CN114773771A - 一种sebs改性eva弹性体发泡材料及其超临界发泡工艺 - Google Patents

一种sebs改性eva弹性体发泡材料及其超临界发泡工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种SEBS改性EVA弹性体发泡材料及其超临界发泡工艺，属于弹性体材料领域。本发明的SEBS改性EVA弹性体发泡材料泡孔结构容易控制，颜色无偏差，同时具有优异的发泡倍率、硬度和断裂伸长率，能够同时满足高硬度和高韧性的要求，综合性能优异，在鞋材、化妆品包装、体育用品、航空航天等领域具有广阔的应用前景。本发明的超临界发泡工艺克服了传统方法的缺点，安全无毒，环保，成本低，生产效率高，应用范围广。

Description

一种SEBS改性EVA弹性体发泡材料及其超临界发泡工艺
技术领域
本发明属于弹性体材料领域，具体涉及一种SEBS改性EVA弹性体发泡材料及其超临界发泡工艺。
背景技术
弹性体材料由于具有优异的回弹性、高力学强度、良好的抗冲击性、化学稳定性以及环保、宽温度使用范围等优点，在薄膜、电线电缆、胶粘剂及发泡制品等领域得到了广泛的应用。其中，弹性体发泡材料因其具有缓冲减震、质轻高弹等优势而广泛应用于鞋材领域。
乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)是一种热塑性弹性体，具有优异的柔韧性、弹性以及良好的可加工性，在发泡制品领域得到了广泛应用。但是EVA发泡材料存在打滑、耐磨性差、变形大和低温变硬等缺点，从而限制了其作为鞋材的应用。苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)是热塑性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)分子中橡胶段聚丁二烯不饱和双键经过选择加氢制得的新型改性热塑性弹性体。SEBS具有优异的耐老化性、热稳定性、耐氧化性、柔韧性，还具有良好的相容性和共混性，是改性EVA发泡材料的理想弹性体。
韩利志等(塑料工业，2008年3月，第36卷第3期)报道了一种制备SEBS改性EVA发泡材料的方法，该方法将包括SEBS、EVA和助剂在内的原料经过双螺杆挤出、造粒，通过化学发泡方法模压发泡成型，制得了一种SEBS改性EVA发泡材料。但是，一方面，对于同时对硬度和断裂伸长率的综合性能有高要求的应用场景，该方法制得的SEBS改性EVA发泡材料还无法满足要求；另一方面，化学发泡方法产生的泡孔结构不易控制；最后，该方法采用的发泡剂为偶氮二甲酰胺(AC)，这是一种黄色晶体，分解易产生较多的副产物，导致制品有味道，颜色有偏差，不适合用于制作鞋材。
开发出一种产品泡孔结构容易控制，颜色无偏差，同时具有优异的综合性能的SEBS改性EVA发泡材料具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种SEBS改性EVA弹性体发泡材料，以及制备该SEBS改性EVA弹性体发泡材料的超临界发泡工艺。
本发明提供了一种SEBS改性EVA弹性体发泡材料，它是以包括下述重量份数的物质为原料，经超临界发泡工艺制备得到的：
乙烯-醋酸乙烯共聚物20-40份，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物30-50份，硫化剂0.1-1.0份，促发泡剂0.5-1.0份。
进一步地，乙烯-醋酸乙烯共聚物30份，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物40份，硫化剂0.36-0.45份，促发泡剂0.75份。
进一步地，所述原料包括以下重量份数的物质：乙烯-醋酸乙烯共聚物30份，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物40份，硫化剂0.42份，促发泡剂0.75份。
进一步地，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯含量为18％-33％；
和/或，所述硫化剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯；
和/或，所述促发泡剂包括主促发泡剂和助促发泡剂。
进一步地，所述主促发泡剂为氧化锌，助促发泡剂为硬脂酸锌；
和/或，所述主促发泡剂和助促发泡剂的重量比为1：2。
进一步地，所述SEBS改性EVA弹性体发泡材料的制备工艺包括以下步骤：
(1)称取原料，熔融共混，挤出造粒，成型得到半成品；
(2)将半成品放入高压釜，注入气体发泡剂进行超临界发泡，得到SEBS改性EVA弹性体发泡材料。
进一步地，步骤(1)中，所述成型的方式为模压成型，模压成型过程的温度为170-180℃，模压成型过程的时间控制为：一次合模4-6s，排气1-3s，共排气2-4次，延时排气9-11s，保压45-55s，二次合模4-6s，硫化时间300-500s；
步骤(2)中，所述气体发泡剂为二氧化碳或氮气，所述超临界发泡时的釜温为100-120℃，压力为12-20MPa，保压时间为30-60min。
进一步地，步骤(1)中，所述模压成型过程的温度为175℃，模压成型过程的时间控制为：一次合模5s，排气2s，共排气3次，延时排气10s，保压50s，二次合模5s，硫化时间500s；
步骤(2)中，所述气体发泡剂为氮气，所述超临界发泡时的釜温为110℃，压力为20MPa，保压时间为40min。
本发明还提供了一种制备上述SEBS改性EVA弹性体发泡材料的工艺，其特征在于：所述工艺包括以下步骤：
(1)称取原料，熔融共混，挤出造粒，成型得到半成品；
(2)将半成品放入高压釜，注入气体发泡剂进行超临界发泡，得到SEBS改性EVA弹性体发泡材料。
本发明还提供了上述SEBS改性EVA弹性体发泡材料在制备鞋材、化妆品包装、体育用品、航空航天用品中的用途。
本发明提供了一种以超临界状态的气体发泡剂发泡制得的SEBS改性EVA弹性体发泡材料。该SEBS改性EVA弹性体发泡材料泡孔结构容易控制，颜色无偏差，同时具有优异的发泡倍率、硬度和断裂伸长率，能够同时满足高硬度和高韧性的要求，综合性能优异，在鞋材、化妆品包装、体育用品、航空航天等领域具有广阔的应用前景。
在现有的发泡剂中，化学发泡剂偶氮二甲酰胺是一种黄色晶体，分解易产生较多的副产物，导致制品有味道，颜色有偏差，不适合用于制作鞋材；传统的物理发泡剂氟氯烃由于使用过程严重破坏了臭氧层已被国外禁止使用；碳氢化合物成本高，易燃易爆，操作难度大，成本高。但是，本发明采用的发泡剂——超临界流体是一种无色、无毒、无污染的环保型发泡剂，消除了传统发泡剂的问题。本发明制备SEBS改性EVA弹性体发泡材料的工艺克服了传统方法的缺点，安全无毒，环保，成本低，生产效率高，应用范围广。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1：制备SEBS改性EVA弹性体发泡材料的工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明所用原料与设备均为已知产品，通过购买市售产品所得。
苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)，YH-535，中国石化巴陵石油化工有限责任公司。
乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)：3315(VA：33％)、7470(VA：26％)、7350(VA：18％)，台湾TAISOX公司。
实施例1-18：制备SEBS改性EVA弹性体发泡材料的超临界发泡工艺根据图1所示流程，制备SEBS改性EVA弹性体发泡材料，具体步骤如下：
(1)按照表1所示配方称取各原料，熔融共混，挤出造粒，模压成型得到样条；模压成型时控制温度为175℃，模压成型过程中时间控制为：一次合模5s，排气2s，共排气3次，延时排气10s，保压50s，二次合模5s，硫化时间按照表2控制；
(2)将样条放入高压釜，注入氮气，按照表2控制釜温、保压时间和氮气压力，然后卸压，开釜，得到SEBS改性EVA弹性体发泡材料。
表1.各SEBS改性EVA弹性体发泡材料的配方
Figure BDA0003666802540000031
Figure BDA0003666802540000041
表2.制备各SEBS改性EVA弹性体发泡材料的工艺参数
Figure BDA0003666802540000042
以下通过实验例证明本发明的有益效果。
实验例1：本发明SEBS改性EVA弹性体发泡材料的性能表征
1、受试样品
利用实施例1-18的方法将SEBS改性EVA弹性体发泡材料制备成鞋材。
2、实验方法
检测受试样品的发泡倍率、绍尔A硬度以及拉伸性能。
发泡倍率Rv计算公式如下所示：
Figure BDA0003666802540000051
式中：L0、L1分别为发泡前、后鞋材标记的距离。
邵尔A硬度按照GB/T-531.1-2008测定。
拉伸性能测试：参照GB/T 528-2009标准进行拉伸性能测试。
3、实验结果
表3.各SEBS改性EVA弹性体发泡材料的性能表征结果
Figure BDA0003666802540000052
从表3可以看出，利用本发明的超临界发泡工艺制得的SEBS改性EVA弹性体发泡鞋材同时具有优良的发泡倍率、硬度和断裂伸长率，能够同时满足高硬度和高韧性的要求。其中，样品5、6、8、13、17的绍尔A硬度均达52以上，断裂伸长率均达402.88％以上；特别地，样品5的性能最优，绍尔A硬度高达52，断裂伸长率高达461.88％。
本发明提供了一种SEBS改性EVA弹性体发泡材料及其超临界发泡工艺。本发明的SEBS改性EVA弹性体发泡材料泡孔结构容易控制，颜色无偏差，同时具有优异的发泡倍率、硬度和断裂伸长率，能够同时满足高硬度和高韧性的要求，综合性能优异，在鞋材、化妆品包装、体育用品、航空航天等领域具有广阔的应用前景。本发明的超临界发泡工艺克服了传统方法的缺点，安全无毒，环保，成本低，生产效率高，应用范围广。

Claims (10)

1.一种SEBS改性EVA弹性体发泡材料，其特征在于：它是以包括下述重量份数的物质为原料，经超临界发泡工艺制备得到的：
乙烯-醋酸乙烯共聚物20-40份，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物30-50份，硫化剂0.1-1.0份，促发泡剂0.5-1.0份。
2.根据权利要求1所述的SEBS改性EVA弹性体发泡材料，其特征在于：所述原料包括以下重量份数的物质：乙烯-醋酸乙烯共聚物30份，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物40份，硫化剂0.36-0.45份，促发泡剂0.75份。
3.根据权利要求2所述的SEBS改性EVA弹性体发泡材料，其特征在于：所述原料包括以下重量份数的物质：乙烯-醋酸乙烯共聚物30份，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物40份，硫化剂0.42份，促发泡剂0.75份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的SEBS改性EVA弹性体发泡材料，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯含量为18％-33％；
和/或，所述硫化剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯；
和/或，所述促发泡剂包括主促发泡剂和助促发泡剂。
5.根据权利要求4所述的SEBS改性EVA弹性体发泡材料，其特征在于：所述主促发泡剂为氧化锌，助促发泡剂为硬脂酸锌；
和/或，所述主促发泡剂和助促发泡剂的重量比为1：2。
6.根据权利要求1-5任一项所述的SEBS改性EVA弹性体发泡材料，其特征在于：它的制备工艺包括以下步骤：
(1)称取原料，熔融共混，挤出造粒，成型得到半成品；
(2)将半成品放入高压釜，注入气体发泡剂进行超临界发泡，得到SEBS改性EVA弹性体发泡材料。
7.根据权利要求6所述的SEBS改性EVA弹性体发泡材料，其特征在于：步骤(1)中，所述成型的方式为模压成型，模压成型过程的温度为170-180℃，模压成型过程的时间控制为：一次合模4-6s，排气1-3s，共排气2-4次，延时排气9-11s，保压45-55s，二次合模4-6s，硫化时间300-500s；
步骤(2)中，所述气体发泡剂为二氧化碳或氮气，所述超临界发泡时的釜温为100-120℃，压力为12-20MPa，保压时间为30-60min。
8.根据权利要求7所述的超临界发泡工艺，其特征在于：步骤(1)中，所述模压成型过程的温度为175℃，模压成型过程的时间控制为：一次合模5s，排气2s，共排气3次，延时排气10s，保压50s，二次合模5s，硫化时间500s；
步骤(2)中，所述气体发泡剂为氮气，所述超临界发泡时的釜温为110℃，压力为20MPa，保压时间为40min。
9.一种制备权利要求1-8任一项所述SEBS改性EVA弹性体发泡材料的工艺，其特征在于：所述工艺包括以下步骤：
(1)称取原料，熔融共混，挤出造粒，成型得到半成品；
(2)将半成品放入高压釜，注入气体发泡剂进行超临界发泡，得到SEBS改性EVA弹性体发泡材料。
10.权利要求1-8任一项所述SEBS改性EVA弹性体发泡材料在制备鞋材、化妆品包装、体育用品、航空航天用品中的用途。
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