EVA模壓發(fā)泡實驗.doc

8EVA 是乙烯和乙酸乙烯酯的無規(guī)共聚物,它的性質隨著VA 含量的變化而變化:即VA 含量越小,其共聚物的性質越接近PE;含量越大,其共聚物的性質越接近橡膠。對于塑料制品而言,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、比強度高、能吸載荷、能隔熱、隔音等優(yōu)點,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)泡法化學發(fā)泡法,本實驗采用后者。由于發(fā)泡劑AC 是通用的有機發(fā)泡劑中發(fā)氣量最大(為250300mlPg) ,且有放熱量較小、分散性好、釋放氮氣為主又不易從泡體中逸出等優(yōu)點,故采用AC 作為發(fā)泡劑。AC 分解的主反應是強的放熱反應,次級反應是吸熱反應,由于主反應溫度與次級反應的反應溫度相差不大,故加入ZnO 發(fā)泡助劑以增大發(fā)泡的溫度區(qū)間,同時ZnO 還抑制AC 分解的次級反應,從而防止生成異氰酸和氨氣對設備造成腐蝕。實踐證明:當ZnO/AC = 0.1 時,發(fā)泡助劑的效果最為明顯3 。考慮到EVA 結晶度隨VA 含量增大而減小,而且它的晶區(qū)溫度高于它的熔點(即在其熔限內(nèi)) 時,粘度急劇下降,這對發(fā)泡是不利的,故須加交聯(lián)劑以增大其粘度。本實驗選擇DCP 為交聯(lián)劑,同時選擇1 ,22二乙烯基苯作交聯(lián)助劑。1 實驗部分1.1 實驗原料EVA(VA 含量為14 %) :北京有機化工廠Hst :工業(yè)級DCP(分解溫度171 、半衰期為1min)AC:工業(yè)級,廣州助劑化工廠ZnO :工業(yè)級1 ,22二乙烯基苯:化學純,上?；瘜W試劑公司1.2 儀器與設備QLB D 型平板硫化機:青島化工學院機械廠LJ 1000 型拉伸實驗機:廣州實驗儀器廠SK160 型雙輥塑煉機:上海橡膠機械廠XRZ 熔融指數(shù)測定儀:長春第二材料試驗機廠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:實踐發(fā)現(xiàn):由于EVA 粘度低,在物料混合時,可省去捏和工藝,僅用混煉分步投料法。1.3.2 性能測試拉伸強度:執(zhí)行GB1040 2MFR :執(zhí)行GB3682 83密度:執(zhí)行GBPT6343 199542 結果與討論基本配方質量(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。實驗證明:當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;對上述結果予以分析:在實驗條件下,當DCP 的量大于或等于0.6 時,其交聯(lián)速率過大,此時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(受力處于暫時的平衡) ,但內(nèi)壓不至于破壞EVA 的交聯(lián)體系,當卸去外壓時,產(chǎn)生龜裂、皺折。從理論上推測:當DCP 用量小于某一定值時,此定值對應著某一凝膠量,而此凝膠量是獲得好泡沫體的最小值(約為65 %) 。圖1 DCP 用量對表觀總密度的影響由圖1 可知:當DCP 的量在0.1 和0.5 之間時,制品的表觀總密度隨DCP 量的增大而減小。這是在實驗條件下,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:在實驗條件下,制品的拉伸強度隨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,制品的拉伸強度應隨DCP 用量的增大而減小,但本實驗在制樣時未去掉結皮層,因此它的影響不可忽略,甚至在DCP 用量較小時起主導因素,使拉伸強度有一定程度的增加;當DCP 用量超過0.3 時,制品的表觀總密度為主導因素,拉伸強度降低6 。圖2 DCP 用量對拉伸強度的影響(AC = 15)兼顧制品的表觀總密度和拉伸強度等因素,DCP的量宜選0.5 份。2.2 AC 用量對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,表觀總密度較低,15 份時出現(xiàn)峰值1 這是由于:當AC 的量較小時,發(fā)氣量小,AC分解氣體的速率與DCP 交聯(lián)反應的速率相適應,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,導致制品的表觀總密度逐漸增加。當AC 的量為11 份時,制品的表觀總密度較小。圖4 AC 用量對斷裂伸長率的影響(DCP = 0.5)圖5 AC 用量對拉伸強度的影響(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AC 量較小時,AC 分解速率與DCP 交聯(lián)速率相適應,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AC 的量超過15 份時,其斷裂伸長率增大。從圖5 可知,隨著AC 用量的增加,制品的拉伸強度呈增大趨勢,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,故制品的表觀總密度最小,但此時的結皮層對拉伸強度的影響很大,反而使制品的拉伸強度增加了。兼顧制品的表觀總密度、拉伸強度和伸長率三個因素(如圖6 所示) ,AC 取11 份合適。2.3 模壓時間和溫度對EVA 發(fā)泡的影響從理論上講:模壓時間過短,出現(xiàn)粘膜、泡材底面破裂。其原因是:當交聯(lián)時間較短時,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 承受不了強大氣壓的沖擊而破裂;若模壓時間過長,則導致制品的交聯(lián)度過大,出現(xiàn)泡材收縮5 。圖6 拉伸強度、斷裂伸長率和表觀總密度的關系圖 原料混煉的上限溫度由DCP 交聯(lián)反應的半衰期10 分鐘所對應的溫度決定,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,從而導致制品成型時間不易控制;溫度過低,導致AC 分解速度和DCP 交聯(lián)速度不相適應, 使體系的凝膠量小于65 % ,不能得到