CN102634131B - 一种低密度的pvc注射成型鞋材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低密度的PVC注射成型鞋材及其制备方法，原料中含有聚氯乙烯、稳定剂、增塑剂、润滑剂、发泡剂、橡胶粉。本发明先制备复合发泡剂，然后将上述原料混炼造粒，最后再注塑成型制成鞋材。本发明克服了现有的PVC注射成型鞋材不能高效发泡的缺陷，提供的鞋材发泡效果好、密度低。

Description

一种低密度的PVC注射成型鞋材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种发泡聚氯乙烯材料及其制备方法，尤其涉及一种注射成型的低密度聚氯乙烯鞋材及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)材料在国内的应用广泛，由于其成本低廉，PVC在鞋材领域具有不可替代的地位。但是，目前PVC鞋材的密度较高，穿着较笨重，且柔软性不够，穿着易疲劳。为了降低聚氯乙烯材料的密度，通常采用聚氯乙烯发泡来达到轻量的效果，常用的发泡方法有化学发泡和物理发泡。物理发泡能使材料具有很小的泡孔，且密度低，但是物理发泡要求设备精度高，技术控制难度大，相应的成本也高；而采用化学发泡相对成本低，是制作发泡鞋底的最合适方法。常见的化学发泡方法是通常是直接往料中加入化学发泡剂，然后通过注塑成型或者模压成型工艺生产聚氯乙烯材料。PVC模压成型工艺的发泡控制比较容易，因此低密度的模压成型的PVC材料很常见。但对于注塑成型工艺而言，发泡控制难度较大，即泡孔结构、泡孔致密度很难控制，常出现塌孔和并孔，且泡孔不均匀。因此，目前市场上的聚氯乙烯注射成型的鞋材密度均在1.2g/cm3以上。鲜有注塑发泡的低密度聚氯乙烯鞋材。
发明内容
因此，为了解决现有技术中注塑成型PVC鞋材的密度过高，柔软性较差等问题，本发明提供一种发泡均匀、致密的高发泡聚氯乙烯注塑成型鞋材。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种低密度PVC注射成型鞋材，其特征在于，所述低密度PVC注射成型鞋材包括以下重量份的原料：
Figure BSA00000699483900021
所述发泡剂包括吸热型发泡剂、放热型发泡剂和交联剂。
所述橡胶粉为乙丙橡胶或丁腈橡胶粉。
所述橡胶粉为全交联橡胶粉或半交联橡胶粉。
所述吸热型发泡剂是碳酸氢钠或/和碳酸铵。
所述放热型发泡剂是偶氮类发泡剂、亚硝基类发泡剂或酰肼类发泡剂。
所述交联剂为丙烯酸酯类交联剂或过氧化二异丙苯。
所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类、二辛脂类和/或环氧类增塑剂。
所述的稳定剂是钙锌类稳定剂；所述的润滑剂是硬脂酸或硬脂酸与聚乙烯蜡高分子复合润滑剂。
所述填料是硬质碳酸钙或纳米碳酸钙。
本发明还提供一种低密度PVC注射成型鞋材的制备方法，包括以下步骤：
(1)首先将吸热型发泡剂、放热型发泡剂和交联剂机械混合均匀制备复合发泡剂；
(2)混料、造粒
先加入PVC原料和稳定剂、橡胶粉、润滑剂混合均匀，然后加入部分增塑剂，在80℃以下高混均匀，然后加入另一部分增塑剂直至高混均匀，待增塑剂完全被树脂吸收后，再加0-50重量份填料和0-10重量份氯化聚乙烯，最后加入发泡剂混合均匀。然后送入双螺杆挤出机造粒，造粒温度为130-140℃。
(3)注塑成型
注塑前，先对粒料进行干燥，干燥温度为105-120℃，干燥时间3-6h，在150-160℃温度下注射成型。
所述步骤(1)的吸热型发泡剂是碳酸氢钠或/和碳酸铵；所述放热型发泡剂是偶氮类发泡剂、亚硝基类发泡剂或酰肼类发泡剂。
所述步骤(1)的交联剂为丙烯酸酯类交联剂或过氧化二异丙苯。
所述步骤(2)的橡胶粉为乙丙橡胶或丁腈橡胶粉。
所述步骤(2)的橡胶粉为全交联橡胶粉或半交联橡胶粉。
所述步骤(2)的增塑剂为邻苯二甲酸酯类、二辛脂类和/或环氧类增塑剂。
所述步骤(2)的的稳定剂是钙锌类稳定剂；所述的润滑剂是硬脂酸或硬脂酸与聚乙烯蜡高分子复合润滑剂。
所述步骤(2)的填料是硬质碳酸钙或纳米碳酸钙。
本发明加入橡胶粉末，大大增强了PVC熔体的强度，从而有效地避免了高发泡过程中气泡破裂导致的塌孔和并孔；再者本发明发泡剂中的交联剂使得PVC体系交联形成网络，一定程度上提高了熔体强度，有助于将气泡控制在熔体内。传统的发泡过程中，由于放热型发泡剂放热剧烈引起泡孔破裂、气体溢出，不仅材料中出现塌孔和并孔，且气体外溢导致发泡程度不高，材料笨重。本发明采用放热型发泡剂和吸热型发泡剂组成的热平衡体系有效地控制PVC发泡体系内的热效应，再者本发明的橡胶粉末和交联剂大大增强了熔体强度，从而能更有效地将气体困在熔体内，成功实现了PVC材料的高发泡。本发明克服了注射成型鞋材密度高的缺陷，提供了一种密度低的PVC注射成型鞋材；且本发明的PVC鞋材的泡孔致密、均匀，不仅穿着舒适、柔软、更能节省原材料。
具体实施方式
本发明的发泡剂包括吸热型发泡剂、放热型发泡剂和交联剂。以下是本发明所用的发泡剂及其制备方法：
发泡剂1
发泡剂中偶氮二甲酰胺∶碳酸氢钠(NaHCO3)∶三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯＝1∶1∶1
制造过程：将偶氮二甲酰胺、NaHCO3先通过普通机械搅拌均匀，然后加入到三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中搅拌混合均匀即可。
发泡剂2
发泡剂中N，N-二亚硝基五亚甲基四胺∶NaHCO3∶过氧化二异丙苯为1∶1∶1
制造过程：将N，N-二亚硝基五亚甲基四胺和NaHCO3先通过普通机械搅拌均匀，然后加入到过氧化二异丙苯中搅拌混合均匀即可。
发泡剂3
发泡剂中4，4’-氧代双苯磺酰肼∶NH4HCO3∶三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯为2∶1∶1
制造过程：将4，4’-氧代双苯磺酰肼和NH4HCO3先通过普通机械搅拌均匀，然后加入到三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中搅拌混合均匀即可。
实施例
实施例1
Figure BSA00000699483900051
本实施例的低密度PVC注射成型鞋材的制备方法是：
(1)首先混料、造粒：先将PVC原料、钙锌稳定剂、橡胶粉、硬脂酸润滑剂混合均匀，然后加入23份二辛脂增塑剂，在80℃以下高混均匀，然后加入剩余的二辛脂增塑剂直至高混均匀，待增塑剂完全被树脂吸收。最后加入发泡剂1混合均匀。然后送入双螺杆挤出机造粒，造粒温度为130℃。
(2)注塑成型
注塑前，先对粒料进行干燥，干燥温度为120℃，干燥时间5h，在160℃温度下注射成型。
对比实施例1
聚氯乙烯50              钙锌稳定剂0.5
二辛脂45                硬脂酸2.0
偶氮二甲酰胺    1.0
对比实施例1’
聚氯乙烯    50    钙锌稳定剂    0.5
二辛脂      45    硬脂酸        2.0
发泡剂1     1.0
对比实施例1和1’的制备方法除原料配方不同外步骤同实施例1。
实施例2
Figure BSA00000699483900061
本实施例的低密度PVC注射成型鞋材的制备方法是：
(1)首先混料、造粒：先将PVC原料、钙锌稳定剂、橡胶粉、硬脂酸和聚乙烯蜡组成的复合润滑剂混合均匀，然后23份环氧大豆油增塑剂，在80℃以下高混均匀，然后加入剩余的环氧大豆油直至高混均匀，待增塑剂完全被树脂吸收，再加入硬质碳酸钙混合。最后加入发泡剂1混合均匀。然后送入双螺杆挤出机造粒，造粒温度为130℃。
(2)注塑成型
注塑前，先对粒料进行干燥，干燥温度为120℃，干燥时间5h，在160℃温度下注射成型。
实施例3
聚氯乙烯      50     环氧大豆油  15
钙锌稳定剂    2.0    硬脂酸  0.5
发泡剂2：     1.0    全交联丁腈橡胶粉  5
本实施例的低密度PVC注射成型鞋材的制备方法是：
(1)首先混料、造粒：先将PVC原料、钙锌稳定剂、橡胶粉、硬脂酸润滑剂混合均匀，然后加入5份环氧大豆油增塑剂，在80℃以下高混均匀，然后加入剩余的环氧大豆油直至高混均匀，待增塑剂完全被树脂吸收。最后加入发泡剂2混合均匀。然后送入双螺杆挤出机造粒，造粒温度为130℃。
(2)注塑成型
注塑前，先对粒料进行干燥，干燥温度为120℃，干燥时间5h，在160℃温度下注射成型。
实施例4
Figure BSA00000699483900071
本实施例的低密度PV℃注射成型鞋材的制备方法是：
(1)首先混料、造粒：先将PVC原料、钙锌稳定剂、橡胶粉、硬脂酸润滑剂混合均匀，然后加入20份环氧大豆油和二辛脂增塑剂，在80℃以下高混均匀，然后加入剩余的环氧大豆油和二辛脂直至高混均匀，待增塑剂完全被树脂吸收，再加入硬质碳酸钙和氯化聚乙烯混合。最后加入发泡剂3混合均匀。然后送入双螺杆挤出机造粒，造粒温度为140℃。
(2)注塑成型
注塑前，先对粒料进行干燥，干燥温度为105℃，干燥时间3h，在150℃温度下注射成型。
实施例5
Figure BSA00000699483900081
本实施例的低密度PVC注射成型鞋材的制备方法是：
(1)首先混料、造粒：先将PVC原料、钙锌稳定剂、橡胶粉、硬脂酸和聚乙烯蜡复合润滑剂混合均匀，然后加入5份二辛脂、环氧大豆油和邻苯二甲酸二丁酯增塑剂，在80℃以下高混均匀，然后加入剩余的增塑剂直至高混均匀，待增塑剂完全被树脂吸收，再加入纳米碳酸钙混合。最后加入发泡剂1混合均匀。然后送入双螺杆挤出机造粒，造粒温度为130℃。
(2)注塑成型
注塑前，先对粒料进行干燥，干燥温度为120℃，干燥时间6h，在160℃温度下注射成型。
实施例6
Figure BSA00000699483900091
本实施例的低密度PVC注射成型鞋材的制备方法是：
(1)首先混料、造粒：先将PVC原料、钙锌稳定剂、橡胶粉、硬脂酸润滑剂混合均匀，然后加入10份邻苯二甲酸二丁酯增塑剂，在80℃以下高混均匀，然后加入剩余的邻苯二甲酸二丁酯直至高混均匀，待增塑剂完全被树脂吸收，再加入硬质碳酸钙和氯化聚乙烯混合。最后加入发泡剂1混合均匀。然后送入双螺杆挤出机造粒，造粒温度为140℃。
(2)注塑成型
注塑前，先对粒料进行干燥，干燥温度为105℃，干燥时间3h，在150℃温度下注射成型。
实施例7
Figure BSA00000699483900092
本实施例的低密度PVC注射成型鞋材的制备方法是：
(1)首先混料、造粒：先将PVC原料、钙锌稳定剂、橡胶粉、硬脂酸润滑剂混合均匀，然后加入20份二辛脂和环氧大豆油增塑剂，在80℃以下高混均匀，然后加入剩余的二辛脂和环氧大豆油直至高混均匀，待增塑剂完全被树脂吸收，再加入硬质碳酸钙混合。最后加入发泡剂2混合均匀。然后送入双螺杆挤出机造粒，造粒温度为130℃。
(2)注塑成型
注塑前，先对粒料进行干燥，干燥温度为120℃，干燥时间5h，在160℃温度下注射成型。
对比实施例7
Figure BSA00000699483900101
本实施例的低密度PVC注射成型鞋材的制备方法是：步骤同实施例7，将原料改为上述配方的原料。
实施例8
Figure BSA00000699483900102
Figure BSA00000699483900111
本实施例的低密度PVC注射成型鞋材的制备方法是：步骤同实施例1，将原料改为上述配方的原料。
本实施例的低密度PVC注射成型鞋材的制备方法是：
(1)首先混料、造粒：先将PVC原料、钙锌稳定剂、橡胶粉、硬脂酸润滑剂混合均匀，然后加入20份二辛脂和环氧大豆油增塑剂，在80℃以下高混均匀，然后加入剩余的二辛脂和环氧大豆油直至高混均匀，待增塑剂完全被树脂吸收，再加入硬质碳酸钙混合。最后加入发泡剂1混合均匀。然后送入双螺杆挤出机造粒，造粒温度为130℃。
(2)注塑成型
注塑前，先对粒料进行干燥，干燥温度为120℃，干燥时间5h，在160℃温度下注射成型。
对比实施例8
Figure BSA00000699483900112
本实施例的低密度PVC注射成型鞋材的制备方法是：步骤同实施例8，将原料改为上述配方的原料。
本发明还可加入抗静电剂、增韧剂等成分。橡胶粉末按照原胶交联度的不同分为全交联橡胶粉末、半交联橡胶粉末或非交联型橡胶粉末，交联度用凝胶含量表征。橡胶粉末和PVC相容性不佳，本发明部分实施例加入氯化聚乙烯改善。
 实施例   密度(g/cm3)
 对比实施例1   1.31
 对比实施例1’   1.10
 实施例1   0.67
 实施例2   0.80
 实施例3   0.76
 实施例4   0.75
 实施例5   0.80
 实施例6   0.90
 实施例7   0.75
 对比实施例7   1.20
 实施例8   0.82
 对比实施例8’   1.02
从上表可以看出，本发明的发泡剂(吸热型发泡剂、放热型发泡剂和交联剂)的发泡效果明显比放热型发泡剂或吸热型发泡剂的发泡效果好。且橡胶粉末(尤其是全交联橡胶粉末)有利于改善PVC注射成型鞋材的发泡。

Claims (9)

1.一种低密度PVC注射成型鞋材，其特征在于，所述低密度PVC注射成型鞋材包括以下重量份的原料：
Figure FDA0000457505580000011
所述发泡剂包括吸热型发泡剂、放热型发泡剂和交联剂；所述橡胶粉为全交联橡胶粉或半交联橡胶粉。
2.如权利要求1所述的低密度PVC注射成型鞋材，其特征在于，所述橡胶粉为乙丙橡胶或丁腈橡胶粉。
3.如权利要求1所述的低密度PVC注射成型鞋材，其特征在于，所述吸热型发泡剂是碳酸氢钠或／和碳酸铵；所述放热型发泡剂是偶氮类发泡剂、亚硝基类发泡剂或酰肼类发泡剂。
4.如权利要求1所述的低密度PVC注射成型鞋材，其特征在于，所述交联剂为丙烯酸酯类交联剂或过氧化二异丙苯。
5.如权利要求1所述的低密度PVC注射成型鞋材，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类、二辛脂类和／或环氧类增塑剂。
6.如权利要求1所述的低密度PVC注射成型鞋材，其特征在于，所述的稳定剂是钙锌类稳定剂；所述的润滑剂是硬脂酸或硬脂酸与聚乙烯蜡高分子复合润滑剂。
7.如权利要求1所述的低密度PVC注射成型鞋材，其特征在于，所述填料是硬质碳酸钙或纳米碳酸钙。
8.一种权利要求1所述的低密度PVC注射成型鞋材的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)首先将吸热型发泡剂、放热型发泡剂和交联剂机械混合均匀制备复合发泡剂；
(2)混料、造粒
先将PVC原料和稳定剂、橡胶粉、润滑剂混合均匀，然后加入部分增塑剂，在80℃以下高混均匀，然后加入另一部分增塑剂直至高混均匀，待增塑剂完全被树脂吸收后，再加0-50重量份填料和0-10重量份氯化聚乙烯混匀，最后加入发泡剂混合均匀。然后送入双螺杆挤出机造粒，造粒温度为130-140℃。
(3)注塑成型
注塑前，先对粒料进行干燥，干燥温度为105-120℃，干燥时间3-6h，在150-160℃温度下注射成型。
9.如权利要求8所述的低密度PVC注射成型鞋材的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的吸热型发泡剂是碳酸氢钠或／和碳酸铵；所述放热型发泡剂是偶氮类发泡剂、亚硝基类发泡剂或酰肼类发泡剂；所述步骤(2)的橡胶粉为乙丙橡胶或丁腈橡胶粉。
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