EVA微孔发泡.doc

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EVA/CPE微孔发泡的研究
EVA自20世纪60年代问世以来,以优良的着色性和良好的柔软性在微孔发泡,特别是海绵拖鞋领域长盛不衰。纯质EVA海绵拖鞋,负重穿着,常有蠕变,尤其是在鞋底踵心部位,产生塌陷痕凹坑,为弥补这一不足,一些厂家在EVA中并用PE,以提高海绵拖鞋的挺性及硬度,使得穿着蠕变的时间延长。然而采用PE,不论LDPE,还是HDPE,都需要较高温度共混及加工条件,且PE并不与EVA同步交联和发泡,发泡倍率和外观尺寸等难以调控。为此,以CPE为代表的改性剂,能改善如上不足,可按常规温度及加工工艺操作,且能交联发泡,成为与EVA并用的新材料。
1　实验
1.1　主要原材料
EVA,聚烯烃(新加坡)有限公司产品;CPE,山东潍坊亚星化学股份有限公司产品;促进剂NA—22及TAC,均为浙江黄岩东海化工有限公司产品：DCP,中国石化上海高桥石化公司产品;发泡剂64,自制,其中发泡剂AC等多种发泡剂合计用量60%,硬脂酸及发泡助剂合计用量40%。其余均为市售工业级材料。
EVA自20世纪60年代问世以来,以优良的着色性和良好的柔软性在微孔发泡,特别是海绵拖鞋领域长盛不衰。纯质EVA海绵拖鞋,负重穿着,常有蠕变,尤其是在鞋底踵心部位,产生塌陷痕凹坑,为弥补这一不足,一些厂家在EVA中并用PE,以提高海绵拖鞋的挺性及硬度,使得穿着蠕变的时间延长。然而采用PE,不论LDPE,还是HDPE,都需要较高温度共混及加工条件,且PE并不与EVA同步交联和发泡,发泡倍率和外观尺寸等难以调控。为此,以CPE为代表的改性剂,能改善如上不足,可按常规温度及加工工艺操作,且能交联发泡,成为与EVA并用的新材料。
1.2　试验设备
3.5L加压式捏炼机,台湾益宗精机股份有限公司制造。XK—400开炼机,中国大连橡胶塑料机械厂制造。试片模具,自制。500×500发泡平板硫化机,台湾大田油压机工业股份有限公司制造。
1.3　基本配方
EVA/CPE,100;氧化锌,1.5;硬脂酸,0.5;氧化镁,11;促进剂NA—22,1;TAC,1;重质碳酸钙(以下简称重钙),90;高岭土,90;发泡剂64,13;DCP,2。
1.4　试样制备
(1)混炼:投料顺序同普通工艺,排料前1min加入发泡剂64及DCP。
(2)出片: 将混炼好的胶料薄通、捣炼三角包5次,调整胶片厚度约为0.8mm,胶片宽度165mm下片,摆放到工作台上,定长240mm裁片,冷却,停放。
(3)硫化:将胶片按规定称重,叠片装模硫化,硫化条件,蒸气表压0.6MPa,7min。
(4)发泡方法:采用模型膨胀法,即硫化时间完毕后,硫化机卸压启模瞬间,试样因其内部气体压力的作用而膨胀发泡,跳弹出模腔,此时迅速测试试片尺寸,经冷却,室温停放3d后,测试同一试片尺寸。
1.5　性能测试
(1)发泡倍率按下式计算:
EL=L2/L1×100%
式中,EL—发泡倍率,%;L1—模具模腔长度,mm;L2—硫化试片长度,mm。
(2)收缩率按下式计算:
RL =(LA—LB)/LA×100%
式中,RL—收缩率,%;LA—硫化试片发泡出模时尺寸长度,mm;LB—硫化试片冷却停放3d后的尺寸长度,mm。
(3)物理机械性能按HG/T3086-1999测试。
阿斯卡C型硬度按HG/T2489—1993,不去除试样表面致密层进行测试;压缩变形按HG/T2876—1997测试;视密度按HG/T2872—1997进行测试。
(4)外观质量测定:以肉眼目测,表面无气泡,剖面无气孔为正常。
2　结果与讨论
2.1　EVA/CPE并用比的影响
EVA从60变到30质量份(下同),CPE从40变至70,适当调整硫化体系,不同并用比的结果见表1。
从表1可知,随CPE并用量增加,EL随之降低,RL同步变小,硬度随着上升。当EVA/CPE=60/40,外观正常,需优选硫化及发泡体系,消除气泡和气孔。
2.2　CPE增容性的影响
CPE具有高填充性,增容性好。考察了EVA/CPE分别为40/60和60/40时,不同含胶率的影响结果(见表2)。

从表2可知,EVA/CPE为40/60,填充剂用量180份时,开炼工艺最佳。这是因为CPE的加入,改变了EVA的操作温度;CPE越多,越能在较低辊温下包辊;若填料少了,则会引起粘辊,说明CPE增容性好,可大量填充。
2.3　氧化镁的影响
CPE不宜用硫黄硫化,需要氧化镁、促进剂NA-22等进行交联。首先考察了EVA/CPE=60/40时(后同),氧化镁用量对实验结果的影响,结果见表3。

由表3可知,由于氧化镁的加入,交联程度提高,引起EL降低,加入量多,降低越多,但加入到8份时,随着加入量的增大,EL却反而增大。证明氧化镁在5份以下时,属交联作用,8份或8份以上时兼有活性作用,促进了发泡程度。外观以0份和11份最佳。压缩变形以11份最佳。
2.4　促进剂NA-22的影响
以氧化镁为0份,TAC为1份,发泡剂64为9份,DCP变量,考察促进剂NA-22对实验结果的影响,结果见表4。由表4可知,硫化体系中,无氧化镁和促进剂NA-22时,也可以硫化,并非前人所言,非用不可,而且EL较大。但有促进剂NA-22,DCP用量在宽范围内,外观正常。无促进剂NA-22时,DCP只能在1.8～2.1份之间,否则容易起泡,外观不良。阿斯卡C型硬度、压缩变形及视密度差别不大。
2.5　TAC与DCP的影响
TAC既能作为有机活性剂,又能作为过氧化物硫化共交联剂[1]。于此,笔者考察了TAC与DCP协同作用下,不加入氧化镁和促进剂NA-22时,以发泡剂64用量为15质量份时的性能变化,具体结果见表5。

从表5可知,TAC与DCP用量增加,EL均呈下降趋势,RL呈现无规律性,硬度差别不大,外观以TAC为1.5份,DCP为2.5～2.75份时最佳。说明在没有氧化镁和促进剂NA-22的条件下,发泡剂64为15份,此时的TAC和DCP用量方能使得发泡速度与硫化速度达到最佳平衡。从而也证明,欠硫和过硫均使得外观异常,这与表4发泡剂64为9份时得出的结果一致。

2.6　发泡剂的影响
以基本配方考察发泡剂64不同用量对实验结果的影响,见表6。 从表6可知,发泡剂64用量增加,EL增大,2者成正比例关系,与发泡机理一致。到16份时,因发气量太大,试片膨胀出模时,即爆裂不成片。说明在该配方体系中, 发泡剂64的用量极限为16份。
3　结论
EVA/CPE用于硫化膨胀发泡体系,可以任意比例组合;以EVA/CPE=60/40时,发泡效果最佳。采用EVA/CPE=40/60,填料加入量为180份时,开炼机操作工艺最佳。
硫化系统中,氧化镁用量为11份或不用时,外观最佳。不用促进剂NA-22和氧化镁时,也可以硫化,但是:①DCP用量范围较窄,加入促进剂NA-22为1份时,则反之。②TAC用量为1.5份，DCP用量2.5～2.75份,发泡剂64用量15份时,发泡速度与硫化速度达到最佳。
发泡系统中,发泡剂64用量增加,EL增大,但用量极限为16份。