一种轻质耐磨防水的eva材料的制作方法
【专利摘要】本发明属于EVA材料领域，具体为一种轻质耐磨防水的EVA材料，包括如下重量份的各物质，EVA 30?45份、天然橡胶10?15份、聚乙烯吡咯烷酮1?5份，还包括耐磨相，所述耐磨相为耐磨剂、白炭黑或羟基锡酸锌；所述耐磨相为耐磨剂时重量份为：10?15份；所述耐磨相为白炭黑或羟基锡酸锌时重量份为20?30份；还包括发泡相，所述发泡相为发泡剂或者小密度的惰性气体；在发泡相为发泡剂时重量份为3?10份；在发泡相为小密度惰性气体时重量份为10?15份，所述小密度的惰性气体是指：氢气、氦气、氮气或者氩气。其有效提高EVA材料的硬度及耐磨特性，同时也保存了EVA材料的柔软特性。
【专利说明】
一种轻质耐磨防水的EVA材料
技术领域
[0001 ]本发明属于EVA材料领域，具体为一种轻质耐磨防水的EVA材料。
【背景技术】
[0002] 乙烯-醋酸乙烯共聚物又称EVA树脂，在常温下为固体，加热熔融到一定程度变为 能流动并具有一定黏度的液体。在固态时其具有良好的柔软性、透明性、表面光泽性、化学 稳定性、抗老化以及耐臭氧强度，并且无毒性;加热到50°C时仍具有较好的可绕性，且与填 料的掺混性好，着色和成形加工性好。因此，在实际生产生活中该物质可用作各类拼图玩 具、发泡鞋材、薄膜EVA、电线电缆与热熔胶等。
[0003] 但在实际应用中EVA材质也存在各类缺陷，如用于拼图玩具、发泡鞋材等领域时其 缺点是容易变形，主要原因是:在用于拼图玩具及发泡鞋材时，为了降低拼图玩具及发泡鞋 材的密度，在制作过程中将EVA制作成发泡体，发泡体的EVA在长时间受到外力作用时会发 生局部磨损破裂进而吸水，既增加了拼图玩具及发泡鞋材的重量又降低其力学性能，进而 导致变形;EVA材质在用于薄膜EVA、电线电缆与热熔胶时，需要控制的关键因素是:如何保 证EVA材料低收缩率、高透光率、高剥离强度、优异的耐候性和加工性等特性。
[0004] 现有技术中为了扩大EVA的应用范围，该技术领域的人员针对EVA的具体技术领域 对其进行不同形式的接枝改性，如为了改善EVA的综合力学性能，中国专利CN102558420A提 出"一种倍半硅氧烷改性的醋酸乙烯酯共聚物及其制备方法"，具体为:按质量比的组成为 醋酸乙烯酯35~45;改性单体10~15;引发剂0.5~1;复合乳化剂2.5~5;胶体保护剂4~6; 去离子水40~60;所述改性单体由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙 烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯混合组成，按质量比的组成为甲基丙烯酸甲酯1~2、甲基丙烯酸乙 酯2~3、甲基丙烯酸丁酯2~3、丙烯酸2~3、甲基丙烯酸羟乙酯3~4;所述复合乳化剂由倍 半硅氧烷和辛基酚聚氧乙烯（10)醚组成，按质量比，倍半硅氧烷:辛基酚聚氧乙烯（10)醚为 1:1;所述倍半硅氧烷为三磺酸基型异丁基倍半硅氧烷，其笼状硅氧结构的尺寸1.5~ 3.Onm;所述一种倍半硅氧烷改性的醋酸乙烯酯共聚物的制备方法包括以下步骤:1)在配有 搅拌器、回流冷凝管、2个滴液漏斗的四口烧瓶反应装置中放入磁转子，按原料配比加入去 离子水与聚乙烯醇，水浴加热，开启冷凝回流、搅拌，调节水温至45~50°C直至聚乙烯醇完 全溶解;2)调节水温至65~75°C，按原料配比加入复合乳化剂、引发剂，然后加入醋酸乙烯 酯和改性单体反应后，熟化，熟化期间加入NaHC03调节pH值为6~7，得倍半硅氧烷改性的醋 酸乙烯酯共聚物。但上述技术方案存在最大的技术问题是在上述申请文本中的倍半硅氧烷 需要另行制备，增加了产品的工艺时间以及工艺成本，且得到所述成品的成品率低。另外其 虽然提高了醋酸乙烯酯共聚物的耐水性及硬度，但损失了醋酸乙烯酯共聚物的柔软性及弹 性，在应用到具体产品时，产品的抗剪切性能降低。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种轻质耐磨防水的EVA材料，其有效提高 EVA材料的硬度及耐磨特性，同时也保存了EVA材料的柔软特性。
[0006] 为了实现上述技术目的，本发明采取的具体的技术方案为，一种轻质耐磨防水的 EVA材料，包括如下重量份的各物质， EVA 30-45份 天然橡胶10-15份 聚乙烯吡咯烷酮1-5份 还包括耐磨相，所述耐磨相为耐磨剂、白炭黑或羟基锡酸锌;所述耐磨相为耐磨剂时重 量份为:1〇_15份;所述耐磨相为白炭黑或羟基锡酸锌时重量份为20-30份； 还包括发泡相，所述发泡相为发泡剂或者小密度的惰性气体;在发泡相为发泡剂时重 量份为3-10份;在发泡相为小密度惰性气体时重量份为10-15份，所述小密度的惰性气体是 指:氢气、氦气、氮气或者氩气。
[0007] 作为本发明改进的技术方案，所述EVA中含VA重量百分含量为40%-70%。
[0008]作为本发明进一步改进的技术方案，所述EVA中含VA重量百分含量优选为45%-60% 作为本发明改进的技术方案，在发泡相为发泡剂时，所述EVA材料是采用下述步骤制备 而成:a、分别将EVA与天然橡胶加热至熔融状态，得到EVA恪体与天然橡胶熔体;b、在恒温下 将EVA熔体、天然橡胶熔体、发泡剂、耐磨相与聚乙烯吡咯烷酮混合均匀得到混合品，所述恒 温的温度是能使得EVA熔体与天然橡胶均能处于熔体状态的温度;c、将混合品冷却至室温 既得到EVA材料。
[0009] 作为本发明进一步改进的技术方案，步骤C中在恒温下将EVA熔体、天然橡胶熔体、 发泡剂与聚乙烯吡咯烷酮混合均匀是在密闭容器中进行的。
[0010] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述恒温的温度为150°C_160°C。
[0011] 作为本发明改进的技术方案，在发泡相为小密度惰性气体时，所述EVA材料是采用 下述步骤制备而成:d、分别将EVA与天然橡胶加热至熔融状态，得到EVA熔体与天然橡胶熔 体;e、在恒温下将EVA熔体、天然橡胶熔体、耐磨相与聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，得到初步混 合体;f、在恒温下将初步混合体放入真空的密闭容器中，然后向混合体中通入小密度惰性 气体直至密闭容器的压力达到1-1.5个大气压，保持3-5h;其中步骤e中所述恒温与步骤f中 所述恒温的温度相同，并且所述恒温的温度是能使得EVA熔体与天然橡胶均能处于熔体状 态的温度。
[0012] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述恒温的温度为150 °C -160 °C。
[0013] 作为本发明进一步改进的技术方案，步骤fVj、密度惰性气体采用变速通入，即在恒 温的1个小时内小密度惰性气体流速为〇. 3-0.5m/s，在恒温的1个小时后小密度惰性气体流 速为 0.05-0 .lm/s。
[0014] 作为本发明进一步改进的技术方案，在通入小密度惰性气体后密闭容器中的压力 超过设定的压力值时则停止通入小密度惰性气体。
[0015] 有益效果 EVA与天然橡胶分别熔融后共混，在采用分散有耐磨相的聚乙烯吡咯烷酮将EVA与天然 橡胶粘，使得混合后的EVA材料很好的结合了 EVA的柔软特性与天然橡胶的耐磨特性。但若 只是简单的将二者混合，则存在的问题是得到的混合后的EVA材料的密度大，不利用生产应 用，因此在制备EVA材料的过程中，采用将发泡相充入EVA熔体与天然橡胶的熔体中，并且采 用在密闭容器内实现将EVA熔体与天然橡胶熔体加入混有二氧化硅的聚乙烯吡咯烷酮混合 均匀，在冷却完成后能得到具有多孔结构的EVA材料，且EVA材料的多孔结构是均匀分布的， 从而降低EVA材料的密度。
[0016]
【具体实施方式】
[0017] 为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本 发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性 劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术 语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该 理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意 义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0019] 实施例1 一种轻质耐磨防水的EVA材料，包括如下重量份的各物质，EVA 30份、天然橡胶10份、聚 乙烯吡咯烷酮1份、耐磨剂1 〇份、发泡剂3份； 所述EVA中所含VA重量百分含量为40%。
[0020] 本实施例中的EVA材料是采用下述步骤制备而成： a、 分别将EVA与天然橡胶加热至熔融状态，得到EVA熔体与天然橡胶熔体，熔体状态的 EVA与天然橡胶能够流动，混合在一起时能彼此渗透，由于EVA与天然橡胶中均含有不饱和 键，在熔体状态部分EVA与天然橡胶还会发生聚合反应进而提高EVA与天然橡胶间的交联 度； b、 在恒温下将EVA熔体、天然橡胶熔体、发泡剂、耐磨剂与聚乙烯吡咯烷酮在密闭容器 中进行混合均匀得到混合品，所述恒温的温度是能使得EVA熔体与天然橡胶均能处于熔体 状态的温度，在这里温度的设定为150°C，目的在于既使EVA与天然橡胶均保持为熔体状态 又能使得发泡剂发生热分解，进而使得混合品为发泡体； c、 将混合品冷却至室温即得到EVA材料。
[0021] 实施例2 一种轻质耐磨防水的EVA材料，包括如下重量份的各物质，EVA 45份、天然橡胶15份、聚 乙烯吡咯烷酮5份、白炭黑15份、氢气15份； 所述EVA中含VA重量百分含量为70%。
[0022] 上述EVA材料是采用如下步骤制备而成：d、分别将EVA与天然橡胶加热至熔融状 态，得到EVA熔体与天然橡胶熔体;e、在恒温下将EVA熔体、天然橡胶熔体、耐磨相与聚乙烯 吡咯烷酮混合均匀，得到初步混合体;f、在恒温下将初步混合体放入真空的密闭容器中，然 后向混合体中通入氢气直至密闭容器的压力达到1.5个大气压，保持5h;其中步骤e中所述 恒温与步骤f中所述恒温的温度相同均为160°C，并且所述恒温的温度是能使得EVA熔体与 天然橡胶均能处于熔体状态的温度。通过向通入氢气直至密闭容器的压力达到1.5个大气 压，并保持5h，目的在于:混合体内部的气体与密闭容器中的气压共同作用，使得混合体内 能形成均勾致密的气泡。
[0023]其中，为了保证制备的EVA材料含有均匀的气泡，步骤f氢气采用变速通入，即在恒 温的1个小时内氢气流速为0.5m/s，在丨旦温的1个小时后氢气流速为0. lm/s;并且在通入氢 气后密闭容器中的压力超过设定的压力值时则停止通入氢气。
[0024] 实施例3 一种轻质耐磨防水的EVA材料，包括如下重量份的各物质，EVA 45份、天然橡胶15份、聚 乙烯吡咯烷酮5份、白炭黑30份、氢气15份。
[0025] 所述EVA中含VA重量百分含量优选为70% 上述EVA材料是采用如下步骤制备而成:d、分别将EVA与天然橡胶加热至熔融状态，得 到EVA熔体与天然橡胶熔体;e、在恒温下将EVA熔体、天然橡胶熔体、耐磨相与聚乙烯吡咯烷 酮混合均匀，得到初步混合体;f、在恒温下将初步混合体放入真空的密闭容器中，然后向混 合体中通入氢气直至密闭容器的压力达到1.5个大气压，保持5h;其中步骤e中所述恒温与 步骤f中所述恒温的温度相同均为150°C，并且所述恒温的温度是能使得EVA熔体与天然橡 胶均能处于熔体状态的温度。
[0026]其中，为了使得制备的EVA材料含有均匀的气泡，步骤f氢气采用变速通入，即在恒 温的1个小时内氢气流速为0.3m/s，在恒温的1个小时后氢气流速为0.05m/s;并且在通入氢 气后密闭容器中的压力超过设定的压力值时则停止通入氢气。
[0027] 实施例4 一种轻质耐磨防水的EVA材料，包括如下重量份的各物质，EVA 30份、天然橡胶10份、聚 乙烯吡咯烷酮1份、羟基锡酸锌20份、氮气10份。
[0028] 所述EVA中含VA重量百分含量优选为45% 上述EVA材料是采用如下步骤制备而成:d、分别将EVA与天然橡胶加热至熔融状态，得 到EVA熔体与天然橡胶熔体;e、在恒温下将EVA熔体、天然橡胶熔体、耐磨相与聚乙烯吡咯烷 酮混合均匀，得到初步混合体;f、在恒温下将初步混合体放入真空的密闭容器中，然后向混 合体中通入氮气直至密闭容器的压力达到1个大气压，保持3h;其中步骤e中所述恒温与步 骤f中所述恒温的温度相同均为150°C，并且所述恒温的温度是能使得EVA熔体与天然橡胶 均能处于熔体状态的温度。
[0029]其中，为了使得制备的EVA材料含有均匀的气泡，步骤f氮气采用变速通入，即在恒 温的1个小时内氮气流速为0.3m/s，在恒温的1个小时后氮气流速为0.05m/s;并且在通入氮 气后密闭容器中的压力超过设定的压力值时则停止通入氮气。
[0030] 实施例5 一种轻质耐磨防水的EVA材料，包括如下重量份的各物质，EVA 35份、天然橡胶13份、聚 乙烯吡咯烷酮3份、羟基锡酸锌12份、氩气12份。
[0031] 所述EVA中含VA重量百分含量优选为40% 上述EVA材料是采用如下步骤制备而成:d、分别将EVA与天然橡胶加热至熔融状态，得 到EVA熔体与天然橡胶熔体;e、在恒温下将EVA熔体、天然橡胶熔体、耐磨相与聚乙烯吡咯烷 酮混合均匀，得到初步混合体;f、在恒温下将初步混合体放入真空的密闭容器中，然后向混 合体中通入氩气直至密闭容器的压力达到1.2个大气压，保持4h;其中步骤e中所述恒温与 步骤f中所述恒温的温度相同均为155°C，并且所述恒温的温度是能使得EVA熔体与天然橡 胶均能处于熔体状态的温度。
[0032] 其中，为了使得制备的EVA材料含有均匀的气泡，步骤f氩气采用变速通入，即在恒 温的1个小时内氩气流速为〇. 4m/s，在恒温的1个小时后氩气流速为0.08m/s;并且在通入氩 气后密闭容器中的压力超过设定的压力值时则停止通入氩气。
[0033] 实施例6 一种轻质耐磨防水的EVA材料，包括如下重量份的各物质，EVA 40份、天然橡胶13份、聚 乙烯吡咯烷酮3份、羟基锡酸锌27份、氦气12份。
[0034] 所述EVA中含VA重量百分含量为45%。
[0035] 上述EVA材料是采用如下步骤制备而成：d、分别将EVA与天然橡胶加热至熔融状 态，得到EVA熔体与天然橡胶熔体;e、在恒温下将EVA熔体、天然橡胶熔体、耐磨相与聚乙烯 吡咯烷酮混合均匀，得到初步混合体;f、在恒温下将初步混合体放入真空的密闭容器中，然 后向混合体中通入氦气直至密闭容器的压力达到1.2个大气压，保持3.5h;其中步骤e中所 述恒温与步骤f中所述恒温的温度相同均为155°C，并且所述恒温的温度是能使得EVA熔体 与天然橡胶均能处于熔体状态的温度。
[0036]其中，为了使得制备的EVA材料含有均匀的气泡，步骤f氦气采用变速通入，即在恒 温的1个小时内氦气流速为0.4m/s，在恒温的1个小时后氦气流速为0.06m/s;并且在通入氦 气后密闭容器中的压力超过设定的压力值时则停止通入氦气。
[0037] 实施例7 一种轻质耐磨防水的EVA材料，包括如下重量份的各物质，EVA 40份、天然橡胶13份、聚 乙烯吡咯烷酮3份、羟基锡酸锌27份、氮气12份。
[0038] 所述EVA中含VA重量百分含量为45%。
[0039] 上述EVA材料是采用如下步骤制备而成：d、分别将EVA与天然橡胶加热至熔融状 态，得到EVA熔体与天然橡胶熔体;e、在恒温下将EVA熔体、天然橡胶熔体、耐磨相与聚乙烯 吡咯烷酮混合均匀，得到初步混合体;f、在恒温下将初步混合体放入真空的密闭容器中，然 后向混合体中通入氦气直至密闭容器的压力达到1.2个大气压，保持3.5h;其中步骤e中所 述恒温与步骤f中所述恒温的温度相同均为155°C，并且所述恒温的温度是能使得EVA熔体 与天然橡胶均能处于熔体状态的温度。
[0040] 其中，为了使得制备的EVA材料含有均匀的气泡，步骤f氦气采用变速通入，即在恒 温的1个小时内氦气流速为0.4m/s，在恒温的1个小时后氦气流速为0.06m/s;并且在通入氦 气后密闭容器中的压力超过设定的压力值时则停止通入氦气。
[0041 ] 实施例8 一种轻质耐磨防水的EVA材料，包括如下重量份的各物质，EVA 40份、天然橡胶13份、聚 乙烯吡咯烷酮3份、羟基锡酸锌27份、氮气12份。
[0042] 所述EVA中含VA重量百分含量为60%。
[0043] 上述EVA材料是采用如下步骤制备而成：d、分别将EVA与天然橡胶加热至熔融状 态，得到EVA熔体与天然橡胶熔体;e、在恒温下将EVA熔体、天然橡胶熔体、耐磨相与聚乙烯 吡咯烷酮混合均匀，得到初步混合体;f、在恒温下将初步混合体放入真空的密闭容器中，然 后向混合体中通入氦气直至密闭容器的压力达到1.2个大气压，保持3.5h;其中步骤e中所 述恒温与步骤f中所述恒温的温度相同均为155°C，并且所述恒温的温度是能使得EVA熔体 与天然橡胶均能处于熔体状态的温度。
[0044]其中，为了使得制备的EVA材料含有均匀的气泡，步骤f氦气采用变速通入，即在恒 温的1个小时内氦气流速为0.4m/s，在恒温的1个小时后氦气流速为0.06m/s;并且在通入氦 气后密闭容器中的压力超过设定的压力值时则停止通入氦气。
[0045]表1实施例1-8所得的EVA材料的综合性能与现有技术中的EVA材料的综合性能对 比表
以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发 明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思 的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种轻质耐磨防水的EVA材料，其特征在于，包括如下重量份的各物质， EVA 30-45份 天然橡胶10-15份 聚乙烯吡咯烷酮1-5份 还包括耐磨相，所述耐磨相为耐磨剂、白炭黑或羟基锡酸锌;所述耐磨相为耐磨剂时重 量份为:1〇_15份;所述耐磨相为白炭黑或羟基锡酸锌时重量份为20-30份； 还包括发泡相，所述发泡相为发泡剂或者小密度的惰性气体;在发泡相为发泡剂时重 量份为3-10份;在发泡相为小密度惰性气体时重量份为10-15份，所述小密度的惰性气体是 指:氢气、氦气、氮气或者氩气。2. 根据权利要求1所述的一种轻质耐磨防水的EVA材料，其特征在于，所述EVA中含VA重 量百分含量为40%_70%。3. 根据权利要求1所述的一种轻质耐磨防水的EVA材料，其特征在于，所述EVA中含VA重 量百分含量优选为45%_60% 根据权利要求1-3任一所述的一种轻质耐磨防水的EVA材料，其特征在于，在发泡相为 发泡剂时，所述EVA材料是采用下述步骤制备而成:a、分别将EVA与天然橡胶加热至熔融状 态，得到EVA恪体与天然橡胶熔体;b、在恒温下将EVA熔体、天然橡胶熔体、发泡剂、耐磨相与 聚乙烯吡咯烷酮混合均匀得到混合品，所述恒温的温度是能使得EVA熔体与天然橡胶均能 处于熔体状态的温度;c、将混合品冷却至室温既得到EVA材料。4. 根据权利要求4所述的一种轻质耐磨防水的EVA材料，其特征在于，步骤c中在恒温下 将EVA熔体、天然橡胶熔体、发泡剂与聚乙烯吡咯烷酮混合均匀是在密闭容器中进行的。5. 根据权利要求4所述的一种轻质耐磨防水的EVA材料，其特征在于，所述恒温的温度 为 150。0160。。。6. 根据权利要求1-3任一所述的一种轻质耐磨防水的EVA材料，其特征在于，在发泡相 为小密度惰性气体时，所述EVA材料是采用下述步骤制备而成:d、分别将EVA与天然橡胶加 热至熔融状态，得到EVA熔体与天然橡胶熔体;e、在恒温下将EVA熔体、天然橡胶熔体、耐磨 相与聚乙烯吡咯烷酮混合均匀，得到初步混合体;f、在恒温下将初步混合体放入真空的密 闭容器中，然后向混合体中通入小密度惰性气体直至密闭容器的压力达到1-1.5个大气压， 保持3-5h;其中步骤e中所述恒温与步骤f中所述恒温的温度相同，并且所述恒温的温度是 能使得EVA熔体与天然橡胶均能处于熔体状态的温度。7. 根据权利要求7所述的一种轻质耐磨防水的EVA材料，其特征在于，所述恒温的温度 为 150。0160。。。8. 根据权利要求7所述的一种轻质耐磨防水的EVA材料，其特征在于，步骤f小密度惰性 气体采用变速通入，即在恒温的1个小时内小密度惰性气体流速为〇. 3-0.5m/s，在恒温的1 个小时后小密度惰性气体流速为0.05-0. lm/s。9. 根据权利要求9所述的一种轻质耐磨防水的EVA材料，其特征在于，在通入小密度惰 性气体后密闭容器中的压力超过设定的压力值时则停止通入小密度惰性气体。
【文档编号】C08L39/06GK105906931SQ201610432323
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】黄思坦
【申请人】福建省晋江市华银鞋材有限公司