EVA模壓發(fā)泡實(shí)驗(yàn).doc

8EVA 是乙烯和乙酸乙烯酯的無規(guī)共聚物,它的性質(zhì)隨著VA 含量的變化而變化:即VA 含量越小,其共聚物的性質(zhì)越接近PE;含量越大,其共聚物的性質(zhì)越接近橡膠。對(duì)于塑料制品而言,VA 含量約為10 %20 %1 。EVA 泡沫塑料是以EVA 樹脂為基體而內(nèi)部具有微孔的塑料制品,氣相的存在使得EVA 泡沫塑料具有密度低、比強(qiáng)度高、能吸載荷、能隔熱、隔音等優(yōu)點(diǎn),因而用途廣泛,近幾年來得到很大的發(fā)展2 。EVA 泡核產(chǎn)生的方法可分為物理發(fā)泡法化學(xué)發(fā)泡法,本實(shí)驗(yàn)采用后者。由于發(fā)泡劑AC 是通用的有機(jī)發(fā)泡劑中發(fā)氣量最大(為250300mlPg) ,且有放熱量較小、分散性好、釋放氮?dú)鉃橹饔植灰讖呐蒹w中逸出等優(yōu)點(diǎn),故采用AC 作為發(fā)泡劑。AC 分解的主反應(yīng)是強(qiáng)的放熱反應(yīng),次級(jí)反應(yīng)是吸熱反應(yīng),由于主反應(yīng)溫度與次級(jí)反應(yīng)的反應(yīng)溫度相差不大,故加入ZnO 發(fā)泡助劑以增大發(fā)泡的溫度區(qū)間,同時(shí)ZnO 還抑制AC 分解的次級(jí)反應(yīng),從而防止生成異氰酸和氨氣對(duì)設(shè)備造成腐蝕。實(shí)踐證明:當(dāng)ZnO/AC = 0.1 時(shí),發(fā)泡助劑的效果最為明顯3 ?？紤]到EVA 結(jié)晶度隨VA 含量增大而減小,而且它的晶區(qū)溫度高于它的熔點(diǎn)(即在其熔限內(nèi)) 時(shí),粘度急劇下降,這對(duì)發(fā)泡是不利的,故須加交聯(lián)劑以增大其粘度。本實(shí)驗(yàn)選擇DCP 為交聯(lián)劑,同時(shí)選擇1 ,22二乙烯基苯作交聯(lián)助劑。1 實(shí)驗(yàn)部分1.1 實(shí)驗(yàn)原料EVA(VA 含量為14 %) :北京有機(jī)化工廠Hst :工業(yè)級(jí)DCP(分解溫度171 、半衰期為1min)AC:工業(yè)級(jí),廣州助劑化工廠ZnO :工業(yè)級(jí)1 ,22二乙烯基苯:化學(xué)純,上?；瘜W(xué)試劑公司1.2 儀器與設(shè)備QLB D 型平板硫化機(jī):青島化工學(xué)院機(jī)械廠LJ 1000 型拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī):廣州實(shí)驗(yàn)儀器廠SK160 型雙輥塑煉機(jī):上海橡膠機(jī)械廠XRZ 熔融指數(shù)測定儀:長春第二材料試驗(yàn)機(jī)廠1.3 試樣制備1.3.1 工藝流程EVA 交聯(lián)發(fā)泡工藝流程如下:實(shí)踐發(fā)現(xiàn):由于EVA 粘度低,在物料混合時(shí),可省去捏和工藝,僅用混煉分步投料法。1.3.2 性能測試?yán)鞆?qiáng)度:執(zhí)行GB1040 2MFR :執(zhí)行GB3682 83密度:執(zhí)行GBPT6343 199542 結(jié)果與討論基本配方質(zhì)量(份) EVA :100 ; 1 ,22二乙烯基苯: 0.5 ; DCP : 0.5 ; Hst :1.0 ;ZnO :1.5 ;AC:152.1 DCP 量對(duì)EVA 發(fā)泡的影響EVA ,Hst 為定量,Zn/PAC 的比例不變,DCP 為變量,作為體系交聯(lián)助劑的1 ,22二乙烯基苯,其量要與DCP 用量保持一定的比例,制出樣品并測其性能。實(shí)驗(yàn)證明:當(dāng)DCP 0.6 :制品表面有龜裂、皺折;DCP 0.6 :制品表面視覺效果較好;對(duì)上述結(jié)果予以分析:在實(shí)驗(yàn)條件下,當(dāng)DCP 的量大于或等于0.6 時(shí),其交聯(lián)速率過大,此時(shí)AC 還來不及充分分解, EVA 熔體的粘度已經(jīng)很大,氣泡沒有充分膨脹,故泡體內(nèi)壓很大(受力處于暫時(shí)的平衡) ,但內(nèi)壓不至于破壞EVA 的交聯(lián)體系,當(dāng)卸去外壓時(shí),產(chǎn)生龜裂、皺折。從理論上推測:當(dāng)DCP 用量小于某一定值時(shí),此定值對(duì)應(yīng)著某一凝膠量,而此凝膠量是獲得好泡沫體的最小值(約為65 %) 。圖1 DCP 用量對(duì)表觀總密度的影響由圖1 可知:當(dāng)DCP 的量在0.1 和0.5 之間時(shí),制品的表觀總密度隨DCP 量的增大而減小。這是在實(shí)驗(yàn)條件下,DCP 的加入有利于熔體粘度的增大,從而有效地防止了熔體內(nèi)氣體的逸出,使制品的表觀總密度降低5 。從圖2 可看出:在實(shí)驗(yàn)條件下,制品的拉伸強(qiáng)度隨DCP 用量的增加先增大后減小,并在DCP = 0.3 處有最大值。理論上講,制品的拉伸強(qiáng)度應(yīng)隨DCP 用量的增大而減小,但本實(shí)驗(yàn)在制樣時(shí)未去掉結(jié)皮層,因此它的影響不可忽略,甚至在DCP 用量較小時(shí)起主導(dǎo)因素,使拉伸強(qiáng)度有一定程度的增加;當(dāng)DCP 用量超過0.3 時(shí),制品的表觀總密度為主導(dǎo)因素,拉伸強(qiáng)度降低6 。圖2 DCP 用量對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響(AC = 15)兼顧制品的表觀總密度和拉伸強(qiáng)度等因素,DCP的量宜選0.5 份。2.2 AC 用量對(duì)EVA 制品發(fā)泡的影響保持基本配方中的DCP ,Hst ,1 ,22二乙烯基苯不變,而使發(fā)泡劑AC 用量按17 ,15 ,11 ,9 依次變化,保持ZnO/AC = 0.1 的比例,按工藝流程制出樣品,測其性能。圖3 AC 用量對(duì)表觀總密度的影響(DCP = 0.5)在圖3中,制品的表觀總密度隨發(fā)泡劑AC 用量的變化是:小于13 份時(shí),表觀總密度較低,15 份時(shí)出現(xiàn)峰值1 這是由于:當(dāng)AC 的量較小時(shí),發(fā)氣量小,AC分解氣體的速率與DCP 交聯(lián)反應(yīng)的速率相適應(yīng),使熔體內(nèi)的氣體充分膨脹,因而制品的表觀總密度較小,但隨著發(fā)泡劑用量的增加,發(fā)氣量增加,AC 的分解速率增大,大于DCP 的交聯(lián)速率,故熔體內(nèi)的氣體逸出量逐漸增多,導(dǎo)致制品的表觀總密度逐漸增加。當(dāng)AC 的量為11 份時(shí),制品的表觀總密度較小。圖4 AC 用量對(duì)斷裂伸長率的影響(DCP = 0.5)圖5 AC 用量對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響(DCP = 0.5)在圖4 中,制品的斷裂伸長率先隨AC 用量的增加先減小后增大。其原因是:當(dāng)AC 量較小時(shí),AC 分解速率與DCP 交聯(lián)速率相適應(yīng),故制品的伸長率在AC= 11 左右較大;隨著AC 的量增加,其分解速率也隨之增加,氣體在熔體中不能充分膨脹,故制品的韌度降低,但是由于不能充分膨脹的氣體對(duì)制品的表皮的影響是不可忽略的,甚至超過上述因素的影響,從而表現(xiàn)為制品的韌性增加,因此,當(dāng)AC 的量超過15 份時(shí),其斷裂伸長率增大。從圖5 可知,隨著AC 用量的增加,制品的拉伸強(qiáng)度呈增大趨勢(shì),出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是:在此區(qū)間上AC 的分解速度與DCP 的交聯(lián)速度相適應(yīng),故制品的表觀總密度最小,但此時(shí)的結(jié)皮層對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響很大,反而使制品的拉伸強(qiáng)度增加了。兼顧制品的表觀總密度、拉伸強(qiáng)度和伸長率三個(gè)因素(如圖6 所示) ,AC 取11 份合適。2.3 模壓時(shí)間和溫度對(duì)EVA 發(fā)泡的影響從理論上講:模壓時(shí)間過短,出現(xiàn)粘膜、泡材底面破裂。其原因是:當(dāng)交聯(lián)時(shí)間較短時(shí),交聯(lián)度低、泡材粘膜,隨著AC 分解氣體量的增多,低交聯(lián)的EVA 承受不了強(qiáng)大氣壓的沖擊而破裂;若模壓時(shí)間過長,則導(dǎo)致制品的交聯(lián)度過大,出現(xiàn)泡材收縮5 。圖6 拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和表觀總密度的關(guān)系圖 原料混煉的上限溫度由DCP 交聯(lián)反應(yīng)的半衰期10 分鐘所對(duì)應(yīng)的溫度決定,交聯(lián)溫度則要考慮DCP ,AC各自與體系凝膠量的關(guān)系,最終予以確定。若溫度過高,DCP 的交聯(lián)溫度和AC 分解速率過高,從而導(dǎo)致制品成型時(shí)間不易控制;溫度過低,導(dǎo)致AC 分解速度和DCP 交聯(lián)速度不相適應(yīng), 使體系的凝膠量小于65 % ,不能得到