CN110540696A - 一种气凝胶eva轻质透气保温复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气凝胶EVA轻质透气保温复合材料及其制备方法，其中，气凝胶EVA轻质透气保温复合材料包括以下重量份数的原料：72.4～87.8份的乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物；0.5～20份的纳米气凝胶；0.5～5份的活性剂；0.1～0.3份的快熟剂；2.0～3.0份的发泡剂；3.0～7.0份的填充剂；1.0～2.0份的抗氧剂。本发明的气凝胶EVA轻质透气保温复合材料及其制备方法，其中制得的气凝胶EVA轻质透气保温复合材料具有柔软、轻薄、透气、保温效果优异的优点，制造工艺简单，制备成本低。

Description

一种气凝胶EVA轻质透气保温复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种气凝胶EVA轻质透气保温复合材料及其制备方法。
背景技术
气凝胶是纳米多孔非晶态材料，具有连续的三维网络结构，是世界上最轻的固体，有“固态烟雾”之称，具有低密度(0.003-0.3g/cm3)、高孔隙率(80％-99.8％)、大比表面积(100-1600m2/g)和低导热率(10-40mW/(m·K))等优点，被期许为：“改变世界的神奇材料”，在航空航天、石油化工、环境处理、能量储存与转化、建筑保温等诸多领域具有潜在应用价值。而EVA复合发泡材料是一种被广泛使用的优质材料，具有良好的防震 、缓冲性能，隔热，保温防寒及低温性能优异，可耐严寒和曝晒，密闭泡孔，隔音效果好，密闭泡孔结构、不吸水、防潮、耐水性能良好，耐海水、油脂、酸、碱等化学品腐蚀，抗菌、无毒、无味、无污染的优点。
如何将上述两种材料进行复合，制作出一种同时具备两种材料优点的复合材料成为业界急需解决的问题。
发明内容
本发明采用的技术方案为：一种气凝胶EVA轻质透气保温复合材料，包括以下重量份数的原料：
72.4～87.8份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；0.5～20份的纳米气凝胶；0.5～5份的活性剂；0.1～0.3份的快熟剂；2.0～3.0份的发泡剂；3.0～7.0份的填充剂；1.0～2.0份的抗氧剂；
所述快熟剂为三烯丙基氰尿酸酯；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
进一步地，所述活性剂为硬脂酸、硬脂酸锌中的一种或两种。
进一步地，所述填充剂为轻质碳酸钙、滑石粉中的一种或两种。
进一步地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
进一步地，所述抗氧剂为CHEMNOX-B900。
本发明还提供如下技术方案：一种气凝胶EVA轻质透气保温复合材料的制备方法，包括以下步骤：
取重量份数72.4～87.8份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、0.5～20重量份的纳米气凝胶、0.5～5重量份的活性剂；0.1～0.3重量份的快熟剂；2.0～3.0重量份的发泡剂；3.0～7.0重量份的填充剂；1.0～2.0重量份的抗氧剂加入密炼机中混合搅拌；然后在温度为80～90℃的条件下密炼8～10min后，放到开炼机中进行均匀压片后再进行造粒；
将上述造粒好的材料进行塑化加工，塑化温度控制在80～90℃，然后将塑化好的材料注射到已抽真空的模具胸腔内进行加温；
将上述制得的产品进行高速开模，让产品模外发泡成型，制得EVA发泡产品；
将制得的EVA发泡产品送入温度控制在50～60℃范围内的恒温输送带进行热处理定型；
将定型后的EVA发泡产品依次进行劈刀处理和打孔处理，得到气凝胶EVA轻质透气保温复合片材。
进一步地，所述气凝胶EVA轻质透气保温复合片材的厚度为0.4～100mm，打孔的孔径为1～10mm。
进一步地，炼温度为50～60℃，开炼时间控制在5～8min，造粒温度控制在85～95℃。
进一步地，注射压力≥65MPa，注射速度≥200mm/s，温度控制在170～180℃范围内，加温时间控制在400～1200s范围内。
进一步地，开模速度≥350mm/s。
相较于现有技术，采用本发明的制备方法制得的气凝胶EVA轻质透气保温复合材料具有柔软、轻薄、透气、保温效果优异的优点，适用于轻薄式服装、鞋材、手套、家居家纺；且制造工艺简单，制备成本低。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明的气凝胶EVA轻质透气保温复合材料包括以下重量份数的原料：
72.4～87.8份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）；0.5～20份的纳米气凝胶；0.5～5份的活性剂；0.1～0.3份的快熟剂；2.0～3.0份的发泡剂；3.0～7.0份的填充剂；1.0～2.0份的抗氧剂。其中，活性剂为硬脂酸、硬脂酸锌中的一种或两种；快熟剂为三烯丙基氰尿酸酯；发泡剂为偶氮二甲酰胺；填充剂为轻质碳酸钙、滑石粉中的一种或两种；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，如：CHEMNOX-B900。
实施例一
取重量份数82.9份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、3.0份的纳米气凝胶、2.0份的硬质酸、2.0份的硬脂酸锌、0.1份的三烯丙基氰尿酸酯、2.0份的偶氮二甲酰胺、4.0份的轻质碳酸钙、3.0份的滑石粉、以及1.0份的抗氧剂加入密炼机中混合搅拌；然后在温度为80～90℃的条件下密炼8～10min后，放到开炼机中进行均匀压片后再进行造粒；其中，开炼温度为50～60℃，开炼时间控制在5～8min，造粒温度控制在85～95℃。
将上述造粒好的材料输入螺杆式注射机的料筒中进行塑化加工，塑化温度控制在80～90℃；然后将塑化好的材料注射到已抽真空的模具胸腔内进行加温，其中，注射压力≥65MPa，注射速度≥200mm/s，温度控制在170～180℃范围内，加温时间控制在400～1200s范围内。
将上述制得的产品进行高速开模，让产品模外发泡成型，制得EVA发泡产品；其中，开模速度≥350mm/s。
将制得的EVA发泡产品送入温度控制在50～60℃范围内的恒温输送带进行热处理定型。
将定型后的EVA发泡产品进行劈刀处理，得到厚度为0.4～100mm的气凝胶EVA保温复合片材，再将制得的片材进行打孔处理，得到气凝胶EVA轻质透气保温复合片材，其中，打孔的孔径为1～10mm。
实施例二
取重量份数79.9份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、5.0份的纳米气凝胶、5.0份的硬质酸、0.1份的三烯丙基氰尿酸酯、3.0份的偶氮二甲酰胺、2.0份的轻质碳酸钙、4.0份的滑石粉、以及1.0份的抗氧剂加入密炼机中混合搅拌；然后在温度为80～90℃的条件下密炼8～10min后，放到开炼机中进行均匀压片后再进行造粒；其中，开炼温度为50～60℃，开炼时间控制在5～8min，造粒温度控制在85～95℃。
将上述造粒好的材料输入螺杆式注射机的料筒中进行塑化加工，塑化温度控制在80～90℃；然后将塑化好的材料注射到已抽真空的模具胸腔内进行加温，其中，注射压力≥65MPa，注射速度≥200mm/s，温度控制在170～180℃范围内，加温时间控制在400～1200s范围内。
将上述制得的产品进行高速开模，让产品模外发泡成型，制得EVA发泡产品；其中，开模速度≥350mm/s。
将制得的EVA发泡产品送入温度控制在50～60℃范围内的恒温输送带进行热处理定型。
将定型后的EVA发泡产品进行劈刀处理，得到厚度为0.4～100mm的气凝胶EVA保温复合片材，再将制得的片材进行打孔处理，得到气凝胶EVA轻质透气保温复合片材，其中，打孔的孔径为1～10mm。
实施例三
取重量份数80.2份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、10.0份的纳米气凝胶、1.0份的硬质酸、1.0份的硬脂酸锌、0.3份的三烯丙基氰尿酸酯、2.0份的偶氮二甲酰胺、2.0份的轻质碳酸钙、2.0份的滑石粉、以及1.5份的抗氧剂加入密炼机中混合搅拌；然后在温度为80～90℃的条件下密炼8～10min后，放到开炼机中进行均匀压片后再进行造粒；其中，开炼温度为50～60℃，开炼时间控制在5～8min，造粒温度控制在85～95℃。
将上述造粒好的材料输入螺杆式注射机的料筒中进行塑化加工，塑化温度控制在80～90℃；然后将塑化好的材料注射到已抽真空的模具胸腔内进行加温，其中，注射压力≥65MPa，注射速度≥200mm/s，温度控制在170～180℃范围内，加温时间控制在400～1200s范围内。
将上述制得的产品进行高速开模，让产品模外发泡成型，制得EVA发泡产品；其中，开模速度≥350mm/s。
将制得的EVA发泡产品送入温度控制在50～60℃范围内的恒温输送带进行热处理定型。
将定型后的EVA发泡产品进行劈刀处理，得到厚度为0.4～100mm的气凝胶EVA保温复合片材，再将制得的片材进行打孔处理，得到气凝胶EVA轻质透气保温复合片材，其中，打孔的孔径为1～10mm。
实施例四
取重量份数87.8份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、0.5份的纳米气凝胶、0.5份的硬质酸、0.2份的三烯丙基氰尿酸酯、3.0份的偶氮二甲酰胺、3.0份的轻质碳酸钙、3.0份的滑石粉、以及2.0份的抗氧剂加入密炼机中混合搅拌；然后在温度为80～90℃的条件下密炼8～10min后，放到开炼机中进行均匀压片后再进行造粒；其中，开炼温度为50～60℃，开炼时间控制在5～8min，造粒温度控制在85～95℃。
将上述造粒好的材料输入螺杆式注射机的料筒中进行塑化加工，塑化温度控制在80～90℃；然后将塑化好的材料注射到已抽真空的模具胸腔内进行加温，其中，注射压力≥65MPa，注射速度≥200mm/s，温度控制在170～180℃范围内，加温时间控制在400～1200s范围内。
将上述制得的产品进行高速开模，让产品模外发泡成型，制得EVA发泡产品；其中，开模速度≥350mm/s。
将制得的EVA发泡产品送入温度控制在50～60℃范围内的恒温输送带进行热处理定型。
将定型后的EVA发泡产品进行劈刀处理，得到厚度为0.4～100mm的气凝胶EVA保温复合片材，再将制得的片材进行打孔处理，得到气凝胶EVA轻质透气保温复合片材，其中，打孔的孔径为1～10mm。
实施例五
取重量份数77.4份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、14份的纳米气凝胶、1.0份的硬质酸锌、0.1份的三烯丙基氰尿酸酯、2.5份的偶氮二甲酰胺、2.0份的轻质碳酸钙、2.0份的滑石粉、以及1.0份的抗氧剂加入密炼机中混合搅拌；然后在温度为80～90℃的条件下密炼8～10min，放到开炼机中进行均匀压片后再进行造粒；其中，开炼温度为50～60℃，开炼时间控制在5～8min，造粒温度控制在85～95℃。
将上述造粒好的材料输入螺杆式注射机的料筒中进行塑化加工，塑化温度控制在80～90℃；然后将塑化好的材料注射到已抽真空的模具胸腔内进行加温，其中，注射压力≥65MPa，注射速度≥200mm/s，温度控制在170～180℃范围内，加温时间控制在400～1200s范围内。
将上述制得的产品进行高速开模，让产品模外发泡成型，制得EVA发泡产品；其中，开模速度≥350mm/s。
将制得的EVA发泡产品送入温度控制在50～60℃范围内的恒温输送带进行热处理定型。
将定型后的EVA发泡产品进行劈刀处理，得到厚度为0.4～100mm的气凝胶EVA保温复合片材，再将制得的片材进行打孔处理，得到气凝胶EVA轻质透气保温复合片材，其中，打孔的孔径为1～10mm。
实施例六
取重量份数72.4份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、20份的纳米气凝胶、1.0份的硬质酸、0.5份的硬脂酸锌、0.1份的三烯丙基氰尿酸酯、2.0份的偶氮二甲酰胺、2.0份的轻质碳酸钙、1.0份的滑石粉、以及1.0份的抗氧剂加入密炼机中混合搅拌；然后在温度为80～90℃的条件下密炼8～10min后，放到开炼机中进行均匀压片后再进行造粒；其中，开炼温度为50～60℃，开炼时间控制在5～8min，造粒温度控制在85～95℃。
将上述造粒好的材料输入螺杆式注射机的料筒中进行塑化加工，塑化温度控制在80～90℃；然后将塑化好的材料注射到已抽真空的模具胸腔内进行加温，其中，注射压力≥65MPa，注射速度≥200mm/s，温度控制在170～180℃范围内，加温时间控制在400～1200s范围内。
将上述制得的产品进行高速开模，让产品模外发泡成型，制得EVA发泡产品；其中，开模速度≥350mm/s。
将制得的EVA发泡产品送入温度控制在50～60℃范围内的恒温输送带进行热处理定型。
将定型后的EVA发泡产品进行劈刀处理，得到厚度为0.4～100mm的气凝胶EVA保温复合片材，再将制得的片材进行打孔处理，得到气凝胶EVA轻质透气保温复合片材，其中，打孔的孔径为1～10mm。
对比例1
取重量份数88.9份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、3.0份的硬质酸、0.1份的三烯丙基氰尿酸酯、2.0份的偶氮二甲酰胺、3.0份的轻质碳酸钙、3.0份的滑石粉、以及1.0份的抗氧剂制得复合材料。
对上述实施例1-6以及对比例1进行各项性能测试，测试的结果如下所示：
测试项目 测试方法 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 对比例1
保温率 % GB/T 35762-2017 34.9 38.7 45.8 29.1 52.2 65.3 27.1
热阻 m<sup>2</sup>.K/W GB/T 35762-2017 0.076 0.126 0.189 0.052 0.228 0.321 0.043
传热系数 W/ (m<sup>2</sup>.K) GB/T 35762-2017 13.2 7.94 5.29 19.2 4.39 3.12 23.3
克罗值 GB/T 35762-2017 0.488 0.811 1.238 0.293 1.430 1.692 0.225
透气性(mm/s) GB/T 5453-1997 31.3 32.0 33.5 28.3 32.5 35.2 29.3
耐水色牢度 /级 GB/T 5713-2013 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5
耐汗渍色牢度 /级 GB/T 3922-2013 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5
耐摩擦色牢度 /级 GB/T 3920-2008 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5
异味 GB/T 18401-2010 无 无 无 无 无 无 无
甲醛含量 mg/kg GB/T 2912.1-2009 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出
可分解致癌芳香胺类 mg/kg GB/T 17592-2011 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出
综上，本发明的气凝胶EVA轻质保温复合材料及其制备方法具有以下优点：
1、制得的气凝胶EVA轻质保温复合材料具有柔软、轻薄、透气、保温效果优异的优点，适用于多种技术领域，尤其适用于轻薄式服装、鞋材、手套、家居家纺（床上用品）、帐篷等；且制造工艺简单，制备成本低，。
2、通过有机-无机杂化技术，实现将纳米气凝胶与乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）在微观尺寸上进行有效的结合的。此外，通过采用共混法，将纳米气凝胶与乙烯-醋酸乙烯共聚物融为一体，制成新的复合材料。
只要不违背本发明创造的思想，对本发明的各种不同实施例进行任意组合，均应当视为本发明公开的内容；在本发明的技术构思范围内，对技术方案进行多种简单的变型及不同实施例进行的不违背本发明创造的思想的任意组合，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气凝胶EVA轻质透气保温复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
72.4～87.8份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；0.5～20份的纳米气凝胶；0.5～5份的活性剂；0.1～0.3份的快熟剂；2.0～3.0份的发泡剂；3.0～7.0份的填充剂；1.0～2.0份的抗氧剂；
所述快熟剂为三烯丙基氰尿酸酯；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
2.如权利要求1所述的气凝胶EVA轻质透气保温复合材料，其特征在于：所述活性剂为硬脂酸、硬脂酸锌中的一种或两种。
3.如权利要求1所述的气凝胶EVA轻质透气保温复合材料，其特征在于：所述填充剂为轻质碳酸钙、滑石粉中的一种或两种。
4.如权利要求1所述的气凝胶EVA轻质透气保温复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
5.如权利要求1所述的气凝胶EVA轻质透气保温复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为CHEMNOX-B900。
6.一种气凝胶EVA轻质透气保温复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
取重量份数72.4～87.8份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、0.5～20重量份的纳米气凝胶、0.5～5重量份的活性剂；0.1～0.3重量份的快熟剂；2.0～3.0重量份的发泡剂；3.0～7.0重量份的填充剂；1.0～2.0重量份的抗氧剂加入密炼机中混合搅拌；然后在温度为80～90℃的条件下密炼8～10min后，放到开炼机中进行均匀压片后再进行造粒；
将上述造粒好的材料进行塑化加工，塑化温度控制在80～90℃，然后将塑化好的材料注射到已抽真空的模具胸腔内进行加温；
将上述制得的产品进行高速开模，让产品模外发泡成型，制得EVA发泡产品；
将制得的EVA发泡产品送入温度控制在50～60℃范围内的恒温输送带进行热处理定型；
将定型后的EVA发泡产品依次进行劈刀处理和打孔处理，得到气凝胶EVA轻质透气保温复合片材。
7.如权利要求6所述的气凝胶EVA轻质透气保温复合材料的制备方法，其特征在于：所述气凝胶EVA轻质透气保温复合片材的厚度为0.4～100mm，打孔的孔径为1～10mm。
8.如权利要求6所述的气凝胶EVA轻质透气保温复合材料的制备方法，其特征在于：开炼温度为50～60℃，开炼时间控制在5～8min，造粒温度控制在85～95℃。
9.如权利要求6所述的气凝胶EVA轻质透气保温复合材料的制备方法，其特征在于：注射压力≥65MPa，注射速度≥200mm/s，温度控制在170～180℃范围内，加温时间控制在400～1200s范围内。
10.如权利要求6所述的气凝胶EVA轻质透气保温复合材料的制备方法，其特征在于：开模速度≥350mm/s。
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