CN108752622B - 一种用空气取代发泡剂的发泡产品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用空气取代发泡剂的发泡产品及其制备方法，属于材料领域。制备方法包括以下步骤：将待发泡物料置入空气发泡模内，于135‑145℃的条件下向空气发泡模中通入空气至空气发泡模内的压强为11.5‑13MPa，发泡，泄压开模，得发泡产品。上述制备方法简单，过程易控，无须使用发泡剂，直接用空气取代发泡剂，安全环保。制备而得的发泡产品无毒无味，使用安全，性能较佳。

Description

一种用空气取代发泡剂的发泡产品及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，且特别涉及一种用空气取代发泡剂的发泡产品及其制备方法。
背景技术
目前几乎所有用发泡剂发泡出来的橡塑产品都有不同程度的难闻气味或甲酰胺超标的问题存在。且有些发泡剂(碳酸氢钠)在分解后会产生大量的二氧化碳，发泡剂本身在生产的过程中存在环境污染的问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种用空气取代发泡剂的发泡产品的制备方法，该制备方法简单，过程易控，无须使用发泡剂，直接用空气取代发泡剂，安全环保。
本发明的目的之二在于提供一种由上述制备方法制备而得的用空气取代发泡剂的发泡产品，该发泡产品无毒无味，使用安全，性能较佳。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明提出一种用空气取代发泡剂的发泡产品的制备方法，包括以下步骤：将待发泡物料置入空气发泡模内，于135-145℃的条件下向空气发泡模中通入空气至空气发泡模内的压强为11.5-13MPa，发泡，泄压开模，得发泡产品。
优选地，于140℃的条件下向空气发泡模中通入空气至空气发泡模内的压强为12MPa。
本发明还提出一种用空气取代发泡剂的发泡产品，其由上述制备方法制备而得。
本发明较佳实施例提供的用空气取代发泡剂的发泡产品及其制备方法的有益效果包括：
本发明较佳实施例提供的用空气取代发泡剂的发泡产品的制备方法通过采用空气代替现有技术中的发泡剂，将塑胶或橡胶的网状结构撑大，以达到发泡作用，发泡后的塑胶或橡胶在适当的范围内得以膨胀。经上述空气发泡形式，一方面能够避免现有技术中发泡剂发泡后产生大量二氧化碳，污染环境，另一方面能使发泡产品不具有难闻气味，甲酰胺含量合格，无毒无味且同样具有较佳的力学性能。由该方法制备得到的发泡产品无毒无味，使用安全，性能较佳。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的用空气取代发泡剂的发泡产品及其制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供的用空气取代发泡剂的发泡产品的制备方法包括以下步骤：将待发泡物料置入空气发泡模内，于135-145℃的条件下向空气发泡模中通入空气至空气发泡模内的压强为11.5-13MPa，发泡，泄压开模，得发泡产品。
优选地，于140℃的条件下向空气发泡模中通入空气至空气发泡模内的压强为12MPa。上述温度和压强配合条件下一方面有利于改善发泡性能，提高小孔径泡孔的数量，平衡发泡产品表层与内部的厚度比例，从而获得较佳的力学性能；另一方面可减少毛边和应力，延长模具寿命。
发泡过程中用密封装置锁住空气发泡模。可参照的，密封装置可以包括油压机。通过向空气发泡模中通入空气至指定的压强后，并在油压机的锁紧条件下，可使空气形成超临界状态，注入模腔后气体扩散内压的作用下，使发泡产品中间分布尺寸为十几到几十微米的封闭微孔发泡。
可参考地，本发明实施例中发泡时间按发泡产品的厚度计，每1mm厚的目标发泡产品的发泡时间为8-12min。优选地，每1mm厚的目标发泡产品的发泡时间为10min。通过以目标发泡产品的厚度来确定发泡时间，可对不同发泡产品进行针对性设置。并且，按照上述发泡时间可有效避免现有技术中发泡过程中材料收缩导致发泡产品表面出现收缩痕、涡流纹或凹坑等现象。
值得说明的是，发泡时间过短会造成发泡效果差，发泡不完全等现象，而发泡时间过长后会导致出现并泡的可能，反而降低发泡效果。
本发明实施例中通过采用空气代替现有技术中的发泡剂，将塑胶或橡胶的网状结构撑大，以达到发泡作用，发泡后的塑胶或橡胶在适当的范围内得以膨胀。经上述空气发泡形式，一方面能够避免现有技术中发泡剂发泡后产生大量二氧化碳，污染环境，另一方面能使发泡产品不具有难闻气味，甲酰胺含量合格，无毒无味且同样具有较佳的力学性能。
可参考地，本发明实施例中的待发泡物料可经以下步骤得到：混合原料，于密炼机中混炼，出片或造粒，得初料；硫化或交联初料，冷却，得待发泡物料。
原料包括橡胶的原料和塑胶的原料中的至少一种。
例如，原料可以包括：
1、90-110重量份的EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)、20-40重量份的碳酸钙和0.8-1.2重量份的BIPB(双叔丁基过氧化二异丙基苯)交联剂。优选地，可以是100重量份的EVA、30重量份的碳酸钙和1重量份的BIPB交联剂。
2、90-110重量份的PE(聚乙烯)、20-40重量份的碳酸钙和0.8-1.2重量份的BIPB交联剂。优选地，可以是100重量份的PE、30重量份的碳酸钙和1重量份的BIPB交联剂。
3、40-60重量份的EVA、40-60重量份的PE、20-40重量份的碳酸钙和0.8-1.2重量份的BIPB交联剂。优选地，可以是50重量份的EVA、50重量份的PE、30重量份的碳酸钙和1重量份的BIPB交联剂。
4、20-40重量份的SBR-1502(丁苯橡胶1502)、40-60重量份的NR-3L(天然橡胶-3L)、15-25重量份的EPDM(三元乙丙橡胶)、40-60重量份的碳酸钙、15-25重量份的白土、0.8-1.2重量份的硬脂酸、1.5-2.5重量份的氧化锌、0.2-0.4重量份的M、0.8-1.2重量份的DM、40-60重量份的DOP(邻苯二甲酸二辛酯)以及1.8-2.2重量份的S。
优选地，可以是30重量份的SBR-1502、50重量份的NR-3L、20重量份的EPDM、50重量份的碳酸钙、20重量份的白土、1重量份的硬脂酸、2重量份的氧化锌、0.3重量份的M、1重量份的DM、50重量份的DOP以及2重量份的S。
按上述配比混合原料，于密炼机中混炼以使各原料混合均匀，得到混料胶。可参考地，混炼过程中温度控制例如可以在80-100℃，该温度范围下，胶料不易受到氧的侵袭产生断链，从而有利于使胶料具有较佳的扯断强度。
混炼后出片或造粒，得到初料。将上述初料进行硫化或交联，例如可在硫化机中进行。值得说明的是，本发明实施例中硫化与交联实质相同，橡胶原料的制备中主要称作硫化，对应的，塑胶原料的制备中主要称作交联。通过该步骤，使待发泡物料中的高分子通过交联或硫化作用形成三维网状结构，以使待发泡物料具有一定的强度和弹性，改善其耐磨性和抗溶胀性。
作为可选地，硫化或交联的温度可以为150-170℃。优选地，硫化或交联的温度为160℃。上述硫化或交联温度能够使待发泡物料具有适用于空气发泡的交联结构。硫化或交联温度过高，尤其是超过180℃后，会引起橡胶或塑胶分子链裂解，降低胶料的力学性能，其次，当待发泡物料厚度较厚时，过高的交联或硫化温度还会使待发泡物料内外温差较大，硫化或交联不均匀。反之，硫化或交联温度过低，尤其是低于140℃时，会造成硫化或交联不充分，待发泡物料中三维网状结构不牢固。
较佳地，本发明实施例中的硫化或交联的时间按所需的待发泡物料的厚度计，每10mm厚的待发泡物料的硫化或交联的时间为10-15min。按照厚度来设定硫化或交联时间，可根据不同的待发泡物料进行针对性的硫化或交联，以使不同的待发泡物料均具有较佳的结构和性能以与空气发泡过程相匹配。
进一步地，硫化或交联后，还包括冷却。冷却主要是将待发泡物料冷却至室温，如10-30℃。冷却时间可控制在20-26h。通过冷却，可避免由于冷却不足造成在空气发泡过程中发生气体爆裂的情况。
进一步地，将冷却后的待发泡物料置入空气发泡模内发泡即可。
经本发明实施例提供的制备方法制备而得的发泡产品可应用于鞋材、体育用品、汽车、轨道交通、电子或航天航空等领域。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
混合原料，于密炼机中以80℃的温度进行混炼，然后出片或造粒，得初料。于150℃的条件下硫化或交联初料，硫化或交联时间按所需的待发泡物料的厚度计，每10mm厚的待发泡物料的硫化或交联的时间为10min。然后冷却20h至室温，得待发泡物料。
其中，原料含有90重量份的EVA、20重量份的碳酸钙和0.8重量份的BIPB交联剂。
将待发泡物料置入空气发泡模内，于135℃的条件下向空气发泡模中通入空气至空气发泡模内的压强为11.5MPa，发泡。发泡时间按所需的发泡产品的厚度计，每1mm厚的发泡产品的发泡时间为8min。发泡完成后，泄压开模，得用空气取代发泡剂的发泡产品。
实施例2
混合原料，于密炼机中以100℃的温度进行混炼，然后出片或造粒，得初料。于170℃的条件下硫化或交联初料，硫化或交联时间按所需的待发泡物料的厚度计，每10mm厚的待发泡物料的硫化或交联的时间为15min。然后冷却26h至室温，得待发泡物料。
其中，原料含有110重量份的EVA、40重量份的碳酸钙和1.2重量份的BIPB交联剂。
将待发泡物料置入空气发泡模内，于145℃的条件下向空气发泡模中通入空气至空气发泡模内的压强为13MPa，发泡。发泡时间按所需的发泡产品的厚度计，每1mm厚的所需发泡产品的发泡时间为12min。发泡完成后，泄压开模，得用空气取代发泡剂的发泡产品。
实施例3
混合原料，于密炼机中以90℃的温度进行混炼，然后出片或造粒，得初料。于160℃的条件下硫化或交联初料，硫化或交联时间按所需的待发泡物料的厚度计，每10mm厚的待发泡物料的硫化或交联的时间为12.5min。然后冷却24h至室温，得待发泡物料。
其中，原料含有100重量份的EVA、30重量份的碳酸钙和1重量份的BIPB交联剂。
将待发泡物料置入空气发泡模内，于140℃的条件下向空气发泡模中通入空气至空气发泡模内的压强为12MPa，发泡。发泡时间按所需的发泡产品的厚度计，每1mm厚的所需发泡产品的发泡时间为10min。发泡完成后，泄压开模，得用空气取代发泡剂的发泡产品。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：
原料含有90重量份的PE、20重量份的碳酸钙和0.8重量份的BIPB交联剂。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于：
原料含有40重量份的EVA、40重量份的PE、20重量份的碳酸钙和0.8重量份的BIPB交联剂。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于：
原料含有20重量份的SBR-1502、40重量份的NR-3L、15重量份的EPDM、40重量份的碳酸钙、15重量份的白土、0.8重量份的硬脂酸、1.5重量份的氧化锌、0.2重量份的M、0.8重量份的DM、40重量份的DOP以及1.8重量份的S。
实施例7
本实施例与实施例2的区别在于：
原料含有110重量份的PE、40重量份的碳酸钙和1.2重量份的BIPB交联剂。
实施例8
本实施例与实施例2的区别在于：
原料含有60重量份的EVA、60重量份的PE、40重量份的碳酸钙和1.2重量份的BIPB交联剂。
实施例9
本实施例与实施例2的区别在于：
原料含有40重量份的SBR-1502、60重量份的NR-3L、25重量份的EPDM、60重量份的碳酸钙、25重量份的白土、1.2重量份的硬脂酸、2.5重量份的氧化锌、0.4重量份的M、1.2重量份的DM、60重量份的DOP以及2.2重量份的S。
实施例10
本实施例与实施例3的区别在于：
原料含有100重量份的PE、30重量份的碳酸钙和1重量份的BIPB交联剂。
实施例11
本实施例与实施例3的区别在于：
原料含有50重量份的EVA、50重量份的PE、30重量份的碳酸钙和1重量份的BIPB交联剂。
实施例12
本实施例与实施例3的区别在于：
原料含有30重量份的SBR-1502、50重量份的NR-3L、20重量份的EPDM、50重量份的碳酸钙、20重量份的白土、1重量份的硬脂酸、2重量份的氧化锌、0.3重量份的M、1重量份的DM、50重量份的DOP以及2重量份的S。
试验例
重复实施上述实施例1-12，得到足够多的用空气取代发泡剂的发泡产品。
以实施例3、实施例6和实施例12为例，分别对其所得的用空气取代发泡剂的发泡产品进行性能测试，其结果如表1所示。
表1性能结果
由表1可以看出，由本发明实施例的制备方法制备而得的发泡产品具有较佳的力学性能。
此外，设置对照组1-6，对照组1-3依次分别对应实施例3、实施例6和实施例12，对照组1-3中的发泡温度均低于130℃，对照组4-6也依次分别对应实施例3、实施例6和实施例12，对照组4-6中的发泡温度高于150℃。其结果显示，对照组1-6的发泡产品的力学性能均较实施例3、实施例6和实施例12更差。
设置对照组7-12，对照组7-9依次分别对应实施例3、实施例6和实施例12，对照组7-9中空气发泡模内的压强均低于10℃，对照组10-12也依次分别对应实施例3、实施例6和实施例12，对照组10-12中空气发泡模内的压强均高于15MPa。其结果显示，对照组7-12的发泡产品的力学性能均较实施例3、实施例6和实施例12更差。
设置对照组13-18，对照组13-15和对照组16-18均分别依次对应实施例3、实施例6和实施例12。对照组13中发泡温度同对照组1，空气发泡模内的压强同对照组7；对照组14中发泡温度同对照组2，空气发泡模内的压强同对照组8；对照组15中发泡温度同对照组3，空气发泡模内的压强同对照组9；对照组16中发泡温度同对照组4，空气发泡模内的压强同对照组10；对照组17中发泡温度同对照组5，空气发泡模内的压强同对照组11；对照组18中发泡温度同对照组6，空气发泡模内的压强同对照组12。其结果显示，对照组13-18的发泡产品的力学性能无论是较实施例3、实施例6和实施例12，还是较对照组1-12均明显更差，且其力学性能分别远远低于对照组1-12。
由此可以说明本发明实施例提供的制备工艺中的发泡温度和压强对发泡产品的力学性能具有较大影响，有利于得到性能较佳的发泡产品。
此外，以实施例12为例，设置对照组19-21，其中对照组19的发泡时间为每1mm厚的目标发泡产品的发泡时间为5min，对照组20的发泡时间为每1mm厚的目标发泡产品的发泡时间为15min，对照组20的发泡时间不考虑目标发泡产品的厚度，发泡时间总计10min。分别所得的发泡产品进行性能测试，其结果显示，对照组19-21所得的发泡产品的综合力学性能较实施例12均更差，其中对照组21的综合力学性能最差。说明本发明实施例提供的制备工艺中的发泡时间对发泡产品的力学性能具有较大影响，有利于得到性能较佳的发泡产品。
综上所述，本发明实施例提供的用空气取代发泡剂的发泡产品的制备方法简单，过程易控，无须使用发泡剂，直接用空气取代发泡剂，安全环保。由此得到的发泡产品无毒无味，使用安全，性能较佳。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种用空气取代发泡剂的发泡产品的制备方法，包括以下步骤：将待发泡物料置入空气发泡模内，于135-145℃的条件下向所述空气发泡模中通入空气至所述空气发泡模内的压强为11.5-13MPa，发泡，泄压开模，得发泡产品；
发泡时间按所述发泡产品的厚度计，每1mm厚的所述发泡产品的发泡时间为8-12min；
所述待发泡物料经以下步骤得到：混合原料，于密炼机中混炼，出片或造粒，得初料；硫化或交联所述初料，冷却，得所述待发泡物料；
所述原料包括橡胶的原料和塑胶的原料中的至少一种；
硫化或交联的温度均为150-170℃；硫化或交联的时间按所述待发泡物料的厚度计，每10mm厚的所述待发泡物料的硫化或交联的时间为10-15min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，于140℃的条件下向所述空气发泡模中通入空气至所述空气发泡模内的压强为12MPa。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，每1mm厚的所述发泡产品的发泡时间为10min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，发泡过程中用密封装置锁住所述空气发泡模。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述密封装置包括油压机。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，硫化或交联的温度均为160℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按重量份数计，所述原料包括90-110重量份的EVA或PE、20-40重量份的碳酸钙和0.8-1.2重量份的BIPB交联剂。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按重量份数计，所述原料包括40-60重量份的EVA、40-60重量份的PE、20-40重量份的碳酸钙和0.8-1.2重量份的BIPB交联剂。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按重量份数计，所述原料包括20-40重量份的SBR-1502、40-60重量份的NR-3L、15-25重量份的EPDM、40-60重量份的碳酸钙、15-25重量份的白土、0.8-1.2重量份的硬脂酸、1.5-2.5重量份的氧化锌、0.2-0.4重量份的M、0.8-1.2重量份的DM、40-60重量份的DOP以及1.8-2.2重量份的S。
10.一种用空气取代发泡剂的发泡产品，其特征在于，所述发泡产品由如权利要求1-9任一所述的制备方法制备而得。
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