CN109734992A - 一种乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种乙烯‑醋酸乙烯共聚物发泡材料及其制备方法，采用乙烯‑醋酸乙烯共聚物基体树脂通过物理挤出发泡工艺制备得到乙烯‑醋酸乙烯共聚物发泡材料，发泡过程中无环境污染，采用物理挤出发泡工艺，在发泡过程中无需添加额外的化学交联剂和化学发泡剂，解决了传统的EVA化学交联发泡工艺存在的刺激性气味和产品无法降解的问题；所得发泡材料质量稳定，发泡倍率高，无气味；所制备的泡沫制品具有优异的物理性能；生产操作方法简单，适合连续化工业生产。
Description
技术领域
本发明涉及发泡材料技术领域，具体为一种乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料及其制备方法。
背景技术
乙烯-醋酸乙烯共聚物是由乙烯（E）和醋酸乙烯（VA）共聚而制得，英文名EthyleneVinylAcetate，简称EVA。EVA发泡材料具有良好的柔软性，橡胶般的弹性，在0℃以下仍能够具有较好的可饶性，化学稳定性良好，抗老化和耐臭氧强度好，被广泛应用于发泡鞋材，箱包内衬，玩具用材，体育用品材料，建材，以及各类新兴应用包括电子配件和汽车内饰等。
目前传统的EVA发泡材料（模压化学交联EVA发泡材料）普遍是以EVA为基体树脂并添加各种助剂，然后通过密炼，开炼，挤出造粒，模压或射出，化学交联，发泡等工艺步骤得到最终制品。但是，目前所采用传统工艺存在工艺复杂繁琐，制品耐屈挠性能差，压缩变形性能差且由于化学发泡剂和交联剂分解会导致有刺激性气味的问题，因此有待于进一步改善其性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料及其制备方法。
为解决上述背景技术中提到的问题，本发明所采用的技术方案为，一种乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料，采用乙烯-醋酸乙烯共聚物基体树脂通过物理挤出发泡工艺制备得到乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料，其中所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中的醋酸乙烯的含量为15-50wt%。
进一步的，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的邵氏硬度为50-95A，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的熔体流动指数为1-50g/10min,其根据ASTM-1238在190℃施加2.16kg的重量测得。
进一步的，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的熔点为80-180℃，其是通过差式扫描量热法测试得到的。
进一步的，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的熔点为80-180℃，其是通过差式扫描量热法测试得到的。
进一步的，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的密度为0.05-0.5g/cm3，泡孔尺寸为为50-200um，发泡材料的形状为粒子，板材或任意形状，其中为发泡粒子时其长径为1-15mm，为发泡板材时其厚度为1-50mm。
一种乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将100重量份乙烯-醋酸乙烯共聚物基体树脂、0.01-0.1重量份发泡成核剂通过高速混合机混合1-10分钟；
（2）然后将上述混合物投入发泡专用挤出机，并向挤出机中注入0.1-60重量份的物理发泡剂；
（3）然后控制挤出机的模头压力为1MPa-30MPa，模头温度为80℃-150℃，熔体经模头发泡后通过水下切粒或者通过拉丝切粒制得乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料。
进一步的，在步骤（1）中，所述的发泡成核剂为滑石、二氧化硅、碳酸钙、沸石、石墨粉、氧化铝、氢氧化钙、氢氧化铝、硼酸锌中的一种或两种或多种组合。
进一步的，在步骤（2）中，所述的物理发泡剂为二氧化碳、氮气、水、氩气，丙烷，正丁烷，异丁烷，正戊烷，异戊烷中的一种或两种气体混合。
进一步的，在步骤（2）中，所述的发泡专用挤出机为单阶单螺杆挤出机、双阶串联式单螺杆挤出机或同向双螺杆挤出机。
通过采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：
（1）本发明利用挤出法制备乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料，通过控制发泡工艺条件，得到密度可控的发泡材料，泡孔分布均匀，在抗压缩变形性能和回弹性能明显优于传统的EVA发泡材料。
（2）本发明所制备的发泡材料质量稳定，整体生产方法操作简单，适合工业连续化生产。
（3）本发明采用物理挤出发泡工艺，在发泡过程中无需添加额外的化学交联剂和化学发泡剂，解决了传统的EVA化学交联发泡工艺存在的刺激性气味和产品无法降解的问题，本技术方案具有环保的优点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:
本发明所采用的技术方案为：一种乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料及其制备方法；
一种乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料，采用乙烯-醋酸乙烯共聚物基体树脂通过物理挤出发泡工艺制备得到乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料，其中所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中的醋酸乙烯的含量为15-50wt%。
进一步的，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的邵氏硬度为50-95A，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的熔体流动指数为1-50g/10min,其根据ASTM-1238在190℃施加2.16kg的重量测得。
进一步的，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的熔点为80-180℃，其是通过差式扫描量热法测试得到的。
进一步的，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的熔点为80-180℃，其是通过差式扫描量热法测试得到的。
进一步的，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的密度为0.05-0.5g/cm3，泡孔尺寸为为50-200um，发泡材料的形状为粒子，板材或任意形状，其中为发泡粒子时其长径为1-15mm，为发泡板材时其厚度为1-50mm。
一种乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将100重量份乙烯-醋酸乙烯共聚物基体树脂、0.01-0.1重量份发泡成核剂通过高速混合机混合1-10分钟；
（2）然后将上述混合物投入发泡专用挤出机，并向挤出机中注入0.1-60重量份的物理发泡剂；
（3）然后控制挤出机的模头压力为1MPa-30MPa，模头温度为80℃-150℃，熔体经模头发泡后通过水下切粒或者通过拉丝切粒制得乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料。
进一步的，在步骤（1）中，所述的发泡成核剂为滑石、二氧化硅、碳酸钙、沸石、石墨粉、氧化铝、氢氧化钙、氢氧化铝、硼酸锌中的一种或两种或多种组合。
进一步的，在步骤（2）中，所述的物理发泡剂为二氧化碳、氮气、水、氩气，丙烷，正丁烷，异丁烷，正戊烷，异戊烷中的一种或两种气体混合。
进一步的，在步骤（2）中，所述的发泡专用挤出机为单阶单螺杆挤出机、双阶串联式单螺杆挤出机或同向双螺杆挤出机。
下面结合实施例仅用于解释本发明，并非用于限制本发明的范围：
实施例1
将100kg EVA基体树脂（购自台塑7350），0.01kg的滑石，0.05kg的抗氧剂1010混合均匀后投入单阶单螺杆挤出机使得上述混合物熔融，然后在单阶单螺杆挤出机的末端注入0.1kg的超临界二氧化碳，控制模头压力为1Mpa和模头温度为80℃，控制水下切粒机水温控制在30℃，将熔体通过模头后挤出发泡，然后水下切粒得到发泡的EVA粒子。
将上述得到的发泡的EVA粒子填充到长500mm×宽3000mm×厚20mm的模具中。采用80℃的水蒸气沿模具厚度方向压缩10%使粒子粘结成型，最终得到EVA模塑泡沫制品。将所得到的泡沫制品在50℃×50%RH下放置2小时之后，最后在25℃×50%RH放置2小时后，评价其性能,所制备的发泡EVA粒子和EVA泡沫制品的性能如表1所示。
实施例2
将100kg EVA基体树脂（购自台塑7240），0.1kg的滑石，0.2kg的抗氧剂1010混合均匀后投入单阶单螺杆挤出机，使得上述混合物熔融，然后在单阶单螺杆挤出机的末端注入60kg超临界氮气，控制模头压力为30Mpa和模头温度为150℃，控制水下切粒机水温控制在30℃，将熔体通过模头后挤出发泡，然后水下切粒得到发泡的EVA粒子。
将上述得到的发泡的EVA粒子填充到长500mm×宽3000mm×厚20mm的模具中。采用80℃的水蒸气沿模具厚度方向压缩10%使粒子粘结成型，最终得到EVA模塑泡沫制品。将所得到的泡沫制品在50℃×50%RH下放置2小时之后，最后在25℃×50%RH放置2小时后，评价其性能,所制备的发泡EVA粒子和EVA泡沫制品的性能如表1所示。
实施例3
将100kgEVA基体树脂（购自台塑7320），0.03kg的二氧化硅，0.01kg的抗氧剂245混合均匀后投入单阶单螺杆挤出机，使得上述混合物熔融，然后在单阶单螺杆挤出机的末端注入30kg超临界二氧化碳与氮气混合气体的混合发泡剂，其中超临界二氧化碳的加入量为15kg，超临界氮气的加入量为15kg，控制模头压力为15Mpa和模头温度为100℃，将熔体通过模头挤出发泡后得到发泡的EVA板材。
将所得到的EVA板材在50℃×50%RH下放置2小时之后，最后在25℃×50%RH放置2小时后，评价其性能,所制备的发泡EVA板材的性能如表1所示。
实施例4
将100kg EVA基体树脂（购自台塑7470），0.05kg的碳酸钙，0.05kg的氢氧化钙，0.1kg的抗氧剂1010混合均匀后投入同向双螺杆挤出机，使得上述混合物熔融，然后在同向双螺杆挤出机的末端单注入20kg的超临界氮气，控制模头压力为16Mpa和模头温度为150℃，控制水下切粒机水温控制在50℃，将熔体通过模头后挤出发泡，然后水下切粒得到发泡的EVA粒子。
将上述得到的发泡的EVA粒子填充到长500mm×宽3000mm×厚20mm的模具中。采用80℃的水蒸气沿模具厚度方向压缩10%使粒子粘结成型，最终得到EVA模塑泡沫制品。将所得到的泡沫制品在50℃×50%RH下放置2小时之后，最后在25℃×50%RH放置2小时后，评价其性能,所制备的发泡EVA粒子和EVA泡沫制品的性能如表1所示。
实施例5
将100kg EVA基体树脂（购自台塑7340），0.02kg的滑石，0.01kg沸石，0.01kg氧化铝，0.05kg的抗氧剂1010混合均匀投入单阶单螺杆挤出机，，使得上述混合物熔融，然后在单阶单螺杆挤出机的末端注入5kg的超临界二氧化碳，控制模头压力为13Mpa和模头温度为150℃，控制水下切粒机水温控制在30℃,将熔体通过模头后挤出发泡，然后水下切粒得到发泡的EVA粒子。
将上述得到的发泡的EVA粒子填充到长500mm×宽3000mm×厚20mm的模具中。采用80℃的水蒸气沿模具厚度方向压缩10%使粒子粘结成型，最终得到EVA模塑泡沫制品。将所得到的泡沫制品在50℃×50%RH下放置2小时之后，最后在25℃×50%RH放置2小时后，评价其性能,所制备的发泡EVA粒子和EVA泡沫制品的性能如表1所示。
实施例6
将100kg EVA基体树脂（购自杜邦265），0.08kg的硼酸锌，0.01kg的抗氧剂1010混合均匀后投入同向双螺杆挤出机，使得上述混合物熔融，然后在同向双螺杆挤出机的末端注入2kg的超临界二氧化碳，控制模头压力为30Mpa和模头温度为155℃，水下切粒机水温控制在25℃，将熔体通过模头后挤出发泡，然后水下切粒得到发泡的EVA粒子。
将上述得到的发泡的EVA粒子填充到长500mm×宽3000mm×厚20mm的模具中。采用80℃的水蒸气沿模具厚度方向压缩10%使粒子粘结成型，最终得到EVA模塑泡沫制品。将所得到的泡沫制品在50℃×50%RH下放置2小时之后，最后在25℃×50%RH放置2小时后，评价其性能,所制备的发泡EVA粒子和EVA泡沫制品的性能如表1所示。
上述的挤出发泡EVA粒子，还可以根据制品的设计需要，添加阻燃剂、抗静电剂、表面活性剂、润滑剂、颜料、耐紫外线吸收剂、抗水解剂、无机或有机填料、增塑剂等，用量为常规用量。
表1
采用本发明技术可以连续化工业生产，所制备的EVA泡沫制品在抗压缩变形性能和回弹性方面明显优于传统的模压化学交联EVA发泡材料，本发明所制备的发泡材料质量稳定，整体生产方法操作简单，适合工业连续化生产，并且发泡生产过程中无环境污染，对设备没有特殊苛刻要求，所得发泡材料质量稳定。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料，其特征在于：采用乙烯-醋酸乙烯共聚物基体树脂通过物理挤出发泡工艺制备得到乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料，其中所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中的醋酸乙烯的含量为15-50wt%。
2.根据权利要求1中所述的一种乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料，其特征在于：所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的邵氏硬度为50-95A，所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的熔体流动指数为1-50g/10min,其根据ASTM-1238在190℃施加2.16kg的重量测得。
3.根据权利要求1中所述的一种乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料，其特征在于：所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的熔点为80-180℃，其是通过差式扫描量热法测试得到的。
4.根据权利要求1中所述的一种乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料，其特征在于：所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的密度为0.05-0.5g/cm3，泡孔尺寸为为50-200um，发泡材料的形状为粒子，板材或任意形状，其中为发泡粒子时其长径为1-15mm，为发泡板材时其厚度为1-50mm。
5.根据权利要求1-4中任意一项中所述的一种乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将100重量份乙烯-醋酸乙烯共聚物基体树脂、0.01-0.1重量份发泡成核剂通过高速混合机混合1-10分钟；
（2）然后将上述混合物投入发泡专用挤出机，并向挤出机中注入0.1-60重量份的物理发泡剂；
（3）然后控制挤出机的模头压力为1MPa-30MPa，模头温度为80℃-150℃，熔体经模头发泡后通过水下切粒或者通过拉丝切粒制得乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料。
6.根据权利要求5中所述的一种乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料的制备方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述的发泡成核剂为滑石、二氧化硅、碳酸钙、沸石、石墨粉、氧化铝、氢氧化钙、氢氧化铝、硼酸锌中的一种或两种或多种组合。
7.根据权利要求5中所述的一种乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料及其制备方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述的物理发泡剂为二氧化碳、氮气、水、氩气，丙烷，正丁烷，异丁烷，正戊烷，异戊烷中的一种或两种气体混合。
8.根据权利要求5中所述的一种乙烯-醋酸乙烯共聚物发泡材料及其制备方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述的发泡专用挤出机为单阶单螺杆挤出机、双阶串联式单螺杆挤出机或同向双螺杆挤出机。
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