【doc】PVC／LDPE／EVA三元共混发泡制取软质微孔发泡体

【doc】PVC／LDPE／EVA三元共混发泡制取软质微孔发泡体 PVC,LDPE,EVA三元共混发泡制取软质 微孔发泡体 ?疑嚷彩;唪料,船 塑料加I应用2/'92 PVC/LDPE/EVA三元共混发泡制取软质微孔发泡体 口,}曹正松 (福州塑料研究所) 前言 PVC是一种强度高,耐磨性好,综合性能 良好且价格低廉的通用塑料,但存在着耐屈挠 龟裂性差,难于加工等缺陷.用耐磨性差,密度 小,熔点低,热稳定性好的LDPE与之共混,通 过分子间的协调作用,把各自的特点汇于一体, 可以制取富有特色,综合性能良好的软质微孔 发泡体,作为鞋用拖凉鞋鞋底鞋垫,以及各种包 装物的衬垫,特别是LDPE,EVA泡沫边角料 回收容易,成本低廉,因而使配方工艺更有工业 化的实用意义和价值.虽然PVC与LDPE的 混容性较差,但用化学增容剂EVA增容的方 法,以及通过动力学上强剪切混炼加工的方法, 还有在共混体系中添加化学交联剂,以使热发 泡成型过程共馄物分子以及相界面分子交联的 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 予以改善.组成的Pvc/LDPE/EvA共混 物,可用普通的LDPE橡塑发泡成型机进行发 泡成型,模压塑化,卸压发泡,一步完成,改变了 PVC模压发泡的二次加工过程.以往PVC模 压发泡制取容重为0.20,0.24g/cm的微孔 软弱泡沫体需经以下步骤完成:往混炼成片的 PVC及其助剂共混物经模压发泡后.还需经二 次热处理发泡,方能制得以上容重的软质微孔 发泡体,因此本配方工艺具有新颖性与实用性. 经济效益良好. 一 ,实验部分 1.实验材料 PVC(3型)福州第二化工厂 ?3O? 叶文仕 (福州橡塑研究所) ? LDPEMI一1.2—2.4(克/分)国产 …c进口或 一…… rDBP邻苯二甲酸二丁酯复合增塑剂I DoP三三 发泡剂;AC(偶氮二甲酰胺) 福州第一化工厂 复合交联剂: fDcP一过氧化二异丙苯国产工业级 ,PVC专用交联剂A,进口工业级 泡沫稳定剂:Fs—l00进口 稳定剂:三盐基硫酸铅(3PbO?PbSO)国 产工业级 填料誓主 润猾剂:硬脂酸(HSt)工业级 助发泡剂:ZnO工业级 PVC泡沫边角料地区产品 LDPE泡沫边角料地区产品 EVA泡沫边角料地区产品 2.实验设备 (1)sH200型捏合机 (2)x(s)Kl60开放式炼胶机 (3)200吨平析硫化机(4)切粒机 3.配方组成 4.加工工艺过程 配料一捏合一炼塑:模压塑化一 放压发泡一常温定型一检验包装一成品 步骤:(1)捏合:将一定配比的PVC树脂和 各种助剂投入捏合机内,在120c下捏合l2分 钟 (2)控制辊混105,1lOC,辊距o.5mm将 一 定配比的LDPE/EVA,添加一些分散剂,润 滑剂将它们混炼均匀,而后经平板切粒机切成 母料粒子. (3)控制辊温140,160C投入捏和好的 PVC待塑化包辊后+将辊温降至105,115?, 加入LDPE/EVA母料粒子合炼,采用高剪切 的方法,炼塑15,25分钟.然后拉成厚度1, 2mm的料片. 衰1原材料配方组成衰 名称配方组成 PVC】oo IDPE25,35 EVA30,50 Zn0O2,0.5 3Pbo?PbS03,4 轻质CaCO3,超细SiOI2c,4O 硬脂酸(H?St)0.2,0.8 I)CPPVC专用交联荆A1.0,3.2 AC发袍剂(偶甄二甲酰胺)3,B 袍诛稳定荆FS10002,O5 DOP.DBP30,50 PVC边角料 LDPE边角料再牛利用 EVA边角料 (4)模压塑化发泡:把经裁切,称量好的料 片装入模框,放入平板油压机中.控制模压压力 60kg/cm,模温145,155?,时间10,20分钟 后启模,熔融物瞬时以长×宽×高一1.8x1.8 ×2倍的倍率发泡,弹出模框 (5)停放定型:经模压交联发泡后得到的长 ×宽×厚:1200×800×27ram的软质微孔发 泡体在常温下放置一周,让发泡体内多余的气 体逸出,与外界相平衡. (6)检验包装{性能测试按GB528--82规 定执行. 二,结果与讨论 1.PVc/LDPE/EVA体系的相容性 PVC与LDPE两种聚台物结构和性能上 存在着差异.PVC是一种极性的,带有结晶倾 向的,主链为线型+基本上没有支链的高聚物. 而LDPE是一种非极性的,主链上带有支化键 的半结晶性高聚物.两者极性,结晶性分子内 聚能大小上存在着差距使得通常情况下两者是 不相容的,它们的溶解度参数值见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 2 表2溶解廑参数值 聚台将溶解度参数8(MJ/m){ PVC192,22.1 】DPE163,17.1 EVA(VA含量3c)179,18.0 EVAVA>179 EVA741,742185,19.0 由表2看出PVC与LDPE溶解度参数值 相差较大.根据溶解度参数相似相溶的经验原 则.这两者是不相容的,实验表明PVC与 LDPE勉强共混的产品相界面分离明显,共混 物性能很差于是找们选用EVA(vA一30) 作为增容剂,从表2可以看出,其溶解度参数介 于PVC与IDPE之间与它们皆相差无几,都 有一定的相容性.于是可以对PVC/LDPE的 共混起增容作用.但是EVA(VA一30)的8 值与LDPE的8值的差值.比与PVC8值的差 值还较小些,故它与LDPE的混容性还略好于 与PVC的混容性EVA分子中的VA含量越 高t分子支化度越低,EVA的溶解度参数8值 也越大+也就愈接近PVC的8值,与PVC相容 性越好.对PVc/LDPE的共混增容效果也越 好于是组成PVc几DPE/EvA部分相容的共 混体系.如果是完全相容的共混体系也并不一 定是理想的共馄体系,因为其性能只是组成体 系的聚合物性能的平均值,而部分相容的体系, 界面结合得比较好的,可获得类似合金的优异 特性,这类共混体系的力学性质可超过原来两 种的起始物质,而不是简单的两者平均值,于是 组成PVc儿DPE/EVA体系需加强相界面的 粘结+降低相界面的张力,方能有共混物良好的 物理机械性能,在该体系中,EVA是增容剂,同 ?31? 时又是一种改性剂,它软化点低热稳定性及分 子柔顺性良好,能有效地改善PVC的流动性, 热稳定性和耐曲挠性.LDPE/EVC复合改性剂 还对PVC起增塑作用.具有低分子增塑剂 (DBP.DOP)不可比拟的优点;不易挥发,不易 抽出迁移.具有长教增塑作用,制成的软质微孔 发泡体,具有良好的手感和表面光洁度. 2.发泡与交联的控制 发泡剂AC的分解温度为160,200?.交 联剂DCP分解温度为l40,170C为使交联与 发泡协调进行.必须降低AC的分解温度,使之 略高于基材的软化点.当加入三盐基硫酸铅/硬 脂酸/氧化锌(3:0.5:2)时.AC发泡剂的分 解温度为145,155C,AC的发气量为182 mug,于是与交联剂分解温度相协调.交联剂 DCP对LDPE,EVA交联作用良好,但是对 PVC的交联效果欠佳,为了使PVC,LDPE, EVA能同步交联和共硫化,配方中添加有 PVC专用交联剂A.交联剂DCP:PVA专用 o.5而发泡剂与交联剂比 交联剂A一1:0.3, 例AC发泡剂/复合交联剂一3.5,4.0.共混交 联发泡温度的控制以发泡剂分解温度的下限为 下限,以交联剂分解温度的上限为上限,即控制 在l45,160C,在配方工艺条件下,交联剂用 量与发泡体交联度关系如图1所示 在力学性能方面的表现则是.随DCP用量 增加,发泡体的硬度,密度,拉伸强度增加.而断 裂伸长率,冲击回弹性则下降.值得提到的是 PVC/LDPE/EVA三元共混部分相容体系,通 过化学发泡过程中,分子间的化学交联作用进 一 步加强了相界面的粘结,降低了相界面张力, 使共混物的混容性进一步改善,发泡体的力学 性能进一步提高. 3.基材的配比对发泡体物理机械性能的 影响 PVc/LDPE/EVA三元共混物的配比可 以根据制品的不同应用场合,不同性能 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 做 适当的调整,配方中PVC量增大,制品的硬度, 拉伸强度增加,断裂伸长率下降.随着复合改性 ?32? 剂(LDPE:EVA一1:1.5)量的增加,材料的 柔软性,断裂伸长率增加.而硬度,拉伸强度下 降,如图2所示. 图l模压60kg/cm下,交联剂甩量与 发泡体交联的关系 喜 出 量 譬黾 ? 等 星 奄联刊 蔓旨啦性{l| (艇十,'^】 (LOPE{EI}1.5' 栅2,tl? 图2l拉伸强度2一断裂伸长率 3硬度 4.泡孔直径的控制 泡孔的细密,均匀是发泡体力学性能良好 的前提,泡孔平均直径愈小,压缩强度,压缩形 一 ? 变的恢复率愈高,此外泡壁破裂少的泡沫,抗压 优于泡壁破裂多的泡沫;闭孔优于开孔.容重相 同时,要尽量使泡孔平均直径小,泡壁破裂小的 闭孔结构,这可从调节模压发泡成型的压力和 交联度的方法控制,在配方工艺条件下交联剂 用量(1—1.2%)情况下,模压压力与泡沫体泡 蚶 粤 霉 械畦压由Kqcr 图3模压压力与泡L平均直径关系 孔的平均直径的关系,由图3所示.可以看出, 在操作条件模压60kg/cm条件下.泡沫体的 平均泡孔直径在0.12ram左右. 5.增塑剂的应用 由于LDPE/EVA的增塑作用减少了复合 低分子增塑剂(DBP,DOP)的用量,在共混体系 中,DBP与DOP的混合使用效果较佳,随着低 分子复合增塑剂用量增加,产品的拉伸强度降 低,硬度减小.但并不是随低分子增塑剂用量的 增加,断裂伸长率和永久变形率一直增加,而是 复合低分子增塑剂用量达40,50份(100份基 材)时出现极值,断裂伸长率大,永久变形小,同 时材料还可多次反复利用,表现出热塑性弹性 体的特性. 6.泡沫稳定剂Fs一1?的应用 泡沫的形成是由于在一定的高温和压力 下,基材和各种助剂组成的均匀熔融物料中的 AC发泡剂,分解出来的气体溶解在液态聚合 物中形成饱和溶液,当温度进一步升高时通过 成核作用产生泡沫,而叉通过溶解在液态聚台 物或悬浮于固体微粒表面上气体的增加,气体 的膨胀.气泡的合并使泡孔增多,泡沫增长.阻 碍泡沫增长的因素是熔体的粘度和表面张力. 但是在发泡过程中,由于温度的升高,熔体粘度 降低使局部表面张力降低,从而使泡孔壁减薄, 以至泡孔破裂,甚至造成泡沫体局部坍塌为了 使泡沫稳定增长并与熔体的粘弹性和表面张力 相匹配,除了配方中加有复合交联剂,使交联与 发泡协调进行,维持熔融体一定的粘弹性外,叉 在配方中加入专利产品泡沫稳定剂Fs1D0, 它卓有成效地维持高温下熔融体的粘弹性,有 利于泡沫的稳定和泡孔的增长,其用量为0.2 , O.4. 7.填料的应用 轻质CaCO能中和基材的酸性,还能增加 泡沫体的白度,并有利于防止泡沫体成品的粘 模现象;超细SiO朴强作用显着,还能改善发 泡体表面光洁度,在发泡过程中起成核剂的作 用.对泡沫的稳定和增长起促进作用,其用量为 2O,40. 8.边角料的掺混应用 PVC/LDPE/EVA三元共混发泡体系的 三种基材,分别部分应用它们的泡沫边角料加 以代替,部分取代三种新树脂.PVC泡沫边角 料其用量可占新PVC树脂的一半}LDPE, EVA泡沫边角料一般是交联物,这些泡沫体有 40,70%的交联度.交联部分经双辊炼塑机 炼塑使之断链降解,分子结构非体型化,控制辊 温1O5,110c,时间lo,15rain,而后控制辊距 0.5mm.拉成1,2mm的料片经平板切粒备 用,其用量可占新树脂量的一半左右.再生料中 有少量体型没有破坏的部分,会使材料硬度上 升,发泡率减少,因此掺用边角料时,应适当增 加些发泡剂的用量.PVc/LDPE/EvA共混发 泡体系,AC发泡剂的用量,用新树脂时为4 , 5.5,而掺混一半再生边角料时,AC用量 为5,6.5 9.泡孔的形状与结构 在一定的配方,工艺条件下,模压成型发泡 体的泡孔形状从电子扫描显微照片中(见图4) ? 33? [訇一lPVf,PEEVA一次模压发泡体 断面sEM照 圈4—2PVC二次发泡成型法制取的 泡I宋体断面SEM照片 可看出.PVC/LDPE/EVA发泡体的泡孔分布 均匀,泡孔平均直径0.o8,o.14ram,泡孔形状 呈椭园形与五边形之间泡壁厚度适宜,预示泡 沫体具有优良的物理机械性能. 对照两者,可以看出三元共混一次发泡体. 泡孔直径大小更均匀.而二次发泡体(PVC)大 泡孔之间夹有小泡孔 10.成品的物理机械性能 成品的物理机械性能见表3 三,结论 1.PVc/lDPE/EVA三元共混发泡体系 中EVA作为PVC/IDPE共混的增容剂及 ? 34? PVC的改性剂,其增容,改性效果良好.在体系 中加入发泡荆,交联剂等助剂后,可通过发泡成 型制取性能优良的软质微孔发泡体,产品经批 量生产异{户作为包装物衬垫,鞋料等的直甩考 核,反映泡沫体质轻,弹性好,柔韧性优良 表3成品的物理机械性能 项盯转质散孔泡辣体 密度g/cmo24 邢氏硬度(A)27 批伸强度MPa215 断裂仲K率238 23C H{缩水A变形串 72h 25,30 2.PVC/LDPE/EVA三元部分相容共混 发泡体系用AC作发泡剂而交联剂由DCP和 PVC专用交联剂A组成复合交联剂,在它的作 用F,三种聚合物分子能同步交联,共硫化,再 加上泡沫稳定剂FS100后可用普通的橡塑 发泡成型机及发泡成型工艺进行发泡成型.棋 压塑化,卸压发泡一步完成,与模压二次发泡工 艺相比缩短了工序,提高了工效. 3.PVC/LDPE/EVA三元共混体系,除了 EVA对PVc儿DPE的增容作用外;复合交联 剂在成型加工过程中对共混物相界面分子的交 联作用,以及优化混炼工艺,即LDPE/EVA先 做成母料粒子而后再与捏合好的PVC树脂(加 有助荆)一起炼塑成片,即两级混炼的方法,高 剪切的手段,从动力学上强化三元共混物混容 性等的方法,从而提高体系的混容性,从而为制 取相畴均匀,物理机械性能良好的软质微孔泡 沫体奠定了条件. 4.为取得更好的经济效益,在树脂中掺混 一 定量的回收PVC,LDPE,EVA泡沫边角料, 由于再生与掺混工艺适当,不但降低了成本,而 且成品质量不受影响. 5.配方工艺成熟,产品经济效益良好.可 批量稳定生产. ?