一種丁腈橡膠微孔發泡材料及其製備方法與流程
2023-04-23 11:04:06 1
本發明屬於高分子材料領域，具體涉及一種丁腈橡膠微孔發泡材料及其製備方法。
背景技術：
：聚合物發泡材料是一種由聚合物和包含氣體泡孔組成的特殊材料，與普通聚合物材料相比具有以下特性：(1)密度低：由於發泡材料中含有大量氣孔存在，因此，其密度僅為同類非發泡製品的幾分之一甚至是十幾分之一。(2)比強度高：由於發泡材料的密度僅為非發泡製品的幾分之一甚至更低，所以具有較高的比強度。(3)隔音效果好：發泡材料中曲折相連的孔隙，改變了聲音的直線傳播，由於粘滯流動而使其能量損失。多孔體內部存在的許多表面，在氣流壓力作用下彼此之間能相對的發生很短距離的位移，這種移動會造成內耗，因此，許多發泡材料具有良好的聲音阻尼能力，是理想的防噪聲材料。(4)減震性能好：發泡材料具有較大的變形性，可以較高的吸收機械能量並將其轉化為勢能，因此，發泡材料具有較好的減震防護性能。(5)隔熱性能好：限制發泡材料熱流的因數有：固相中的低體積分數降低了材料的熱傳導；小的孔穴尺寸能通過孔壁的反覆吸收和反射，從而抑止了熱對流和減少了熱輻射；封閉孔體能限制氣體的對流。基於上述因素，導致發泡材料具有較低的熱導率，所以材料的隔熱性能較好。(6)發泡材料還有其他特殊性能：根據不同需求，發泡材料還可應用其他方面，如阻燃等。由於聚合物發泡材料具有質輕、料省、隔音、減震、比強度高等優異性能，與不發泡的基體材料相比，各方面性能都有較大提高(如衝擊強度可比未發泡前提高6-7倍，韌性可提高4倍，疲勞壽命可延長5倍)，並且可通過對其進行共混、填充、增強等改性以製得具有不同特殊性能的聚合物發泡材料，滿足各種不同用途的需求。發泡材料廣泛應用於航空、汽車、儀器儀表、家電、包裝、醫療器械、體育用品等以及工農業生 產、國防建設等領域。丁腈橡膠是由丁二烯和丙烯腈經乳液聚合法製得的一種合成橡膠，簡稱nbr。丁腈橡膠主要採用低溫乳液聚合法生產，化學性質穩定，加工性能良好；耐油性極好，耐磨性較高，耐熱性較好；還具有良好的耐水性、氣密性及優良的粘結性能。其缺點是耐低溫性差、耐臭氧性差，絕緣性能低劣，彈性稍低。隨著其結構中的丙煉腈含量的增加其相對密度增大，硫化速度加快，拉伸強度性能提高，但回彈性能下降，耐寒性能下降。廣泛用於制各種耐油橡膠製品、多種耐油墊圈、墊片、套管、軟包裝、軟膠管、印染膠輥、電纜膠材料等，在汽車、航空、石油、複印等行業中成為必不可少的彈性材料。目前丁腈橡膠的發泡材料基本都是nbr/pvc橡塑共混的發泡材料，nbr/pvc橡塑發泡材料一般應用在電器的包裝、鞋底、運動手柄、管路保溫性能等方面。nbr/pvc橡塑共混發泡材料具有柔性，柔性泡沫絕熱製品具有質輕、柔軟、耐熱、阻燃、耐腐蝕、成本低、效率高等特點，具有廣闊的市場前景。但是，現在市面上的發泡材料都是用化學發泡劑來發泡的，而發泡劑存在甲醯胺殘留，從而限制了此種材料在高端領域的應用，因此一種新型環保發泡材料需要被開發。技術實現要素：本發明的目的是提供一種丁腈橡膠微孔發泡材料及其製備方法，與傳統的發泡製品相比，本發明所製得發泡材料的泡孔均勻可控，力學性能較好，質量穩定，且無毒環保，可用於高檔製品中，可用作汽車發動減震材料，密封材料、發泡地墊等各種領域。一種丁腈橡膠微孔發泡材料，其配方如下：配方包括丁腈橡膠共混料100份，ca/zn穩定劑0-4份，填料0-200份，增塑劑0-50份，硫化劑0.6-5份；硫化促進劑0.5-6份，防老劑40102-5份。其中，丁腈橡膠共混料包括丁腈橡膠50-100份，聚氯乙烯0-50份，丁腈橡膠和聚氯乙烯的含量之和為100份。其中，丁腈橡膠為丁腈橡膠、氫化丁腈、羧基丁腈橡膠中的任一種。其中，填料為炭黑、白炭黑、碳酸鈣、高嶺土、短纖維中的一種或多種。其中，增塑劑為芳烴油、石蠟油、鄰苯二甲酸二辛酯中的一種或多種。其中，硫化劑為硫磺或過氧化二異丙苯中的一種。其中，硫化促進劑為dm，tmtd，taic、cbs，hva-2中的一種或多種。其中，所述配方中還包括活化劑，所述活化劑3-15份，所述活化劑為氧化鋅，硬脂酸並用。一種丁腈橡膠微孔發泡材料的製備方法，其步驟如下：1)丁腈橡膠微孔發泡材料製備方法(1)在開煉機上，丁腈橡膠塑煉後依次加入防老劑、填料、增塑劑、活化劑、硫化劑、促進劑等混煉均勻，薄通三次後，下片停放24小時。(2)之後將混煉膠進行返煉，下片後稱取一定量的膠料放入已預熱的模具中，在平板硫化機上進行加壓加熱預硫化，硫化機壓力10mpa，預硫化溫度100-160℃，時間2-40min。(3)將預硫化材料裝入高壓釜內，先用少量co2吹洗2-3min，然後密封，反應釜溫度為25-80℃，用高壓泵將物理髮泡劑注入高壓釜內，使壓力達到5-60mpa，恆壓飽和5-30h，然後迅速卸壓至常壓，取出。(4)將步驟(3)所得微孔材料放入140-180℃的烘道中二次硫化3-20min，得到發泡材料成品。2)丁腈/聚氯乙烯微孔發泡材料製備方法(1)將pvc、dop、ca/zn熱穩定劑等攪拌均勻，在150～160℃密煉機中進行塑煉，然後加入nbr、填料進行混煉，製成nbr/pvc母膠。然後在低溫輥上，向一定量的nbr/pvc母膠中加入防老劑、填充劑、硫化體系混煉，薄通三次後下片停放24h。(2)通過擠出機擠出板材或管材，擠出機溫度40-60℃。(3)擠出的板材或管材在140-180℃烘道中預硫化10-40min。(4)將預硫化材料裝入高壓釜內，先用少量co2吹洗2-3min，然後密封，反應釜溫度為80-140℃，用高壓泵將物理髮泡劑注入高壓釜內，使壓力達到5-60mpa，恆壓飽和0.5-4h，然後迅速卸壓至常壓，取出，得到發泡材料。其中步驟(4)中，所述物理髮泡劑為co2，n2中的一種或兩種氣體的混合氣體。附圖說明圖1本發明製備方法中，實施例1的掃描電鏡圖；圖2本發明製備方法中，實施例2的掃描電鏡圖；圖3本發明製備方法中，實施例3的掃描電鏡圖；圖4本發明製備方法中，實施例3表皮層掃描電鏡圖的放大圖；圖5本發明製備方法中，實施例3中間層掃描電鏡圖的放大圖；圖6本發明製備方法中，實施例4掃描電鏡圖。具體實施方式下面通過具體的實施例對本發明的技術方案進行詳細的說明，但是本發明的範圍不受這些實施例的限制。實施例1nbr100份，填料10份，防老劑40101份，硫化劑2份，硫化促進劑2.5份，活性劑3份。其中，填料為炭黑；所述硫化劑為硫磺，硫化促進劑為tmtd，cz；活性劑為硬脂酸和氧化鋅並用。先將nbr橡膠在開煉機上塑煉，接著加入填充劑、軟化劑、硫化促進劑，硫化劑最後加入。薄通三次後出片，製得混煉膠。膠料放置一天後，返煉。將混煉膠放入所需 模具中，硫化機壓力為10mpa，溫度140℃，預硫化時間為10min。之後，將預硫化材料裝入高壓釜內，然後密封，反應釜溫度為60℃，將n2注入高壓釜內，使壓力達到18mpa，恆壓飽和5h。然後迅速卸壓至常壓，最後在150℃溫度的烘箱中放置4min，得到發泡材料。此實施例的掃描電鏡圖片見圖1。實施例2hnbr100份，防老劑40101份，硫化劑2.5份，硫化促進劑1.5份，活性劑6份。其中，所述硫化劑為硫磺，硫化促進劑為tmtd；活性劑為硬脂酸和氧化鋅並用。先將nbr橡膠在開煉機上塑煉，接著加入填充劑、軟化劑、硫化促進劑，硫化劑最後加入。薄通三次後出片，製得混煉膠。膠料放置一天後，返煉。將混煉膠放入所需模具中，硫化機壓力為10mpa，溫度140℃，預硫化時間為12min。之後，將預硫化材料裝入高壓釜內，然後密封，反應釜溫度為60℃，將n2注入高壓釜內，使壓力達到18mpa，恆壓飽和5h。然後迅速卸壓至常壓，最後在150℃溫度的烘箱中放置6min，得到發泡材料。此實施例的掃描電鏡圖片見圖2。實施例3xnbr100份，填料15份，增塑劑3份，防老劑40101.5份，硫化劑1份，硫化促進劑1.5份，活性劑3份。其中，填料為炭黑；增塑劑為芳烴油；硫化劑為過氧化二異丙苯，硫化促進劑為taic；活性劑為硬脂酸和氧化鋅並用。先將nbr橡膠在開煉機上塑煉，接著加入填充劑、軟化劑、硫化促進劑，硫化劑 最後加入。薄通三次後出片，製得混煉膠。膠料放置一天後，返煉。將混煉膠放入所需模具中，硫化機壓力為10mpa，溫度150℃，預硫化時間為8min。之後，將預硫化材料裝入高壓釜內，然後密封，反應釜溫度為80℃，將n2注入高壓釜內，使壓力達到18mpa，恆壓飽和3h。然後迅速卸壓至常壓，最後在160℃溫度的烘箱中放置4min，得到發泡材料。此種發泡材料成品為三明治結構，中間層泡孔直徑大，泡孔數量多；兩邊層泡孔數量極少，而且泡孔直徑小。可應用於要求質輕、耐磨的發泡材料。其中圖3為實施例3的掃描電鏡圖；圖4為本實施例中表皮層掃描電鏡圖的放大圖；圖5為本實施例中中間層掃描電鏡圖的放大圖。實施例4nbr70份，pvc30份，ca/zn穩定劑2份，填料80份，增塑劑20份，防老劑40101份，硫化劑1.4份，硫化促進劑2份，活性劑4份。其中，填料為高嶺土；增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯；硫化劑為過氧化二異丙苯，硫化促進劑為taic；活性劑為硬脂酸和氧化鋅並用。首先將pvc、dop、ca/zn熱穩定劑等攪拌均勻，在150～160℃密煉機中進行塑煉，然後加入nbr、高嶺土進行混煉，製成nbr/pvc母膠。然後在80℃輥上，向nbr/pvc母膠中加入防老劑、硫化劑，硫化促進劑，活性劑進行混煉，薄通三次後下片停放24h。設置擠出機溫度40℃，通過擠出機擠出板材。將板材放入170℃烘道中預硫化15min。將預硫化材料裝入高壓釜內，先用少量co2吹洗2-3min，然後密封，反應釜溫度為120℃，用高壓泵將n2入高壓釜內，使壓力達到15mpa，恆壓飽和2h，然後迅速卸壓至常壓，取出，得到發泡材料。此實施例的掃描電鏡圖片見圖6。按常規方法對上述實施例所製得的發泡材料的各項性能指標進行檢測，實施例1-4檢測結果見表1檢測項目實施例1實施例2實施例3實施例4發泡後密度/g·cm-30.6740.3830.5690.358硬度(邵氏a)53374840以上所述僅為本發明的實施例，並不限制本發明，凡採用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護範圍內。當前第1頁12