CN102975324A

CN102975324A - 一种废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯共混发泡材料的制备方法

Info

Publication number: CN102975324A
Application number: CN2012104029705A
Authority: CN
Inventors: 张振秀; 李文博; 辛振祥; 谭钦艳
Original assignee: CHINA RUBBER RESOURCE REGENERATION CO LTD; Qingdao University of Science and Technology
Current assignee: China-Rubber Resource Regeneration (qingdao) Co Ltd
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2032-10-22
Also published as: CN102975324B

Abstract

本发明提供了一种废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯发泡材料的制备方法。先在100重量份的废旧密封条胶粉中加入2-3重量份活化剂、5-10重量份增塑剂等进行混炼。再将100重量份的橡胶型氯化聚乙烯于密炼机或双辊开炼机上进行塑炼。取活化后的10-50重量份废旧密封条胶粉同塑炼好的100重量份橡胶型氯化聚乙烯共混均匀，依次加入稳定剂1-6重量份、发泡剂1-5重量份、助发泡剂0.5-3重量份、增塑剂10-30重量份、交联剂1-3重量份进行混炼。然后进行模压发泡成型，制得发泡材料。

Description

一种废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯共混发泡材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高分子发泡材料的制备方法，特别是废旧橡胶胶粉/橡胶弹性体共混发泡的制备方法。

背景技术

废旧橡胶是一种高分子材料废弃物，主要来源于废轮胎、废胶带、废胶管等橡胶制品，其数量已高居废旧高分子材料第二位。废旧橡胶含有三维网状分子链结构，因此难以降解，废橡胶内含有大量有机化合物燃烧后会产生有毒气体污染环境。无论是从绿色环保角度还是从经济效益角度出发，合理的循环利用废旧橡胶都已成为世界各国研究的重点。

橡胶型氯化聚乙烯由于含有20％到45％的氯破坏了HDPE的结晶性能。近年来，其作为一种特种橡胶材料等到了十分广泛的应用。然而纯的橡胶型氯化聚乙烯发泡制品由于门尼粘度大，起泡不均匀很容易导致熔体破裂产生大泡孔，从而严重影响制品的力学性能。因此人们通常采用加入炭黑等填料的方法改善发泡特性，但是炭黑的加入虽然起到成核作用，但作为补强填料会使制品硬度增加，损失弹性性能。本发明以废旧胶粉代替炭黑作为填料，在发泡过程中不仅起到成核作用，有利于泡孔的形成与生长，橡胶发泡材料内部的橡胶小颗粒也可以起到弹性缓冲的效果，使得生产出的制品不仅泡孔分布均匀，发泡率也更大，密度更小，更柔软。此外活化剂的加入增强了胶粉颗粒表面与橡胶基体的结合力，提高了基体强度使制品具有更出色的力学性能。废旧胶粉的加入不仅节约了生产成本还为生产环境友好型新材料开辟了途径。

发明内容

本发明的目的是通过使用废旧密封条胶粉代替炭黑填料，以橡胶型氯化聚乙烯为基体共混，在使用胶粉改善发泡性能的同时，胶粉本身也起到了弹性缓冲的作用。本发明的特点在于使用活化剂对废旧胶粉进行预处理，增强了胶粉颗粒表面与橡胶基体的结合力；并且通过调节胶粉的填充量可以改变产品的发泡倍率，密度以及拉伸强度，压缩强度等性能，以适用于不同的产品需求。制得的发泡材料回弹性能优异且加工工艺简单，经济环保。

本发明具体技术措施如下，其中所述原料分数除特殊说明外，均为重量分数。

废旧密封条胶粉/CM共混弹性体发泡材料的制备方法包括以下步骤：

1.废旧密封条胶粉预处理

先将平均粒径为50-100目的废旧密封条胶粉薄层平铺在烘箱中，于50-100℃干燥1-2h；再将干燥后的废旧密封条胶粉100重量份同1-2重量份活化剂、5-10重量份增塑剂加入到密炼机温度150-170℃，转速40-80rpm，时间15-30min。

2.共混加工

取活化后的10-50重量份废旧密封条胶粉同塑炼好的100重量份橡胶型氯化聚乙烯在密炼机中共混均匀，依次加入稳定剂1-6重量份、发泡剂1-5重量份、助发泡剂0.5-3重量份、增塑剂10-30重量份、交联剂1-3重量份进行混炼。加工温度为70-80℃，转子转速40-60rpm，时间6-10min；

3.模压发泡

将上述加工好的共混料65重量份置入模具中发泡：压力5-10MPa，温度160-180℃，时间5-12min，本发明采用跳模发泡发，室温下冷却，制得性能各异的废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯发泡材料。

橡胶型氯化聚乙烯为氯化程度在20％-45％之间的氯化聚乙烯任一种。

交联剂为过氧化二异丙苯，双(叔丁过氧基)二异丙苯或2，5-二甲基2，5-双(叔丁过氧基)己烷中的任一种。

稳定剂为硬脂酸，硬脂酸锌，硬脂酸钙硬脂酸镁中的任一种。

发泡剂为偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠或碳酸氢钙中的任一种。

废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯发泡材料的制备方法制备得到的废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯发泡材料。

废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯发泡材料用于密封材料、缓冲垫片、保温材料等领域。

本发明使用的废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯发泡材的制备方法提高了制品的发泡倍率，处理后的胶粉具有更优异的拉伸强度和压缩强度，压缩永久变形也明显改善。本发明可用于密封材料、保温材料、包装减震材料、海绵垫层、隔声减噪等领域。本发明加工工艺简单、经济环保，解决了部分废橡胶循环利用的问题，有良好的工业化前景。

性能测试

1.胶粉填充重量份对废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯共混发泡材料机械性能的影响

图2A、B、C和D为未经过活化处理的胶粉同橡胶型氯化聚乙烯共混发泡其拉伸强度和断裂伸长率、发泡密度、压缩永久变形随着胶粉填充重量份的变化。从图分析可知随着胶粉填充量增加拉伸强度和发泡密度都呈先增大后减小趋势，拉断伸长率和压缩永久变形呈先减小后增大的趋势。

2.胶粉活化处理对废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯共混发泡材料机械性能的影响

图2E、F、G和H为经过活化处理后的胶粉同橡胶型氯化聚乙烯共混发泡其拉伸强度和断裂伸长率、发泡密度、压缩永久变形随着胶粉填充重量份的变化。从图分析可知经过活化处理后发泡材料的拉伸强度、拉断伸长率和发泡密度都有所增大，压缩永久变形减小。

3.废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯共混发泡材料体视显微镜图

图3A和3B为未经活化处理的胶粉同橡胶型氯化聚乙烯共混发泡总体发泡效果较好但会出现孔径不均匀或穿孔的现象。图3C和3D为经过活化处理后的胶粉同橡胶型氯化聚乙烯共混发泡泡孔较均匀且泡孔完整无破孔穿孔使得发泡材料性能更佳。

附图说明

图1废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯共混发泡材料制备的工艺流程图

图2A-图2H是废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯共混发泡材料机械性能随胶粉填充质量份的变曲线化图

图2A、图2B、图2C、图2D：未经过活化处理的胶粉同橡胶型氯化聚乙烯共混发泡其拉伸强度和断裂伸长率、发泡密度、压缩永久变形随着胶粉填充重量份的变化。

图2E、图2F、图2G、图2H：经过活化处理后的胶粉同橡胶型氯化聚乙烯共混发泡其拉伸强度和断裂伸长率、发泡密度、压缩永久变形随着胶粉填充重量份的变化。

图3A-图3D是废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯共混发泡材料体视显微镜图

图3A、图3B：未经活化处理的胶粉同橡胶型氯化聚乙烯共混发泡的泡孔结构

图3C、图3D：经过活化处理后的胶粉同橡胶型氧化聚乙烯共混发泡的泡孔结构

具体实施方式

下面的实施实例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

实施实例1-7如下表所示其中压缩应力应变采用GB/T 18942.2-2003进行测定，插入试片并使得作用力沿试验机中线发生作用，通过压缩板以(5±1)mm/min的速度压缩试片，直至压缩应变达到材料说明中所规定的要求。然后以同样的速度减压直至底板和压板之间的间距等于试片的初始厚度。立即重复这一步骤3次，在第四次压缩达到规定的应变时，读取负荷值，单位为牛顿(N)

在规定的应变下，压缩应力应变特性按式(1)计算：

Cx＝1000×F/A (1)

拉伸强度采用GB/T6344-1996进行测定，试样裁刀尺寸为：长120mm×宽10mm，标点距离为25mm。拉伸速率为500mm/min，回复速率为800mm/min。

压缩永久形变率采用GBT10653-2001进行测定，公式为：

\frac{d_{0} - d_{r}}{d_{0}} \times 100

d₀——式样的原始厚度

d_r——式样压缩后厚度

实例	1	2	3	4	5	6	7
								配方(重量份数)
橡胶型氯化聚乙烯	100	100	100	100	100	100	100
								废旧密封条胶粉 -		10	20	30	10	20	30
活化剂420 - - - -					0.1	0.2	0.3
								ZnO	2	2	2	2	2	2	2
ZnSt	4	4	4	4	4	4	4
								AC	4	4	4	4	4	4	4
DOP	20	20	20	20	20	20	20
								DCP	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
物理机械性能
								发泡密度(g/cm³)	0.294	0.309	0.273	0.259	0.32	0.286	0.277
拉伸强度(MPa)	1.24	1.26	1.04	0.99	1.29	1.17	1.07
								断裂伸长率(％)	368	348	359	370	359	371	405
压缩强度
								C₂₅	0.051	0.047	0.039	0.034	0.052	0.045	0.035
C₄₀	0.094	0.087	0.073	0.066	0.096	0.082	0.066
								压缩永久变形(％)	21.1	20.6	23.2	27.2	18.7	22.4	26.4

化学试剂来源：

双(叔丁过氧基)二异丙苯射阳信盛浩贸易有限公司

2，5-二甲基2，5-双(叔丁过氧基)己烷湖北天门恒为化工科技有限公司

硬脂酸淄博丰森

硬脂酸镁淄博市鲁川化工有限公司

碳酸氢钠山东海化股份有限公司

盐酸氢钙河南郑州仁诚化工有限公司中国食品招商网

废旧EPDM胶粉江苏美亚塑胶科技有限公司

CPE CM135B 青岛海晶化工集团

AC发泡剂潍坊亚星化学股份有限公司

420活化剂山东新东岳再生资源科技有限公司

助发泡剂ZnO 莱阳经济技术开发区精细化工厂

增塑剂DOP 常州市卡特增塑剂科技有限公司。

Claims

1.一种废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯共混发泡材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)废旧密封条胶粉预处理

先将平均粒径为50-100目的废旧密封条胶粉薄层平铺在烘箱中，于50-100℃干燥1-2h；再将干燥后的废旧密封条胶粉100重量份同1-2重量份活化剂和5-10重量份增塑剂加入到密炼机温度150-170℃，转速40-80rpm，时间15-30min；

(2)共混加工

取活化后的10-50重量份上述步骤(1)中废旧密封条胶粉同塑炼好的100重量份橡胶型氯化聚乙烯在转矩流变仪中共混均匀，依次加入稳定剂1-6重量份、发泡剂1-5重量份、助发泡剂0.5-3重量份、增塑剂10-30重量份和交联剂1-3重量份进行混炼，加工温度为70-80℃，转子转速40-60rpm，时间6-10min；

(3)模压发泡

将上述步骤(2)中加工好的共混料65重量份置入模具中发泡：压力5-10MPa，温度160-180℃，时间5-12min，采用跳模法发泡，室温下冷却，制得废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯发泡材料。

2.如权利要求1所述废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯发泡材料的制备方法，其特征在于橡胶型氯化聚乙烯为氯化程度在20％-45％之间的氯化聚乙烯任一种。

3.如权利要求1所述废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯发泡材料的制备方法，其特征在于交联剂为过氧化二异丙苯，双(叔丁过氧基)二异丙苯或2，5-二甲基2，5-双(叔丁过氧基)己烷中的任一种。

4.如权利要求1所述废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯发泡材料的制备方法，其特征在于稳定剂为硬脂酸，硬脂酸锌，硬脂酸钙硬脂酸镁中的任一种。

5.如权利要求1所述废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯发泡材料的制备方法，其特征在于发泡剂为偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠或碳酸氢钙中的任一种。

6.根据如权利要求1-5任一项所述废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯发泡材料的制备方法所制备得到的废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯发泡材料。

7.根据如权利要求6所述废旧密封条胶粉/橡胶型氯化聚乙烯发泡材料用于密封材料、缓冲垫片或保温材料等领域。