CN109181131A - 一种csm发泡材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种CSM发泡材料及其制备方法，按重量份由以下组分组成：CSM为80份‑100份；POE为30份‑40份；发泡剂为10份‑20份；硫化剂为4份‑6份；增塑剂为3份‑5份；芥酸酰胺为3份‑5份；无机填料为8份‑12份；抗氧剂为0.1份‑0.5份。本技术方案合成了一种力学性能和耐磨性能都很优异的CSM发泡材料，具有很大的推广价值。

Description

一种CSM发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别是指一种CSM发泡材料及其制备方法。
背景技术
氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)发泡是一种重要的发泡材料，广泛应用于家用电器、机械配件、办公用品和通讯器材等领域。CSM发泡具有质轻、无毒、无臭、耐老化性能良好等优点，但是它的力学性能和耐磨性能一般。针对这种问题，本技术方案创新的制得一种力学性能和耐磨性能优异的CSM发泡材料，这种材料至今尚未见于报道，这对于扩展CSM发泡材料的应用具有非常重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种CSM发泡材料及其制备方法，以解决现有的CSM材料耐磨性能及力学性能不能满足某些特定需求的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种CSM发泡材料，按重量份由以下组分组成：
所述发泡剂为亚硝基类发泡剂和酰肼类发泡剂的复配，更优选地为N,N-二甲基-N,N-二亚硝基对苯二甲酰胺和对甲苯磺酰肼的复配，且质量比为4:1。
所述硫化剂为二硫化四甲基秋兰姆。
所述增塑剂为1,2.4-偏苯三酸三异辛酯。
所述无机填料为珍珠岩粉，更优选的，它的膨胀倍数为6-10，且它的粒径大小为150-200μm。
所述抗氧剂为巴斯夫公司的三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
一种CSM发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取80份-100份的CSM、30份-40份POE、10份-20份发泡剂、4份-6份二硫化四甲基秋兰姆、3份-5份1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、3份-5份芥酸酰胺、8份-12份珍珠岩粉、0.1份-0.5份抗氧剂；
(2)将CSM、POE、二硫化四甲基秋兰姆、1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、芥酸酰胺、珍珠岩粉、抗氧剂投入双螺杆挤出机挤出造粒，得CSM可发泡粒料；
(3)将CSM可发泡粒料均匀布于密闭刚性模具中，再放入有恒定温度的烘箱里保温8-12h后，取出并冷却固化得到CSM发泡成品。
所述步骤(2)中的双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度140～160℃，二区温度180～200℃，三区温度180～200℃，四区温度180～200℃，五区温度180～200℃，六区温度180～200℃，机头温度180～200℃,螺杆转速200～280r/min。
所述步骤(3)中的烘箱的温度为160-180℃。
本发明的有益效果是：
1、本技术方案的CSM发泡材料力学性能改善原因有：①珍珠岩粉一方面能形成聚集体，聚集体能起交联键的作用，从而使聚集体与橡胶主基体之间形成交互的交联网络，提高CSM发泡材料的力学性能。②采用力学性能优异的POE对CSM橡胶进行改性，有利于提高CSM发泡材料的物理性能。
2、本技术方案的CSM发泡材料耐磨性能改善的原因有：①在剪切力的作用下，刚性的珍珠岩粉可以引发大量银纹，减小对CSM发泡材料的磨损；②珍珠岩粉微粒与微粒之间的橡胶基体也可产生塑性变形，消耗能量，从而达到耐磨的效果；③珍珠岩粉粒径较大，对泡孔壁起到粗糙化的效果。受外力作用时，粗糙的泡壁对摩擦面作用的压强增大，耐磨效果得到了改善；④在摩擦过程中芥酸酰胺分子逐渐迁移到外表层而形成一层转移膜，从而使得摩擦系数降低，耐磨性得到了提高。
3、本技术方案合成了一种力学性能和耐磨性能都很优异的CSM发泡材料，具有很大的推广价值。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本申请提供一种CSM发泡材料，按重量份由以下组分组成：
所述发泡剂为亚硝基类发泡剂和酰肼类发泡剂的复配，更优选地为N,N-二甲基-N,N-二亚硝基对苯二甲酰胺(DMDNTA)和对甲苯磺酰肼(TSH)的复配，且质量比为4:1。
所述硫化剂为二硫化四甲基秋兰姆。
所述增塑剂为1,2.4-偏苯三酸三异辛酯。
所述无机填料为珍珠岩粉，更优选的，它的膨胀倍数为6-10，且它的粒径大小为150-200μm。
抗氧剂为巴斯夫公司的三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(简称Irganox168)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称Irganox1010)或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯(简称Irganox1330)中的一种或几种的混合。
一种CSM发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取80份-100份的CSM、30份-40份POE、10份-20份发泡剂、4份-6份二硫化四甲基秋兰姆、3份-5份1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、3份-5份芥酸酰胺、8份-12份珍珠岩粉、0.1份-0.5份抗氧剂；
(2)将CSM、POE、二硫化四甲基秋兰姆、1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、芥酸酰胺、珍珠岩粉、抗氧剂投入双螺杆挤出机挤出造粒，得CSM可发泡粒料；
(3)将CSM可发泡粒料均匀布于密闭刚性模具中，再放入有恒定温度为160-180℃的烘箱里保温8-12h后，取出并冷却固化得到CSM发泡成品。
所述步骤(2)中的双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度140～160℃，二区温度180～200℃，三区温度180～200℃，四区温度180～200℃，五区温度180～200℃，六区温度180～200℃，机头温度180～200℃,螺杆转速200～280r/min。
本申请的实施例中所用的原料如下：
CSM，上海森迪化工；POE(型号8150)，美国陶氏化学；DMDNTA，衢州舜泰橡塑科技有限公司；TSH，昆山雅炀复合材料科技有限公司；二硫化四甲基秋兰姆，武汉远成共创科技有限公司；1,2.4-偏苯三酸三异辛酯，上海金锦乐实业有限公司；芥酸酰胺，海门众腾化工有限公司；珍珠岩粉，河北省灵寿县利华矿产品加工厂；抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化。
本申请所用的测试仪器如下：
ZSK30型双螺杆挤出机，德国W&P公司；JL-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；HTL900-T-5B型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；XCJ-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；QT-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；QD-GJS-B12K型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司；101A-1型数显电热烘箱，上海圣欣科学仪器有限公司。
实施例1
(1)称取80份CSM、30份POE、8份DMDNTA、2份TSH、4份二硫化四甲基秋兰姆、3份1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、3份芥酸酰胺、8份珍珠岩粉、0.1份Irganox168；
(2)将CSM、POE、DMDNTA、TSH、二硫化四甲基秋兰姆、1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、芥酸酰胺、珍珠岩粉、抗氧剂投入双螺杆挤出机挤出造粒，得CSM可发泡粒料P1。
(3)将CSM可发泡粒料均匀布于密闭刚性模具中，再放入有恒定温度160℃的烘箱里保温8h后，取出并冷却固化得到CSM发泡成品。
其中步骤(2)中的双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为；一区温度140℃，二区温度180℃，三区温度180℃，四区温度180℃，五区温度180℃，六区温度180℃，机头温度180℃,螺杆转速200r/min。
实施例2
(1)称取100份的CSM、40份POE、16份DMDNTA、4份TSH、6份二硫化四甲基秋兰姆、5份1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、5份芥酸酰胺、12份珍珠岩粉、0.2份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168；
(2)将CSM、POE、DMDNTA、TSH、二硫化四甲基秋兰姆、1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、芥酸酰胺、珍珠岩粉、抗氧剂投入双螺杆挤出机挤出造粒，得CSM可发泡粒料P2。
(3)将CSM可发泡粒料均匀布于密闭刚性模具中，再放入有恒定温度180℃的烘箱里保温12h后，取出并冷却固化得到CSM发泡成品。
其中步骤(2)中的双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为；一区温度160℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度200℃，五区温度200℃，六区温度200℃，机头温度200℃,螺杆转速280r/min。
实施例3
(1)称取90份CSM、35份POE、12份DMDNTA、3份TSH、5份二硫化四甲基秋兰姆、4份1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、4份芥酸酰胺、10份珍珠岩粉、0.2份Irganox1010、0.1份Irganox1330；
(2)将CSM、POE、DMDNTA、TSH、二硫化四甲基秋兰姆、1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、芥酸酰胺、珍珠岩粉、抗氧剂投入双螺杆挤出机挤出造粒，得CSM可发泡粒料P3。
(3)将CSM可发泡粒料均匀布于密闭刚性模具中，再放入有恒定温度170℃的烘箱里保温10h后，取出并冷却固化得到CSM发泡成品。
其中步骤(2)中的双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为；一区温度150℃，二区温度190℃，三区温度190℃，四区温度190℃，五区温度190℃，六区温度190℃，机头温度190℃,螺杆转速240r/min。
实施例4
(1)称取95份的CSM、34份POE、12份DMDNTA、3份TSH、4份二硫化四甲基秋兰姆、5份1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、3份芥酸酰胺、9份珍珠岩粉、0.2份Irganox1010、0.1份Irganox1330；
(2)将CSM、POE、DMDNTA、TSH、二硫化四甲基秋兰姆、1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、芥酸酰胺、珍珠岩粉、抗氧剂投入双螺杆挤出机挤出造粒，得CSM可发泡粒料P4。
(3)将CSM可发泡粒料均匀布于密闭刚性模具中，再放入有恒定温度175℃的烘箱里保温10h后，取出并冷却固化得到CSM发泡成品。
其中步骤(2)中的双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为；一区温度145℃，二区温度185℃，三区温度185℃，四区温度185℃，五区温度185℃，六区温度185℃，机头温度185℃,螺杆转速220r/min。
实施例5
(1)称取86份的CSM、38份POE、16份DMDNTA、4份TSH、4份二硫化四甲基秋兰姆、4份1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、4份芥酸酰胺、9份珍珠岩粉、0.3份Irganox1010、0.1份Irganox1330；
(2)将CSM、POE、DMDNTA、TSH、二硫化四甲基秋兰姆、1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、芥酸酰胺、珍珠岩粉、抗氧剂投入双螺杆挤出机挤出造粒，得CSM可发泡粒料P5。
(3)将CSM可发泡粒料均匀布于密闭刚性模具中，再放入有恒定温度165℃的烘箱里保温9h后，取出并冷却固化得到CSM发泡成品。
其中步骤(2)中的双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为；一区温度140℃，二区温度195℃，三区温度195℃，四区温度195℃，五区温度195℃，六区温度195℃，机头温度195℃,螺杆转速230r/min。
对比例1
(1)称取100份的CSM、15份发泡剂NaHCO3、4份二硫化四甲基秋兰姆、3份1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、0.3份Irganox1010、0.1份Irganox1330混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将CSM、NaHCO3、二硫化四甲基秋兰姆、1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、抗氧剂投入双螺杆挤出机挤出造粒，得CSM可发泡粒料D1。
(3)将CSM可发泡粒料均匀布于密闭刚性模具中，再放入有恒定温度的烘箱里保温9h后，取出并冷却固化得到CSM发泡成品。
优选地，所述步骤(2)中的双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度140℃，二区温度195℃，三区温度195℃，四区温度195℃，五区温度195℃，六区温度195℃，机头温度195℃,螺杆转速230r/min。
性能测试：
将上述实施例1-5及对比例1制备的CSM发泡料用注塑机制成样条测试，测试数据如下表：
从上表可以看出，从表中还可以看出实施例1-5的力学性能和耐磨性能都要好于对比例1。这对于扩展CSM发泡料的应用领域，具有非常重要的意义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (9)

1.一种CSM发泡材料，其特征在于，按重量份由以下组分组成：
2.根据权利要求1所述的CSM发泡材料，其特征在于，所述发泡剂为亚硝基类发泡剂和酰肼类发泡剂的复配，更优选地为N,N-二甲基-N,N-二亚硝基对苯二甲酰胺和对甲苯磺酰肼的复配，且质量比为4:1。
3.根据权利要求1所述的CSM发泡材料，其特征在于，所述硫化剂为二硫化四甲基秋兰姆。
4.根据权利要求1所述的CSM发泡材料，其特征在于，所述增塑剂为1,2.4-偏苯三酸三异辛酯。
5.根据权利要求1所述的CSM发泡材料，其特征在于，所述无机填料为珍珠岩粉，更优选的，它的膨胀倍数为6-10，且它的粒径大小为150-200μm。
6.根据权利要求1所述的CSM发泡材料，其特征在于，所述抗氧剂为巴斯夫公司的三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
7.一种CSM发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取80份-100份的CSM、30份-40份POE、10份-20份发泡剂、4份-6份二硫化四甲基秋兰姆、3份-5份1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、3份-5份芥酸酰胺、8份-12份珍珠岩粉、0.1份-0.5份抗氧剂；
(2)将CSM、POE、二硫化四甲基秋兰姆、1,2.4-偏苯三酸三异辛酯、芥酸酰胺、珍珠岩粉、抗氧剂投入双螺杆挤出机挤出造粒，得CSM可发泡粒料；
(3)将CSM可发泡粒料均匀布于密闭刚性模具中，再放入有恒定温度的烘箱里保温8-12h后，取出并冷却固化得到CSM发泡成品。
8.根据权利要求7所述的CSM发泡材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度140～160℃，二区温度180～200℃，三区温度180～200℃，四区温度180～200℃，五区温度180～200℃，六区温度180～200℃，机头温度180～200℃,螺杆转速200～280r/min。
9.根据权利要求7所述的CSM发泡材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的烘箱的温度为160-180℃。
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