CN113583465A - 一种高延展性的海绵材料及制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及海绵制备技术领域，具体地说，涉及一种高延展性的海绵材料及制备工艺。其包括发泡树脂、发泡助剂、粘合剂、乙烯乙酸酯、塑性体、偶氮二甲酰胺、碳氧化钙、过氧化二异丙苯、延展剂。本发明通过采用添加延展剂和发泡助剂配合增强物体的流动性，并通过延展剂的自身的流动性对海绵材料进行改善，将海绵材料的最大拉伸长度和最大拉伸时间进行提升，从而大幅提高海绵材料的延展性。

Description

一种高延展性的海绵材料及制备工艺
技术领域
本发明涉及海绵制备技术领域，具体地说，涉及一种高延展性的海绵材料及制备工艺。
背景技术
海绵，是一种多孔材料，具有良好的吸水性，能够用于清洁物品，人们常用的海绵由木纤维素纤维或发泡塑料聚合物制成，也有由海绵动物制成的天然海绵，大多数天然海绵用于身体清洁或绘画，还有三类其他材料制成的合成海绵，分别为低密度聚醚、聚乙烯醇和聚酯，然而现有海绵的延展性较差，实际使用时经常会因为过度拉伸而导致的海绵破裂，海绵使用寿命低，因此需要一种高延展性的海绵材料及制备工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高延展性的海绵材料及制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明目的在于，提供了一种高延展性的海绵材料，包括以下份量的原料：发泡树脂80-83份、发泡助剂5-8份、粘合剂8-10份、乙烯乙酸酯78-82份、塑性体18-22份、偶氮二甲酰胺18-22份、碳氧化钙16-20份、过氧化二异丙苯1-2份、延展剂3-5份。
作为本技术方案的进一步改进，所述粘合剂为水溶型羧甲基纤维素粘合剂。
作为本技术方案的进一步改进，所述塑性体为无定型烯烃共聚物。
作为本技术方案的进一步改进，所述延展剂为脂肪醇聚氧乙烯基醚。
高延展性的海绵材料的制备工艺，包括上述中任意一项所述的高延展性的海绵材料，其操作步骤如下：
S1.1、称料：称取适宜份量的发泡树脂、发泡助剂、粘合剂、乙烯乙酸酯、塑性体、偶氮二甲酰胺、碳氧化钙、过氧化二异丙苯、延展剂；
S1.2、混合：将发泡树脂、发泡助剂和粘合剂进行混合；
S1.3、加工：放入乙酸乙烯酯、塑性体、偶氮二甲酰胺、碳氧化钙、过氧化二异丙苯并混合；
S1.4、投料：将延展剂投入混合材料内并搅拌均匀；
S1.5、发泡：将混合材料置于发泡模具内发泡7-9h；
S1.6、膨化：混合材料膨胀并形成具有互不连通的泡孔的海绵；
S1.7、干燥：对海绵材料吹热风进行干燥；
S1.8、熟化：海绵材料受热膨胀泡孔破裂。
优选的，所述S1.2中，所述混合具体步骤如下：
S2.1、搅拌：将发泡树脂和粘合剂按比例混合并搅拌；
S2.2、分散：向发泡树脂内引入空气并均匀分散。
优选的，所述S2.1中采用树脂灌胶机进行搅拌。
优选的，所述S2.2中采用发泡机。
优选的，所述S1.6中，混合材料反应温度为75-85℃。
本发明添加了延展剂即脂肪醇聚氧乙烯基醚，脂肪醇聚氧乙烯醚与其他表面活性剂的配伍性好，对硬水不敏感，低温洗涤性能好，通过脂肪醇聚氧乙烯醚自身的流动性可以改善海绵的延展性，本发明的发泡助剂可以调节物体的分解温度和分解速度有利于对海绵材料的产出，并且发泡助剂和脂肪醇聚氧乙烯醚配合可增加物流的流动性和泡沫的均匀性从而进一步提高海绵的延展性。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该高延展性的海绵材料及制备工艺中，通过使用树脂灌胶机和发泡机代替人工搅拌发泡，降低劳动强度的同时提高材料的搅拌发泡效率。
2、该高延展性的海绵材料及制备工艺中，通过使用延展剂和发泡助剂可以提高材料的流动性和泡沫的均匀性从而有利于提高海绵材料的延展性。
3、该高延展性的海绵材料及制备工艺中，发泡助剂可以调节物体的分解温度和分解速度有利于对海绵材料的产出，并且发泡助剂和脂肪醇聚氧乙烯醚配合可增加物流的流动性和泡沫的均匀性从而进一步提高海绵的延展性。
附图说明
图1为本发明的整体流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
实施例1一种高延展性的海绵材料及制备工艺，包括：
一、称料：
称取发泡树脂80份、发泡助剂5份、粘合剂8份、乙烯乙酸酯78份、塑性体18份、偶氮二甲酰胺20份、碳氧化钙18份、过氧化二异丙苯1份、延展剂3份。
二、预发泡：
将发泡树脂、发泡助剂和粘合剂进行混合，其步骤如下：
(1)搅拌：将发泡树脂和粘合剂按比例混合并搅拌，即采用树脂灌胶机进行搅拌，树脂灌胶机的主要功能是将两组材料按照设定好的比例，自动配比好后自动混合均匀以代替人工搅拌的繁琐工作，更好的改善了现场的使用环境；
(2)分散：向发泡树脂内引入空气并均匀分散，即发泡助剂通过发泡机的机械作用将空气引入发泡助剂水溶液中均匀分散，实现液气尽可能大的接触面，以使发泡助剂中的表面活性物在液膜表面形成双电层并包围空气，形成一个个气泡。
向混合材料内放入乙酸乙烯酯、塑性体、偶氮二甲酰胺、碳氧化钙、过氧化二异丙苯并混合并将延展剂投入混合材料内并搅拌均匀后将混合材料置于发泡模具内发泡8h；
三、膨化：
混合材料反应温度为75-85℃，混合材料膨胀并形成具有互不连通的泡孔的海绵，当温度处于80℃以下时混合材料不会膨胀，混合材料里的发泡助剂向外扩散，当温度大于80℃时混合材料软化，发泡助剂受热气化产生压力导致混合材料开始膨胀并形成具有互不连通泡孔的海绵，同时，蒸汽也进入到泡孔中增加孔中总压力，随着蒸汽的不断深入、压力的不断增大，海绵的体积不断增大直至体积膨胀到泡孔薄壁破裂为止。
四、干燥熟化：
由鼓风机吸风，通过蒸汽加热器后对海绵材料吹热风进行干燥，使得空气进入海绵材料泡孔内并确保海绵材料表面干燥。
实施例2一种高延展性的海绵材料及制备工艺，包括：
一、称料：
准备称取发泡树脂81份、发泡助剂6份、粘合剂9份、乙烯乙酸酯79份、塑性体19份、偶氮二甲酰胺18份、碳氧化钙16份、过氧化二异丙苯1份、延展剂4份。
二、预发泡：
将发泡树脂、发泡助剂和粘合剂进行混合，其步骤如下：
(1)搅拌：将发泡树脂和粘合剂按比例混合并搅拌，即采用树脂灌胶机进行搅拌，树脂灌胶机的主要功能是将两组材料按照设定好的比例，自动配比好后自动混合均匀以代替人工搅拌的繁琐工作，更好的改善了现场的使用环境；
(2)分散：向发泡树脂内引入空气并均匀分散，即发泡助剂通过发泡机的机械作用将空气引入发泡助剂水溶液中均匀分散，实现液气尽可能大的接触面，以使发泡助剂中的表面活性物在液膜表面形成双电层并包围空气，形成一个个气泡。
向混合材料内放入乙酸乙烯酯、塑性体、偶氮二甲酰胺、碳氧化钙、过氧化二异丙苯并混合并将延展剂投入混合材料内并搅拌均匀后将混合材料置于发泡模具内发泡8h；
三、膨化：
混合材料反应温度为75-85℃，混合材料膨胀并形成具有互不连通的泡孔的海绵，当温度处于80℃以下时混合材料不会膨胀，混合材料里的发泡助剂向外扩散，当温度大于80℃时混合材料软化，发泡助剂受热气化产生压力导致混合材料开始膨胀并形成具有互不连通泡孔的海绵，同时，蒸汽也进入到泡孔中增加孔中总压力，随着蒸汽的不断深入、压力的不断增大，海绵的体积不断增大直至体积膨胀到泡孔薄壁破裂为止。
四、干燥熟化：
由鼓风机吸风，通过蒸汽加热器后对海绵材料吹热风进行干燥，使得空气进入海绵材料泡孔内并确保海绵材料表面干燥。
实施例3一种高延展性的海绵材料及制备工艺，包括：
一、称料：
准备称取发泡树脂82份、发泡助剂7份、粘合剂10份、乙烯乙酸酯80份、塑性体20份、偶氮二甲酰胺19份、碳氧化钙17份、过氧化二异丙苯1份、延展剂4份。
二、预发泡：
将发泡树脂、发泡助剂和粘合剂进行混合，其步骤如下：
(1)搅拌：将发泡树脂和粘合剂按比例混合并搅拌，即采用树脂灌胶机进行搅拌，树脂灌胶机的主要功能是将两组材料按照设定好的比例，自动配比好后自动混合均匀以代替人工搅拌的繁琐工作，更好的改善了现场的使用环境；
(2)分散：向发泡树脂内引入空气并均匀分散，即发泡助剂通过发泡机的机械作用将空气引入发泡助剂水溶液中均匀分散，实现液气尽可能大的接触面，以使发泡助剂中的表面活性物在液膜表面形成双电层并包围空气，形成一个个气泡。
向混合材料内放入乙酸乙烯酯、塑性体、偶氮二甲酰胺、碳氧化钙、过氧化二异丙苯并混合并将延展剂投入混合材料内并搅拌均匀后将混合材料置于发泡模具内发泡8h；
三、膨化：
混合材料反应温度为75-85℃，混合材料膨胀并形成具有互不连通的泡孔的海绵，当温度处于80℃以下时混合材料不会膨胀，混合材料里的发泡助剂向外扩散，当温度大于80℃时混合材料软化，发泡助剂受热气化产生压力导致混合材料开始膨胀并形成具有互不连通泡孔的海绵，同时，蒸汽也进入到泡孔中增加孔中总压力，随着蒸汽的不断深入、压力的不断增大，海绵的体积不断增大直至体积膨胀到泡孔薄壁破裂为止。
四、干燥熟化：
由鼓风机吸风，通过蒸汽加热器后对海绵材料吹热风进行干燥，使得空气进入海绵材料泡孔内并确保海绵材料表面干燥。
实施例4一种高延展性的海绵材料及制备工艺，包括：
一、称料：
准备称取发泡树脂83份、发泡助剂8份、粘合剂10份、乙烯乙酸酯81份、塑性体21份、偶氮二甲酰胺21份、碳氧化钙19份、过氧化二异丙苯2份、延展剂4份。
二、预发泡：
将发泡树脂、发泡助剂和粘合剂进行混合，其步骤如下：
(1)搅拌：将发泡树脂和粘合剂按比例混合并搅拌，即采用树脂灌胶机进行搅拌，树脂灌胶机的主要功能是将两组材料按照设定好的比例，自动配比好后自动混合均匀以代替人工搅拌的繁琐工作，更好的改善了现场的使用环境；
(2)分散：向发泡树脂内引入空气并均匀分散，即发泡助剂通过发泡机的机械作用将空气引入发泡助剂水溶液中均匀分散，实现液气尽可能大的接触面，以使发泡助剂中的表面活性物在液膜表面形成双电层并包围空气，形成一个个气泡。
向混合材料内放入乙酸乙烯酯、塑性体、偶氮二甲酰胺、碳氧化钙、过氧化二异丙苯并混合并将延展剂投入混合材料内并搅拌均匀后将混合材料置于发泡模具内发泡8h；
三、膨化：
混合材料反应温度为75-85℃，混合材料膨胀并形成具有互不连通的泡孔的海绵，当温度处于80℃以下时混合材料不会膨胀，混合材料里的发泡助剂向外扩散，当温度大于80℃时混合材料软化，发泡助剂受热气化产生压力导致混合材料开始膨胀并形成具有互不连通泡孔的海绵，同时，蒸汽也进入到泡孔中增加孔中总压力，随着蒸汽的不断深入、压力的不断增大，海绵的体积不断增大直至体积膨胀到泡孔薄壁破裂为止。
四、干燥熟化：
由鼓风机吸风，通过蒸汽加热器后对海绵材料吹热风进行干燥，使得空气进入海绵材料泡孔内并确保海绵材料表面干燥。
实施例5一种高延展性的海绵材料及制备工艺，包括：
一、称料：
准备称取发泡树脂83份、发泡助剂8份、粘合剂10份、乙烯乙酸酯82份、塑性体22份、偶氮二甲酰胺22份、碳氧化钙20份、过氧化二异丙苯2份、延展剂5份。
二、预发泡：
将发泡树脂、发泡助剂和粘合剂进行混合，其步骤如下：
(1)搅拌：将发泡树脂和粘合剂按比例混合并搅拌，即采用树脂灌胶机进行搅拌，树脂灌胶机的主要功能是将两组材料按照设定好的比例，自动配比好后自动混合均匀以代替人工搅拌的繁琐工作，更好的改善了现场的使用环境；
(2)分散：向发泡树脂内引入空气并均匀分散，即发泡助剂通过发泡机的机械作用将空气引入发泡助剂水溶液中均匀分散，实现液气尽可能大的接触面，以使发泡助剂中的表面活性物在液膜表面形成双电层并包围空气，形成一个个气泡。
向混合材料内放入乙酸乙烯酯、塑性体、偶氮二甲酰胺、碳氧化钙、过氧化二异丙苯并混合并将延展剂投入混合材料内并搅拌均匀后将混合材料置于发泡模具内发泡8h；
三、膨化：
混合材料反应温度为75-85℃，混合材料膨胀并形成具有互不连通的泡孔的海绵，当温度处于80℃以下时混合材料不会膨胀，混合材料里的发泡助剂向外扩散，当温度大于80℃时混合材料软化，发泡助剂受热气化产生压力导致混合材料开始膨胀并形成具有互不连通泡孔的海绵，同时，蒸汽也进入到泡孔中增加孔中总压力，随着蒸汽的不断深入、压力的不断增大，海绵的体积不断增大直至体积膨胀到泡孔薄壁破裂为止。
四、干燥熟化：
由鼓风机吸风，通过蒸汽加热器后对海绵材料吹热风进行干燥，使得空气进入海绵材料泡孔内并确保海绵材料表面干燥。
本发明添加了延展剂即脂肪醇聚氧乙烯基醚，脂肪醇聚氧乙烯醚与其他表面活性剂的配伍性好，对硬水不敏感，低温洗涤性能好，通过脂肪醇聚氧乙烯醚自身的流动性可以改善海绵的延展性，本发明的发泡助剂可以调节物体的分解温度和分解速度有利于对海绵材料的产出，并且发泡助剂和脂肪醇聚氧乙烯醚配合可增加物流的流动性和泡沫的均匀性从而进一步提高海绵的延展性。
本发明所制备的高延展性的海绵材料大幅提高了海绵的可延展性，本发明制备的高延展性的海绵材料的最大拉伸长度和确保海绵能恢复原状的最大拉伸时间，检测指标如表1：
表1
最大拉伸长度/mm 最大拉伸时间/s
实施例1 48 4.5
实施例2 51 4.9
实施例3 59 5.6
实施例4 62 5.7
实施例5 60 5.7
由表1可看出，采用本发明所制备的高延展性的海绵材料，实施例1-5中，海绵材料的最大拉伸长度均在45mm以上，最大拉伸时间均在4.5S以上，当材料中采用发泡树脂83份、发泡助剂8份、粘合剂10份、乙烯乙酸酯81份、塑性体21份、偶氮二甲酰胺21份、碳氧化钙19份、过氧化二异丙苯2份、延展剂4份时海绵材料的最大拉伸长度和最大拉伸时间均为最高，因此实施例1-5所制备的海绵材料具有很好的延展性，并且其中实施例4中的材料配比制备下的高延展性的海绵材料的可延展性最好。
对比例1
本对比例提供高延展性的海绵材料，其原料组成为发泡树脂83份、发泡助剂8份、粘合剂10份、乙烯乙酸酯81份、塑性体21份、偶氮二甲酰胺21份、碳氧化钙19份、过氧化二异丙苯2份。
与实施例4比，缺少了延展剂。
对比例2
本对比例提供高延展性的海绵材料，其原料组成为发泡树脂83份、粘合剂10份、乙烯乙酸酯81份、塑性体21份、偶氮二甲酰胺21份、碳氧化钙19份、过氧化二异丙苯2份、延展剂4份。
与实施例4比，缺少了发泡助剂。
对比例3
本对比例提供高延展性的海绵材料，其原料组成为发泡树脂83份、发泡助剂8份、粘合剂10份、乙烯乙酸酯81份、塑性体21份、偶氮二甲酰胺21份、碳氧化钙19份、过氧化二异丙苯2份、延展剂4份、聚四氟乙烯4份。
与实施例1-5比，增加了聚四氟乙烯。
对比例4
本对比例提供高延展性的海绵材料，其原料组成为发泡树脂83份、发泡助剂8份、粘合剂10份、乙烯乙酸酯81份、塑性体21份、偶氮二甲酰胺21份、碳氧化钙19份、过氧化二异丙苯2份、延展剂4份、微晶石蜡4份。
与实施例1-5比，增加了微晶石蜡。
本发明制备的高延展性的海绵材料的可延展性与其加入的发泡助剂和延展剂有较大关系，为了验证相关的技术方案，申请人进行了如下的试验：
对比例1-2：采用实施例4的方法，在去除延展剂和发泡助剂的情况下，检测制备的高延展性的海绵材料的最大拉伸长度和确保海绵能恢复原状的最大拉伸时间数据，具体见表2：
表2
最大拉伸长度/mm 最大拉伸时间/s
实施例4 62 5.7
对比例1 51 4.8
对比例2 53 5.2
由表2可看出，对比例1-2中，在去除延展剂和发泡助剂的情况下，所制备的高延展性的海绵材料的最大拉伸长度和最大拉伸时间显著下降，与实施例4相比有明显的不足，因此可以看出延展剂和发泡助剂是提高海绵材料的可延展性的重要因素。
对比例3-4：采用实施例4的方法，在额外增加聚四氟乙烯和微晶石蜡的情况下，检测制备的高延展性的海绵材料的相关数据，具体见表3：
表3
最大拉伸长度/mm 最大拉伸时间/s
实施例4 62 5.7
对比例3 62 5.6
对比例4 61 5.7
根据表3所示，对比例3-4中，在额外增加聚四氟乙烯和微晶石蜡的情况下，所制备的高延展性的海绵材料的最大拉伸长度时间和最大拉伸时间与实施例4相比没有明显的变化，因此，可以看出聚四氟乙烯和微晶石蜡对改变海绵材料的可延展性所起到的作用较小。
实验例1
将上述实施例1-5与对照组即无任何改进的海绵材料进行比较，选定同等体积、重量的海绵材料，每块海绵材料分别为一个实施例所提供的高延展性的海绵材料，通过观察海绵材料的延展性情况并记录数据如表4：
表4
最大拉伸长度/mm 最大拉伸时间/s
对照组 30 1.8
实施例1 48 4.5
实施例2 51 4.9
实施例3 59 5.6
实施例4 62 5.7
实施例5 60 5.7
由表4所知，实施例1-5中的海绵材料的延展性明显好于对照组，由此可看出本发明所制备的海绵材料的延展性大幅提高，有效避免因过度拉伸而导致的海绵材料破裂情况，有利于提高海绵材料的使用寿命。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种高延展性的海绵材料，其特征在于：包括以下份量的原料：发泡树脂80-83份、发泡助剂5-8份、粘合剂8-10份、乙烯乙酸酯78-82份、塑性体18-22份、偶氮二甲酰胺18-22份、碳氧化钙16-20份、过氧化二异丙苯1-2份、延展剂3-5份。
2.根据权利要求1所述的高延展性的海绵材料，其特征在于：所述粘合剂为水溶型羧甲基纤维素粘合剂。
3.根据权利要求1所述的高延展性的海绵材料，其特征在于：所述塑性体为无定型烯烃共聚物。
4.根据权利要求1所述的高延展性的海绵材料，其特征在于：所述延展剂为脂肪醇聚氧乙烯基醚。
5.一种用于制备如权利要求1-4中任意一项所述高延展性的海绵材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1.1、称料：称取适宜份量的发泡树脂、发泡助剂、粘合剂、乙烯乙酸酯、塑性体、偶氮二甲酰胺、碳氧化钙、过氧化二异丙苯、延展剂；
S1.2、混合：将发泡树脂、发泡助剂和粘合剂进行混合；
S1.3、加工：放入乙酸乙烯酯、塑性体、偶氮二甲酰胺、碳氧化钙、过氧化二异丙苯并混合；
S1.4、投料：将延展剂投入混合材料内并搅拌均匀；
S1.5、发泡：将混合材料置于发泡模具内发泡7-9h；
S1.6、膨化：混合材料膨胀并形成具有互不连通的泡孔的海绵；
S1.7、干燥：对海绵材料吹热风进行干燥；
S1.8、熟化：海绵材料受热膨胀泡孔破裂。
6.根据权利要求5所述高延展性的海绵材料的制备工艺，其特征在于：所述S1.2中，所述混合具体步骤如下：
S2.1、搅拌：将发泡树脂和粘合剂按比例混合并搅拌；
S2.2、分散：向发泡树脂内引入空气并均匀分散。
7.根据权利要求6所述高延展性的海绵材料的制备工艺，其特征在于：所述S2.1中采用树脂灌胶机进行搅拌。
8.根据权利要求6所述高延展性的海绵材料的制备工艺，其特征在于：所述S2.2中采用发泡机。
9.根据权利要求5所述高延展性的海绵材料的制备工艺，其特征在于：所述S1.6中，混合材料反应温度为75-85℃。
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