CN103333416A

CN103333416A - 一种环保无硫发泡材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN103333416A
Application number: CN2013103255830A
Authority: CN
Inventors: 李超雄; 陈栋
Original assignee: GUANGZHOU JUNYIHUI AUTOMOBILE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GUANGZHOU JUNYIHUI AUTOMOBILE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2013-10-02

Abstract

本发明属于发泡材料制备技术领域，公开了一种环保无硫发泡材料及其制备方法和应用。该环保无硫发泡材料包含以下重量份计组分：三元乙丙橡胶100份；硫化剂0.5～2.5份；硫化促进剂0.3～3份；发泡剂3～15份；发泡助剂1～5份；增塑剂0.5～100份；补强填料20～200份。本发明的环保无硫发泡材料采用环保型原料，符合国家环保要求；使用的硫化剂可使材料形成单一的C-C交联键，制备得到性能优良的发泡材料，具有优异的耐热性和耐老化性能，压缩永久变形小（12%），扯断伸长率（246%）与硫磺硫化体系发泡材料相当。

Description

一种环保无硫发泡材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于发泡材料制备技术领域，特别涉及一种环保无硫发泡材料及其制备方法和应用。

背景技术

橡胶泡沫材料具有密度小、质量轻、隔热性和隔音性等优点。三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物，其有优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力，因此，对三元乙丙橡胶发泡材料的研究在体育用品，汽车零部件，建筑家具材料等方面有广泛的应用，有很大的应用前景。现有技术常采用硫磺硫化，其耐高温性能差，最高可长期耐温130℃以下，采用过氧化物硫化体系，耐高温性能会有明显改善。目前汽车车灯用的泡棉，尤其是LED车灯，里面就需要的能耐高温的密封材料，因此，采用过氧化物硫化技术具有重要的意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种环保无硫发泡材料。

本发明另一目的在于提供一种上述环保无硫发泡材料的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述环保无硫发泡材料在汽车工业中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种环保无硫发泡材料，包含以下重量份计的组分：

优选地，所述的三元乙丙橡胶的二烯烃含量为3～11wt%。

所述的硫化剂指过氧化物硫化剂。

优选地，所述的硫化剂指过氧化二异丙苯（DCP）、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯和2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧基己烷中的至少一种。

更优选地，所述的硫化剂指DCP。

利用上述硫化剂，可得到环保无硫的发泡材料。

所述的硫化促进剂指三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC）、三聚氰酸三烯丙酯（TAC）和N,N’-间苯撑双马来酰亚胺（PDM）中的至少一种。

优选地，所述的硫化促进剂指TAIC。

由于硫磺硫化易出现喷霜现像，污染制品，硫磺硫化所形成的交联键为C-S键，硫磺硫化制品在长期高温过程中会产生二氧化硫，二氧化硫对金属件有腐蚀金属件，影响制品的性能，因此需要使用上述硫化促进剂，以促进硫化速率，减少喷霜现像。

所述的发泡剂指偶氮化合物、肼衍生物和亚硝基化合物中的至少一种。

优选地，所述的发泡剂指偶氮二甲酰胺（AC发泡剂）、4,4’-二磺酰肼二苯醚（OBSH发泡剂）和二亚硝基五次甲基四胺（H发泡剂）中的至少一种。

更优选地，所述的发泡剂指偶氮二甲酰胺。

所述的发泡助剂指能调节发泡剂作用的助剂，包括尿素、磷酸酯、有机酸和金属盐中的至少一种。

优选地，所述的发泡助剂指脲基衍生物、氧化铅、氧化镉、氧化锌、硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸钙、醋酸锌、硼砂、氢氧化钙、二盐基亚磷酸铅、甘油、二乙二醇和二马来酸二丁基锡中的至少一种。

更优选地，所述的发泡助剂指氧化锌和硬脂酸锌中的至少一种。

发泡助剂能调节发泡剂作用的物质。如能调节分解温度，使在一个狭的温度范围内分解发泡。或能调节分解温度和分解速度。可以根据不同的原料和选用不同的发泡剂，以便适应加工和性能的要求。发泡助剂能增加物料流动性，除去残留物臭味，防止腐蚀模具，改善泡沫均匀性。

所述的增塑剂指物理增塑剂和化学增塑剂中的至少一种。

优选地，所述的增塑剂指硬脂酸、硬脂酸钙和石蜡油中的至少一种。

增塑剂可改善高聚物的加工性能，提高其柔性及拉伸性能，降低高聚物体系的熔体粘度、玻璃化温度及弹性模量。

所诉补强填料指无机物和有机物中的至少一种，包括炭黑、含硅化合物、碳酸盐、硫酸盐、金属氧化物、有机化合物和树脂中的至少一种。

优选地，所述的补强填料指陶土、炭黑、碳酸钙、滑石粉和氢氧化铝中的至少一种。

更优选地，所述的补强填料指炭黑。

补强填料可提高材料的强度。

上述发泡材料还可根据需要添加少量阻燃剂、老化剂、防焦剂等助剂。

上述发泡材料的制备方法，具体包含以下步骤：

将三元乙丙橡胶、增塑剂和补强填料混合塑炼，冷却后，加入硫化剂、硫化促进剂、发泡剂、发泡助剂开练，出片，硫化，得到环保无硫发泡材料。

所述的塑炼指在80～110℃混炼5～20min。

所述的开练指在80～100℃混炼。

所述的硫化指在145～170℃硫化20～120min。

上述环保无硫发泡材料在汽车工业中的应用。

本发明的机理为：

加热时过氧化物分解为化学活性很高的游离基，这些游离基夺取三元乙丙橡胶分子中的氢原子，使聚乙烯主链的某些碳原子为活性游离基并相互结合，即产生C-C交联键，形成了网状的大分子结构。以DCP作硫化剂为例，聚乙烯交联反应如下：

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

（1）本发明采用环保型原料，制备得到的发泡材料无硫环保，符合国家环保要求。

（2）本发明使用的硫化剂可使材料形成单一的C-C交联键，制备得到性能优良的发泡材料，具有优异的耐热性和耐老化性能，压缩永久变形小（12%）。扯断伸长率（246%）与硫磺硫化体系发泡材料相当。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：一种环保无硫发泡材料的制备

将三元乙丙橡胶、炭黑、轻质碳酸钙、石蜡油、硬脂酸等投入密炼机中，在80℃条件下混合塑炼20min后出料；冷却后，投入开炼机中，80℃条件下加入硫化剂、硫化促进剂、发泡剂和发泡助剂，待发泡剂等完全分散后薄通10～15次，出片；将材料放入模具中，在160℃的条件下硫化30min，可得到环保无硫发泡材料。

其中，三元乙丙橡胶100重量份，硫化剂DCP1.5重量份；硫化促进剂TAIC1.5重量份；发泡剂AC9.5重量份；发泡助剂氧化锌5重量份；炭黑30重量份；轻质碳酸钙80重量份；石蜡油50重量份；硬脂酸1重量份。

实施例2：一种环保无硫发泡材料的制备

将三元乙丙橡胶、炭黑、轻质碳酸钙、硬脂酸、石蜡油等投入密炼机中，在90℃条件下混合塑炼20min后出料；冷却后，投入开炼机中，100℃条件下加入硫化剂、硫化促进剂、发泡剂和发泡助剂，待发泡剂等完全分散后薄通10～15次，出片；在145℃的条件下预硫化15min，在170℃的条件下硫化10min，得到环保无硫发泡材料。

其中，三元乙丙橡胶100重量份，硫化剂DCP2.5重量份；硫化促进剂TAIC0.3重量份；发泡剂AC15重量份；发泡助剂氧化锌3重量份；炭黑20重量份；轻质碳酸钙50重量份；硬脂酸0.5重量份；石蜡油20重量份。

实施例3：一种环保无硫发泡材料的制备

将三元乙丙橡胶、炭黑、轻质碳酸钙、石蜡油、硬脂酸等投入密炼机中，在110℃条件下混合塑炼5min后出料；冷却后，投入开炼机中，100℃条件下加入硫化剂、硫化促进剂、发泡剂和发泡助剂，待发泡剂等完全分散后薄通10～15次，出片；将材料放入20mm厚模具中，在145℃的条件下硫化120min，可得到环保无硫发泡材料。

其中，三元乙丙橡胶100重量份，硫化剂DCP0.5重量份；硫化促进剂TAIC3重量份；发泡剂4,4’-二-磺酰肼二苯醚3重量份；发泡助剂氧化锌2重量份；炭黑10重量份；轻质碳酸钙20重量份；石蜡油10重量份；硬脂酸1重量份。

实施例4：一种环保无硫发泡材料的制备

将三元乙丙橡胶、滑石粉、氢氧化铝、石蜡油、硬脂酸等投入密炼机中，在110℃条件下混合塑炼20min后出料；冷却后，投入开炼机中，100℃条件下加入硫化剂、硫化促进剂、发泡剂和发泡助剂，待发泡剂等完全分散后薄通10～15次，出片；在155℃的条件下硫化70min。

其中，三元乙丙橡胶100重量份，硫化剂过氧化二苯甲酰0.6重量份；硫化促进剂三聚氰酸三烯丙酯1.5重量份；发泡剂AC12重量份；发泡助剂硬脂酸锌3重量份；发泡助剂硬脂酸钡2重量份；发泡助剂硬脂酸钙1重量份；氢氧化铝100重量份；滑石粉100重量份；石蜡油80重量份；硬脂酸1重量份。

实施例5：环保无硫发泡材料的性能测试

对实施例1～4制备得到的环保无硫发泡材料进行性能测定，平行5次，相关测试标准：撕裂载荷、撕裂强度GBT-10808-2006，测试夹具移动速度：50mm/min，结果详见表1。

表1环保无硫发泡材料的撕裂强度测试数据

对实施例1制备得到的环保无硫发泡材料进行性能测定，测试方法：表面密度GB/T6343-1995；硬度ASTM D2240-05（2010）；拉伸强度、断裂伸长率ISO1798：2008；压缩强度、压缩永久变形、真空吸水率ASTM D1056-00。测试结果：表面密度120.3Kg/m³；硬度15；拉伸强度443KPa；断裂伸长率246%；压缩强度27.4KPa；压缩永久变形12%；真空吸水率0.4%。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种环保无硫发泡材料，其特征在于包含以下重量份计的组分：

2.根据权利要求1所述的环保无硫发泡材料，其特征在于：所述的三元乙丙橡胶的二烯烃含量为3～11wt%；所述的硫化剂指过氧化物硫化剂；所述的硫化促进剂指三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯和N,N’-间苯撑双马来酰亚胺中的至少一种；所述的发泡剂指偶氮化合物、肼衍生物和亚硝基化合物中的至少一种；所述的发泡助剂指尿素、磷酸酯、有机酸和金属盐中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的环保无硫发泡材料，其特征在于：所述的增塑剂指物理增塑剂和化学增塑剂中的至少一种；所述的补强填料指炭黑、含硅化合物、碳酸盐、硫酸盐、金属氧化物、有机化合物和树脂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的环保无硫发泡材料，其特征在于：所述的硫化剂指过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯和2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧基己烷中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的环保无硫发泡材料，其特征在于：所述的发泡剂指偶氮二甲酰胺、4,4’-二磺酰肼二苯醚和二亚硝基五次甲基四胺中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的环保无硫发泡材料，其特征在于：所述的发泡助剂指脲基衍生物、氧化铅、氧化镉、氧化锌、硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸钙、醋酸锌、硼砂、氢氧化钙、二盐基亚磷酸铅、甘油、二乙二醇和二马来酸二丁基锡中的至少一种；所述的补强填料指陶土、炭黑、碳酸钙、滑石粉和氢氧化铝中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的环保无硫发泡材料，其特征在于：所述的硫化剂指过氧化二异丙苯；所述的硫化促进剂指三烯丙基异氰尿酸酯；所述的发泡剂指偶氮二甲酰胺；所述的发泡助剂指氧化锌和硬脂酸锌中的至少一种；所述的增塑剂指硬脂酸、硬脂酸钙和石蜡油中的至少一种；所述的补强填料指炭黑。

8.一种根据权利要求1～7任一项所述的环保无硫发泡材料的制备方法，其特征在于具体包含以下步骤：将三元乙丙橡胶、增塑剂和补强填料混合塑炼，冷却后，加入硫化剂、硫化促进剂、发泡剂、发泡助剂开练，出片，硫化，得到环保无硫发泡材料。

9.根据权利要求8所述的环保无硫发泡材料的制备方法，其特征在于：所述的塑炼指在80～110℃混炼5～20min；所述的开练指在80～100℃混炼；所述的硫化指在145～170℃硫化20～120min。

10.根据权利要求1～7任一项所述的环保无硫发泡材料在汽车工业中的应用。