CN112029248A - 一种高弹性环保型塑胶板材及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

发明涉及塑胶板材生产技术领域，具体涉及一种高弹性环保型塑胶板材，由下列重量份的原料制得：聚乙烯5～80份、乙烯‑醋酸乙烯共聚物5～80份、热塑性弹性体5～50份、聚乳酸10～50份、改性氧化石墨烯纤维7～10份、偶氮二甲酰胺0.5～15份、双叔丁基过氧化二异丙基苯0.5～3份、4，4‑氧代双苯磺酰肼0.5～15份、弹性增强剂5～10份、氧化锌0.5～5份、填料10～60份、添加剂0.5～5份、硬脂酸0.5～10份和颜料5～40份；本发明制备的塑胶板材不仅具有很好的弹性性能、而且还具有很好的抗拉伸强度及耐磨性能；另外，其本身自重、异味及毒性相对较小，符合环保建材的理念。

Description

一种高弹性环保型塑胶板材及其制备工艺
技术领域
本发明涉及塑胶板材生产技术领域，具体涉及一种高弹性环保型塑胶板材及其制备工艺。
背景技术
塑胶主要由碳、氧、氢和氮及其他有机或无机元素所构成，成品为固体，在制造过程中是熔融状糊体或液体，因此可以机加热使其熔化、加压力使其流动、冷却使其固化，而形成各种形状，此庞大而变化多端的材料族群称为塑胶。
塑胶原料按照合成树脂的分子结构分主要有热塑性及热固性塑胶之分:对于热塑性塑胶指反复加热仍有可塑性的塑胶:主要有PE/PP/PVC/PS/ABS/PMMA/POM/PC/PA/EVA/EPDM/POE/SBS/等常用原料。热固性塑胶主要指加热硬化的合成树脂制得的塑胶。
目前塑胶产品的应用范围或领域十分广泛，但是目前现有工艺生产的塑胶板材不仅弹性性能相对较差，而且其本身的抗拉伸强度及耐磨性能也有待提高。再者其本身自重、异味及毒性相对较大，不符合环保建材的理念。
发明内容
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种高弹性环保型塑胶板材及其制备工艺，所制备的塑胶板材不仅具有很好的弹性性能、而且还具有很好的抗拉伸强度及耐磨性能。另外，其本身自重、异味及毒性相对较小，符合环保建材的理念。
技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种高弹性环保型塑胶板材，由下列重量份的原料制得：聚乙烯5～80份、乙烯-醋酸乙烯共聚物5～80份、热塑性弹性体5～50份、聚乳酸10～50份、改性氧化石墨烯纤维7～10份、偶氮二甲酰胺0.5～15份、双叔丁基过氧化二异丙基苯0.5～3份、4，4-氧代双苯磺酰肼0.5～15份、弹性增强剂5～10份、氧化锌0.5～5份、填料10～60份、添加剂0.5～5份、硬脂酸0.5～10份和颜料5～40份。
更进一步地，所述热塑性弹性体选用热塑性硫化橡胶或氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中的任意一种。
更进一步地，所述弹性增强剂选用聚醚酯弹性纤维或T400 纤维中的任意一种。
更进一步地，所述填料选用无机填料，且所述无机填料选用碳酸钙或硫酸钡中的任意一种。
更进一步地，所述添加剂选用芳香族聚酰胺纤维或碳纤维中的任意一种。
更进一步地，所述颜料选用铁红、黄色、青钛蓝、群青、增白剂、钛白粉、炭黑中的任意一种。
更进一步地，所述改性氧化石墨烯纤维的制备方法包括以下步骤：
a、称取适量的氧化石墨烯纤维，并将之浸泡在盛有无水乙醇的容器中，然后在功率为100～200w的条件下对氧化石墨烯纤维进行超声分散20～40min；分散完成后，所得记为悬浊液；
b、将质量与氧化石墨烯纤维相等的硅烷偶联剂加入至悬浊液内，并使用盐酸将之pH调节至2.5～3.5，然后通过超声分散法将硅烷偶联剂均匀分散在悬浊液内，再将所得的混合液相在60～70℃的条件下恒温反应24～30h；
c、待反应完毕后，将之在自然条件下冷却至室温，然后再氧化石墨烯纤维取出，并用无水乙醇及去离子水将其反复洗涤至中性，最后在冷冻干燥机中对其进行干燥处理，即得改性氧化石墨烯纤维。
更进一步地，所述步骤b中超声分散的频率为25～40kHz，且超声分散的时间为10～20min。
更进一步地，所述步骤b中所用硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧乙氧基）硅烷中的任意一种。
一种高弹性环保型塑胶板材的制备工艺，包括如下步骤：
S1、按照上述重量组份准确称取个原料，并将聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性弹性体、聚乳酸、氧化石墨烯纤维、弹性增强剂、填料、添加剂和硬脂酸；并及对其进行初步机械混合后，将所得的混合物料投入搅拌机内，并以1800～2400r/min的速率将之高速搅拌均匀，最后将搅拌均匀的物料转入双杆密炼机内，对其进行加压加热处理，直至混合物料熔化并变为糊状混合物；
S2、向步骤S1中所得的糊状混合物中加入偶氮二甲酰胺、双叔丁基过氧化二异丙基苯、4，4-氧代双苯磺酰肼、氧化锌及剩余原料，并对其继续进行加压加热处理，同时对糊状混合物进行机械搅拌，直至所有物料混合均匀并变成糊状后，将之转入大辊轮炼胶机内进行混炼；
S3、将步骤S2中最终混炼所得的糊状混料压制成薄片状，并引导至出片机，将其裁切成长方形胶片，再根据各模具所需数量，分别装进模具；而后用大型油压机加压加热，使胶片中的材料分解、交联发泡一段时间；待交联发泡完毕后，旋即减压出料；所得即为环保、低味低毒、耐磨、有弹性的环保型塑胶板材；
S4、将上述所得的环保型塑胶板材在自然条件下冷却，待其冷却定型后，再根据客户需求贴合、裁切、冲压、打磨、印刷等工序，制成客户所需成品。
有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明以聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性弹性体、聚乳酸、改性氧化石墨烯纤维、弹性增强剂、氧化锌等物质作为制备塑胶板材的原料，其中，乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性弹性体及弹性增强剂之间的配合使用，不仅能有效地提高本发明所制备的塑胶板材的耐腐蚀性能，而且其回弹性和抗张力均有大幅度的改善。再者，在双叔丁基过氧化二异丙基苯于氧化锌之间的协同作用下，不仅有效地提高了所制备的塑胶板材的力学性能及耐老化性能。添加剂与弹性增强剂之间的配合使用还能增强塑胶板材的韧性和温度适应性。
2、由于氧化石墨烯纤维表面具有丰富的羟基等含氧官能团，而硅烷偶联剂中的硅烷氧基对无机物具有反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性。因此，当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，可形成有机基体～硅烷偶联剂～无机基体的结合层。所以，在硅烷偶联剂、双叔丁基过氧化二异丙基苯与氧化锌之间的联合作用下能将乙烯-醋酸乙烯共聚物与改性氧化石墨烯纤维两者以键能较大的化学共价键相连接，从而实现将改性氧化石墨烯纤维接枝在乙烯-醋酸乙烯共聚物的表面。从而使得制备的塑胶板材具有很好的抗拉伸强度及韧性，保证了其品质。
3、本发明以聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性弹性体、聚乳酸等物质作为原料，使得制备的塑胶板材的重量较轻。再者，偶氮二甲酰胺和4，4-氧代双苯磺酰肼作为优质的发泡剂，两者之间的配合使用不仅进一步地减轻了塑胶板材的自重，还能起到很好的缓冲作用。其次，本发明制备的塑胶板材具有环保、低味低毒、耐磨且弹性优良的特点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种高弹性环保型塑胶板材，由下列重量份的原料制得：聚乙烯5份、乙烯-醋酸乙烯共聚物5份、热塑性弹性体5份、聚乳酸10份、改性氧化石墨烯纤维7份、偶氮二甲酰胺0.5份、双叔丁基过氧化二异丙基苯0.5份、4，4-氧代双苯磺酰肼0.5份、弹性增强剂5份、氧化锌0.5份、填料10份、添加剂0.5份、硬脂酸0.5份和颜料5份。
热塑性弹性体选用热塑性硫化橡胶。
弹性增强剂选用聚醚酯弹性纤维。
填料选用无机填料，且无机填料选用碳酸钙。
添加剂选用芳香族聚酰胺纤维。
颜料选用铁红。
改性氧化石墨烯纤维的制备方法包括以下步骤：
a、称取适量的氧化石墨烯纤维，并将之浸泡在盛有无水乙醇的容器中，然后在功率为100w的条件下对氧化石墨烯纤维进行超声分散20min；分散完成后，所得记为悬浊液；
b、将质量与氧化石墨烯纤维相等的硅烷偶联剂加入至悬浊液内，并使用盐酸将之pH调节至2.5，然后通过超声分散法将硅烷偶联剂均匀分散在悬浊液内，再将所得的混合液相在60℃的条件下恒温反应24h；
c、待反应完毕后，将之在自然条件下冷却至室温，然后再氧化石墨烯纤维取出，并用无水乙醇及去离子水将其反复洗涤至中性，最后在冷冻干燥机中对其进行干燥处理，即得改性氧化石墨烯纤维。
步骤b中超声分散的频率为25kHz，且超声分散的时间为10min。
步骤b中所用硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。
一种高弹性环保型塑胶板材的制备工艺，包括如下步骤：
S1、按照上述重量组份准确称取个原料，并将聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性弹性体、聚乳酸、氧化石墨烯纤维、弹性增强剂、填料、添加剂和硬脂酸；并及对其进行初步机械混合后，将所得的混合物料投入搅拌机内，并以1800r/min的速率将之高速搅拌均匀，最后将搅拌均匀的物料转入双杆密炼机内，对其进行加压加热处理，直至混合物料熔化并变为糊状混合物；
S2、向步骤S1中所得的糊状混合物中加入偶氮二甲酰胺、双叔丁基过氧化二异丙基苯、4，4-氧代双苯磺酰肼、氧化锌及剩余原料，并对其继续进行加压加热处理，同时对糊状混合物进行机械搅拌，直至所有物料混合均匀并变成糊状后，将之转入大辊轮炼胶机内进行混炼；
S3、将步骤S2中最终混炼所得的糊状混料压制成薄片状，并引导至出片机，将其裁切成长方形胶片，再根据各模具所需数量，分别装进模具；而后用大型油压机加压加热，使胶片中的材料分解、交联发泡一段时间；待交联发泡完毕后，旋即减压出料；所得即为环保、低味低毒、耐磨、有弹性的环保型塑胶板材；
S4、将上述所得的环保型塑胶板材在自然条件下冷却，待其冷却定型后，再根据客户需求贴合、裁切、冲压、打磨、印刷等工序，制成客户所需成品。
实施例2
一种高弹性环保型塑胶板材，由下列重量份的原料制得：聚乙烯50份、乙烯-醋酸乙烯共聚物40份、热塑性弹性体25份、聚乳酸30份、改性氧化石墨烯纤维8份、偶氮二甲酰胺7份、双叔丁基过氧化二异丙基苯1.5份、4，4-氧代双苯磺酰肼7份、弹性增强剂8份、氧化锌3份、填料30份、添加剂2份、硬脂酸5份和颜料20份。
热塑性弹性体选用氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。
弹性增强剂选用T400 纤维。
填料选用无机填料，且所述无机填料选用硫酸钡。
添加剂选用碳纤维。
颜料选用青钛蓝。
改性氧化石墨烯纤维的制备方法包括以下步骤：
a、称取适量的氧化石墨烯纤维，并将之浸泡在盛有无水乙醇的容器中，然后在功率为150w的条件下对氧化石墨烯纤维进行超声分散30min；分散完成后，所得记为悬浊液；
b、将质量与氧化石墨烯纤维相等的硅烷偶联剂加入至悬浊液内，并使用盐酸将之pH调节至3.0，然后通过超声分散法将硅烷偶联剂均匀分散在悬浊液内，再将所得的混合液相在65℃的条件下恒温反应28h；
c、待反应完毕后，将之在自然条件下冷却至室温，然后再氧化石墨烯纤维取出，并用无水乙醇及去离子水将其反复洗涤至中性，最后在冷冻干燥机中对其进行干燥处理，即得改性氧化石墨烯纤维。
步骤b中超声分散的频率为30kHz，且超声分散的时间为15min。
步骤b中所用硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷。
一种高弹性环保型塑胶板材的制备工艺，包括如下步骤：
S1、按照上述重量组份准确称取个原料，并将聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性弹性体、聚乳酸、氧化石墨烯纤维、弹性增强剂、填料、添加剂和硬脂酸；并及对其进行初步机械混合后，将所得的混合物料投入搅拌机内，并以2000r/min的速率将之高速搅拌均匀，最后将搅拌均匀的物料转入双杆密炼机内，对其进行加压加热处理，直至混合物料熔化并变为糊状混合物；
S2、向步骤S1中所得的糊状混合物中加入偶氮二甲酰胺、双叔丁基过氧化二异丙基苯、4，4-氧代双苯磺酰肼、氧化锌及剩余原料，并对其继续进行加压加热处理，同时对糊状混合物进行机械搅拌，直至所有物料混合均匀并变成糊状后，将之转入大辊轮炼胶机内进行混炼；
S3、将步骤S2中最终混炼所得的糊状混料压制成薄片状，并引导至出片机，将其裁切成长方形胶片，再根据各模具所需数量，分别装进模具；而后用大型油压机加压加热，使胶片中的材料分解、交联发泡一段时间；待交联发泡完毕后，旋即减压出料；所得即为环保、低味低毒、耐磨、有弹性的环保型塑胶板材；
S4、将上述所得的环保型塑胶板材在自然条件下冷却，待其冷却定型后，再根据客户需求贴合、裁切、冲压、打磨、印刷等工序，制成客户所需成品。
实施例3
一种高弹性环保型塑胶板材，由下列重量份的原料制得：聚乙烯80份、乙烯-醋酸乙烯共聚物80份、热塑性弹性体50份、聚乳酸50份、改性氧化石墨烯纤维10份、偶氮二甲酰胺15份、双叔丁基过氧化二异丙基苯3份、4，4-氧代双苯磺酰肼15份、弹性增强剂10份、氧化锌5份、填料60份、添加剂5份、硬脂酸10份和颜料40份。
热塑性弹性体选用热塑性硫化橡胶。
弹性增强剂选用聚醚酯弹性纤维。
填料选用无机填料，且所述无机填料选用碳酸钙。
添加剂选用芳香族聚酰胺纤维。
颜料选用炭黑。
改性氧化石墨烯纤维的制备方法包括以下步骤：
a、称取适量的氧化石墨烯纤维，并将之浸泡在盛有无水乙醇的容器中，然后在功率为200w的条件下对氧化石墨烯纤维进行超声分散40min；分散完成后，所得记为悬浊液；
b、将质量与氧化石墨烯纤维相等的硅烷偶联剂加入至悬浊液内，并使用盐酸将之pH调节至3.5，然后通过超声分散法将硅烷偶联剂均匀分散在悬浊液内，再将所得的混合液相在70℃的条件下恒温反应30h；
c、待反应完毕后，将之在自然条件下冷却至室温，然后再氧化石墨烯纤维取出，并用无水乙醇及去离子水将其反复洗涤至中性，最后在冷冻干燥机中对其进行干燥处理，即得改性氧化石墨烯纤维。
步骤b中超声分散的频率为40kHz，且超声分散的时间为20min。
步骤b中所用硅烷偶联剂为乙烯基三（β-甲氧乙氧基）硅烷。
一种高弹性环保型塑胶板材的制备工艺，包括如下步骤：
S1、按照上述重量组份准确称取个原料，并将聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性弹性体、聚乳酸、氧化石墨烯纤维、弹性增强剂、填料、添加剂和硬脂酸；并及对其进行初步机械混合后，将所得的混合物料投入搅拌机内，并以2400r/min的速率将之高速搅拌均匀，最后将搅拌均匀的物料转入双杆密炼机内，对其进行加压加热处理，直至混合物料熔化并变为糊状混合物；
S2、向步骤S1中所得的糊状混合物中加入偶氮二甲酰胺、双叔丁基过氧化二异丙基苯、4，4-氧代双苯磺酰肼、氧化锌及剩余原料，并对其继续进行加压加热处理，同时对糊状混合物进行机械搅拌，直至所有物料混合均匀并变成糊状后，将之转入大辊轮炼胶机内进行混炼；
S3、将步骤S2中最终混炼所得的糊状混料压制成薄片状，并引导至出片机，将其裁切成长方形胶片，再根据各模具所需数量，分别装进模具；而后用大型油压机加压加热，使胶片中的材料分解、交联发泡一段时间；待交联发泡完毕后，旋即减压出料；所得即为环保、低味低毒、耐磨、有弹性的环保型塑胶板材；
S4、将上述所得的环保型塑胶板材在自然条件下冷却，待其冷却定型后，再根据客户需求贴合、裁切、冲压、打磨、印刷等工序，制成客户所需成品。
性能检测
对比例：东莞市某塑胶板材有限公司生产的塑胶板材。
分别将对比例和实施例1-3生产的塑胶板材（记作实施例1-3）及对比例产品进行性能检测，所得数据记录于下表：
压缩回弹值/% 拉伸强度/MPa 磨耗损失量（cm<sup>3</sup>/1.61km） 密度(kg/m<sup>3</sup>) 弯曲强度/MPa 有无明显异味
实施例1 52.32 42.43 0.158 31.27 32.83 无
实施例2 50.83 40.86 0.173 30.85 30.97 无
实施例3 51.69 41.68 0.165 32.13 31.65 无
对比例 37.68 25.35 0.267 56.35 18.69 有
由上表中的相关数据可知，相比较于对比例提供的塑胶板材，本发明制备的塑胶板材不仅具有很好的弹性性能、还具有很好的抗拉伸强度及耐磨性能。另外，其本身自重、异味及毒性相对较小，符合环保建材的理念。表明本发明制备的塑胶板材具有更广阔的市场前景，更适宜推广。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高弹性环保型塑胶板材，其特征在于：由下列重量份的原料制得：聚乙烯5～80份、乙烯-醋酸乙烯共聚物5～80份、热塑性弹性体5～50份、聚乳酸10～50份、改性氧化石墨烯纤维7～10份、偶氮二甲酰胺0.5～15份、双叔丁基过氧化二异丙基苯0.5～3份、4，4-氧代双苯磺酰肼0.5～15份、弹性增强剂5～10份、氧化锌0.5～5份、填料10～60份、添加剂0.5～5份、硬脂酸0.5～10份和颜料5～40份。
2.根据权利要求1所述的一种高弹性环保型塑胶板材，其特征在于：所述热塑性弹性体选用热塑性硫化橡胶或氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种高弹性环保型塑胶板材，其特征在于：所述弹性增强剂选用聚醚酯弹性纤维或T400 纤维中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种高弹性环保型塑胶板材，其特征在于：所述填料选用无机填料，且所述无机填料选用碳酸钙或硫酸钡中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种高弹性环保型塑胶板材，其特征在于：所述添加剂选用芳香族聚酰胺纤维或碳纤维中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种高弹性环保型塑胶板材，其特征在于：所述颜料选用铁红、青钛蓝、黄色、群青、增白剂、钛白粉、炭黑中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种高弹性环保型塑胶板材，其特征在于，所述改性氧化石墨烯纤维的制备方法包括以下步骤：
a、称取适量的氧化石墨烯纤维，并将之浸泡在盛有无水乙醇的容器中，然后在功率为100～200w的条件下对氧化石墨烯纤维进行超声分散20～40min；分散完成后，所得记为悬浊液；
b、将质量与氧化石墨烯纤维相等的硅烷偶联剂加入至悬浊液内，并使用盐酸将之pH调节至2.5～3.5，然后通过超声分散法将硅烷偶联剂均匀分散在悬浊液内，再将所得的混合液相在60～70℃的条件下恒温反应24～30h；
c、待反应完毕后，将之在自然条件下冷却至室温，然后再氧化石墨烯纤维取出，并用无水乙醇及去离子水将其反复洗涤至中性，最后在冷冻干燥机中对其进行干燥处理，即得改性氧化石墨烯纤维。
8.根据权利要求7所述的一种高弹性环保型塑胶板材，其特征在于：所述步骤b中超声分散的频率为25～40kHz，且超声分散的时间为10～20min。
9.根据权利要求7所述的一种高弹性环保型塑胶板材，其特征在于：所述步骤b中所用硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧乙氧基）硅烷中的任意一种。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种高弹性环保型塑胶板材的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按照上述重量组份准确称取个原料，并将聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性弹性体、聚乳酸、氧化石墨烯纤维、弹性增强剂、填料、添加剂和硬脂酸；并及对其进行初步机械混合后，将所得的混合物料投入搅拌机内，并以1800～2400r/min的速率将之高速搅拌均匀，最后将搅拌均匀的物料转入双杆密炼机内，对其进行加压加热处理，直至混合物料熔化并变为糊状混合物；
S2、向步骤S1中所得的糊状混合物中加入偶氮二甲酰胺、双叔丁基过氧化二异丙基苯、4，4-氧代双苯磺酰肼、氧化锌及剩余原料，并对其继续进行加压加热处理，同时对糊状混合物进行机械搅拌，直至所有物料混合均匀并变成糊状后，将之转入大辊轮炼胶机内进行混炼；
S3、将步骤S2中最终混炼所得的糊状混料压制成薄片状，并引导至出片机，将其裁切成长方形胶片，再根据各模具所需数量，分别装进模具；而后用大型油压机加压加热，使胶片中的材料分解、交联发泡一段时间；待交联发泡完毕后，旋即减压出料；所得即为环保、低味低毒、耐磨、有弹性的环保型塑胶板材；
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