一種矽橡膠/EPDM/LDPE三元共混發泡材料及其製備方法與流程
2023-07-10 17:15:16
本發明屬於材料共混改性領域，具體涉及一種矽橡膠/三元乙丙橡膠(EPDM)/低密度聚乙烯(LDPE)三元共混發泡材料及其製備方法。
背景技術：
：矽橡膠是一種性能優良的材料，應用很廣，但是一般的高溫硫化型矽橡膠是線性分子鏈，熔體強度不高，發泡性能較差，化學穩定性不高，力學強度也不佳。三元乙丙橡膠(EPDM)是由乙烯、丙烯以及少量的第三單體共聚而成的橡膠，分子鏈在較寬的溫度範圍內保持柔性，具有優異的化學穩定性，如耐老化性、耐化學藥品性、耐低溫性能、耐熱水性能、電絕緣性強以及衝擊彈性高等。低密度聚乙烯(LDPE)分子鏈是支鏈型，熔體強度高，發泡性能好，力學性能(如拉伸強度等)也優於矽橡膠材料。製備矽橡膠/LDPE共混發泡，屬於二元共混發泡，EPDM發泡性能好，用發泡性能好的EPDM和LDPE來改進發泡性能差的矽橡膠材料成為一種可能，三者共混的發泡材料可兼顧三者的優點，但矽橡膠和EPDM之間的相容性較差，無法達到預期的共混發泡效果。技術實現要素：本發明的目的：針對目前矽橡膠發泡性能較差，化學穩定性不高，力學強度不佳，矽橡膠與EPDM相容性差等問題，通過共混發泡的方法，特別是將鈦酸酯配合納米粘土作為相容劑使用，製備一種矽橡膠/EPDM/LDPE共混發泡材料。本發明的技術方案：一種矽橡膠/EPDM/LDPE三元共混發泡材料，按重量份數計，其配方包括：將矽橡膠/EPDM/LDPE三者作為基本原料，三者總重量份數為100份，矽橡膠為10～50份，EPDM為25～45份，LDPE為25～45份；相容劑，鈦酸酯相容劑1份，納米黏土相容劑1份；發泡劑，AC發泡劑3～10份；其他助劑，過氧化二異丙苯(DCP)交聯劑0.5～2份，碳酸鈣或雲母粉無機填料0～15份，氧化鋅1～6份，硬脂酸0.5～1份，甲基矽油0～50份，白炭黑0～30份，1010抗氧劑0.1份。一種矽橡膠/EPDM/LDPE三元共混發泡材料的製備方法，具體步驟包括：(1)稱料按配方稱量原料和各類助劑；(2)密煉密煉機溫度設為115～125℃，將LDPE和EPDM及矽橡膠生膠三種基料在密煉機中密煉12～18min；(3)開煉開煉機溫度設為115～125℃，在開煉過程中先加入其他助劑，最後加入DCP交聯劑和AC發泡劑，打三角包5-7次，直到共混料混合均勻，將料片取下壓平(附圖1中所述的冷壓出片)；(4)發泡剪取適當大小塑料樣本置於模具中，放入硫化壓片機中在170～190℃，0～10MPa條件下進行模壓發泡，發泡10-15分鐘後，卸壓，取出模具，待冷卻後取出發泡材料。作為優選，步驟(2)所述的密煉機溫度為120℃。作為優選，步驟(2)中密煉機密煉15min。作為優選，步驟(3)所述的開煉機溫度為120℃。作為優選，步驟(3)中將料片取下趁熱壓平。本發明的有益效果：矽橡膠材料和另外兩種材料(EPDM和LDPE)相容性不好，本發明選用特定的相容劑(鈦酸酯和納米黏土)，其中納米黏土對矽橡膠和EPDM相容性良好，鈦酸酯相容劑也能夠對矽橡膠、EPDM和LDPE之間起到相容作用，同時鈦酸酯也可以作為偶聯劑使用，將高分子材料與納米黏土偶聯，使得納米黏土與高分子之間粘結性能更好。矽橡膠/EPDM/LDPE能在上述比例範圍內共混發泡，降低了矽橡膠材料的發泡難度，提高了矽橡膠材料的發泡性能，同時鈦酸酯還能賦予共混發泡材料一定的撓曲性。所制的共混發泡材料中矽橡膠與EPDM和LDPE很好地融合在一起，泡孔均勻，密度低而且可調。在保持柔性的溫度範圍內，力學性能優良，彈性良好，具有耐候、耐溫、耐老化等特性，加入阻燃劑還可以阻燃，可在包裝、汽車、熱絕緣、建築、緩衝襯墊和吸聲降噪等領域發揮重要的作用。附圖說明圖1是本發明的發泡工藝流程圖。圖2為實施例1製備的泡沫的電子顯微鏡圖。圖3為實施例2製備的泡沫的電子顯微鏡圖。圖4為實施例3製備的泡沫的電子顯微鏡圖。具體實施方式關於測試標準：密度按GB/T6342-1995測試；撕裂強度按GB/T529-1999測試；拉伸強度和斷裂伸長率按GB/T528-1998測試。本發明的份數均為重量份，主要原料和設備分別如表1和表2所示：表1主要原料原料型號/規格生產廠家甲基-乙烯基矽橡膠生膠110-2山東省萊州市鑫泰化工有限公司三元乙丙橡膠(EPDM)3720P美國陶氏公司低密度聚乙烯(LDPE)2102TN26齊魯石化偶氮二甲醯胺(AC)Dn≤8上海文華化工顏料有限公司過氧化二異丙苯(DCP)工業級市售硬脂酸分析純國藥集團化學試劑有限公司氧化鋅分析純國藥集團化學試劑有限公司白炭黑沉澱法上海亮江鈦白化工製品有限公司甲基矽油500CS常州市科源化工有限公司抗氧劑1010工業級市售表2主要設備實施例1發泡配方：甲基-乙烯基矽橡膠生膠10份，EPDM45份，LDPE45份，過氧化二異丙苯(DCP)1份，AC發泡劑4.5份，氧化鋅2.1份，硬脂酸1份，甲基矽油8份，白炭黑2份，抗氧劑1010用0.1份，鈦酸酯相容劑1份，納米黏土相容劑1份，無機填料碳酸鈣2份。製備工藝：(1)稱料按配方稱量原料和各類助劑；(2)密煉密煉機溫度設為120℃，將EPDM、LDPE和矽橡膠生膠三種基料通過密煉機密煉15min左右；(3)開煉開煉機溫度設為120℃，在開煉過程中其他助劑先加入，DCP和AC發泡劑最後才加入，打三角包7次，直到共混料混合均勻，將料片取下趁熱壓平；(4)發泡剪取適當大小塑料樣本置於模具中，放入硫化壓片機中在180℃，10MPa的壓力條件下進行模壓發泡，發泡10分鐘後，卸壓，取出模具，待冷卻後取出發泡材料。測試結果：測得共混發泡材料表觀密度為0.1g.cm-3，拉伸強度為1.1MPa，斷裂伸長率為240％。電鏡掃描圖如附圖2所示。實施例2發泡配方：甲基-乙烯基矽橡膠生膠為30份，EPDM35份，LDPE35份，過氧化二異丙苯(DCP)1.5份，AC發泡劑5份，氧化鋅2.5份，硬脂酸1份，甲基矽油26份，白炭黑6份，抗氧劑1010用0.1份，鈦酸酯相容劑1份，納米黏土相容劑1份，無機填料雲母粉2份。製備工藝：(1)稱料按配方稱量原料和各類助劑；(2)密煉密煉機溫度設為120℃，將EPDM、LDPE和矽橡膠生膠三種基料通過密煉機密煉15min左右；(3)開煉開煉機溫度設為120℃，在開煉過程中其他助劑先加入，DCP和AC發泡劑最後才加入，打三角包7次，直到共混料混合均勻，將料片取下趁熱壓平；(4)發泡剪取適當大小塑料樣本置於模具中，放入硫化壓片機中以180℃，10MPa的壓力條件下進行模壓發泡，發泡10分鐘後，卸壓，取出模具，待冷卻後取出發泡材料。測試結果：測得共混發泡材料表觀密度為0.12g.cm-3，拉伸強度為0.5MPa，斷裂伸長率為121％。電鏡掃描圖如附圖3所示。實施例3發泡配方：甲基-乙烯基矽橡膠生膠為50份，EPDM25份，LDPE25份，過氧化二異丙苯(DCP)2份，AC發泡劑7份，氧化鋅3.5份，硬脂酸1份，甲基矽油45份，白炭黑10份，抗氧劑1010用0.1份，鈦酸酯相容劑1份，納米黏土相容劑1份，無機填料碳酸鈣3份。製備工藝：(1)稱料按配方稱量原料和各類助劑；(2)密煉密煉機溫度設為120℃，將EPDM、LDPE和矽橡膠生膠三種基料通過密煉機密煉15min左右；(3)開煉開煉機溫度設為120℃，在開煉過程中其他助劑先加入，DCP和AC發泡劑最後才加入，打三角包7次，直到共混料混合均勻，將料片取下趁熱壓平；(4)發泡剪取適當大小塑料樣本置於模具中，放入硫化壓片機中以180℃，10MPa的壓力條件下進行模壓發泡，發泡10分鐘後，卸壓，取出模具，待冷卻後取出發泡材料。測試結果：測得共混發泡材料表觀密度為0.21g.cm-3，拉伸強度為0.25MPa，斷裂伸長率為170.4％。電鏡掃描圖見附圖4所示。實施例4發泡配方：甲基-乙烯基矽橡膠生膠為50份，EPDM50份，過氧化二異丙苯(DCP)2份，AC發泡劑7份，氧化鋅3.5份，硬脂酸1份，甲基矽油45份，白炭黑10份，抗氧劑1010用0.1份，納米黏土相容劑1份，無機填料碳酸鈣3份。製備工藝：(1)稱料按配方稱量原料和各類助劑；(2)密煉密煉機溫度設為120℃，將EPDM和矽橡膠生膠兩種基料通過密煉機密煉15min左右；(3)開煉開煉機溫度設為120℃，在開煉過程中其他助劑先加入，DCP和AC發泡劑最後才加入，打三角包7次，直到共混料混合均勻，將料片取下趁熱壓平；(4)發泡剪取適當大小塑料樣本置於模具中，放入硫化壓片機中以180℃，10MPa的壓力條件下進行模壓發泡，發泡10分鐘後，卸壓，取出模具，待冷卻後取出發泡材料。測試結果：測得共混發泡材料表觀密度為0.19g.cm-3，拉伸強度為0.20MPa，斷裂伸長率為190.1％。實施例5發泡配方：甲基-乙烯基矽橡膠生膠為60份，EPDM40份，過氧化二異丙苯(DCP)2份，AC發泡劑7份，氧化鋅3.5份，硬脂酸1份，甲基矽油45份，白炭黑10份，抗氧劑1010用0.1份，納米黏土相容劑1份，無機填料碳酸鈣3份。製備工藝：(1)稱料按配方稱量原料和各類助劑；(2)密煉密煉機溫度設為120℃，將EPDM和矽橡膠生膠兩種基料通過密煉機密煉15min左右；(3)開煉開煉機溫度設為120℃，在開煉過程中其他助劑先加入，DCP和AC發泡劑最後才加入，打三角包7次，直到共混料混合均勻，將料片取下趁熱壓平；(4)發泡剪取適當大小塑料樣本置於模具中，放入硫化壓片機中以180℃，10MPa的壓力條件下進行模壓發泡，發泡10分鐘後，卸壓，取出模具，待冷卻後取出發泡材料。測試結果：測得共混發泡材料表觀密度為0.18g.cm-3，拉伸強度為0.21MPa，斷裂伸長率為191.6％。實施例6發泡配方：甲基-乙烯基矽橡膠生膠為50份，EPDM50份，過氧化二異丙苯(DCP)2份，AC發泡劑7份，氧化鋅3.5份，硬脂酸1份，甲基矽油45份，白炭黑10份，抗氧劑1010用0.1份，鈦酸酯相容劑1份，無機填料碳酸鈣3份。製備工藝：(1)稱料按配方稱量原料和各類助劑；(2)密煉密煉機溫度設為120℃，將EPDM和矽橡膠生膠兩種基料通過密煉機密煉15min左右；(3)開煉開煉機溫度設為120℃，在開煉過程中其他助劑先加入，DCP和AC發泡劑最後才加入，打三角包7次，直到共混料混合均勻，將料片取下趁熱壓平；(4)發泡剪取適當大小塑料樣本置於模具中，放入硫化壓片機中以180℃，10MPa的壓力條件下進行模壓發泡，發泡10分鐘後，卸壓，取出模具，待冷卻後取出發泡材料。測試結果：測得共混發泡材料表觀密度為0.24g.cm-3，拉伸強度為0.14MPa，斷裂伸長率為156.8％。實施例7發泡配方：甲基-乙烯基矽橡膠生膠為60份，EPDM40份，過氧化二異丙苯(DCP)2份，AC發泡劑7份，氧化鋅3.5份，硬脂酸1份，甲基矽油45份，白炭黑10份，抗氧劑1010用0.1份，鈦酸酯相容劑1份，無機填料碳酸鈣3份。製備工藝：(1)稱料按配方稱量原料和各類助劑；(2)密煉密煉機溫度設為120℃，將EPDM和矽橡膠生膠兩種基料通過密煉機密煉15min左右；(3)開煉開煉機溫度設為120℃，在開煉過程中其他助劑先加入，DCP和AC發泡劑最後才加入，打三角包7次，直到共混料混合均勻，將料片取下趁熱壓平；(4)發泡剪取適當大小塑料樣本置於模具中，放入硫化壓片機中以180℃，10MPa的壓力條件下進行模壓發泡，發泡10分鐘後，卸壓，取出模具，待冷卻後取出發泡材料。測試結果：測得共混發泡材料表觀密度為0.22g.cm-3，拉伸強度為0.16MPa，斷裂伸長率為161.0％。對比實施例1不添加納米黏土相容劑，其餘配方、製備工藝與實施例4相同。發泡配方：甲基-乙烯基矽橡膠生膠為50份，EPDM50份，過氧化二異丙苯(DCP)2份，AC發泡劑7份，氧化鋅3.5份，硬脂酸1份，甲基矽油45份，白炭黑10份，抗氧劑1010用0.1份，無機填料碳酸鈣3份。製備工藝：(1)稱料按配方稱量原料和各類助劑；(2)密煉密煉機溫度設為120℃，將EPDM和矽橡膠生膠兩種基料通過密煉機密煉15min左右；(3)開煉開煉機溫度設為120℃，在開煉過程中其他助劑先加入，DCP和AC發泡劑最後才加入，打三角包7次，直到共混料混合均勻，將料片取下趁熱壓平；(4)發泡剪取適當大小塑料樣本置於模具中，放入硫化壓片機中以180℃，10MPa的壓力條件下進行模壓發泡，發泡10分鐘後，卸壓，取出模具，待冷卻後取出發泡材料。測試結果：測得共混發泡材料表觀密度為0.26g.cm-3，拉伸強度為0.04MPa，斷裂伸長率為90.6％。對比實施例2不添加納米黏土相容劑，其餘配方、製備工藝與實施例5相同。發泡配方：甲基-乙烯基矽橡膠生膠為60份，EPDM40份，過氧化二異丙苯(DCP)2份，AC發泡劑7份，氧化鋅3.5份，硬脂酸1份，甲基矽油45份，白炭黑10份，抗氧劑1010用0.1份，無機填料碳酸鈣3份。製備工藝：(1)稱料按配方稱量原料和各類助劑；(2)密煉密煉機溫度設為120℃，將EPDM和矽橡膠生膠兩種基料通過密煉機密煉15min左右；(3)開煉開煉機溫度設為120℃，在開煉過程中其他助劑先加入，DCP和AC發泡劑最後才加入，打三角包7次，直到共混料混合均勻，將料片取下趁熱壓平；(4)發泡剪取適當大小塑料樣本置於模具中，放入硫化壓片機中以180℃，10MPa的壓力條件下進行模壓發泡，發泡10分鐘後，卸壓，取出模具，待冷卻後取出發泡材料。測試結果：測得共混發泡材料表觀密度為0.28g.cm-3，拉伸強度為0.03MPa，斷裂伸長率為85.3％。當前第1頁1 2 3