CN109354761A - Eva基缓冲减震材料及其制备方法 - Google Patents

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张正
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Abstract

本发明涉及减震材料领域，公开了一种EVA基缓冲减震材料及其制备方法，所述材料的原料包括：60‑100份EVA、1‑30份硅硼剪切增稠凝胶、2‑40份填料、1‑10份发泡剂、0.2‑2份架桥剂、0.6‑6份促进剂、0.5‑2份润滑剂。所述制备方法包括：在开炼机中将EVA颗粒搅拌至均匀透明；加入填料、促进剂、润滑剂、发泡剂和架桥剂，在温度为80‑120℃的条件下进行第一次混炼均匀；加入硅硼剪切增稠凝胶，打薄，在温度为80‑120℃的条件下进行第二次混炼均匀后出片，裁剪成片材后静置冷却；将片材放入预热的模具后，在温度为165‑185℃、压力为12‑18MPa的条件下发泡后，出模。本发明制备的材料具有优异的减震缓冲、抗冲击性能，在对防护性能有更高要求的领域具备广阔的应用前景。

Description

EVA基缓冲减震材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及减震材料领域，具体涉及一种EVA基缓冲减震材料及其制备方法。
背景技术
EVA是乙烯-乙酸乙烯(醋酸乙烯)酯共聚物，它是由乙烯(英文名称为：Ethylene)和乙酸乙烯(英文名称为：Vinyl Acetate)共聚而制得，英文全称为：Ethylene VinylAcetate，简称为EVA。与聚乙烯相比，EVA由于在分子链中引入了乙酸乙烯单体，从而降低了结晶度，提高了柔韧性、抗冲击性、填料相溶性、和热密封性能，所以被广泛地应用于发泡鞋料、功能性棚膜、包装膜、热熔胶、电线电缆及玩具等领域。
EVA发泡材料是一种物性优良、无毒的发泡材料，具有优良的缓冲减震、防水、耐高低温等性能，广泛应用于鞋材、护具内衬、包装内衬等防护领域。虽然EVA发泡材料在民用方面的应用已趋于成熟，但是因为EVA发泡材料仍存在变形大、耐磨性不够、耐冲击防护级别低等缺点，在一些对防护性能要求较严格的场合(例如军用防护、比赛运动防护)则存在应用的瓶颈，难以满足这些场合的防护需求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的普通EVA发泡材料无法适用于对防护性能要求较严格的场合的问题，提供一种EVA基缓冲减震材料及其制备方法，该材料结合了EVA和剪切增稠凝胶的优良特性，具有比普通材料更优异的减震缓冲、抗冲击性能。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种EVA基缓冲减震材料，所述EVA基缓冲减震材料包括以下组分：
优选地，所述EVA基缓冲减震材料包括以下组分：
优选地，所述填料为钛白粉、滑石粉和碳酸钙中的至少一种；所述发泡剂为4,4’氧代双苯磺酰肼(OBSH发泡剂)和/或偶氮二甲酰胺(AC发泡剂)；所述架桥剂为双叔丁基过氧化二异丙苯(BIPB架桥剂)和/或过氧化二异丙苯(DCP架桥剂)；所述促进剂为硬脂酸锌和/或氧化锌；所述润滑剂为硬脂酸。
优选地，所述剪切增稠凝胶通过包括以下步骤的方法制得：
(1)向80-150质量份聚二甲基硅氧烷中加入6-15质量份硼酸和5-20质量份空心微球，在压力为13-15KPa，温度为150-180℃的条件下混合搅拌2-5h，冷却至50-100℃后加入0.05-3质量份油酸和3-12质量份二氧化硅，搅拌混合1-3h后配成基料；
(2)将基料与二甲基硅油混合，制得所述剪切增稠凝胶，其中每100mL的二甲基硅油中基料的用量为20-50g。
本发明第二方面提供一种EVA基缓冲减震材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在开炼机或密炼机中将EVA颗粒搅拌至均匀透明；
(2)加入填料、促进剂、润滑剂、发泡剂和架桥剂，在温度为80-120℃的条件下进行第一次混炼，混炼均匀得到混合物A；
(3)将硅硼剪切增稠凝胶加入步骤(2)所得的混合物A中，在温度为80-120℃的条件下打薄，进行第二次混炼均匀后出片，裁剪成片材后静置冷却；
(4)将步骤(3)所得的片材放入预热的模具后，置于平板硫化机上，在温度为165-185℃、压力为12-18MPa的条件下发泡后，出模；
其中以上原料的用量为：
优选地，所述第一次混炼的温度和第二次混炼的温度为90-100℃；所述发泡的温度为170-180℃，压力为14-16MPa。
优选地，所述填料为钛白粉、滑石粉和碳酸钙中的至少一种；所述发泡剂为OBSH发泡剂和/或AC发泡剂；所述架桥剂为BIPB架桥剂和/或DCP架桥剂；所述促进剂为硬脂酸锌和/或氧化锌；所述润滑剂为硬脂酸。
优选地，所述剪切增稠凝胶通过包括以下步骤的方法制得：
(1)向80-150质量份聚二甲基硅氧烷中加入6-15质量份硼酸和5-20质量份空心微球，在压力为13-15KPa，温度为150-180℃的条件下混合搅拌2-5h，冷却至50-100℃后加入0.05-3质量份油酸和3-12质量份二氧化硅，搅拌混合2-3h后配成基料；
(2)将基料与二甲基硅油混合，制得所述剪切增稠凝胶，其中每100mL的二甲基硅油中基料的用量为20-50g。
本发明第三方面提供了一种由上述方法制得的EVA基缓冲减震材料。
通过上述技术方案，可以达到以下优点：
利用剪切增稠凝胶对EVA发泡材料进行改性，将EVA作为基体材料，剪切增稠凝胶作为分散相，在受到非破坏性的外力冲击时，剪切增稠凝胶吸收并消耗一部分能量，基体材料EVA则发挥其弹性和支撑作用，在外力撤销后，可快速恢复初始形态。本发明提供的EVA基减震缓冲材料结合了剪切增稠凝胶和EVA的优良特性，具有比普通EVA发泡材料更优异的减震缓冲、抗冲击性能，因而在对防护性能有更高要求的领域具备广阔的应用前景。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供一种EVA基缓冲减震材料，所述EVA基缓冲减震材料包括以下组分：
优选地，所述EVA的质量份为80-90份(82份、84份、86份、88份、90份或前述数值之间的任意值)；所述硅硼剪切增稠凝胶的质量份为3-15份(3份、6份、9份、12份、15份或前述数值之间的任意值)；所述填料的质量份为5-20份(5份、10份、15份、15份或前述数值之间的任意值)；所述发泡剂的质量份为1.5-5份(1.5份、2.5份、3.5份、4.5份、5份或前述数值之间的任意值)；所述架桥剂的质量份为0.4-1份(0.4份、0.6份、0.8份、1.0份或前述数值之间的任意值)；所述促进剂的质量份为0.8-4份(0.8份、1.6份、2.4份、3.2份、4份或前述数值之间的任意值)；所述润滑剂的质量份为0.7-1.5份(0.7份、0.9份、1.1份、1.3份、1.5份或前述数值之间的任意值)。
优选地，所述填料为钛白粉、滑石粉和碳酸钙中的至少一种；所述发泡剂为OBSH发泡剂和/或AC发泡剂；所述架桥剂为BIPB架桥剂和/或DCP架桥剂；所述促进剂为硬脂酸锌和/或氧化锌；所述润滑剂为硬脂酸。
优选地，所述剪切增稠凝胶通过包括以下步骤的方法制得：
(1)向80-150质量份聚二甲基硅氧烷中加入6-15质量份硼酸和5-20质量份空心微球，在压力为13-15KPa，温度为150-180℃的条件下混合搅拌2-5h，冷却至50-100℃后加入0.05-3质量份油酸和3-12质量份二氧化硅，搅拌混合2-3h后配成基料；
(2)将基料与二甲基硅油混合，制得所述剪切增稠凝胶，其中每100mL的二甲基硅油中基料的用量为20-50g。
优选地，所述聚二甲基硅烷的粘度为10cs-100cs；优选为10cs的聚二甲基硅烷和100cs的聚二甲基硅烷的混合物。
优选地，所述混合物中100cs聚二甲基硅烷和10cs聚二甲基硅烷的质量比为1:0.2-1.2，优选为1:0.4-0.9，进一步优选为7:6。
优选地，所述空心微球为选自3M空心微球，所述3M空心微球选自3M空心玻璃微球和/或3M空心陶瓷微球。
优选地，所述二氧化硅的粒径为50-800nm，优选为100-500nm。
本发明第二方面提供一种EVA基缓冲减震材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在开炼机或密炼机中将EVA颗粒搅拌至均匀透明；
(2)加入填料、促进剂、润滑剂、发泡剂和架桥剂，在温度为80-120℃的条件下进行第一次混炼，混炼均匀得到混合物A；
(3)将硅硼剪切增稠凝胶加入步骤(2)所得的混合物A中，在温度为80-120℃的条件下打薄，进行第二次混炼均匀后出片，裁剪成片材后静置冷却；
(4)将步骤(3)所得的片材放入预热的模具后，置于平板硫化机上，在温度为165-185℃、压力为12-18MPa的条件下发泡后，出模；
其中以上原料的用量为：
优选地，所述第一次混炼的温度和第二次混炼的温度为90-100℃；所述发泡的温度为170-180℃，压力为14-16MPa。
本发明第三方面提供了一种由上述方法制得的EVA基缓冲减震材料。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，回弹率的测试方法依据《GB/T 6670-2008测试泡沫塑料样品的回弹率》，测试仪器为泡沫/海绵落球回弹测试仪购于海达仪器有限公司，产品型号为HD-F754；拉伸强度和断裂伸长率的测试方法依据《GB/T 6344-2008软质泡沫聚合材料拉伸强度和断裂伸长率的测定》，测试仪器为拉伸试验机购于海达仪器有限公司，产品型号为HD-B615A-S；落球冲击测试依据《GB/T 14485-1993工程塑料硬质塑料板材及塑料件耐冲击性能试验方法落球法》进行，试验温度23±2℃，相对湿度50±5％，测试仪器为落球冲击试验机购于海达仪器有限公司，产品型号为HD-R601。
所述EVA购于台塑公司，产品型号7350m；所述钛白粉购于攀枝花东方钛业有限公司，产品型号R-5566；所述滑石粉购于苏州名匠精细化工有限公司，产品型号MJ-HS2000；所述碳酸钙购于灵寿县盛飞矿产品加工厂，产品型号gf-2741；所述AC发泡剂购于江苏索普集团有限公司；所述OBSH发泡剂购于东莞涣宗贸易有限公司；所述BIPB架桥剂购于AKZONOBEL公司，产品型号14S-FL；所述DCP架桥剂购于AKZO NOBEL公司，产品型号BC-FF；所述硬脂酸锌购于东莞米林纳塑化有限公司；所述氧化锌购于柳州中色锌品有限责任公司；所述硬脂酸购于南通凯塔化工科技有限公司，产品型号1860。
制备例1
向80质量份聚二甲基硅氧烷中加入6质量份硼酸和5质量份3M空心玻璃微球，在压力为13KPa，温度为150℃的条件下混合搅拌5h，冷却至50℃后加入0.05质量份油酸和3质量份二氧化硅，搅拌混合2h后配成基料；将20g基料与100mL二甲基硅油混合形成剪切增稠凝胶。
制备例2
向150质量份聚二甲基硅氧烷中加入15质量份硼酸和20质量份空心陶瓷微球，在压力为15KPa，温度为180℃的条件下混合搅拌2h，冷却至100℃后加入3质量份油酸和12质量份二氧化硅，搅拌混合3h后配成基料；将50g基料与100mL二甲基硅油混合形成剪切增稠凝胶。
实施例1
称取EVA原料颗粒80份，将EVA颗粒在开炼机中搅拌至均匀透明；加入5份滑石粉、1份氧化锌、0.7份硬脂酸、2份AC发泡剂和0.4份DCP架桥剂，在温度90℃条件下经第一次混炼均匀；加入3份制备例1制得的硅硼剪切增稠凝胶，在温度90℃条件下打薄，经第二次混炼均匀后出片，裁剪成片材后静置冷却；将剪裁好的片材放入预热的模具中，置于平板硫化机上，在温度170℃、压力14Mpa的条件下发泡，出模后即得。
实施例2
称取EVA原料颗粒85份，将EVA颗粒在开炼机中搅拌至均匀透明；加入12份滑石粉、2份氧化锌、1.1份硬脂酸、3份AC发泡剂和0.7份DCP架桥剂，在温度95℃条件下经第一次混炼均匀；加入9份制备例1制得的硅硼剪切增稠凝胶，在温度95℃条件下打薄，经第二次混炼均匀后出片，裁剪成片材后静置冷却；将剪裁好的片材放入预热的模具中，置于平板硫化机上，在温度175℃、压力15Mpa的条件下发泡，出模后即得。
实施例3
称取EVA原料颗粒90份，将EVA颗粒在开炼机中搅拌至均匀透明；加入20份滑石粉、4份氧化锌、1.5份硬脂酸、2.5份OBSH发泡剂、2.5份AC发泡剂、0.5份DCP架桥剂、0.5份BIPB架桥剂，在温度105℃条件下经第一次混炼均匀；加入15份制备例1制得的硅硼剪切增稠凝胶，在温度105℃条件下打薄，经第二次混炼均匀后出片，裁剪成片材后静置冷却；将剪裁好的片材放入预热的模具中，置于平板硫化机上，在温度180℃、压力15.5Mpa的条件下发泡，出模后即得。
实施例4
称取EVA原料颗粒70份，将EVA颗粒在开炼机中搅拌至均匀透明；加入3份碳酸钙、2份硬脂酸锌、0.7份硬脂酸、6份OBSH发泡剂和0.8份BIPB架桥剂，在温度80℃条件下经第一次混炼均匀；加入1份制备例1制得的硅硼剪切增稠凝胶，在温度80℃条件下打薄，经第二次混炼均匀后出片，裁剪成片材后静置冷却；将剪裁好的片材放入预热的模具中，置于平板硫化机上，在温度165℃、压力12Mpa的条件下发泡，出模后即得。
实施例5
称取EVA原料颗粒100份，将EVA颗粒在开炼机中搅拌至均匀透明；加入30份滑石粉、5份氧化锌、2份硬脂酸、7份AC发泡剂和1.5份BIPB架桥剂，在温度110℃条件下经第一次混炼均匀；加入30份制备例1制得的硅硼剪切增稠凝胶，在温度110℃条件下打薄，经第二次混炼均匀后出片，裁剪成片材后静置冷却；将剪裁好的片材放入预热的模具中，置于平板硫化机上，在温度185℃、压力18Mpa的条件下发泡，出模后即得。
实施例6
称取EVA原料颗粒92份，将EVA颗粒在开炼机中搅拌至均匀透明；加入28份钛白粉、4份硬脂酸锌、1.2份硬脂酸、3份OBSH发泡剂和1.2份DCP架桥剂，在温度105℃条件下经第一次混炼均匀；加入7份制备例1制得的硅硼剪切增稠凝胶，在温度105℃条件下打薄，经第二次混炼均匀后出片，裁剪成片材后静置冷却；将剪裁好的片材放入预热的模具中，置于平板硫化机上，在温度178℃、压力15.5Mpa的条件下发泡，出模后即得。
实施例7
称取EVA原料颗粒80份，将EVA颗粒在开炼机中搅拌至均匀透明；加入6份钛白粉、6份碳酸钙、8份滑石粉、0.5份硬脂酸锌、0.2份氧化锌、0.6份硬脂酸、3份OBSH发泡剂和1.2份DCP架桥剂，在温度95℃条件下经第一次混炼均匀；加入7份制备例1制得的硅硼剪切增稠凝胶，在温度95℃条件下打薄，经第二次混炼均匀后出片，裁剪成片材后静置冷却；将剪裁好的片材放入预热的模具中，置于平板硫化机上，在温度175℃、压力15Mpa的条件下发泡，出模后即得。
实施例8
称取EVA原料颗粒90份，将EVA颗粒在开炼机中搅拌至均匀透明；加入20份滑石粉、4份氧化锌、1.5份硬脂酸、5份AC发泡剂和1份DCP架桥剂，在温度90℃条件下经第一次混炼均匀；加入15份制备例1制得的硅硼剪切增稠凝胶，在温度90℃条件下打薄，经第二次混炼均匀后出片，裁剪成片材后静置冷却；将剪裁好的片材放入预热的模具中，置于平板硫化机上，在温度180℃、压力16Mpa的条件下发泡，出模后即得。
对比例1
称取EVA原料颗粒80份，将EVA颗粒在开炼机中搅拌至均匀透明；加入5份滑石粉、1份氧化锌、0.7份硬脂酸、2份AC发泡剂和0.4份DCP，在温度90℃条件下混炼均匀后，打薄，再次混炼均匀后出片，裁剪成片材后静置冷却；将剪裁好的片材放入预热的模具中，置于平板硫化机上，在温度170℃、压力14Mpa的条件下发泡，出模后即得。
对比例2
称取EVA原料颗粒85份，将EVA颗粒在开炼机中搅拌至均匀透明；加入12份滑石粉、2份氧化锌、1.1份硬脂酸、3份AC发泡剂和0.7份DCP架桥剂，在温度95℃条件下混炼均匀后，打薄，再次混炼均匀后出片，裁剪成片材后静置冷却；将剪裁好的片材放入预热的模具中，置于平板硫化机上，在温度175℃、压力15Mpa的条件下发泡，出模后即得。
对比例3
称取EVA原料颗粒100份，将EVA颗粒在开炼机中搅拌至均匀透明；加入30份滑石粉、5份氧化锌、2份硬脂酸、7份AC发泡剂和1.5份BIPB架桥剂，在温度110℃条件下混炼均匀后，打薄，再次混炼均匀后出片，裁剪成片材后静置冷却；将剪裁好的片材放入预热的模具中，置于平板硫化机上，在温度185℃、压力18Mpa的条件下发泡，出模后即得。
其中，对照例1与实施例1为对照组1、对照例2与实施例2为对照组2、对照例3与实施例5为对照组3，每个对照组的区别在于对照例中不含有组分硅硼剪切增稠凝胶，其他组分及含量一致。将实施例1-实施例8和对比例1-实施例3中制得的材料进行性能测试，其结果如表1所示。
通过表1的性能测试结果可以看出，在对照组1和对照组2中，实施例所得的EVA基缓冲减震材料相较于对照例所得的材料，回弹性能和抗冲击性能有明显的提升，同时拉伸强度和断裂伸长率也有所提高。实施例1-实施例3和实施例6-实施例8中硅硼剪切增稠凝胶的用量在3-15份范围内，所得的材料均具有较好的力学性能、回弹率和抗冲击性能，实施例4中硅硼剪切增稠凝胶的用量为1份，所得材料的力学性能较差，实施例5中硅硼剪切增稠凝胶的用量达到30份，所得材料的力学性能、回弹率和抗冲击性能相对于对照例3均无明显提高，因此硅硼剪切增稠凝胶的用量控制在3-15份为最优，能较好地提高EVA材料的减震缓冲、抗冲击性能。
表1对照例与实施例制得的材料性能测试结果
检测项目 回弹率(％) 拉伸强度(MPa) 断裂伸长率(％) 落球冲击(kg)
对照例1 49.2 1.09 545 511
对照例2 46.7 1.03 522 537
对照例3 40.3 0.87 482 821
实施例1 51.2 1.12 560 486
实施例2 49.1 1.05 523 501
实施例3 52 1.22 597 468
实施例4 42.7 0.91 492 682
实施例5 40.9 0.89 485 827
实施例6 49.3 1.04 537 513
实施例7 48 1.08 530 492
实施例8 48.8 0.95 506 635
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种EVA基缓冲减震材料，其特征在于，所述EVA基缓冲减震材料包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的EVA基缓冲减震材料，其特征在于，所述EVA基缓冲减震材料包括以下组分：
3.根据权利要求1或2所述的EVA基缓冲减震材料，其特征在于，所述填料为钛白粉、滑石粉和碳酸钙中的至少一种；所述发泡剂为OBSH发泡剂和/或AC发泡剂；所述架桥剂为BIPB架桥剂和/或DCP架桥剂；所述促进剂为硬脂酸锌和/或氧化锌；所述润滑剂为硬脂酸。
4.根据权利要求1或2所述的EVA基缓冲减震材料，其特征在于，所述剪切增稠凝胶通过包括以下步骤的方法制得：
(1)向80-150质量份聚二甲基硅氧烷中加入6-15质量份硼酸和5-20质量份空心微球，在压力为13-15KPa，温度为150-180℃的条件下混合搅拌2-5h，冷却至50-100℃后加入0.05-3质量份油酸和3-12质量份二氧化硅，搅拌混合2-3h后配成基料；
(2)将基料与二甲基硅油混合，制得所述剪切增稠凝胶，其中每100mL的二甲基硅油中基料的用量为20-50g。
5.一种EVA基缓冲减震材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在开炼机或密炼机中将EVA颗粒搅拌至均匀透明；
(2)加入填料、促进剂、润滑剂、发泡剂和架桥剂，在温度为80-120℃的条件下进行第一次混炼，混炼均匀得到混合物A；
(3)将硅硼剪切增稠凝胶加入步骤(2)所得的混合物A中，在温度为80-120℃的条件下打薄，进行第二次混炼均匀后出片，裁剪成片材后静置冷却；
(4)将步骤(3)所得的片材放入预热的模具后，置于平板硫化机上，在温度为165-185℃、压力为12-18MPa的条件下发泡后，出模；
其中以上原料的用量为：
6.根据权利要求5所述的EVA基缓冲减震材料的制备方法，其特征在于，所述第一次混炼的温度和第二次混炼的温度为90-100℃；所述发泡的温度为170-180℃，压力为14-16MPa。
7.根据权利要求5所述的EVA基缓冲减震材料的制备方法，其特征在于，所述填料为钛白粉、滑石粉和碳酸钙中的至少一种；所述发泡剂为OBSH发泡剂和/或AC发泡剂；所述架桥剂为BIPB架桥剂和/或DCP架桥剂；所述促进剂为硬脂酸锌和/或氧化锌；所述润滑剂为硬脂酸。
8.根据权利要求5所述的EVA基缓冲减震材料的制备方法，其特征在于，所述剪切增稠凝胶通过包括以下步骤的方法制得：
(1)向80-150质量份聚二甲基硅氧烷中加入6-15质量份硼酸和5-20质量份空心微球，在压力为13-15KPa，温度为150-180℃的条件下混合搅拌2-5h，冷却至50-100℃后加入0.05-3质量份油酸和3-12质量份二氧化硅，搅拌混合2-3h后配成基料；
(2)将基料与二甲基硅油混合，制得所述剪切增稠凝胶，其中每100mL的二甲基硅油中基料的用量为20-50g。
9.权利要求5-8中任意一项所述的方法制得的EVA基缓冲减震材料。
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