CN102382406B - 聚乙烯醇缩丁醛发泡材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚乙烯醇缩丁醛发泡材料，属高分子材料领域。其以回收的废旧聚乙烯醇缩丁醛为主要原料，橡胶或弹性体为主要辅料，配以发泡剂、发泡助剂、增塑剂、泡孔成核剂、泡孔调节剂、交联剂、填充料等辅料，在高混机中高速混合，然后在挤出机或密炼机中熔融共混，最后在平板硫化机上模压发泡成型，得到聚合物发泡材料。此发泡材料具有弹性体发泡材料的优异性能，并且具有良好的粘结性以及易于加工成型等特性，同时可以变废为宝。
Description
技术领域
本发明涉及聚乙烯醇缩丁醛发泡材料，属高分子材料领域。
背景技术
聚合物发泡材料由于内部含有大量气泡，不仅质轻、省料，而且热导率低、隔热性能好、能吸收冲击载荷，具有优良的缓冲性能、隔音性能以及比强度高等优点，在工业，农业，军事，日用品和办公用品等各方面得到广泛应用。
一般而言，传统聚合物发泡材料依其所使用原料的不同，可大致分为塑料发泡材料和弹性体发泡材料两类，传统的塑料发泡材料具有配方简单、易于着色以及易于成型加工成复杂形状制品等优点，但其缺点是本身弹性和止滑性较差；弹性体发泡材料除具有良好的弹性和止滑性，但其配方和成型加工较为复杂，不易制备复杂形状的制品且加工过程中往往伴随粉尘污染。用于安全玻璃生产的聚乙烯醇缩丁醛膜片具有特殊的分子结构和化学组成，使其具有与弹性体相似的性质，同时具有良好的耐光性和对多种材料的粘结性。更重要的是，聚乙烯醇缩丁醛膜片可采用传统的塑料加工方法与设备进行加工。
聚乙烯醇缩丁醛原料价格昂贵，主要用于生产安全玻璃夹层膜片。随着安全玻璃在汽车、航空航海、高层建筑以及太阳能光伏组件等领域的广泛应用，聚乙烯醇缩丁醛膜片废旧料（包括生产安全玻璃时产生的边角料和汽车等产品报废时产生的废料）的产生也随之增多，由于安全玻璃对聚乙烯醇缩丁醛膜片的质量要求极高，这些聚乙烯醇缩丁醛废旧料不能再用于生产夹层膜片，通常是作为固体垃圾被掩埋，这不仅造成资源浪费而且产生明显的土地环境污染。利用聚乙烯醇废旧膜片来生产发泡材料，不仅可以得到具有优异性能的类似弹性体的发泡材料，并且得到的发泡材料还具有良好的粘结性以及易于加工成型等特性；更为重要的是，以回收的来自报废安全玻璃的废旧聚乙烯醇缩丁醛膜片为主要原料制备发泡材料，可以充分利用聚乙烯醇缩丁醛废料，降低环境污染，实现变废为宝的目的。对于利用废旧聚乙醇缩丁醛制备聚合物发泡材料，国内外目前尚未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种由废旧聚乙烯醇缩丁醛膜片为主要原料生产的聚合物发泡材料。
为实现本发明目的，技术方案如下：以回收废旧聚乙烯醇缩丁醛为主要原料，橡胶或弹性体为主要辅料，配以发泡剂、发泡助剂、增塑剂、泡孔成核剂、泡孔调节剂、交联剂、填充料等辅料制备而成。制备时，首先将回收的聚乙烯醇缩丁醛废旧膜片在破碎机中粉碎，然后将所有原料按一定比例在高混机中混合，在开炼机中或双螺杆挤出机中进行熔融共混，最后在平板硫化机上在一定的温度和压力作用下进行发泡成型。
本发明所述聚合物发泡材料的原料组成质量份配比为：
回收的废旧聚乙烯醇缩丁醛：60-100份，
橡胶和/或弹性体：0-40份，
发泡剂：2-20份，
发泡助剂：0-40份，
增塑剂：0-40份，
泡孔成核剂：0-10份，
泡孔调节剂：0-20份，
交联剂：0-5份，
填充料：0-40份；
原料组成优选质量份配比为：
回收的废旧聚乙烯醇缩丁醛：80-90份，
橡胶和/或弹性体：10-20份，
发泡剂：4-10份，
发泡助剂：0-20份，
增塑剂：0-25份，
泡孔成核剂：0-5份，
泡孔调节剂：0-10份，
交联剂：0-2.5份，
填充料：0-20份 。
原料组成更优选质量份配比为：
回收的废旧聚乙烯醇缩丁醛：80-90份，
橡胶和/或弹性体：10-20份，
发泡剂：4-10份，
发泡助剂：1-20份，
增塑剂：1-25份，
泡孔成核剂：1-5份，
泡孔调节剂：1-10份，
交联剂：0.3-2.5份，
填充料：1-20份。
优选如下生产工艺生产本发明所述的聚合物发泡材料：（1）原料混合：将原料及配料按照上述配比配制，在高混机中进行高速混合，混合时间为5-10min；
（2）挤出共混：将高混机混合好的原料加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混，挤出温度为110-1500C；
（3）开炼成片：将挤出机熔融共混得到的物料在开炼机上塑炼成片状，温度为55-850C，时间为1-3min；
（4）模压成型：采用平板硫化机进行模压发泡成型，得到聚合物发泡片材，压力0-6MPa，温度140-1800C，时间为5-10min。
本发明所述的聚乙烯醇缩丁醛原料主要来自于回收的废旧聚乙烯醇缩丁醛，所述的橡胶为天然橡胶，丁苯橡胶，丁腈橡胶，再生橡胶，乙丙橡胶或者三元乙丙橡胶；所述的弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体、乙丙热塑性弹性体或者三元乙丙热塑性弹性体；发泡剂为偶氮二甲酰胺（AC），碳酸氢钠，4，4’-氧代双苯磺酰肼（OBSH），对苯甲磺酰肼（TSH）其中之一或两种；发泡助剂为氧化锌和/或硬脂酸锌；增塑剂为三甘醇二异辛酸酯，己二酸二辛酯，癸二酸二辛酯，邻苯二甲酸二辛酯；泡孔成核剂为纳米级二氧化硅，纳米级碳酸钙，纳米级二氧化钛；泡孔调节剂为丙烯酸酯类共聚物；交联剂为硼砂，马来酸酐；填充剂为炭黑，滑石粉。
本发明具有以下优势：1、采用废旧聚乙烯醇缩丁醛作为主要原料，既有利于废旧料的回收利用，防止污染环境，又可以变废为宝，具有较好的经济和社会效益；2、采用偶氮二甲酰胺作为发泡剂，发气量大，分解物无毒，无臭，无污染，并且成本低，应用广泛；采用4，4’-氧代双苯磺酰肼和对苯甲磺酰肼作为发泡剂，发泡温度低，易产生闭孔；3、采用氧化锌和硬脂酸锌作为发泡助剂可以降低发泡温度，控制发泡剂的发泡速率；4、利用橡胶和弹性体来改性废旧聚乙烯醇缩丁醛，可以克服单一聚乙烯醇缩丁醛低温变硬等缺点，可以提高其弹性和耐磨性，再加上增塑剂二辛酯，可有效控制聚合物的熔体流动性，有助于发泡剂的分散以及产生的气体在聚合物中的流动性，同时在泡孔成核剂以及泡孔调节剂的作用下，使得聚合物在合适的条件下可以得到泡孔分布均匀大小均一的发泡材料； 5、利用硼砂或马来酸酐作为交联剂，由于聚合物分子链含有羟基能与硼砂或马来酸酐发生反应，一方面可以提高聚合物的力学性能和加工性能，另一方面，通过聚合物分子交联，可以改善聚合物的融体粘度，使得气体分布均匀从而达到聚合物发泡材料泡孔分布均匀大小均一的目的，并且，通过控制交联剂的用量以及交联时间，使交联与发泡剂分解同时进行，不仅可以达到发泡材料质轻的目的，同时还可以提高发泡材料的力学性能。
本发明所述的以废旧聚乙烯醇缩丁醛为主要原料生产的聚合物发泡材料，不仅具有一般发泡材料质轻，比强度高，热导率低，隔热性能好等优点，而且相对于其他的弹性体发泡材料而言，具有耐光性好，耐候性好，配方和成型加工较为容易等有点，是一种质量优异的发泡材料。
性能测试：本发明所述的密度测试为表观密度，按照GB/T6343-1995进行测试；本发明所述的力学性能测试为拉伸强度和断裂伸长率测试，按照GB/T6344-1996进行测试。
具体实施方式
为对本发明进行更好地说明，举实施例如下:
实施例一：
本发明所述的的聚合物发泡材料所用原料质量份配比为：
回收的废旧聚乙烯醇缩丁醛：100份
偶氮二甲酰胺：2份
硬脂酸锌：4份
邻苯二甲酸二辛酯：10份
硼砂：0.3份
通过如下生产工艺制造本发明所述的聚合物发泡材料：
（1）物料混合：将原料和配料按照上述配比准备好，然后加入到高混机中进行高速混合，转速50r/min，时间5min；
（2）密炼机中共混：将高速混合好的物料加入到密炼机中进行熔融共混，温度为1300C；
（3）开炼成片：将挤出机熔融共混得到的物料放到开炼机上塑炼成片，温度600C；
（4）模压发泡成型：称取25g塑炼成片的物料，放在模具中，然后放到平板硫化机上进行模压发泡成型。压力5MPa，温度1500C，时间10min；
最终得到密度为0.41g/cm3的聚合物发泡材料，拉伸强度为4.6MPa，断裂伸长率为219.3%。
实施例二：
本发明所述的的聚合物发泡材料所用原料质量份配比为：
回收的废旧聚乙烯醇缩丁醛：100份
偶氮二甲酰胺：4份
硬脂酸锌：2份
纳米级二氧化硅：1份
丙烯酸酯类：7份
邻苯二甲酸二辛酯：10份
马来酸酐：0.3份
通过如下生产工艺制造聚合物发泡材料：
（1）物料混合：将原料和配料按照上述配比准备好，然后加入到高混机中进行高速混合，转速50r/min，时间5min；
（2）挤出共混：将高速混合好的物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混，挤出温度为1400C；
（3）开炼成片：将挤出机熔融共混得到的物料放到开炼机上塑炼成片，温度600C；
（4）模压发泡成型：称取25g塑炼成片的物料，放在模具中，然后放到平板硫化机上进行模压发泡成型。压力5MPa，温度1500C，时间10min；
最终得到密度为0.38g/cm3的聚合物发泡材料,拉伸强度为4.1MPa，断裂伸长率为205.4%。
实施例三：
本发明所述的的聚合物发泡材料所用原料质量份配比为：
回收的废旧聚乙烯醇缩丁醛：100份
偶氮二甲酰胺：4份
硬脂酸锌：2份
氧化锌：1份
纳米级二氧化钛：1份
丙烯酸酯类：7份
邻苯二甲酸二辛酯：10份
硼砂：0.3份
通过如下生产工艺制造聚合物发泡材料：
（1）物料混合：将原料和配料按照上述配比准备好，然后加入到高混机中进行高速混合，转速50r/min，时间5min；
（2）挤出共混：将高速混合好的物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混，挤出温度为1400C；
（3）开炼成片：将挤出机熔融共混得到的物料放到开炼机上塑炼成片，温度600C；
（4）模压发泡成型：称取25g塑炼成片的物料，放在模具中，然后放到平板硫化机上进行模压发泡成型。压力5MPa，温度1600C，时间10min；
最终得到密度为0.35g/cm3的聚合物发泡材料，拉伸强度为3.9MPa，断裂伸长率为198.7%。
实施例四：
本发明所述的的聚合物发泡材料所用原料质量份配比为：
回收的废旧聚乙烯醇缩丁醛：90份
再生橡胶：10份
偶氮二甲酰胺：5份
硬脂酸锌：2份
氧化锌：1份
纳米级碳酸钙：1份
丙烯酸酯类：7份
己二酸二辛酯：20份
硼砂：0.4份
通过如下生产工艺制造聚合物发泡材料：
（1）物料混合：将原料和配料按照上述配比准备好，然后加入到高混机中进行高速混合，转速50r/min，时间5min；
（2）挤出共混：将高速混合好的物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混，挤出温度为1400C；
（3）开炼成片：将挤出机熔融共混得到的物料放到开炼机上塑炼成片，温度600C；
（4）模压发泡成型：称取25g塑炼成片的物料，放在模具中，然后放到平板硫化机上进行模压发泡成型。压力3MPa，温度1500C，时间10min；
最终得到密度为0.31g/cm3的聚合物发泡材料，拉伸强度为3.3MPa，断裂伸长率为190.4%。
实施例五：
本发明所述的的聚合物发泡材料所用原料质量份配比为：
回收的废旧聚乙烯醇缩丁醛：80份
丁腈橡胶：20份
偶氮二甲酰胺：5份
硬脂酸锌：5份
氧化锌：1份
纳米级二氧化硅：1份
丙烯酸酯类：9份
邻苯二甲酸二辛酯：25份
马来酸酐：0.3份
炭黑：10份
通过如下生产工艺制造聚合物发泡材料：
（1）物料混合：将原料和配料按照上述配比准备好，然后加入到高混机中进行高速混合，转速50r/min，时间5min；
（2）挤出共混：将高速混合好的物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混，挤出温度为1500C；
（3）开炼成片：将挤出机熔融共混得到的物料放到开炼机上塑炼成片，温度600C；
（4）模压发泡成型：称取25g塑炼成片的物料，放在模具中，然后放到平板硫化机上进行模压发泡成型。压力3MPa，温度1600C，时间10min；
最终得到密度为0.30g/cm3的聚合物发泡材料，拉伸强度为3.1MPa，断裂伸长率为182.6%。
实施例六：
本发明所述的的聚合物发泡材料所用原料质量份配比为：
回收的废旧聚乙烯醇缩丁醛：90份
丁苯橡胶：10份
乙丙热塑性弹性体：10 份
偶氮二甲酰胺：8份
碳酸氢钠：2份
硬脂酸锌：6份
纳米级二氧化钛：1.5份
丙烯酸酯类：9份
癸二酸二辛酯：25份
硼砂：0.5份
滑石粉：15份
通过如下生产工艺制造聚合物发泡材料：
（1）物料混合：将原料和配料按照上述配比准备好，然后加入到高混机中进行高速混合，转速50r/min，时间5min；
（2）挤出共混：将高速混合好的物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混，挤出温度为1500C；
（3）开炼成片：将挤出机熔融共混得到的物料放到开炼机上塑炼成片，温度600C；
（4）模压发泡成型：称取25g塑炼成片的物料，放在模具中，然后放到平板硫化机上进行模压发泡成型。压力0.5MPa，温度1700C，时间10min；
最终得到密度为0.25g/cm3的聚合物发泡材料，拉伸强度为2.6MPa，断裂伸长率为184.6%。
实施例七：
本发明所述的的聚合物发泡材料所用原料质量份配比为：
回收的废旧聚乙烯醇缩丁醛：90份
对苯甲磺酰肼：10份
通过如下生产工艺制造聚合物发泡材料：
（1）物料混合：将原料和配料按照上述配比准备好，然后加入到高混机中进行高速混合，转速50r/min，时间5min；
（2）挤出共混：将高速混合好的物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混，挤出温度为1500C；
（3）开炼成片：将挤出机熔融共混得到的物料放到开炼机上塑炼成片，温度600C；
（4）模压发泡成型：称取25g塑炼成片的物料，放在模具中，然后放到平板硫化机上进行模压发泡成型。压力0.5MPa，温度1700C，时间10min；
最终得到密度为0.37g/cm3的聚合物发泡材料，拉伸强度为3.9MPa，断裂伸长率为194.2%。
实施例八：
本发明所述的的聚合物发泡材料所用原料质量份配比为：
回收的废旧聚乙烯醇缩丁醛：90份
偶氮二甲酰胺：5份
丁苯橡胶：15份
通过如下生产工艺制造聚合物发泡材料：
（1）物料混合：将原料和配料按照上述配比准备好，然后加入到高混机中进行高速混合，转速50r/min，时间5min；
（2）挤出共混：将高速混合好的物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混，挤出温度为1500C；
（3）开炼成片：将挤出机熔融共混得到的物料放到开炼机上塑炼成片，温度600C；
（4）模压发泡成型：称取25g塑炼成片的物料，放在模具中，然后放到平板硫化机上进行模压发泡成型。压力0.5MPa，温度1700C，时间10min；
最终得到密度为0.32g/cm3的聚合物发泡材料，拉伸强度为3.6MPa，断裂伸长率为191.2%。
Claims (1)
1.一种聚乙烯醇缩丁醛发泡材料，其特征在于，其由如下原料组成质量份配比并通过现有工艺加工而成：
回收的废旧聚乙烯醇缩丁醛：80-90份,
橡胶和/或弹性体：10-20份,
发泡剂：4-10份,
发泡助剂：1-20份,
增塑剂：1-25份,
泡孔成核剂：1-5份,
泡孔调节剂：1-10份,
交联剂：0.3-2.5份,
填充料：1-20份 ，
所述的橡胶为天然橡胶，丁苯橡胶，丁腈橡胶，再生橡胶，乙丙橡胶或者三元乙丙橡胶；所述的弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体、乙丙热塑性弹性体或者三元乙丙热塑性弹性体；
所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺，碳酸氢钠，4，4’-氧代双苯磺酰肼，对苯甲磺酰肼其中之一或两种；发泡助剂为氧化锌或/和硬脂酸锌；
所述的增塑剂为三甘醇二异辛酸酯，己二酸二辛酯，癸二酸二辛酯或邻苯二甲酸二辛酯；
所述的泡孔成核剂为纳米级二氧化硅，纳米级碳酸钙或纳米级二氧化钛；泡孔调节剂为丙烯酸酯类共聚物；
所述的交联剂为硼砂或马来酸酐；填充剂为炭黑或滑石粉。
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