CN106147036A - 一种可回收循环使用的发泡材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可回收循环使用的发泡材料及其制造方法，其包括如下重量份配比的化学成分：PP弹性体：70~80Phr、抗收缩母粒：20~30Phr、发泡剂：1.0~4.0Phr、氧化锌：3.0~5.0Phr、硬脂酸：1.0~1.5Phr、过氧化物交联剂：1.5~2.0Phr、交联助剂：1~1.5Phr、颜料：1.0~3.0Phr、重质碳酸钙：10~100Phr。研究发现该发泡材料具有100%可回收的性能，且拥有很好的柔软性、优异的手感、止滑性非常好，弹性和压缩性能也很好，对制作鞋材、包装材料、瑜伽垫、浴室垫、地垫、户外垫等很多发泡产品提供好的方向。
Description
技术领域
本发明涉及一种可回收循环使用的发泡材料及其制造方法。
背景技术
发泡材料，是指能在物质内部气化产生气泡使之成为多孔物质的发泡的物质,如制造泡沫塑料、泡沫橡胶、泡沫树脂等等。在石油能源日益减少的现在，环保和能源问题越来越成为人们关注的问题，而常规的发泡厂以EVA发泡材料为主，EVA含有醋酸成分气味较大，不环保且回收性能差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可回收循环使用的发泡材料及其制造方法，该发泡材料可100%回收循环使用，高的无机填充能力，有利于能源的可持续发展，且拥有很好的柔软性、优异的手感、止滑性非常好，弹性和压缩性能也非常好，对制作鞋材、包装材料、瑜伽垫、浴室垫、地垫、户外垫等很多产品提供好的方向。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种可回收循环使用的发泡材料，其包括如下重量份配比的化学成分：PP弹性体：70~80Phr，抗收缩母粒：20~30Phr，发泡剂：1.0~4.0Phr，氧化锌：3.0~5.0Phr，硬脂酸：1.0~1.5Phr，过氧化物交联剂：1.5~2.0Phr，交联助剂：1~1.5Phr，颜料：1.0~3.0Phr，重质碳酸钙：10~100Phr。
进一步，所述PP弹性体材料选用丙烯基弹性体，所述丙烯基弹性体为丙烯与乙烯的共聚物，所述PP弹性体内PP含量为85%。
所述抗收缩母粒选可发泡的高熔体强度聚丙烯(HMSPP)。
所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
且，所述过氧化物交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯或过氧化二异丙苯。
本发明可回收循环使用的PP弹性体材料中化学成分质量百分比设计思路如下：
PP弹性体：70~80Phr，是丙烯与乙烯的共聚物，其中PP含量在85%左右，属于食品级的环保材料，通过FDA、REACH等环保认证。该材料通过模压发泡制成产品，因为PP弹性体化学交联时遇到有机过氧化物交联剂DCP分解产生的自由基会发生分子链的裂解反应，在助交联剂的协助下才能交联。经研究发现交联后的发泡PP弹性体制品再经过塑炼，分子链会发生破坏交联，因此再重新添加发泡助剂后，PP分子链会重新交联和发泡而重新得到新的制品，实现了100%回收循环使用而且该产品具有高的无机填充能力，有利于能源的可持续发展。
发泡剂：1.0~4.0Phr，作用在于调节用量可调节产品密度和硬度。
氧化锌：用作助发泡剂3.0~5.0Phr，调节用量可调节发泡速度。氧化锌含量低于3.0Phr则发泡剂发气量小造成发泡剂用量增加、发泡速度慢硫化发泡时间要延长能耗增加；氧化锌过多，则发泡快造成闭孔率下降，产品回弹性差。
硬脂酸：用作助发泡和润滑剂1.0~1.5Phr，调节发泡速度与操作过程中防粘作用。硬脂酸太少发泡稍变慢，物料在操作中稍粘设备；太多则发泡稍变快，混炼时打滑升温慢，开炼过程在开炼机上易脱辊。
过氧化物交联剂：1.5~2.0Phr，调节材料交联密度。过氧化物交联剂过少则硫化发泡过程中交联密度低造成熔体强度低包不住气体而形成连续孔结构或无法发泡；过氧化物交联剂过多则硫化发泡过程中交联密度太高造成熔体强度太高而发泡倍率小或无法发泡。
交联助剂：1~1.5Phr，用于协助PP弹性体的交联。
各种颜料：用作着色剂1.0~3.0Phr，赋予产品各种颜色。赋予产品各种深浅不一的颜色。
重质碳酸钙：用作填充剂10~100Phr，降低成本、改善发泡成核泡孔质量。少量添加重质碳酸钙能调节发泡成核质量，大量添加是为了降低生产成本；过多的添加会造成产品密度高、强度回弹变差、手感变差。
同时，本发明还提供一种可回收循环使用的发泡材料的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
1) 混料
可回收循环使用的发泡材料，其包括如下重量份配比的化学成分：PP弹性体：70~80Phr，抗收缩母粒：20~30Phr，发泡剂：1.0~4.0Phr，氧化锌：3.0~5.0Phr，硬脂酸：1.0~1.5Phr，过氧化物交联剂：1.5~2.0Phr，交联助剂：1~1.5Phr，颜料：1.0~3.0Phr，重质碳酸钙：10~100Phr；按上述化学成分在密炼机内进行混料，密炼机内冷却水温75~85℃，压缩空气压力0.7~0.9MPa，料温为105~115℃时排出物料；
2) 开炼
将密炼机排出物料送入开炼机开炼，前辊温度80~90℃，后辊温度70~80℃，辊距0.3~0.7mm，补炼3~5遍；
3) 出片
将开炼后的物料送入出片机加工，得到料片后冷却，冷却水温≤35℃；
4) 硫化发泡
将料片送入平板硫化机进行硫化发泡处理，蒸汽压力0.7~0.75MPa， 硫化时间=模具厚度×1.5min/mm；
5) 冷却成型、加工
冷却时间≥48小时，成型后切割加工，得成品可回收循环使用的发泡材料。
进一步，步骤1)中加料顺序为先将PP弹性体、抗收缩母粒、重质碳酸钙和硬脂酸加入密炼机混炼一次，等到大料抱团后再添加发泡剂、过氧化物交联剂、交联助剂、氧化锌及颜料，待所有物料的混合均匀后，出料。
且，所述步骤1)加料过程中，温度控制在110℃以下。
另，步骤4)中的模具规格为1980mm×720mm×15mm，硫化时间为22.5min。
本发明的有益效果在于：
添加PP弹性体，是丙烯与乙烯的共聚物，其中PP含量在85%左右，属于食品级的环保材料，通过FDA、REACH等环保认证。该材料通过模压发泡制成产品，具有100%回收可循环使用的性能，高的无机填充能力，有利于能源的可持续发展。PP弹性体可100%回收循环使用，经过化学交联发泡后的片材完整规则，且通过100%回收的PP弹性体发泡材料，物性与未回收前的性能相比：硬度根据不同倍率增加1-4，密度增加7.2%-27.5%，拉伸强度增加了5%-12%，永久压缩形变增加1.64%-20.7%，但是断裂伸长率和热收缩性能有所降低。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明，但实施例并不限制本发明的保护范围。
本发明所述可回收循环使用的发泡材料的制造方法，包括如下步骤：
1) 混料
可回收循环使用的发泡材料，其化学成分重量份配比如表1所示；按表1所示化学成分在密炼机内进行混料，加料顺序为先将PP弹性体、抗收缩母粒、重质碳酸钙和硬脂酸加入密炼机混炼一次，等到大料抱团后再添加发泡剂、过氧化物交联剂、交联助剂、氧化锌及颜料，待所有物料的混合均匀后，出料。且，所述加料过程中，温度要控制在110℃以下，密炼机内冷却水温、压缩空气压力、料温等参数参见表3；
2) 开炼
将密炼机排出物料送入开炼机开炼，前辊温度、后辊温度、辊距、开炼次数参见表3；
3) 出片
将开炼后的物料送入出片机加工，得到料片出片机进行出片处理，冷却水温参见表3；
4) 硫化发泡
将料片送入平板硫化机进行硫化发泡处理，蒸汽压力、时间参见表3；
5) 冷却成型、加工
冷却时间参见表3，成型后切割加工，得成品可回收循环使用的发泡材料。
发泡材料回收循环性能实验证明（证明例）
将经本发明实施例制得的成品可回收循环使用的发泡材料经过开炼机破泡，破交联，得含有PP弹性体和抗收缩母粒的混合物，并添加入发泡剂（偶氮二甲酰胺），过氧化物交联剂（过氧化二异丙苯）0.6-0.7phr，交联助剂0.4phr，氧化锌1-1.2phr，硬脂酸1phr，重新开炼到混合完全，并通过出片，装入硫化机中，同等压力及时间下，重新发泡，具体制造工艺参见表3，得到证明例所述发泡材料。
本发明所制得的成品可回收循环使用的发泡材料与证明例发泡材料物性参数对比如表2所示。
表2表明：PP弹性体可100%回收循环使用，经过化学交联发泡后的片材完整规则，且通过100%回收的PP弹性体发泡材料，物性与未回收前的性能相比：硬度根据不同倍率增加1-4，密度增加7.2%-27.5%，拉伸强度增加了5%-12%，永久压缩形变增加1.64%-20.7%，但是断裂伸长率和热收缩性能有所降低。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
表1.本发明实施例化学成分重量份配比（单位：Phr）
表2. 本发明实施例与证明例发制得发泡材料物性对比
表3. 本发明实施例及证明例发泡材料制造工艺参数
Claims (9)
1.一种可回收循环使用的发泡材料，其包括如下重量份配比的化学成分：PP弹性体：70~80Phr，抗收缩母粒：20~30Phr，发泡剂：1.0~4.0Phr，氧化锌：3.0~5.0Phr，硬脂酸：1.0~1.5Phr，过氧化物交联剂：1.5~2.0Phr，交联助剂：1~1.5Phr，颜料：1.0~3.0Phr，重质碳酸钙：10~100Phr。
2.根据权利要求1所述的可回收循环使用的发泡材料，其特征在于，所述PP弹性体材料选用丙烯基弹性体，所述丙烯基弹性体为丙烯与乙烯的共聚物，所述PP弹性体内PP含量为85%。
3.根据权利要求1所述的可回收循环使用的发泡材料，其特征在于，所述抗收缩母粒选可发泡的高熔体强度聚丙烯。
4.根据权利要求1所述的可回收循环使用的发泡材料，其特征在于，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
5.根据权利要求1所述的可回收循环使用的发泡材料，其特征在于，所述过氧化物交联剂为双叔丁基过氧异丙基苯或过氧化二异丙苯。
6.一种如权利要求1~5中任一项所述的可回收循环使用的发泡材料的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
混料
可回收循环使用的发泡材料，其包括如下重量份配比的化学成分：PP弹性体：70~80Phr，抗收缩母粒：20~30Phr，发泡剂：1.0~4.0Phr，氧化锌：3.0~5.0Phr，硬脂酸：1.0~1.5Phr，过氧化物交联剂：1.5~2.0Phr，交联助剂：1~1.5Phr，颜料：1.0~3.0Phr，重质碳酸钙：10~100Phr；按上述化学成分在密炼机内进行混料，密炼机内冷却水温75~85℃，压缩空气压力0.7~0.9MPa，料温为105~115℃时排出物料；
开炼
将密炼机排出物料送入开炼机开炼，前辊温度80~90℃，后辊温度70~80℃，辊距0.3~0.7mm，补炼3~5遍；
出片
将开炼后的物料送入出片机加工，得到料片后冷却，冷却水温≤35℃；
硫化发泡
将料片送入平板硫化机进行硫化发泡处理，蒸汽压力0.7~0.75MPa，硫化时间=模具厚度×1.5min/mm；
冷却成型、加工
冷却时间≥48小时，成型后切割加工，得成品可回收循环使用的发泡材料。
7.根据权利要求6所述的可回收循环使用的发泡材料的制造方法，其特征在于，步骤1)中加料顺序为先将PP弹性体、抗收缩母粒、重质碳酸钙和硬脂酸加入密炼机混炼一次，等到大料抱团后再添加发泡剂、过氧化物交联剂、交联助剂、氧化锌及颜料，待所有物料的混合均匀后，出料。
8.根据权利要求6或7所述的可回收循环使用的发泡材料的制造方法，其特征在于，所述步骤1)加料过程中，温度控制在110℃以下。
9.根据权利要求6所述的可回收循环使用的发泡材料的制造方法，其特征在于，步骤4)中的模具规格为1980mm×720mm×15mm，硫化时间为22.5min。
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