CN103408845B

CN103408845B - 一种高发泡倍率epdm泡沫材料及其发泡成型方法

Info

Publication number: CN103408845B
Application number: CN201310293344.1A
Authority: CN
Inventors: 廖华勇
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Rudong Wenyuan investment and Development Co., Ltd
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2033-07-12
Also published as: CN103408845A

Abstract

本发明涉及三元乙丙橡胶，尤其涉及一种高发泡倍率三元乙丙橡胶（EPDM）泡沫材料及其发泡成型方法。按各原料的配比，将EPDM基料在开炼机中进行塑炼，塑炼过程中，向基料中加入助剂，助剂与基料混合均匀后，将混合料料片取下，趁热压平；将混合料料片预成型后，把混合料料片放在模具中，发泡处理，发泡完成后，待混合料冷却后，取下模具，得到发泡材料。本发明的有益效果是：按照本发明配方及工艺制备的EPDM泡沫发泡倍率较高，超过常规的700%，使得发泡倍率最高为870%，泡沫密度和力学性能可调，而使用的样品成本并没有增加，即性价比高。

Description

一种高发泡倍率EPDM泡沫材料及其发泡成型方法

技术领域

本发明涉及三元乙丙橡胶，尤其涉及一种高发泡倍率三元乙丙橡胶（EPDM）泡沫材料及其发泡成型方法。

背景技术

三元乙丙橡胶(EPDM)是由乙烯、丙烯以及少量的第三单体共聚而成的橡胶，它的主链上是由化学稳定的饱和烃组成，只是在侧链中含有不饱和双键，分子内无极性取代基，分子内聚能低，分子链在较宽的温度范围内保持柔性；因而具有优异的化学稳定性，耐老化性、耐化学药品性、电绝缘性，冲击弹性和低温性能，以及耐热水性能等；三元乙丙橡胶(EPDM)泡沫材料具有优异的缓冲、密封、隔热、隔音等性能，可应用于建筑、交通运输、包装等领域；目前工业上EPDM泡沫发泡倍率一般最高为700%，相比于现有技术本发明制备的EPDM泡沫材料的发泡倍率更高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

工业上EPDM泡沫发泡倍率一般最高为700%，本发明制备的EPDM泡沫发泡倍率更高，最高能够达到870%。

为解决这一技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种高发泡倍率EPDM发泡材料，其原料组成，按重量份数计为：

EPDM100份；

交联剂0.5-1份；

Ac发泡剂4-10份；

氧化锌1-5份；

硬脂酸0.5-1份。

发泡时间5-15min，发泡压力：0-10MPa，发泡温度：150-180℃。

最佳配方及工艺EPDM100，AC，6；交联剂0.5，氧化锌2,硬脂酸1，发泡温度170℃，压力5MPa，发泡时间12min。

其中，所选用的EPDM门尼粘度42、碘值12、乙烯含量52%。

作为优选：交联剂选自过氧化二异丙苯DCP或过氧化苯甲酰BPO。

本发明还提供了一种上述EPDM发泡材料的制备方法，具体操作为：

（1）按各原料的配比，将EPDM基料在开炼机中进行塑炼，塑炼过程中，向基料中加入助剂，助剂与基料混合均匀后，将混合料料片取下，趁热压平。

作为优选：塑炼过程中，双辊开炼机的辊温设为45-60℃范围内。

向基料中加入的助剂，就是指同时加入交联剂、氧化锌、硬脂酸后再加入Ac发泡剂，混合过程中，打三角包5-7次，直到共混料混合均匀。

双辊开炼机在塑炼时，辊距设为1mm，下料时，辊距调大至3mm。

（2）将步骤（1）中的混合料料片预成型后，把混合料料片放在模具中，发泡处理，发泡完成后，待混合料冷却后，取下模具，得到发泡材料。

作为优选：预成型操作为，混合料料片在70℃的模框中，于5MPa压力下预成型10min，

该温度下，HDPE/LDPE共混料既能熔融又没有发泡。

作为优选：发泡处理为，混合料料片在电热恒温鼓风干燥箱里，于160～180℃温度下发泡5-10min。

作为优选：发泡处理为，混合料料片在平板硫化机中，于温度160～180℃和压力1～10MPa下，发泡10-15min。

这个温度范围能够保证EPDM料发泡时熔体强度较好，发泡过程与材料交联过程能够匹配，压力范围与发泡时间，在该范围内取值最为合理，压力再提高，对于发泡材料性能影响不大，浪费功率；时间再增加，对于发泡材料性能影响不大，增加时间降低工作效率，浪费能量。

本发明的有益效果是：按照本发明配方及工艺制备的EPDM泡沫发泡倍率较高，超过常规的700%，使得发泡倍率最高为870%，泡沫密度和力学性能可调，而使用的样品成本并没有增加，即性价比高。

附图说明

图1是本发明的发泡工艺流程图；

图2为实施例1中制备的共混发泡材料，泡沫经液氮冷冻脆断后的电镜扫描图（SEM）；

图3为实施例2中制备的共混发泡材料，泡沫经液氮冷冻脆断后的电镜扫描图（SEM）；

图4为实施例3中制备的共混发泡材料，泡沫经液氮冷冻脆断后的电镜扫描图（SEM）。

具体实施方式

以下实施例中，涉及到的份数均为重量份。使用的原料与设备的具体情况，如表10和表11所示：

表10主要原料

表11主要设备

实施例1：

发泡配方为：EPDM100份，过氧化苯甲酰（BPO）0.5份，Ac发泡剂6份，氧化锌3份，硬脂酸1份。

工序：

（1）将EPDM基料在开炼机中进行塑炼，辊温为60℃，加入其它助剂，最后加入发泡剂，打三角包5次，直到共混料混合均匀，将料片取下，趁热压平；

（2）将步骤（1）中的料片在模框中经过平板硫化机预成型，压力5MPa，温度70℃，预成型10min；

（3）然后把预压的料片放在模具中发泡，发泡温度160℃和压力5MPa下，发泡10min。发泡完成后，待发泡材料冷却后，从模具中取下。

经检测：共混发泡材料表观密度为0.139g.cm^-3，撕裂强度为3.46N/mm，拉伸强度为0.42MPa，断裂伸长率434%，绍尔A型硬度4.2，发泡倍率820%。

密度按GB/T6342)1995测试；撕裂强度按GB/T529)1999中，无割口直角撕裂强度标准，进行测试；拉伸强度按GB/T528)1998测试。

发泡材料经过液氮冷冻脆断后，泡沫的电镜扫描图见附图2所示，由图2看出，泡孔尺寸在100~300微米之间，基本呈闭孔。

实施例2：

工序：

（1）将EPDM基料在开炼机中进行塑炼，辊温为60℃，加入其它助剂，最后加入发泡剂，打三角包5次，直到共混料混合均匀，将料片取下，趁热压平。

（2）将步骤（1）中的料片在模框中经过平板硫化机预成型，压力5MPa，温度70℃，预成型10min。

（3）然后把预压的料片放在模具中发泡，发泡温度160℃和压力5MPa下，发泡5min，发泡完成后，待发泡材料冷却后，从模具中取下。

经检测：共混发泡材料表观密度为0.145g.cm^-3，撕裂强度为3.59N/mm，拉伸强度为0.51MPa，断裂伸长率356%，绍尔A型硬度4.5，发泡倍率760%。

发泡材料经过液氮冷冻脆断后，泡沫的电镜扫描图见附图3所示，由图3看出，基本呈闭孔，泡孔尺寸在100微米以下的泡孔较多，也有一些泡孔尺寸超过100微米甚至达到400微米，是因为发泡时间不够，发泡剂分解不完全，发泡不充分。

实施例3：

工序：

（3）然后把预压的料片放在模具中发泡，发泡温度160℃和压力5MPa下，发泡12min，发泡完成后，待发泡材料冷却后，从模具中取下。

经检测：共混发泡材料表观密度为0.124g.cm-3，撕裂强度为3.21N/mm，拉伸强度为0.40MPa，断裂伸长率486%，绍尔A型硬度3.9，发泡倍率820。

发泡材料经过液氮冷冻脆断后，泡沫的电镜扫描图见附图4所示，由图4看出，泡孔尺寸基本在100微米以上，基本呈闭孔，发泡时间足够，发泡剂分解完全，发泡充分。

表1为发泡剂做变量的配方（单位：质量份）；

表2是发泡材料的泡沫密度、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、绍尔A型硬度及发泡倍率随Ac发泡剂用量的变化图；

表3是BPO用量做变量的配方（单位：质量份）；

表4表示BPO用量对EPDM泡沫塑料密度、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、绍尔A型硬度及发泡倍率的影响；

表5是ZnO做变量的配方（单位：质量份）；

表6表示ZnO用量对EPDM泡沫塑料密度、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、绍尔A型硬度及发泡倍率的影响；

表7表示成型温度对EPDM泡沫塑料密度、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、绍尔A型硬度及发泡倍率的影响；

表8表示成型压力对EPDM泡沫塑料密度、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、绍尔A型硬度及发泡倍率的影响；

表9表示成型时间对EPDM泡沫塑料密度、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、绍尔A型硬度及发泡倍率的影响。

表1发泡剂做变量的配方（单位：质量份）

注：本表格实验中一律选取成型温度：160℃，成型压力：5MPa，发泡时间10min。

表2AC发泡剂用量对EPDM泡沫塑料性能的影响

表3BPO用量做变量的配方（单位：质量份）

表4BPO用量对EPDM泡沫塑料性能的影响

表5ZnO做变量的配方（单位：质量份）

表6ZnO用量对EPDM泡沫塑料性能的影响

表7成型温度对EPDM泡沫塑料性能的影响

注：本实验中一律选取成型压力：5MPa，成型时间：10min；同一个配方（重量份）：EPDM100，ZnO3，BPO0.5，AC发泡剂6，硬脂酸1。

表8成型压力对EPDM泡沫塑料性能的影响

注：本实验中一律选取成型温度：160℃，成型时间：10min；同一个配方（重量份）：EPDM100，ZnO3，BPO0.5，AC发泡剂6，硬脂酸1。

表9成型时间对EPDM泡沫塑料性能的影响

注：实验中一律选取成型压力：5MPa，成型温度：160℃;同一个配方：EPDM100，ZnO3，BPO0.5，AC发泡剂6，硬脂酸1（质量份）。

Claims

1.一种高发泡倍率EPDM发泡材料的制备方法，所述高发泡倍率EPDM发泡材料的原料组成，按重量份数计为：

EPDM100份；

交联剂0.5-1份；

Ac发泡剂4-10份；

氧化锌1-5份；

硬脂酸0.5-1份；

其特征在于包括如下步骤：

（1）按各原料的配比，将EPDM基料在开炼机中进行塑炼，塑炼过程中，向基料中加入助剂，助剂与基料混合均匀后，将混合料料片取下，趁热压平；

（2）将步骤（1）中的混合料料片预成型后，把混合料料片放在模具中，发泡处理，发泡完成后，待混合料冷却后，取下模具，得到发泡材料；

所述塑炼过程中，双辊开炼机的辊温设为45-60℃范围内；所述向基料中加入的助剂，就是指同时加入交联剂、氧化锌、硬脂酸后再加入Ac发泡剂，混合过程中，打三角包5-7次，直到共混料混合均匀；双辊开炼机在塑炼时，辊距设为1mm，下料时，辊距调大至3mm。

2.如权利要求1所述的一种高发泡倍率EPDM发泡材料的制备方法，其特征在于：EPDM100份，Ac发泡剂6份；交联剂0.5份，氧化锌2份，硬脂酸1份。

3.如权利要求1所述的一种高发泡倍率EPDM发泡材料的制备方法，其特征在于：所述EPDM门尼粘度42、碘值12、乙烯含量52%。

4.如权利要求1所述的一种高发泡倍率EPDM发泡材料的制备方法，其特征在于：交联剂选自过氧化二异丙苯DCP或过氧化苯甲酰BPO。

5.如权利要求1所述的一种高发泡倍率EPDM发泡材料的制备方法，其特征在于：所述预成型操作为：混合料料片在70℃的模框中，于5MPa压力下预成型10min，该温度下，EPDM料既能熔融又没有发泡。

6.如权利要求1所述的一种高发泡倍率EPDM发泡材料的制备方法，其特征在于：所述发泡处理为：发泡时间5-15min，发泡压力：0-10MPa，发泡温度：150-180℃。

7.如权利要求6所述的一种高发泡倍率EPDM发泡材料的制备方法，其特征在于：所述发泡处理为：混合料料片在电热恒温鼓风干燥箱里，于160～180℃温度下发泡5-10min；或混合料料片在平板硫化机中，于温度160～180℃和压力1～10MPa下，发泡10-15min。

8.如权利要求7所述的一种高发泡倍率EPDM发泡材料的制备方法，其特征在于：所述发泡处理为：混合料料片在平板硫化机中，发泡温度170℃，压力5MPa，发泡时间12min。