改性低密度聚乙烯发泡材料的配方和生产技术

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G % = (W3 - W1) / (W2 - W1) ×100 % (3) 显微分析
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将样品切成薄片 ,在蓝墨水中浸泡染色 8 分钟 ,取 出凉干 ,置于载玻片上用显微镜观察泡孔微观结构并 拍摄照片 。
(2) 在上述条件下 , 加入 LDPE/ EVA (100/ 30) 混 匀 ,加入不同量的 ATH 及其它助剂 ,混匀下片 ,模压发 泡。
213 仪器及设备
SZK - 180B ×520 开放式双辊炼胶机 中国福建 永春轻工机械厂
QLB - 350 ×350 ×2 平板硫化机 无锡市第一橡 胶机械设备厂
强度 切口 1313mm
力试验机
30mm/ min 拉 伸 撕 裂
20mm 读数
冲击 50 ×50 ×16 (mm) 钢球直径
回弹率
12mm ,70g
按 GB6670 —86 , 钢 球 距试样表面 476mm
压缩永 20 ×10 ×16 (mm) QLB —350 ×350 按 GB6669 —86 , 压 缩
212 试样制备
( 1) 将 100 份 LDPE 加 入 双 辊 炼 胶 机 ( 辊 温 为
110 ℃) ,熔 化 后 加 入 适 当 比 例 的 EVA ( EPDM) 混 匀 (5min) ,然后依次加入 DCP (1 份) ,AC (515 份) , ZnO (3 份) ,SA (115 份) ,混均后 (10min) 下片 。将适量料片加 到预 热 的 模 具 中 , 于 平 板 硫 化 机 上 170 ℃下 加 压 至 8MPa ,保压 15min ,去压发泡 。
表 1 改性 LDPE 发泡塑料表观性能
性 能 制样规格


测试方法
表观 按 GB6343 —66 游标卡尺
按 GB6343 —66 测试
密度 制样
(0102mm) ,分析
天平 (01001g)
撕裂 50 ×50 ×16 (mm) XL - 100A 型拉 按 GB10808 —89 , 以
图 4 弹性体对改性 LDPE 发泡材料撕裂强度影响
从图 5 、图 6 中能看到 ,泡沫体的冲击回弹率刚开 始时随 EVA 含量的增加逐渐增大 ,到 EVA 为 30 份时 达到最大值 ,然后又逐渐下降 ;压缩永久变形表现出相 似的变化规律 ,在 EVA 含量为 30 份时出现最小值 。 LDPE/ EVA (100/ 30) 发泡材料综合性能较好 。从图 7 中 凝胶率的变化趋势也能看到 ,EVA 含量为 30 份时发泡 体有较高的凝胶率 。共混改性体系中 ,LDPE 与 EVA 两 相均发生交联反应 , 随 EVA 含量上升 , 交联度 逐 渐 增大到一最大值 ,引入过量的 EVA消耗大量的交联
312 EVA 改性剂对发泡体性能的影响
我们选择了 EVA 树脂及 NR、BR、EPDM 弹性体改
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剂 ,反而使体系交联度下降 。影响泡沫塑料性能的主要 因素是泡孔结构 ,包括泡沫的开孔或闭孔 ,泡孔大小和 泡孔致密程度[5] 。而熔体的温度 、粘度适宜 ,强度适中 , 能将 AC 分解产生的气体均匀地包裹在成核点处 ,则 表现出泡孔大小均匀 、致密 。从显微照片图 8 看到 :泡 孔的尺寸随 EVA 含量的增加在逐渐减小 ,体现出熔体 粘度不断增加 。而 EVA 含量为 30 份时 ,泡孔结构较其 它用量时均匀 、致密 ,成规则的多边形状 ,这样形成的 泡孔壁也较其它组分时均匀 ,体现出适中的熔体粘度 与强度 。此时也表现出较大的冲击回弹率与较小的压 缩永久变形率 。
190 01076
26 39107 40163
由表 2 看出 ,模压温度为 160 ℃时 ,所得发泡体表 观密度为 01570g/ cm3 ,共混体发泡量很小 ,这是由于在 此温度下 ,AC 发泡剂分解量太少所致 。升高模温 ,发泡 体表观密度随温度升高而降低 ,170 ℃以上 AC 逐渐彻 底分解 ,硬度与冲击回弹相差不大 ,这与它们的发泡倍 数接近有关 ,但 170 ℃模压温度的发泡体表现出较低 的压久变形 ,我们认为这是由于较低温度下 ,发泡体数 目较多而尺寸较小 ,而较高模温下泡孔尺寸较大所致 。 从图 1 的显微照片中能清楚的比较两种泡孔尺寸的差 异 ,这与较高温度下 ,熔体粘度较低 ,较利于气体扩散 和膨胀 ,形成大的泡孔有关 ,较小泡孔能较好的保持发 泡体的结构尺寸 ,产生较低的压缩永久变形 。
表 3 为模压时间对发泡体的性能的影响 ,由实验 看出 ,模压 10min ,仍有大量的 AC 没有分解完全 , 而 15min 以后 ,发泡体密度变化较小 ,AC 基本已分解完
图 1 不同模压温度下发泡体的显微照片 ( ×100)
表 3 模压时间对发泡体性能的影响
性 能
ห้องสมุดไป่ตู้
模压时间 (min)
2 实验部分
211 原料
(1) LDPE PE - H - 18D075 ( IC - 7A) 燕山石化 生产
(2) EVA VA % = 28 ,MI = 25 北京化工厂 (3) EPDM EPT4045 日本三井石化公司 (4) ATH 325 目 郑州铝业有限公司 (5) 偶氮二甲酰胺 (AC) ;过氧化二异丙苯 (DCP) , 硬脂酸 (SA) ;氧化锌 ( ZnO) 均为市售工业品 。
25 39107 40163
实验中同时发现 ,模压压力对发泡体的影响相对 模压温 度 和 时 间 来 说 要 小 得 多 , 当 压 力 在 4MPa ~ 10MPa 之间时 ,发泡体各项性能指标几乎没有变化 。这 是因为高压有利于过饱和熔体的形成 ,而低压则利于 气体在熔体中的扩散[3] 。当然若压力过低 ,AC 分解产 生的气体在熔体中扩散系数太大而溶解度很小 ,会造 成气体大量逃逸 。因此在本文的试验中 ,我们均采用模 压温度 170 ℃,压力 8MPa ,保压 15min 的工艺条件进行 配方体系研究 。
图 7 EVA 含量对 LDPE/ EVA 发泡材料凝胶率的
影响
图 8 不同 EVA 含量 LDPE/ EVA 泡体显微照片 ( ×100)
313 ATH 填充 LDPE/ EVA 发泡体系
我们已经了解 LDPE , EVA 均为极易燃烧的树脂 , ATH 是具有代表性的无卤阻燃 、抑烟剂 ,同时 ATH 还 能与其它多种阻燃剂发挥协同作用 ,达到高的阻燃等 级 ,一般来说 ,ATH 加入量越大 ,对阻燃贡献越大 。但 同时会对材料力学与加工性能带来负面影响 。我们设 法找到合适的 ATH 在 LDPE/ EVA 发泡材料中的填充
3 结果与讨论
311 工艺条件对发泡体性能的影响
表 2 模压温度对发泡体性能的影响
性 能
模压温度 ( ℃)
160
170
180
密度 (g/ cm3)
0157
01087
01079
硬度 (邵 A)

26
27
冲击回弹率 %

39128
38192
压缩永久变形

25
43175
注 : LDPE/ EVA(100/ 30) ,模压时间为 15min
关键词 : 发泡材料 ; LDPE ; EVA ; ATH
中图法分类号 : TQ325112 ; TQ328 文献标识码 : B
1 前言
LDPE 发泡塑料具有优异的物理 、化学和力学性 能 。它强韧 ,挠曲性好 ,耐磨耗 ,有优异的电绝缘性 ,隔 热性和耐化学性 ,被广泛地用于包装 、化工 、建筑等许 多领域 。LDPE 的改进方向之一是开发柔软 ,挠曲性高 , 泡孔均匀 、细小致密的闭孔泡沫品级 ,同时 ,各领域对 塑料材料的阻燃也提出相应的要求 ,无卤低烟将是塑 料阻燃的发展趋势 ,其中水合氢氧化铝 (ATH) 填充阻 燃引 起 人 们 广 泛 重 视 。本 文 采 用 乙 烯 醋 酸 乙 烯 酯 ( EVA) 改性 LDPE ,并选择填充 ATH ,然后进行模压发 泡 ,主要探讨了组分 ,工艺条件等对发泡体性能的影 响。
图 5 EVA 含量对 LDPE/ EVA 发泡材料冲击强度 的影响
图 3 弹性体对改性 LDPE 发泡材料密度影响
图 6 EVA 含量对 LDPE/ EVA 发泡材料冲击强度 的影响
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10
15
18
24
密度 (g/ cm3) 硬度 (邵 A) 冲击回弹 压缩永久变形
01589 — — —
01087 26
39128 25
01085 26
32177 43175
01083 25
35192 43175
注 : LDPE/ EVA(100/ 30) ,模压温度为 170 ℃
30 01075
制了气体的膨胀 ,同时 ,能够形成泡孔细小 ,均匀一致 , 弹性优良 ,永久变形小的发泡材料 。基体树脂中加入 EVA 能显著提高撕裂强度 ,降低对缺口的敏感 。
图 2 不同模压时间下发泡体的显微照片 ( ×100)
性 LDPE 发泡体 ,它们与 LDPE 具有较好的加工性能 , 在加工温度范围内粘度的变化均不如 LDPE 敏感 ,使 其在较宽的温度范围内均能适于发泡的较佳粘度状 态 ,形成稳定的泡孔结构[4] 。实验证明 ,NR 改性 LDPE 发泡体泡孔结构较好 ,但泡沫材料颜色变深 。LDPE/ BR 体系发泡不稳定 ,极易形成泡孔结构不匀和连通的大 泡 ,使发泡体质量变差 。EVA 和 EPDM 改性 LDPE 的发 泡体泡孔均匀 、细密 ,外观平整 ,是 LDPE 发泡体良好 的改 性 剂 。图 3 、图 4 是 EVA 及 EPDM 含 量 对 改 性 LPDE 密度及撕裂强度的影响 ,LDPE/ EVA 表现出更大 的发泡倍数 ,更高的撕裂强度 ; 同时 ,LDPE/ EVA 有较 强的分子间作用力 ,此发泡材料在应用中更宜于粘结 。 随着 EVA 含量的逐渐增大 ,发泡体的表观密度逐渐增 大 ,这是由于 EVA 增大了熔体的粘度 ,一定程度上限
久变形
×2 型平板硫化 试样 25 %80 保持 1h

硬度 按 GB2411 —80 邵 A 硬度计
(邵 A) 制样
按 GB2411 —80 测试
全 ,模压时间越长 ,AC 分解越彻底 。由图 2 显微照片也 能看出 ,较长的模压时间利于形成较大的泡孔 ,这是由 于气体能在聚合物熔体中扩散和溶解 。
XL - 100A 拉力实验机 广州实验仪器厂 XS - B1 实验室光学显微镜 江南光学仪器厂 LX - A 邵氏硬度计 上海市六中量仪实验工厂
214 性能测试
(1) 表观性能测试见表 1 。 (2) 凝胶率的测试 在分析天平上准确称量滤纸重量 W1 ,将样品切成
长 5mm ,宽 1mm 的小细条 ,用滤纸包好 ,称量 W2 ,以二 甲苯为溶剂置于三口烧瓶中连续沸腾回流 20h ,在真 空烘箱中 80 ℃下烘 6h ,取出称量 W3 ,按下式计算凝胶 率[1 ,2 ] 。
李学锋1 , 彭少贤1 , 王妮娜1 , 曹慧慧1 , 吴 华2 ( 11 湖北工学院化工系 , 湖北 武汉 430068 ; 21 上海塑料六厂 , 上海 200200)
摘 要 : 研究了改性 LDPE 发泡体的工艺条件与组成对发泡体性能的影响 ,结果表明 LDPE/ EVA/ ATH(100/ 30/ 80) 在 170 ℃模压时间 15 分钟时 ,泡沫材料冲击回弹率达到 2212 % ,同时有较低的永久变形 (2012 %) ,泡孔大小 均匀 ,性能良好 。
塑 料 科 技 34 PLASTICS SCI.
№1 (Sum. 141)
& TECHNOLOGY
January 2001
文章编号 : 100523360( 2001)20120034205
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