技术领域本发明涉及发泡材料技术领域，特别涉及一种EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔发泡材料及其制备方法。
背景技术：
近年来，三元乙丙橡胶（EPDM）发泡材料已被广泛使用在汽车、电子、电器、建筑等国民经济的重要行业，需求量急剧上升，但随着石油价格高涨，EPDM的价格也一路攀升，使下游生产企业成本大增，利润下滑严重。如何最优地利用EPDM，降低成本，一直是行业内研究的问题。同时，由于现在工业中许多领域对EPDM发泡材料的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、耐高温等性能有更高的要求，而且EPDM发泡材料的异味较重，各种制备用的化学原料在其制成品中易残留，各种化学品会不断侵蚀人类和生物的生存环境，生活环境不断变差，尤其是水资源和空气质量的劣化更为严重，因此，研究出新型的复合发泡材料，满足工业发展的新需求也是业内重点研究的问题之一。为了解决前述技术问题，专利申请号为021175454的中国专利公开了一种塑料、橡胶、橡胶制品的添加剂，该添加剂为300目以上的电气石粉末（负氧离子粉），在一定温度条件下，将电气石粉末（负氧离子粉）和塑料、橡胶、橡胶的原料颗粒充分结合，使得生产出的制品中含有电气石成份（负氧离子粉）。按照前述技术制作的含有电气石成份和嫩页岩（负氧离子粉）的塑料、橡胶、橡胶制品，能够广泛应用到如运动用品、医疗护具、餐饮具、办公用品、汽车内饰、装饰材料等制品上，在人们使用和接触这类制品时，这些制品会发挥电气石和嫩页岩特性（负氧离子特性），能够净化周边环境、水质，释放负氧离子，激发细胞活性，促进植物生长发育，防止电磁辐射等，使得人们从中受益，但是，由于橡胶材料与电气石粉末和嫩页岩存在材质差异，同时电气石粉末和嫩页岩还要选用高生物活性，对于发泡材料来说加工相融合后的分散性差是个较大难点，如果电气石粉末和嫩页岩不能有效均匀分散在橡胶分子中形成团堆现象，既影响了橡胶制品的品质，也不能充分释放足量的负氧离子，不能充分发挥空气能负氧离子粉的功效，制品释放负氧离子浓度在静态时不能达每立方厘米200~400个和动态时不能达每立方厘米400~1000个，起不到改善周边环境空气质量和有益身心健康的初衷，因此，如何改进以提高负氧离子粉在橡胶中分散性、降低成本、提升制品综合物性，从而增强生态健康应用范围是目前发泡材料技术领域急需解决的重要技术问题。
技术实现要素：
因此，针对上述的问题，本发明提出一种EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔二次发泡材料及其制备方法，所述EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔二次发泡材料的负氧离子粉在保持高生物活性的情况下还能够有效的与EPDM/PP/TPE原料相结合，有效提升负氧离子粉在橡胶分子上的分散性，在有效保持橡胶原有的各项优异物理性能的同时，能够有效充分释放足量的负氧离子，由其制备的制成品在静态时能持续释放负氧离子浓度高达每立方厘米1500个、动态时能持续释放负氧离子浓度高达每立方厘米8000个，能够改善环境空气质量、有益于人体健康，在国内医疗、空调、电子、制冷机组、航空、运动器材、水上运动、汽车内饰、汽车内饰、生活家居广泛保温、保湿、抗震、密封、隔音领域的材料使用上增强生态级健康功能性，且所述EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔二次发泡材料的制备方法操作简单，易于实现，适合大批量化生产使用，由其制作得到的EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔发泡材料具有负氧离子特征的同时，还具有价格低廉、拉伸强度大、断裂伸长率高、撕裂强度大、耐高温等优势，实用性强。为实现上述技术问题，本发明采取的解决方案为：一种EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔二次发泡材料，由以下重量份配比的组份制成：三元乙丙橡胶100PHR聚丙烯树脂10---30PHR热塑性弹性体TPE30---50PHR负氧离子预混粉体30---50PHR硬脂酸0.5---3PHR氧化锌2---5PHR软化剂0---5PHR抗氧剂0.5---1.5PHR交联剂1---4PHR助交联剂0.5---3PHR发泡剂2---8PHR其中所述负氧离子预混粉体由100PHR的负氧离子粉、3-5PHR的螯合型钛酸酯偶联剂、100PHR陶土构成。进一步的，原料组份的重量份配比最佳的为：三元乙丙橡胶100PHR聚丙烯树脂15PHR热塑性弹性体TPE40PHR负氧离子预混粉体40PHR硬脂酸1PHR氧化锌3PHR软化剂1.5PHR抗氧剂0.8PHR交联剂1.5PHR助交联剂1PHR发泡剂5PHR。进一步的是：所述负氧离子粉为托玛琳粉1250目、奇才R系列塑料/橡胶添加剂1250目按照1：1比例混合而成的混合粉体。进一步的是：所述螯合型钛酸酯偶联剂为螯合型钛酸酯偶联剂粉体TM-A9。进一步的是：所述硬脂酸为1808。进一步的是：所述氧化锌为陆昌C-30。进一步的是：所述软化剂为环烷油55#软化油。进一步的是：所述抗氧剂为BHT。进一步的是：所述交联剂为BIPB。进一步的是：所述助交联剂为TAIC。进一步的是：所述发泡剂为OBSH。一种所述的EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔发泡材料的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）制备负氧离子预混粉体；（2）混炼；（3）热炼；（4）出片；（5）闭孔发泡；（6）冷却、定型。进一步的，该制备方法的步骤具体如下：(1)制备负氧离子预混粉体：按照重量份配比将负氧离子粉（托玛琳粉1250目+奇才R系列塑料/橡胶添加剂1250目1：1混合粉体）、螯合型钛酸酯偶联剂、陶土共混搅拌12分钟，搅拌过程中持续控温80℃±5℃，搅拌完成得到所述负氧离子预混粉体；（2）混炼：将三元乙丙橡胶、聚丙烯、TPE、负氧离子预混粉体、硬脂酸、氧化锌、软化剂、抗氧剂混合成的混合物投入密炼机加压至6---8公斤捏炼10---15分钟，温度达到140---145℃时快速充冷水降温，待温度降到110---115℃时加入交联剂、助交联剂、发泡剂再捏炼2---3分钟，待物料充分混合溶解后出料，得到混炼胶；（3）热炼：将步骤（2）所得混炼胶投入18寸开炼机中先厚通两次，再薄通两次，再厚通两次使各组份材料进一步混合，温度控制在105---110℃；（4）出片：将步骤（3）所得胶料投入16寸开炼机出片，控制好出片的长宽厚度，温度控制在95---100℃；（5）闭孔发泡：将步骤（4）所得料片称重，装入1300吨硫化机模内发泡，硫化温度控制在160---165℃；时间30---35分钟，卸压即得高弹性发泡体；（6）冷却、定型：将由步骤（5）所得高弹性发泡体自然冷却2---3天，待产品充分冷却收缩后入库或加工。通过采用前述技术方案，本发明的有益效果：如上所述设计的EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔二次发泡材料与现有技术相比，具有如下优势：1、现有技术中通常是将负氧离子粉、陶土分别直接加入橡胶中作为填料使用，选用的陶土都是各自进行过表面活性处理的，则陶土能更好的与橡胶分子形成基团，因此，在填充过程中陶土会优先与橡胶分子结合，降低了橡胶分子与负氧离子粉的结合有效率，不利于负氧离子粉与橡胶分子的充分融合，负氧离子粉的分散差，或加入的陶土受潮甚至轻微抱团，也易造成填料的分散性不均等不良弊端，不利于负氧离子粉与橡胶分子的充分融合，负氧离子粉的分散差；而本发明用于与EPDM/PP/TPE共混发泡使用的负氧离子粉事先与螯合型钛酸酯偶联剂、陶土进行了预混处理，螯合型钛酸酯偶联剂是起到嫁接的桥梁的作用，帮助负氧离子粉、陶土之间相融合并且形成稳定的预混粉体,即将负氧离子粉、陶土混合为一个具有稳定的分子结构状态的独立粉体，二者以整体方式填充分散加入橡胶分子中，分散率同步，与橡胶分子的结合具有同步性，则填充过程中二者作为整体的预混粉体能更均衡分布在橡胶分子中，而且每个橡胶分子基团中包覆的填充物质成分更加具有一致性，有效的解决了负氧离子粉、陶土各自分别加入橡胶时存在的分散性问题。2、螯合型钛酸酯偶联剂使得负氧离子粉、陶土之间相融合并且形成稳定的预混粉体,预混粉体作为独立的粉体，其中包含的负氧离子粉、陶土之间相对处于一个稳定的分子结构状态，能够稳固负氧离子粉体分子结构性质，同时由于陶土中的成分含量相对多而杂，能够促使辅助吸收其它负离子，有助于负氧离子粉释放的负离子与氧气结合生成负氧离子，能够对橡胶分子持续作用产生负氧离子的正常释放量作为保障，从而增强释放负氧离子的持久性，因此，用螯合型钛酸酯偶联剂将负氧离子粉、陶土进行预混之后对负氧离子的释放量的持久性有很显著效果。3、通常在无机填料（负氧离子粉、陶土）分散在橡胶介质中时存在着沉降平衡,即当填料粒子所受的重力与填料粒子分散介质相界面作用力这两种相反效应的力相等时,粒子分布会达到平衡，现有技术中的无机填料（负氧离子粉、陶土）的表面是呈极性,亲水,填料粒子所受的重力大于相界面的作用力,填料基本上沉降,对应活化率为0;而本发明中，预混处理时螯合型钛酸酯偶联剂使得负氧离子粉、陶土表面包覆有机长链基团使其表面呈非极性,与极性分散介质水相界面的排斥作用力增强,沉降平衡被破坏,相对沉降体积也随之减小，活化率随之增大；因此，由EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔二次发泡材料制备的制品能够保持高生物活性，能够有效充分释放足量的负氧离子，在静态时能持续释放负氧离子浓度高达每立方厘米1500个、动态时能持续释放负氧离子浓度高达每立方厘米8000个，能够改善环境空气质量、有益于人体健康，增强生态级健康功能性。4、采用了螯合型钛酸酯偶联剂，螯合型钛酸酯偶联剂具有极好的水解稳定性，适用于高湿填充剂和含水聚合物体系，螯合型钛酸酯偶联剂中的烷氧基和无机填料表面所吸附的微量羧基或羟基形成化学结合，最终会在无机物和有机物界面之间形成有机活性单分子层，即在无机填料与橡胶基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了无机填料与橡胶之间粘合强度，提高了复合材料的性能，同时还可以防止其它介质向界面渗透，改善了界面状态，从而大大提高复合材料的性能，可提高产品的耐磨性和耐老化性能，并且能减小胶料用量，从而降低成本了；同时螯合型钛酸酯偶联剂的钛酸酯在聚烯烃之类的热塑性聚合物中不发生酯交换反应，由于存在大量长链的碳原子数提高了和高分子体系的相溶性，引起无机物界面上表面能的变化，具有柔韧性及应力转移的功能，产生自润滑作用，导致粘度大幅度下降，改善加工工艺，增加制品的延伸率和撕裂强度，提高冲击性能，可提高钛酸酯与芳烃聚物的相溶性。5、本发明中独特的预混配合比例、温度、时间及整体生产工艺、配方经长期、大量实验对比并测试效果综合后改良总结出，负氧离子粉为托玛琳粉1250目+奇才R系列塑料/橡胶添加剂1250目1：1混合粉体，具有显著功能性，突出区别于其它显而易见的设想或推理，付出的研发成本和能取得经济效益分析上具有生产量化、工业自动化程度革新，产出至成品橡胶海棉经客户为期半年的试用已符合功能性要求，并经权威第三方测试机构检测验证，获得有资质认证的正规产品报告书，就构成了新技术研发的具有显著功能性的负氧离子产品。对比已有生产工艺中从密炼段中温度、时间；出片工艺段中温度、时间；硫化发泡段中温度、时间都有做技术层面变动，更适于负氧离子粉体在制品生产工艺中的应用特性要求。6、本发明的配方中含有电气石成份和嫩页岩（负氧离子粉）两种不同物质但效果更加显著，且与陶土预先混合形成预混粉体，能够净化周边环境、水质，释放负氧离子，激发细胞活性，促进植物生长发育，防止电磁辐射等，使得人们从中受益。具体实施方式以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法，如下表1所示为实施例中所用原材料的来源、商品名。表1、原材料的来源、商品名以下提供本发明的一些具体实施例，以助于进一步理解本发明，但本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。实施例1一种EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔二次发泡材料的制备方法，包括如下步骤：(1)制备负氧离子预混粉体：将100PHR的托玛琳粉、100PHR的奇才R系列塑料/橡胶添加剂1250目、5PHR的螯合型钛酸酯偶联剂、100PHR陶土投入Φ800*1000mm高速搅拌罐，搅拌12分钟，搅拌过程中持续控温80℃±5℃，搅拌完成得到所述负氧离子预混粉体，将负氧离子预混粉体按照配方重量份配比称重分装；（2）混炼：将100PHR的三元乙丙橡胶、15PHR的聚丙烯、40PHR的TPE、40PHR的负氧离子预混粉体、1PHR的硬脂酸、3PHR的氧化锌、1.5PHR的软化剂、0.8PHR的抗氧剂混合成的混合物投入密炼机加压至7公斤捏炼12分钟，温度达到142℃时快速充冷水降温，待温度降到115℃时加入1.5PHR的交联剂、1PHR的助交联剂、5PHR的发泡剂再捏炼2分钟，待物料充分混合溶解后出料，得到混炼胶；（3）热炼：将步骤（2）所得混炼胶投入18寸开炼机中先厚通两次，再薄通两次，再厚通两次使各组份材料进一步混合，温度控制在110℃；（4）出片：将步骤（3）所得胶料投入16寸开炼机出片，控制好出片的长宽厚度，温度控制在98℃；（5）闭孔发泡：将步骤（4）所得料片称重，装入1300吨硫化机模内发泡，硫化温度控制在163℃；时间32分钟，卸压即得高弹性发泡体；（6）冷却、定型：将由步骤（5）得到的高弹性发泡体自然冷却2---3天，待产品充分冷却收缩后入库或加工。实施例1制备得到的EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔二次发泡材料的物理性能如下表2所示：表2、实施例1物理性能表所述EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔二次发泡材料，其负氧离子粉具有高生物活性和高分散性，能有效均匀分散在橡胶分子中形成团堆现象，每一个橡胶分子泡孔内含有足够的负氧离子粉体，能够永久持续并保持高效能的释放负氧离子，保证了EPDM/PP/TPE优异物性的同时，能赋予其制成品健康功能性。所述EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔二次发泡材料在医疗方面的效用：1、在神经系统的方面，能加强大脑皮层功能及脑力活动，振奋精神，提高工作效益，改善睡眠质量，还可使脑组织的氧化过程力度加强，使脑组织获得更多的氧。2、在心血管系统方面，能够扩张血管，解除动脉血管痉挛，达到降低血压的目的，改善心脏功能和改善心肌营养，有利于高血压和心脑血管疾患病人的病情恢复。3、在血液系统方面，使血液变慢、延长凝血时间，能使血中含氧量增加，有利于血氧输送、吸收和利用。4、在呼吸系统方面，负氧离子通过呼吸道进入人体，它可以提高人的肺活量。有人曾经试验，在玻璃面罩中吸入空气负离子30分钟，可使肺部吸收氧气量增加2%，而排出二氧化碳量可增加14.5%，故有改善和增加肺功能的作用。5、采用托玛琳粉，能产生远红外线，远红外线对人的中枢神经系统具有保健作用，可加速血液循环，改善脑组织微循环状况，使脑细胞得以充分的氧气及养料供给，加强新陈代谢，使大脑皮层失衡状况得以改变，加深抑制过程，起到镇静、安眠作用；并且对人体循环系统也具有调节，人体吸收大量远红外后的热效应可使皮肤温度升高，刺激皮内热感应器，通过丘脑反射使血管平滑肌松弛，血管扩张血流加快，并引起血管活性物质的释放，血管张力降低，使小动脉、毛细动脉及毛细静脉扩张，促使血流加快，从而带动人体大循环的加快，由于血流加快，使大量远红外能量被带到全身各组织器官中，作用到微循环系统，调节了微循环血管的收缩功能，使纤细的管径变粗，加强血液流动，瘀滞扩张的血管变滞流为线流，这就是远红外对微循环血管的双向调节。最重要的是还有延缓衰老，延年益寿的作用，远红外加速循环，使代谢更加旺盛，提高机体组织器官功能，延缓器官衰退进程，经常处于良好的运行状态，达到人体延缓衰老、延年益寿的目的。借着微弱电流的作用，矿物质容易被吸收，并非单独作用，而会发挥复合作用，产生各种效果。所述EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔二次发泡材料具有如上所述的多项健康功能性，扩展了所述EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔二次发泡材料的应用范围，能够在国内医疗、空调、电子、制冷机组、航空、运动器材、水上运动、汽车内饰、汽车内饰、生活家居广泛保温、保湿、抗震、密封、隔音领域等材料上广泛使用。例如，当所述EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔二次发泡材料制备为护腕、护肘、护膝、护肩、护颈、护腰、护踝、手套、头盔、骑行服等运动用品、医疗护具被使用者长期穿戴使用时具有如下健康功能：净化血液改善呼吸机能；促进新陈代谢和愈合能力；调节内分泌，缓和紧张情绪，有助睡眠；消除正电荷对人体（如气管、支气管）的刺激；有明显的降压作用，可改善心肌功能，增加心肌营养；优化空气，除甲醛，消除空气中PM2.5等入肺颗粒。当所述EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔二次发泡材料制备为汽车内饰如座垫、顶棚、腰垫、踏垫、方向盘套等，室内内饰家居用品如保温隔热、装饰面、瑜伽垫、坐垫等制成品，可以中和甲醛，净化空气，改善提高空气质量，提高驾乘安全、舒适度，提振操控精神状况，创造有氧生态生活空间。实施例2实施例2中所述EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔二次发泡材料的制备方法与实施例1完全一致，区别在于实施例2的步骤（2）中所用的原料的重量配比如下：三元乙丙橡胶100PHR聚丙烯树脂25PHR热塑性弹性体TPE45PHR负氧离子预混粉体45PHR硬脂酸2PHR氧化锌3.5PHR软化剂3PHR抗氧剂1PHR交联剂2.5PHR助交联剂2PHR发泡剂6PHR。实施例2制备得到的EPDM/PP/TPE/负氧离子粉共混闭孔二次发泡材料的物理性能如下表3所示：表3、实施例2物理性能表以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。