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【前言
】
下面从配方与工艺方面入手进行研究,获得具有优异性能的EVA轻质发泡弹性鞋材。
王勇均
EVA轻质发泡弹性鞋材的研制
作者:涂思敏
目前运动鞋底绝大部分都是EVA(乙烯/醋酸乙烯共聚物)及其与橡胶、塑料等共混并用的发泡材料。
然而这些鞋底,存在着共同的缺点,即成型工艺复杂、成本高、回收再利用困难。运动鞋轻便、超轻化、工艺简单并能保持其优异的性能,就成为鞋材开发的主要方向。
下面从配方与工艺方面入手进行研究,获得具有优异性能的EVA轻质发泡弹性鞋材。
原料:
EVA460,VA(醋酸乙烯)含量18%(质量分数,下同),熔体流动速率2.5 g/10min,美国杜邦公司;交联剂(99%以上),上海高桥石化精细化工公司;发泡促进剂,塑料级,荣江公司;发泡剂,AD300,上海嘉威塑料助剂公司;经表面处理CaCO3;其他助剂,市售。
工艺流程图:
一. 配方组成对制品性能影响
1.发泡促进剂对发泡工艺影响
发泡促进剂的作用是直接活化发泡剂,
降低发泡剂分解温度
,以使发泡与交联匹配。为了考察对发泡剂的影响,在注射成型条件相同、交联剂及发泡剂用量固定的条件下,选用了3种促进剂:A,B,C。A,B,C的配方及其对制品力学性能的影响见表1、表2。
实验发现,在相同的成型工艺下,3种促进剂的用量不同,对整个工艺的操作和理化性能有很大影响。A是一种很好的加工助剂,有利于加工过程,同时也可软化物料,降低发泡剂的分解温度,有利于制品脱模;但是,如果用量不当,过多则会造成酸性太强,使活性游离基被转移,从而延缓了交联,对弹性和压缩变形都不利,另外还有析出吐霜的可能。B是一类聚合物分子内润滑剂,也可降低发泡剂的分解温度。而促进剂C是碱性氧化物,可中和整个体系中的酸性,同时他还能有效地降低发泡剂的分解温度,促进交联和发泡的顺利进行。适当的促进剂C用量还有利于使闭孔发泡材料气孔结构均匀细密,提高高制品的理化性能。A,B,C三者的作用各不相同又互相补充,起协同作用,但三者有一个协同平衡范围。经过试验,发现
A为0.50%,B为0.50%,C为0.80%较为合适。
2.发泡剂用量对制品性能的影响
固定工艺条件和其他配方组成,改变发泡剂的用量,考察发泡剂用量对制品性能的影响(见表3)。
从表3可以看出,
发泡剂的用量对气泡形成和增长影响很大
。发泡剂用量太大时,会产生气泡的合并而引起泡孔尺寸
分布不均匀
。发泡剂用量以控制气泡在模腔内开始形成为佳。而且发泡剂用量对硫化程度有非常大的影响,过量时产生过硫化,物料内部产生较大的气孔,性能较差,而且物料变黄,尤其有碍于白色和浅色物料的正常调色。但发泡剂量少时,物料发泡不正常,硫化明显不足。
3.交联剂含量对制品性能影响
固定工艺条件和其他配方组成,改变交联剂的含量,考察交联剂含量对制品性能影响,见表4。
从表4可以观察到材料的熔体流动速率、制品的密度与交联剂的含量有密切关系。
随着交联剂含量的增加,熔体流动速率逐渐降低,密度先逐渐变小后又逐渐趋于稳定,出现一最小值
。这主要是由于
随着交联剂加入量的增加,熔体交联度逐渐增大,逐渐提高了熔体粘度和表面张力,降低了熔体流动速率
。当交联剂含量低于0.08%时,熔体流动性能表现较好,随着交联剂用量的增加,表面张力逐渐提高,有利于泡孔的形成和增长;当交联剂含量大于0.09%时,熔体流动性能较差,粘度大,可能导致过硫化,物料变得僵硬,变脆,表现为制品拉伸强度、撕裂强度、伸长率都有下降,甚至收缩率变大,不利于气泡的膨胀;当交联剂用量少时,硫化交联不足,发泡不正常。经试验,交联剂含量较佳范围为0.07%~0.08%。
4.弹性体NR(天然橡胶)对发泡工艺影响
用NR改性的EVA鞋料,可克服单用EVA时打滑、不耐穿刺和低温变硬等缺点,同时NR也改善了EVA树脂的粘弹性,提高共混材料的耐磨性与耐折性。经注射成型制成制品,NR含量与制品密度的关系如图2所示。
由图2可以看出,制品密度出现一个最低点,对应NR为10份左右。分析其原因,可能是NR增大到10份时,体系已具备一定的粘弹性,那些颗粒较细的发泡剂提前分解产生的气体形成较多气泡,因而制品密度呈下降趋势。而当NR含量继续增加时,体系的粘弹性继续增大。粘弹性过大就有可能阻碍气泡膨胀,制品密度又逐渐增大。NR最优值在
10份左右
。
二.发泡成型工艺对制品性能的影响
1.成型塑化温度对制品性能的影响
固定材料配方和其他工艺,改变机筒温度,试验结果见表5。