放量会逐渐提高；伴随着负离子粉添加量的增加，负离子释放量正比例增强；在负离子LDPE泡沫塑料产品使用过程中，温度、摩擦、压力等外部环境的变化可增强其负离子释放功效；伴随垂直高度的增大，其负离子含量会逐渐降低，具有明显的空间效应。当添加5万负离子粉质量分数5%时，其泡孔结构均匀坚挺，可以在释放性能与力学综合性能上达到最优。

高速杯模机

据“www.ptonline.com”报道，在2015年5月5日—9日在米兰举行的2015年塑料展览会上，意大利AMUT集团展示了其新的AMP850W-GP热成型机。该机器配有50腔模具，该机器生产速度可达110 000杯/h，生产的聚丙烯(PP)杯质量3.2 g，直径为73.5 mm。在能源效率和材料的节约方面该机处于领先地位。该热成型机可以配备可部分计数的零件计数摄像机。

Tosaf公司推出延长温室薄膜寿命紫外吸收色母粒

据“Additives for Polymers,2015,(4)：2”报道，以色列的添加剂、色母粒和复合生产商Tosaf推出一款名为 uv4120pe 新型色母粒。添加少量该色母粒就可以大大延长紫外线吸收温室薄膜的使用寿命。Tosaf公司声称，通过对大量的薄膜加速老化测试，发现添有该色母粒薄膜的耐老化性明显优于添加传统稳定剂薄膜的。

(以上由中国石化扬子石油化工有限公司南京研究院

杜雪娟供稿)

Development and Research of Negative Ions LDPE Foam

Wang Wei Meng Qinghua Wang Pengfei

(Tai Shan Sports Industry Group, Dezhou, Shandong,253600)

Negative ions LDPE foam was prepared with LDPE as the main part, the negative ion powder as filler, and AC as foaming agent. Negative ions release, mechanical properties, cellular structures and dispersity of the negative ions LDPE foam were studied. The results show that the negative ions release of the negative ions LDPE foam is more than 1 500 numbers/cm3when the content of negative ions power is more than 2%.The comprehensive performance of the negative ions LDPE foam is optimal when the content of negative ions power is 5%.

negative ions power; low density polyethylene; foam; mechanical properties; negative ions release; cellular structures; dispersity

2014-06-11;修改稿收到日期:2015-04-24。

王伟，男，材料学专业硕士研究生，主要从事热固性树脂、脲醛树脂、环氧树脂预浸料、聚乙烯发泡塑料、人造草坪、碳纤维自行车等研究。E-mail：skywangwei2008@163.com。