CN108034094A - 无单质硫橡塑绝热保温材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无单质硫橡塑绝热保温材料,其特征在于,按重量份计包括以下组分:丁腈橡胶、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、偶氮二甲酰胺、三氧化二锑、N'‑间苯撑双马来酰亚胺、滑石粉、二辛酯、氧化锌、炭黑、防老剂、促进剂、氯化石蜡、氢氧化铝、环氧大豆油、聚乙二醇、石蜡和硬脂酸。本发明还提供了一种无单质硫橡塑绝热保温材料的制备方法。本发明提供的无单质硫橡塑绝热保温材料不含单质硫,对人体无害、不损坏大气环境、不腐蚀金属管道,而且具有良好的绝热性能和压缩回弹性能。
Description
技术领域
本发明属于硫橡塑绝热保温材料技术领域,尤其涉及一种无单质硫橡塑绝热保温材料及其制备方法。
背景技术
橡塑绝热制品是采用丁腈橡胶、聚氯乙烯为主要原料,配以各种辅助材料,经发泡而成的闭孔弹性材料。但现有橡塑制品在发泡技术中,通常填加硫磺成份,在发泡过程中会产生硫化氢气体,不利于大气污染治理。而且,橡塑绝热制品中有单质硫残存,对人体皮肤产生刺激。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种无单质硫橡塑绝热保温材料及其制备方法,本发明提供的橡塑绝热保温材料不含单质硫,且具有良好的绝热性能和压缩回弹性能。
本发明提供了一种无单质硫橡塑绝热保温材料,按重量份计包括以下组分:
丁腈橡胶:11~14;
聚氯乙烯:13~17;
氯化聚乙烯:1.5~2.5;
偶氮二甲酰胺:9~12;
三氧化二锑:1.5~3.5;
N'-间苯撑双马来酰亚胺:1.5~2.5;
滑石粉:8~11;
二辛酯:0.8~1.5;
氧化锌:0.1~0.4;
炭黑:2.6~4.5;
防老剂:0.2~0.6;
促进剂:0.1~0.6;
氯化石蜡:18~23;
氢氧化铝:13~18;
环氧大豆油:0.5~0.9;
聚乙二醇:0.6~0.9;
石蜡:1.2~1.5;
硬脂酸:0.1~0.3。
本发明以丁腈橡胶和聚氯乙烯为主要原料,添加氯化聚乙烯、偶氮二甲酰胺、三氧化二锑、N'-间苯撑双马来酰亚胺、滑石粉、二辛酯、氧化锌、炭黑、防老剂、促进剂、氯化石蜡、氢氧化铝、环氧大豆油、聚乙二醇、石蜡和硬脂酸等制备橡塑绝热保温材料,不仅不含单质硫,而且具有良好的绝热性能和压缩回弹性能。
在本发明中,所述丁腈橡胶和聚氯乙烯为主要原料,氯化聚乙烯作为相容剂,偶氮二甲酰胺作为发泡剂,三氧化二锑和氢氧化铝作为阻燃剂,N'-间苯撑双马来酰亚胺作为无硫硫化剂,二辛酯、环氧大豆油和氯化石蜡作为增塑剂,聚乙二醇、石蜡和硬脂酸作为润滑剂,滑石粉、炭黑作为其他填料,配合防老剂和促进剂共同发挥作用,得到不含单质硫,对人体无害、不损坏大气环境、不腐蚀金属管道,而且具有良好的绝热性能和压缩回弹性能的橡塑绝热保温材料。实验证明,当省略或者替换本申请任一组分或者任几种组分时,虽然得到的橡塑绝热保温材料不含单质硫,但其绝热性能和压缩回弹性能并不如人意。
在一个实施例中,所述防老剂选自防老剂264。
在一个实施例中,所述促进剂选自促进剂TMTD和促进剂ZDC。
在一个实施例中,所述促进剂包括0.1~0.3重量份的促进剂TMTD和0.1~0.3重量份的促进剂ZDC。
本发明还提供了上述技术方案所述的无单质硫橡塑绝热保温材料的制备方法,包括以下步骤:
a)将第一质量份的丁腈橡胶、全部聚氯乙烯、全部氢氧化铝、全部防老剂、全部滑石粉、第一质量份氯化石蜡、全部炭黑、全部三氧化二锑、全部环氧大豆油、全部聚乙二醇、全部石蜡和全部硬脂酸混合,密炼、开炼后得到1号料;
将第二质量份的丁腈橡胶、全部偶氮二甲酰胺、全部氯化聚乙烯、第二质量份氯化石蜡混合,密炼、开炼得到2号料;
将第三质量份的丁腈橡胶、全部氧化锌、全部N'-间苯撑双马来酰亚胺、全部促进剂和全部二辛酯混合,密炼,开炼后得到3号料;
b)将1号料、2号料和3号料在开炼机混轧,切成胶条;
c)将所述胶条在挤出机中挤出成型,然后发泡,冷却后得到无单质硫橡塑绝热保温材料。
本发明分别将不同的原料密炼和开炼成不同的胶片,然后将胶片混合、挤出、发泡后得到橡塑绝热保温材料。
具体而言,本发明首先制备不同的胶片:
将第一质量份的丁腈橡胶、全部聚氯乙烯、全部氢氧化铝、全部防老剂、全部滑石粉、第一质量份氯化石蜡、全部炭黑、全部三氧化二锑、全部环氧大豆油、全部聚乙二醇、全部石蜡和全部硬脂酸混合,密炼、开炼后得到1号料;
将第二质量份的丁腈橡胶、全部偶氮二甲酰胺、全部氯化聚乙烯、第二质量份氯化石蜡混合,密炼、开炼得到2号料;
将第三质量份的丁腈橡胶、全部氧化锌、全部N'-间苯撑双马来酰亚胺、全部促进剂和全部二辛酯混合,密炼,开炼后得到3号料。
在制备1号料的过程中,密炼温度至100~130℃出料,更优选密炼至125℃~130℃出料。所述1号料胶片厚度优选8~10mm,宽度优选400~600mm,长度优选600~800mm,冷却后码放,存放48小时后使用。
在制备2号料的过程中,密炼温度为90~100℃。所述2号料胶片厚度优选8~10mm,宽度优选400~600mm,长度优选600~800mm,冷却后码放。
在制备3号料的过程中,密炼至85~90℃出料、再开炼轧成促进剂胶片为3号料备用。所述3号料胶片厚度优选8~10mm,宽度优选400~600mm,长度优选600~800mm,冷却后码放。
在制备1号料、2号料和3号料的过程中,所述第一质量份的丁腈橡胶、第二质量份的丁腈橡胶、第三质量份的丁腈橡胶的质量比为7~9:0.5~1.5:0.5~1.5。更具体的为8:1:1。所述第一质量份氯化石蜡和第二质量份氯化石蜡的质量比为3~5:0.5~2,更具体的为4:1。
分别获得1号料、2号料和3号料后,将其混合,在开炼机混轧均匀,切成胶条;在开炼机混轧的时间为15分钟,所述胶条优选为宽为100~120mm;厚为8~10mm;长度不限。
得到胶条后,将所述胶条在挤出机中挤出成型,然后发泡,冷却后得到无单质硫橡塑绝热保温材料。
优选的,挤出机参数如下:
控制挤出机通常温度为20~40℃,具体为:喂料段20~30℃;塑化段30~35℃;机头段35~40℃;
挤出机压力通常为0.1MPa~0.5MPa,具体为:喂料段压力为0.1~0.3MPa,塑化段压力为0.4~0.5MPa,机头压力为0.4~0.5MPa;
挤出机转速为15~25转/分。
优选的,所述发泡的参数为:
发泡炉炉内料棒传输速度为1.5~5m/min;
发泡炉发泡温度优选控制在入炉温度100~120℃,出口温度160~170℃;
所述发泡炉按温度优选分成多区控制,更优选采用6区或7区,最优选采用7区。所述发泡炉按温度分成7区控制时,各区温度优选分别为:一区100~120℃,二区120~125℃,三区125~135℃,四区135~140℃,五区140~150℃,六区150~160℃,七区160~170℃,各区料棒线速度通过各区视孔观察发泡情况进行调节。
发泡完成后,还包括冷却、裁断包装的步骤。具体而言,制品冷却为将发泡炉内发泡成型的制品经传输网带进行风冷降温。所述冷却距离优选60~80米。裁断包装为冷却后的制品送至裁断机裁切,调整裁断机的速度,使其与冷却传送带速度一致,调整自动计米器,按产品所需尺寸裁断,包装入库。
在本发明中,所述丁腈橡胶和聚氯乙烯为主要原料,氯化聚乙烯作为相容剂,偶氮二甲酰胺作为发泡剂,三氧化二锑和氢氧化铝作为阻燃剂,N'-间苯撑双马来酰亚胺作为无硫硫化剂,二辛酯、环氧大豆油和氯化石蜡作为增塑剂,聚乙二醇作为分散剂,氧化锌、滑石粉、炭黑、石蜡和硬脂酸作为其他填料,配合防老剂和促进剂共同发挥作用,得到不含单质硫的橡塑绝热保温材料,其对人体无害、不损坏大气环境、不腐蚀金属管道,而且具有良好的绝热性能和压缩回弹性能。
具体实施方式
实施例1~6
按照表1所示的配方制备无单质硫橡塑绝热保温材料,制备过程如下:
1、配料:按表1配方要求精确称重所需原料。
2、密炼、开炼:原料分别进行密炼和开炼,轧成原料胶片备用。
(1)称取总量十分之八的丁腈橡胶、全部聚氯乙烯、全部氢氧化铝、全部防老剂264、全部滑石粉、五分之四的氯化石蜡、全部炭黑、全部三氧化二锑、全部环氧大豆油、全部聚乙二醇、全部石蜡和全部硬脂酸混合,放入密炼机密炼室密炼后出料。经开炼机混料切片为1号料。密炼机密炼室温度至130℃出料。
1号料厚度10mm,宽度600mm,长度800mm,冷却后码放,存放48小时后使用。
(2)将十分之一的丁腈橡胶、全部偶氮二甲酰胺、全部氯化聚乙烯、剩余五分之一的氯化石蜡混合,在100℃经密炼、开炼轧成发泡剂胶片为2号料备用。
2号料厚度10mm,宽度600mm,长度800mm,冷却后码放。
(3)分别称取十分之一的丁腈橡胶、全部氧化锌、全部N'-间苯撑双马来酰亚胺、全部TMTD、全部ZDC和全部二辛脂混合,经密炼至90℃出料、再开炼轧成促进剂胶片为3号料备用。
3号料厚度10mm,宽度600mm,长度800mm,冷却后码放。
(4)分别将1号料、2号料、3号料在开炼机混轧均匀,时间控制在15分钟,切成宽120mm;厚10mm的胶条。
3、挤出:将步骤2的胶条喂入挤出机。控制挤出机温度为:喂料段30℃;塑化段35℃;机头段40℃。挤出机压力为:喂料段压力为0.2MPa,塑化段压力为0.4MPa,机头压力为0.5MPa。挤出机转速为15~25转/分。
4、发泡:经机头模具挤出成型的待发泡胶料连续进入发泡炉发泡。
调节发炮炉炉内料棒传输速度在1.5~5m/min范围。发泡炉按温度分成7区控制,各区温度分别为:一区110±2℃,二区123±2℃,三区130±2℃,四区138±2℃,五区145±2℃,六区155±2℃,七区165±2℃,各区料棒线速度通过各区视孔观察发泡情况进行调节。
5、制品冷却:将发泡炉内发泡成型的制品经传输网带进行风冷降温。冷却距离80米。
6、裁断包装:冷却后的制品送至裁断机裁切,调整裁断机的速度,使其与冷却传送带速度一致,调整自动计米器,按产品所需尺寸裁断,包装入库。
表1无单质硫橡塑绝热保温材料配方
所得产品为无单质硫橡塑绝热制品,产品检测数据参见表2,表2为本发明实施例制备的无单质硫橡塑绝热制品的性能数据。
表2本发明实施例制备的无单质硫橡塑绝热制品的性能数据
实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
温度(℃) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
密度(kg/m3) | 55 | 59 | 59 | 62 | 64 | 62 |
导热系数(w/m·k) | 0.0321 | 0.0323 | 0.0322 | 0.0322 | 0.0328 | 0.0325 |
压缩回弹率(%) | 74.5 | 76.5 | 77.3 | 78.4 | 79.3 | 77.9 |
单质硫 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 | 未检出 |
由表2可知,本发明实施例提供的橡塑绝热制品导热系数较低、压缩回弹率较高,且不含单质硫,对人体无害、不损坏大气环境、不腐蚀金属管道,可以满足医疗、商超、公寓及居室等高端场所的保温要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种无单质硫橡塑绝热保温材料,其特征在于,按重量份计包括以下组分:
丁腈橡胶:11~14;
聚氯乙烯:13~17;
氯化聚乙烯:1.5~2.5;
偶氮二甲酰胺:9~12;
三氧化二锑:1.5~3.5;
N'-间苯撑双马来酰亚胺:1.5~2.5;
滑石粉:8~11;
二辛酯:0.8~1.5;
氧化锌:0.1~0.4;
炭黑:2.6~4.5;
防老剂:0.2~0.6;
促进剂:0.1~0.6;
氯化石蜡:18~23;
氢氧化铝:13~18;
环氧大豆油:0.5~0.9;
聚乙二醇:0.6~0.9;
石蜡:1.2~1.5;
硬脂酸:0.1~0.3。
2.根据权利要求1所述的无单质硫橡塑绝热保温材料,其特征在于,所述防老剂选自防老剂264。
3.根据权利要求1所述的无单质硫橡塑绝热保温材料,其特征在于,所述促进剂选自促进剂TMTD和促进剂ZDC。
4.根据权利要求3所述的无单质硫橡塑绝热保温材料,其特征在于,所述促进剂包括0.1~0.3重量份的促进剂TMTD和0.1~0.3重量份的促进剂ZDC。
5.一种权利要求1所述的无单质硫橡塑绝热保温材料的制备方法,包括以下步骤:
a)将第一质量份的丁腈橡胶、全部聚氯乙烯、全部氢氧化铝、全部防老剂、全部滑石粉、第一质量份氯化石蜡、全部炭黑、全部三氧化二锑、全部环氧大豆油、全部聚乙二醇、全部石蜡和全部硬脂酸混合,密炼、开炼后得到1号料;
将第二质量份的丁腈橡胶、全部偶氮二甲酰胺、全部氯化聚乙烯、第二质量份氯化石蜡混合,密炼、开炼得到2号料;
将第三质量份的丁腈橡胶、全部氧化锌、全部N'-间苯撑双马来酰亚胺、全部促进剂和全部二辛酯混合,密炼,开炼后得到3号料;
b)将1号料、2号料和3号料在开炼机混轧,切成胶条;
c)将所述胶条在挤出机中挤出成型,然后发泡,冷却后得到无单质硫橡塑绝热保温材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述步骤c)中,挤出机参数如下:
控制挤出机通常温度为20~40℃,具体为:喂料段20~30℃;塑化段30~35℃;机头段35~40℃;
挤出机压力通常为0.1MPa~0.5MPa,具体为:喂料段压力为0.1~0.3MPa,塑化段压力为0.4~0.5MPa,机头压力为0.4~0.5MPa;
挤出机转速为15~25转/分。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述步骤c)中,所述发泡的参数为:
发泡炉炉内料棒传输速度为1.5~5m/min;
发泡炉发泡温度控制在入炉温度100~120℃,出口温度160~170℃。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述发泡炉按温度分成7区控制,发泡炉各区温度分别为:一区110±2℃,二区123±2℃,三区130±2℃,四区138±2℃,五区145±2℃,六区155±2℃,七区165±2℃。
9.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述第一质量份的丁腈橡胶、第二质量份的丁腈橡胶、第三质量份的丁腈橡胶的质量比为7~9:0.5~1.5:0.5~1.5;
所述第一质量份氯化石蜡和第二质量份氯化石蜡的质量比为3~5:0.5~2。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述第一质量份的丁腈橡胶、第二质量份的丁腈橡胶、第三质量份的丁腈橡胶的质量比为8:1:1。
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