EVA模压发泡实验.doc

8EVA 是乙烯和乙酸乙烯酯的无规共聚物,它的性质随着VA 含量的变化而变化:即VA 含量越小,其共聚物的性质越接近PE;含量越大,其共聚物的性质越接近橡胶对于塑料制品而言,VA 含量约为10 %～20 %[1] 　　EVA 泡沫塑料是以EVA 树脂为基体而内部具有微孔的塑料制品,气相的存在使得EVA 泡沫塑料具有密度低、比强度高、能吸载荷、能隔热、隔音等优点,因而用途广泛,近几年来得到很大的发展[2] EVA 泡核产生的方法可分为物理发泡法化学发泡法,本实验采用后者由于发泡剂AC 是通用的有机发泡剂中发气量最大(为250～300mlPg) ,且有放热量较小、分散性好、释放氮气为主又不易从泡体中逸出等优点,故采用AC 作为发泡剂　　AC 分解的主反应是强的放热反应,次级反应是吸热反应,由于主反应温度与次级反应的反应温度相差不大,故加入ZnO 发泡助剂以增大发泡的温度区间,同时ZnO 还抑制AC 分解的次级反应,从而防止生成异氰酸和氨气对设备造成腐蚀实践证明:当ZnO/AC = 0.1 时,发泡助剂的效果最为明显[3] 考虑到EVA 结晶度随VA 含量增大而减小,而且它的晶区温度高于它的熔点(即在其熔限内) 时,粘度急剧下降,这对发泡是不利的,故须加交联剂以增大其粘度。

本实验选择DCP 为交联剂,同时选择1 ,22二乙烯基苯作交联助剂1 　实验部分1.1 　实验原料EVA(VA 含量为14 %) :北京有机化工厂Hst :工业级DCP(分解温度171 ℃、半衰期为1min)AC:工业级,广州助剂化工厂ZnO :工业级1 ,22二乙烯基苯:化学纯,上海化学试剂公司1.2 　仪器与设备QLB —D 型平板硫化机:青岛化工学院机械厂LJ —1000 型拉伸实验机:广州实验仪器厂SK—160 型双辊塑炼机:上海橡胶机械厂XRZ 熔融指数测定仪:长春第二材料试验机厂1.3 　试样制备1.3.1 工艺流程　　EVA 交联发泡工艺流程如下:　　实践发现:由于EVA 粘度低,在物料混合时,可省去捏和工艺,仅用混炼分步投料法1.3.2 　性能测试　　拉伸强度:执行GB1040 —2MFR :执行GB3682 —83密度:执行GBPT6343 —1995[4]2 　结果与讨论　　基本配方〔质量(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 量对EVA 发泡的影响　　EVA ,Hst 为定量,Zn/PAC 的比例不变,DCP 为变量,作为体系交联助剂的1 ,22二乙烯基苯,其量要与DCP 用量保持一定的比例,制出样品并测其性能。

　　实验证明:　　当DCP ≥0.6 :制品表面有龟裂、皱折;DCP < 0.6 :制品表面视觉效果较好;对上述结果予以分析:在实验条件下,当DCP 的量大于或等于0.6 时,其交联速率过大,此时AC 还来不及充分分解, EVA 熔体的粘度已经很大,气泡没有充分膨胀,故泡体内压很大(受力处于暂时的平衡) ,但内压不至于破坏EVA 的交联体系,当卸去外压时,产生龟裂、皱折从理论上推测:当DCP 用量小于某一定值时,此定值对应着某一凝胶量,而此凝胶量是获得好泡沫体的最小值(约为65 %) 图1 　DCP 用量对表观总密度的影响　　由图1 可知:当DCP 的量在0.1 和0.5 之间时,制品的表观总密度随DCP 量的增大而减小这是在实验条件下,DCP 的加入有利于熔体粘度的增大,从而有效地防止了熔体内气体的逸出,使制品的表观总密度降低[5] 从图2 可看出:在实验条件下,制品的拉伸强度随DCP 用量的增加先增大后减小,并在DCP = 0.3 处有最大值理论上讲,制品的拉伸强度应随DCP 用量的增大而减小,但本实验在制样时未去掉结皮层,因此它的影响不可忽略,甚至在DCP 用量较小时起主导因素,使拉伸强度有一定程度的增加;当DCP 用量超过0.3 时,制品的表观总密度为主导因素,拉伸强度降低[6] 。

图2 　DCP 用量对拉伸强度的影响(AC = 15)兼顾制品的表观总密度和拉伸强度等因素,DCP的量宜选0.5 份2.2 　AC 用量对EVA 制品发泡的影响　　保持基本配方中的DCP ,Hst ,1 ,22二乙烯基苯不变,而使发泡剂AC 用量按17 ,15 ,11 ,9 依次变化,保持ZnO/AC = 0.1 的比例,按工艺流程制出样品,测其性能图3 　AC 用量对表观总密度的影响(DCP = 0.5)　　在图3中,制品的表观总密度随发泡剂AC 用量的变化是:小于13 份时,表观总密度较低,15 份时出现峰值1 这是由于:当AC 的量较小时,发气量小,AC分解气体的速率与DCP 交联反应的速率相适应,使熔体内的气体充分膨胀,因而制品的表观总密度较小,但随着发泡剂用量的增加,发气量增加,AC 的分解速率增大,大于DCP 的交联速率,故熔体内的气体逸出量逐渐增多,导致制品的表观总密度逐渐增加当AC 的量为11 份时,制品的表观总密度较小图4 　AC 用量对断裂伸长率的影响(DCP = 0.5)　图5 　AC 用量对拉伸强度的影响(DCP = 0.5)　　在图4 中,制品的断裂伸长率先随AC 用量的增加先减小后增大。

其原因是:当AC 量较小时,AC 分解速率与DCP 交联速率相适应,故制品的伸长率在AC= 11 左右较大;随着AC 的量增加,其分解速率也随之增加,气体在熔体中不能充分膨胀,故制品的韧度降低,但是由于不能充分膨胀的气体对制品的表皮的影响是不可忽略的,甚至超过上述因素的影响,从而表现为制品的韧性增加,因此,当AC 的量超过15 份时,其断裂伸长率增大从图5 可知,随着AC 用量的增加,制品的拉伸强度呈增大趋势,出现这种现象的原因是:在此区间上AC 的分解速度与DCP 的交联速度相适应,故制品的表观总密度最小,但此时的结皮层对拉伸强度的影响很大,反而使制品的拉伸强度增加了兼顾制品的表观总密度、拉伸强度和伸长率三个因素(如图6 所示) ,AC 取11 份合适2.3 　模压时间和温度对EVA 发泡的影响　　从理论上讲:模压时间过短,出现粘膜、泡材底面破裂其原因是:当交联时间较短时,交联度低、泡材粘膜,随着AC 分解气体量的增多,低交联的EVA 承受不了强大气压的冲击而破裂;若模压时间过长,则导致制品的交联度过大,出现泡材收缩[5 ] 图6 　拉伸强度、断裂伸长率和表观总密度的关系图　 　　原料混炼的上限温度由DCP 交联反应的半衰期10 分钟所对应的温度决定,交联温度则要考虑DCP ,AC各自与体系凝胶量的关系,最终予以确定。

若温度过高,DCP 的交联温度和AC 分解速率过高,从而导致制品成型时间不易控制;温度过低,导致AC 分解速度和DCP 交联速度不相适应, 使体系的凝胶量小于65 % ,不能得到良好的发泡体因此,降低模压温度,使AC 的分解速率与DCP 交联速率都降低,可延长制品的模压成型时间[6] 3 结论　　综合以上几方面的因素,本实验最佳模压发泡条件为:发泡剂AC 的用量为11 份,交联剂DCP 的用量为0.5 份,发泡温度为165 ℃,发泡压力为15MPa ,发泡时间为15 分钟。