EVA轻质发泡弹性鞋材的研制

收稿日期:2004-06-17;修改稿收到日期:2004-08-03。 作者简介:涂思敏,2001年毕业于福州大学化学化工学院,毕业后一直从事塑料改性研究,参加多个省市科技项目的研制开发。

EVA 轻质发泡弹性鞋材的研制

涂思敏

(福州市塑料科学技术研究所,350008)

摘要:研究了发泡剂、交联剂、弹性体、不同种发泡促进剂的用量对E VA (乙烯/醋酸乙烯共聚物)材料性能的影响,考察了发泡成型工艺对材料性能的影响。试验结果表明,配方组成与成型工艺对材料发泡效果及制品性能有密切关系,确定了稳定、可靠的生产配方和工艺控制条件。配方为发泡剂0.55%(质量分数,下同),促进剂A 0.50%,B 0.50%,C 0180%,交联剂0107%,弹性体10%,填充剂10%。工艺条件为塑化温度190～200℃,模具温度50～60℃。

关键词:　鞋材　乙烯/醋酸乙烯共聚物　注射发泡成型　发泡剂　交联剂

目前运动鞋底绝大部分都是E VA (乙烯/醋酸乙烯共聚物)及其与橡胶、塑料等共混并用的发泡材料。然而这些鞋底,存在着共同的缺点,即成型工艺复杂、成本高、回收再利用困难。运动鞋轻便、超轻化、工艺简单并能保持其优异的性能,就成为鞋材开发的主要方向。下面从配方与工艺方面入手进行研究,获得具有优异性能的E VA 轻质发泡弹性鞋材。

1　试验部分

1.1　原材料

E VA460,VA (醋酸乙烯)含量18%(质量分数,

下同),熔体流动速率2.5g/10min ,美国杜邦公司;交联剂(99%以上),上海高桥石化精细化工公司;发泡促进剂,塑料级,荣江公司;发泡剂,AD300,上海嘉威塑料助剂公司;经表面处理CaC O 3,44μm ;其他助剂,市售。1.2　仪器设备

G RH 2100型高速捏和机,北京塑料机械厂;SK 2160B 型双辊炼塑机,福建永春塑料机械厂;SH USC 253型双螺杆挤出机,南京航空航天大学信立塑料机

械厂;S NF 275×30型密炼机,大连第二橡塑机械厂;

Φ150×20型单螺杆挤出机,汕头南墩塑料机械厂;I A 2AB 型转盘注射成型机,温岭市横峰皮塑机械厂;XRZ 23000型熔体流动速率测定仪,承德试验机械

厂;XHR 2150型洛氏硬度计,江都明珠试验机械厂;C MT 42042(1)型电子万能试验机,深圳市新三思计量技术有限公司。1.3　性能测试

熔体流动速率、密度、耐磨性、耐折性、拉伸强度、断裂伸长率、硬度、压缩变形均参照国标进行测

定;耐挠曲性能及弹性性能参照GE 212标准测定。1.4　实验工艺流程

工艺流程见图1。

图1　EVA 轻质发泡弹性鞋材制备工艺

2　结果与讨论

211　配方组成对制品性能影响21111　发泡促进剂对发泡工艺影响

发泡促进剂的作用是直接活化发泡剂,降低发

泡剂分解温度,以使发泡与交联匹配。为了考察对发泡剂的影响,在注射成型条件相同、交联剂及发泡剂用量固定的条件下,选用了3种促进剂:A ,B ,C 。A ,B ,C 的配方及其对制品力学性能的影响见表1、表2。 实验发现,在相同的成型工艺下,3种促进剂的用量不同,对整个工艺的操作和理化性能有很大影响。A 是一种很好的加工助剂,有利于加工过程,同时也可软化物料,降低发泡剂的分解温度,有利于制品脱模;但是,如果用量不当,过多则会造成酸性太强,使活性游离基被转移,从而延缓了交联,对弹性和压缩变形都不利,另外还有析出吐霜的可能。B 是一类聚合物分子内润滑剂,也可降低发泡剂的分

现　代　塑　料　加　工　应　用

　第16卷第6期 M odern Plastics Processing and Applications 2004年12月　

・ 现　代　塑　料　加　工　应　用 第16卷第6期　・

2

2

裂强度、伸长率都有下降,甚至收缩率变大,不利于气泡的膨胀;当交联剂用量少时,硫化交联不足,发泡不正常。经试验,交联剂含量较佳范围为0.07%～0.08%。21114　弹性体NR (天然橡胶)对发泡工艺影响用NR 改性的E VA 鞋料,可克服单用E VA 时打滑、不耐穿刺和低温变硬等缺点,同时NR 也改善了E VA 树脂的粘弹性,提高共混材料的耐磨性与耐折性[3,4]。经注射成型制成制品,NR 含量与制品密度的关系如图2所示

。

图2　NR 含量与制品密度的关系

由图2可以看出,制品密度出现一个最低点,对应NR 为10份左右。分析其原因,可能是NR 增大到10份时,体系已具备一定的粘弹性,那些颗粒较细的发泡剂提前分解产生的气体形成较多气泡,因而制品密度呈下降趋势。而当NR 含量继续增加时,体系的

粘弹性继续增大。粘弹性过大就有可能阻碍气泡膨

胀,制品密度又逐渐增大。NR 最优值在10份左右。

212　发泡成型工艺对制品性能的影响

21211　成型塑化温度对制品性能的影响

固定材料配方和其他工艺,改变机筒温度,试验结果见表5。

表5　塑化温度对制品密度的影响

塑化温度/℃密度/(g ・cm -3)

塑化温度/℃密度/(g ・cm -3)

1400.771800.201500.331900.171600.332000.17170

0.20

210

0.643

3产品外观出现塌陷,内部泡孔不均匀,有些泡孔直径达1～3cm 。

从表5可以看出,温度低,制品密度大;温度太

高,制品表面严重塌陷、开裂,泡孔尺寸不均。因为温度低时,交联剂、发泡剂分解受阻,导致交联度低,达不到发泡所要求的粘弹性,发泡剂分解不完全,熔体内部不会产生过饱和气体,因此得不到理想的发泡制品[5,6]。温度太高,一方面使交联剂、发泡剂分解太

快,熔体来不及松弛,发泡极不稳定;另一方面使熔体粘度过低,表面张力小,致使泡孔破裂或并孔。因此在成型加工过程中,应适当控制塑化温度,才能得到

较好的发泡制品。

21212　注射压力对制品密度的影响

通过注射时间的快慢,来考察注射压力的大小对制品密度的影响。改变注射时间,固定配方和其他工艺条件,进行试验,结果见表6。

表6　注射时间对制品密度的影响

注射时间/s

密度/(g ・cm -3)

1～30.177

0.31

从表6试验数据可见,提高注射压力可得到泡孔尺寸小且分布均匀的发泡制品。这主要是因为:(1)在高注射压力下,气泡只在熔料流过流道后,熔体中建立起来的应力在模腔里开始释放时才产生。(2)提高注射压力可缩短充模时间,这意味着在充模时气泡没有较长时间可用于增长。(3)注射压力越高,熔体

中储存的能量就越多,应力能得到松弛所需的时间就越长,这样,气泡只有经过一段时间后才能增长。在低注射压力下,模腔里的空气就有足够的时间逸出模腔外;而在高注射压力下,由于空气来不及逸出,就会在熔体中产生一附加压力,从而推迟了气泡的形成和增长[5～7]。综上几个原因,要得到理想的制品,应提

高注射压力,即提高注射速度。较理想的注射时间为

1～3s 。

21213　模具温度对制品密度的影响试验中对模具不采取冷却措施,让模具温度随充模次数的增多而逐渐提高。通过测量模具温度和对

应的制品密度来考察模具温度与密度之间的关系,试验结果见表7。

表7　模具温度与制品密度的关系

项目

模具温度/℃

21.5

30.342.751.3密度/(g ・cm -3)0.21

0.21

0.20

0.17

从表7可以看出,随着模具温度的提高,制品密度逐渐降低,但试验中发现,当模具温度过高时,制品表面出现局部膨胀。这主要是由于充模时,当热熔体接触模壁时粘度增加很快,气泡还来不及形成就给“冻结”住了,使得靠近制品表层的气泡不易生长大,形成一层不发泡或少发泡的表层,且表层厚度的大小,与模具温度有密切关系。模具温度越高,对靠近制品表层的气泡生长越有利,表层厚度也越薄,但当

模具温度太高时,由于制品表面冷却不够,承受不住发泡芯部的压力,而出现局部膨胀现象。・

32・ 涂思敏.E VA 轻质发泡弹性鞋材的研制