一种硅橡胶/EPDM/LDPE三元共混发泡材料及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201710115427.X | 申请日 | 2017-03-01 | 公开(公告)号 | CN106867118A | 公开(公告)日 | 2017-06-20 |
| 申请人 | 常州大学; | 发明人 | 廖华勇; 陈旭东; 温彦威; 陶国良; 刘春林; | ||||
| 摘要 | 本本 发明 属于材料共混改性领域，具体涉及一种 硅 橡胶 /三元乙丙橡胶(EPDM)/低 密度 聚乙烯(LDPE)三元共混发泡材料及其制备方法。通过称料、密炼、开炼和发泡四个步骤制备共混发泡材料，其中硅橡胶与EPDM和LDPE很好地融合在一起，泡孔均匀，密度低而且可调。在保持柔性的 温度 范围内， 力 学性能优良，弹性良好，具有耐候、耐温、耐老化等特性，加入阻燃剂还可以阻燃，可在 包装 、 汽车 、热绝缘、建筑、缓冲 衬垫 和吸声降噪等领域发挥重要的作用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种硅橡胶/EPDM/LDPE三元共混发泡材料，其特征在于，所述的共混发泡材料按重量份数计，其配方包括：将硅橡胶/EPDM/LDPE三者作为基本原料，三者总重量份数为100份，硅橡胶为10～50份，EPDM为25～45份，LDPE为25～45份；钛酸酯相容剂1份，纳米黏土相容剂 |
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| 说明书全文 | 一种硅橡胶/EPDM/LDPE三元共混发泡材料及其制备方法技术领域背景技术[0003] 三元乙丙橡胶(EPDM)是由乙烯、丙烯以及少量的第三单体共聚而成的橡胶，分子链在较宽的温度范围内保持柔性，具有优异的化学稳定性，如耐老化性、耐化学药品性、耐低温性能、耐热水性能、电绝缘性强以及冲击弹性高等。 [0004] 低密度聚乙烯(LDPE)分子链是支链型，熔体强度高，发泡性能好，力学性能(如拉伸强度等)也优于硅橡胶材料。 [0005] 制备硅橡胶/LDPE共混发泡，属于二元共混发泡，EPDM发泡性能好，用发泡性能好的EPDM和LDPE来改进发泡性能差的硅橡胶材料成为一种可能，三者共混的发泡材料可兼顾三者的优点，但硅橡胶和EPDM之间的相容性较差，无法达到预期的共混发泡效果。 发明内容[0006] 本发明的目的：针对目前硅橡胶发泡性能较差，化学稳定性不高，力学强度不佳，硅橡胶与EPDM相容性差等问题，通过共混发泡的方法，特别是将钛酸酯配合纳米粘土作为相容剂使用，制备一种硅橡胶/EPDM/LDPE共混发泡材料。 [0007] 本发明的技术方案：一种硅橡胶/EPDM/LDPE三元共混发泡材料，按重量份数计，其配方包括：将硅橡胶/EPDM/LDPE三者作为基本原料，三者总重量份数为100份，硅橡胶为10～50份，EPDM为25～45份，LDPE为25～45份；相容剂，钛酸酯相容剂1份，纳米黏土相容剂1份；发泡剂，AC发泡剂3～10份；其他助剂，过氧化二异丙苯(DCP)交联剂0.5～2份，碳酸钙或云母粉无机填料0～15份，氧化锌1～6份，硬脂酸0.5～1份，甲基硅油0～50份，白炭黑0～30份，1010抗氧剂0.1份。 [0008] 一种硅橡胶/EPDM/LDPE三元共混发泡材料的制备方法，具体步骤包括： [0009] (1)称料 按配方称量原料和各类助剂； [0010] (2)密炼 密炼机温度设为115～125℃，将LDPE和EPDM及硅橡胶生胶三种基料在密炼机中密炼12～18min； [0011] (3)开炼 开炼机温度设为115～125℃，在开炼过程中先加入其他助剂，最后加入DCP交联剂和AC发泡剂，打三角包5-7次，直到共混料混合均匀，将料片取下压平(附图1中所述的冷压出片)； [0012] (4)发泡 剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中在170～190℃，0～10MPa条件下进行模压发泡，发泡10-15分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。 [0013] 作为优选，步骤(2)所述的密炼机温度为120℃。 [0014] 作为优选，步骤(2)中密炼机密炼15min。 [0015] 作为优选，步骤(3)所述的开炼机温度为120℃。 [0016] 作为优选，步骤(3)中将料片取下趁热压平。 [0017] 本发明的有益效果：硅橡胶材料和另外两种材料(EPDM和LDPE)相容性不好，本发明选用特定的相容剂(钛酸酯和纳米黏土)，其中纳米黏土对硅橡胶和EPDM相容性良好，钛酸酯相容剂也能够对硅橡胶、EPDM和LDPE之间起到相容作用，同时钛酸酯也可以作为偶联剂使用，将高分子材料与纳米黏土偶联，使得纳米黏土与高分子之间粘结性能更好。硅橡胶/EPDM/LDPE能在上述比例范围内共混发泡，降低了硅橡胶材料的发泡难度，提高了硅橡胶材料的发泡性能，同时钛酸酯还能赋予共混发泡材料一定的挠曲性。所制的共混发泡材料中硅橡胶与EPDM和LDPE很好地融合在一起，泡孔均匀，密度低而且可调。在保持柔性的温度范围内，力学性能优良，弹性良好，具有耐候、耐温、耐老化等特性，加入阻燃剂还可以阻燃，可在包装、汽车、热绝缘、建筑、缓冲衬垫和吸声降噪等领域发挥重要的作用。 附图说明[0018] 图1是本发明的发泡工艺流程图。 [0020] 图3为实施例2制备的泡沫的电子显微镜图。 [0021] 图4为实施例3制备的泡沫的电子显微镜图。 具体实施方式[0022] 关于测试标准：密度按GB/T 6342-1995测试；撕裂强度按GB/T 529-1999测试；拉伸强度和断裂伸长率按GB/T 528-1998测试。本发明的份数均为重量份，主要原料和设备分别如表1和表2所示： [0023] 表1主要原料 [0024]原料 型号/规格 生产厂家 甲基-乙烯基硅橡胶生胶 110-2 山东省莱州市鑫泰化工有限公司 三元乙丙橡胶(EPDM) 3720P 美国陶氏公司 低密度聚乙烯(LDPE) 2102TN26 齐鲁石化 偶氮二甲酰胺(AC) Dn≤8 上海文华化工颜料有限公司 过氧化二异丙苯(DCP) 工业级 市售 硬脂酸 分析纯 国药集团化学试剂有限公司 氧化锌 分析纯 国药集团化学试剂有限公司 白炭黑 沉淀法 上海亮江钛白化工制品有限公司 甲基硅油 500CS 常州市科源化工有限公司 抗氧剂1010 工业级 市售 [0025] 表2主要设备 [0026] [0027] 实施例1 [0028] 发泡配方： [0029] 甲基-乙烯基硅橡胶生胶10份，EPDM 45份，LDPE 45份，过氧化二异丙苯(DCP)1份，AC发泡剂4.5份，氧化锌2.1份，硬脂酸1份，甲基硅油8份，白炭黑2份，抗氧剂1010用0.1份，钛酸酯相容剂1份，纳米黏土相容剂1份，无机填料碳酸钙2份。 [0030] 制备工艺： [0031] (1)称料 按配方称量原料和各类助剂； [0032] (2)密炼 密炼机温度设为120℃，将EPDM、LDPE和硅橡胶生胶三种基料通过密炼机密炼15min左右； [0033] (3)开炼 开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平； [0034] (4)发泡 剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中在180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。 [0035] 测试结果： [0036] 测得共混发泡材料表观密度为0.1g.cm-3，拉伸强度为1.1MPa，断裂伸长率为240％。电镜扫描图如附图2所示。 [0037] 实施例2 [0038] 发泡配方： [0039] 甲基-乙烯基硅橡胶生胶为30份，EPDM 35份，LDPE 35份，过氧化二异丙苯(DCP)1.5份，AC发泡剂5份，氧化锌2.5份，硬脂酸1份，甲基硅油26份，白炭黑6份，抗氧剂1010用 0.1份，钛酸酯相容剂1份，纳米黏土相容剂1份，无机填料云母粉2份。 [0040] 制备工艺： [0041] (1)称料 按配方称量原料和各类助剂； [0042] (2)密炼 密炼机温度设为120℃，将EPDM、LDPE和硅橡胶生胶三种基料通过密炼机密炼15min左右； [0043] (3)开炼 开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平； [0044] (4)发泡 剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中以180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。 [0045] 测试结果： [0046] 测得共混发泡材料表观密度为0.12g.cm-3，拉伸强度为0.5MPa，断裂伸长率为121％。电镜扫描图如附图3所示。 [0047] 实施例3 [0048] 发泡配方： [0049] 甲基-乙烯基硅橡胶生胶为50份，EPDM 25份，LDPE 25份，过氧化二异丙苯(DCP)2份，AC发泡剂7份，氧化锌3.5份，硬脂酸1份，甲基硅油45份，白炭黑10份，抗氧剂1010用0.1份，钛酸酯相容剂1份，纳米黏土相容剂1份，无机填料碳酸钙3份。 [0050] 制备工艺： [0051] (1)称料 按配方称量原料和各类助剂； [0052] (2)密炼 密炼机温度设为120℃，将EPDM、LDPE和硅橡胶生胶三种基料通过密炼机密炼15min左右； [0053] (3)开炼 开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平； [0054] (4)发泡 剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中以180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。 [0055] 测试结果： [0056] 测得共混发泡材料表观密度为0.21g.cm-3，拉伸强度为0.25MPa，断裂伸长率为170.4％。电镜扫描图见附图4所示。 [0057] 实施例4 [0058] 发泡配方： [0059] 甲基-乙烯基硅橡胶生胶为50份，EPDM 50份，过氧化二异丙苯(DCP)2份，AC发泡剂7份，氧化锌3.5份，硬脂酸1份，甲基硅油45份，白炭黑10份，抗氧剂1010用0.1份，纳米黏土相容剂1份，无机填料碳酸钙3份。 [0060] 制备工艺： [0061] (1)称料 按配方称量原料和各类助剂； [0062] (2)密炼 密炼机温度设为120℃，将EPDM和硅橡胶生胶两种基料通过密炼机密炼15min左右； [0063] (3)开炼 开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平； [0064] (4)发泡 剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中以180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。 [0065] 测试结果： [0066] 测得共混发泡材料表观密度为0.19g.cm-3，拉伸强度为0.20MPa，断裂伸长率为190.1％。 [0067] 实施例5 [0068] 发泡配方： [0069] 甲基-乙烯基硅橡胶生胶为60份，EPDM40份，过氧化二异丙苯(DCP)2份，AC发泡剂7份，氧化锌3.5份，硬脂酸1份，甲基硅油45份，白炭黑10份，抗氧剂1010用0.1份，纳米黏土相容剂1份，无机填料碳酸钙3份。 [0070] 制备工艺： [0071] (1)称料 按配方称量原料和各类助剂； [0072] (2)密炼 密炼机温度设为120℃，将EPDM和硅橡胶生胶两种基料通过密炼机密炼15min左右； [0073] (3)开炼 开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平； [0074] (4)发泡 剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中以180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。 [0075] 测试结果： [0076] 测得共混发泡材料表观密度为0.18g.cm-3，拉伸强度为0.21MPa，断裂伸长率为191.6％。 [0077] 实施例6 [0078] 发泡配方： [0079] 甲基-乙烯基硅橡胶生胶为50份，EPDM 50份，过氧化二异丙苯(DCP)2份，AC发泡剂7份，氧化锌3.5份，硬脂酸1份，甲基硅油45份，白炭黑10份，抗氧剂1010用0.1份，钛酸酯相容剂1份，无机填料碳酸钙3份。 [0080] 制备工艺： [0081] (1)称料 按配方称量原料和各类助剂； [0082] (2)密炼 密炼机温度设为120℃，将EPDM和硅橡胶生胶两种基料通过密炼机密炼15min左右； [0083] (3)开炼 开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平； [0084] (4)发泡 剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中以180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。 [0085] 测试结果： [0086] 测得共混发泡材料表观密度为0.24g.cm-3，拉伸强度为0.14MPa，断裂伸长率为156.8％。 [0087] 实施例7 [0088] 发泡配方： [0089] 甲基-乙烯基硅橡胶生胶为60份，EPDM40份，过氧化二异丙苯(DCP)2份，AC发泡剂7份，氧化锌3.5份，硬脂酸1份，甲基硅油45份，白炭黑10份，抗氧剂1010用0.1份，钛酸酯相容剂1份，无机填料碳酸钙3份。 [0090] 制备工艺： [0091] (1)称料 按配方称量原料和各类助剂； [0092] (2)密炼 密炼机温度设为120℃，将EPDM和硅橡胶生胶两种基料通过密炼机密炼15min左右； [0093] (3)开炼 开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平； [0094] (4)发泡 剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中以180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。 [0095] 测试结果： [0096] 测得共混发泡材料表观密度为0.22g.cm-3，拉伸强度为0.16MPa，断裂伸长率为161.0％。 [0097] 对比实施例1 [0098] 不添加纳米黏土相容剂，其余配方、制备工艺与实施例4相同。 [0099] 发泡配方： [0100] 甲基-乙烯基硅橡胶生胶为50份，EPDM 50份，过氧化二异丙苯(DCP)2份，AC发泡剂7份，氧化锌3.5份，硬脂酸1份，甲基硅油45份，白炭黑10份，抗氧剂1010用0.1份，无机填料碳酸钙3份。 [0101] 制备工艺： [0102] (1)称料 按配方称量原料和各类助剂； [0103] (2)密炼 密炼机温度设为120℃，将EPDM和硅橡胶生胶两种基料通过密炼机密炼15min左右； [0104] (3)开炼 开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平； [0105] (4)发泡 剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中以180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。 [0106] 测试结果： [0107] 测得共混发泡材料表观密度为0.26g.cm-3，拉伸强度为0.04MPa，断裂伸长率为90.6％。 [0108] 对比实施例2 [0109] 不添加纳米黏土相容剂，其余配方、制备工艺与实施例5相同。 [0110] 发泡配方： [0111] 甲基-乙烯基硅橡胶生胶为60份，EPDM40份，过氧化二异丙苯(DCP)2份，AC发泡剂7份，氧化锌3.5份，硬脂酸1份，甲基硅油45份，白炭黑10份，抗氧剂1010用0.1份，无机填料碳酸钙3份。 [0112] 制备工艺： [0113] (1)称料 按配方称量原料和各类助剂； [0114] (2)密炼 密炼机温度设为120℃，将EPDM和硅橡胶生胶两种基料通过密炼机密炼15min左右； [0115] (3)开炼 开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平； [0116] (4)发泡 剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中以180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。 [0117] 测试结果： [0118] 测得共混发泡材料表观密度为0.28g.cm-3，拉伸强度为0.03MPa，断裂伸长率为85.3％。 |
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