CN103360674B

CN103360674B - 一种木粉复合发泡材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103360674B
Application number: CN201310316869.2A
Authority: CN
Inventors: 郑玉婴; 林锦贤; 周谦
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fujian orange biological material Co.,Ltd.
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2033-07-26
Also published as: CN103360674A

Abstract

本发明公开了一种木粉复合发泡材料及其制备方法，所述的木粉复合发泡材料由以下质量百分数的组分组成：木粉1～50%、EVA 10～60%、HDPE/LDPE 0～50%、弹性体1～50%、无机粉料0～50%、干燥剂0.5～12%、增塑剂0.1～15%、交联剂0.3～2%、复合发泡剂2～11%、表面处理剂0～3%、增容剂0～5%、其它助剂0～5%，各组分的质量百分数之和为100%。制得的发泡材料密度低、弹性好、耐挠曲、不易压缩变形、减震性好、可降解、环境友好。制备方法科学合理，工艺简单，可操作性强。本发明显著改善了传统EVA发泡材料的可降解性，同时实现了EVA发泡材料的功能化，提高了产品附加值，具有广泛的市场前景和显著的社会经济效益。

Description

一种木粉复合发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种木粉复合发泡材料及其制备方法。

背景技术

当前，塑料行业发展存在着一些困难：一，随着石油价格的攀升，生产原料成本不断的增加；二，白色塑料在自然中难以降解，对环境造成了巨大的压力；三，由于塑料生产技术普及，企业竞争激烈，利润越发薄弱。因此广大研究学者致力于环境友好材料的研究。木粉或植物纤维来填充的塑料再生料或新料，经专用机器挤出、压制或注塑成型可用来替代某些场合木材制品的木塑制品尤为实用。人们因此可节约大量森林资源、保护生态环境，该成果是近年来国外发展较快且经济效益显著的实用型新技术。

市场上常见的发泡EVA鞋底材料一般都是用碳酸钙、滑石粉与EVA及其它改性剂生产的，不能降解、回弹性差、压缩变形较大（约50%），耐磨性和耐折性不佳，拉伸强度和撕裂强度较低、易变脆、产生裂纹等缺陷，限制了其应用范围。本发明木粉复合制备发泡材料，可降解且综合性能良好，属国内首创。

木粉可以加速高分子塑料降解。但是，天然植物纤维是一种不均匀的各向异性材料，界面特性十分复杂。其主要成分纤维素、半纤维素和木质素等含有大量的极性羟基和酚羟基官能团，使得其表面表现出很强的化学极性，导致天然植物纤维与塑料基材间界面相容性差，微观上呈非均匀体系，两相存在十分清晰的界面，粘结力差。改善天然植物纤维与塑料的相容性方法较多，其中利用偶联剂对天然植物纤维表面进行改性处理是一种比较好的方法。目前，改善天然植物纤维表面与塑料基体相容性的的偶联剂种类繁多，主要有硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂、马来酸酐类偶联剂以及铝酸脂偶联剂等。同时为了便于实践注塑生产我们不断提高木粉的目数，从120目到325目，提高木粉在体系中的分散性。小的粒径和好的分散性能使得泡孔大小均匀，从而性能均一。而且在用乙二醛处理后的木粉大量脱去水分，避免模压是产生大量空腔和水泡，提高制品的力学性能，同时减小膨胀-收缩差，让尺寸大小得到控制。最后我们选择加入价格低廉的HDPE/LDPE对体系改性，使得材料的拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率、塑性、韧性和永久压缩形变都得到了提高。为改善其回弹性及耐曲绕度，故加入一定量的弹性体；有机膨润土具有成核作用且有层状结构，木粉颗粒易于均匀分散在膨润土的片层之间，这有助于提高木粉与EVA的相容性，故可以提高复合发泡材料的强度和稳定性。由于木粉含有大量的羟基为亲水性物质，而EVA为聚烯烃类材料，二者的相容性较差，故需要加入一定量的增容剂改善其相容性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种木粉复合发泡材料及其制备方法，制得的发泡材料密度低、弹性好、耐挠曲、不易压缩变形、减震性好、可降解、环境友好。制备方法科学合理，工艺简单，可操作性强。本发明显著改善了传统EVA发泡材料的可降解性，同时实现了EVA发泡材料的的功能化，提高了产品附加值，具有广泛的市场前景和显著的社会经济效益。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种木粉复合发泡材料由以下质量百分数的组分组成：木粉1～50%、EVA 10～60%、HDPE/LDPE 0～50%、弹性体1～50%、无机粉料0～50%、干燥剂0.5～12%、增塑剂0.1～15%、交联剂0.3～2%、复合发泡剂2～11%、表面处理剂0～3%、增容剂0～5%、其它助剂0～5%，各组分的质量百分数之和为100%；

所述的弹性体为乙烯辛烯共聚物（POE）、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）、乙烯-苯乙烯共聚物（ESI）、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物（SIS）中的一种或两种的混合物；

所述的无机粉料为滑石粉、高岭土中的一种或两种的混合物；

所述的干燥剂为乙二醛；

所述的增塑剂为甘油、乙醇、柠檬酸中的一种或两种的混合物；

所述的交联剂为过氧化二异丙苯；

所述的复合发泡剂为偶氮二甲酰胺、碳酸氢钠、AD300、DPT中的两种或三种的混合物；

所述的表面处理剂为乙二醛、硬脂酸、硅烷偶联剂中的一种或两种的混合物；

所述的增容剂为马来酸酐接枝高密度聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、环氧树脂、乙烯丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯酯-丙烯酸共聚物、脂肪酸甘油酯中的一种或多种的混合物；

所述的其它助剂为ZnO和硬脂酸锌，其中ZnO占木粉复合发泡材料总量的0～4.0%，硬脂酸锌占木粉复合发泡材料总量的0～1.5%；

所述的木粉为120目、200目、260目或325目的杨木木粉、榆木木粉、柳木木粉或槐木木粉。

按配比称取各原料组分，先用干燥剂在80～150℃下对木粉进行预热处理以脱去大量水分，然后将木粉与增塑剂和表面处理剂加入高速搅拌机进行捏合2～30min，得到增塑的木粉，再将增塑的木粉与其它原料组分加入到密炼机85～130℃密炼混合3～15 min得到预塑化材料，再进入开炼机75～100℃混炼均匀得到塑化材料，最后加入挤出机80～150℃经造粒、冷却制得所述的木粉复合发泡材料。

本发明的显著优点在于：本发明利用具有价廉、密度低、资源丰富和可降解性等优点的木粉与EVA树脂、弹性体共混，先除去水分，并添加有机膨润土、交联剂、发泡剂、增塑剂、表面处理剂等助剂，通过特定的工艺流程制成木粉复合发泡材料。具有可降解性、密度低、耐挠曲、回弹性好、压缩变形小和拉伸强度高等综合性能，而且生产成本低，环境友好。该材料不仅可广泛用于制造沙滩鞋、拖鞋、运动鞋等鞋材领域，还可用于儿童拼图、泡沫地板，也可用于精密电子仪器、电器、医疗器械的包装材料等。该材料的制备有利于环境保护，缓解塑料原料紧缺现象。制备方法科学合理，工艺简单可操作性强，显著改善了传统EVA发泡材料的可降解性，同时实现了EVA发泡材料的的功能化，提高了产品附加值，具有广泛的市场前景和显著的社会经济效益。

具体实施方式

下面以具体实施例来对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。

实施例1~3

按表1中的原料成分组成取各原料，按原料成分组成取各原料，先将木粉在80～150℃下用乙二醛进行预热处理去除大量水分，然后与增塑剂与表面处理剂加入高速搅拌机在常温下搅拌捏合20min，得到增塑的木粉，增塑的木粉与其他所有原料加入到密炼机中，在100℃下密炼15 min，得到预塑化材料，再进入开炼机中，在80℃下混炼均匀、塑化完全得到塑化材料，最后加入挤出机在120℃下造粒、所得粒料经风冷制得所述木粉复合发泡材料。

表1 120目木粉复合发泡材料共混配方（%）

其中弹性体为POE，无机粉料为滑石粉和高岭土，滑石粉和高岭土的比例为5:1，干燥剂为乙二醛，增塑剂为甘油和无水乙醇，甘油和无水乙醇的比例为5:1，交联剂为过氧化二异丙苯，发泡剂为偶氮二甲酰胺和碳酸氢钠，偶氮二甲酰胺和碳酸氢钠的比为3.5:1.5，表面处理剂为硅烷偶联剂，增溶剂为环氧树脂和乙烯丙烯酸酯。环氧树脂和乙烯丙烯酸酯的比例为1:3，其他助剂为氧化锌和硬脂酸锌，氧化锌和硬脂酸锌的比例为3:1。

实施例4~6

按表2中的原料成分组成取各原料，加工步骤与工艺参数同实施例1，制得木粉复合发泡材料。

表2 200目杨木粉复合发泡材料共混配方（%）

实施例7~9

按表3中的原料成分组成取各原料，加工步骤与工艺参数同实施例1，制得木粉复合发泡材料。

表3 260目木粉复合发泡材料共混配方（%）

实施例10~12

按表4中的原料成分组成取各原料，加工步骤与工艺参数同实施例1，制得木粉复合发泡材料。

表4 325目木粉复合发泡材料共混配方（%）

所得的复合发泡材料的物理性能检测结果和生物降解性能检测结果见表5：

表5 产品（实施例1、例2、例3）性能及与adidas PO-EVA00049标准对比

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种木粉复合发泡材料，其特征在于：所述的木粉复合发泡材料由以下质量百分数的组分组成：木粉1～50%、EVA 10～60%、HDPE/LDPE 0～50%、弹性体1～50%、无机粉料0～50%、干燥剂0.5～12%、增塑剂0.1～15%、交联剂0.3～2%、复合发泡剂2～11%、表面处理剂0～3%、增容剂0～5%、其它助剂0～5%，各组分的质量百分数之和为100%；

所述的弹性体为乙烯辛烯共聚物、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物、乙烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物中的一种或两种的混合物。

2.根据权利要求1所述的木粉复合发泡材料，其特征在于：所述的无机粉料为滑石粉、高岭土中的一种或两种的混合物；

所述的干燥剂为乙二醛；

所述的交联剂为过氧化二异丙苯；

3.一种制备如权利要求1所述的木粉复合发泡材料的方法，其特征在于：按配比称取各原料组分，先用干燥剂在80～150℃下对木粉进行预热处理以脱去大量水分，然后将木粉与增塑剂和表面处理剂加入高速搅拌机进行捏合，得到增塑的木粉，再将增塑的木粉与其它原料组分加入到密炼机密炼混合得到预塑化材料，再进入开炼机混炼均匀得到塑化材料，最后加入挤出机经造粒、冷却制得所述的木粉复合发泡材料。

4.根据权利要求3所述的木粉复合发泡材料的制备方法，其特征在于：捏合时间为2～30min；密炼温度为85～130℃，密炼时间为3～15 min；开炼温度为75～100℃；挤出温度为80～150℃。