一种硅橡胶/EPDM/LDPE三元共混发泡材料及其制备方法与流程

本发明属于材料共混改性领域，具体涉及一种硅橡胶/三元乙丙橡胶(EPDM)/低密度聚乙烯(LDPE)三元共混发泡材料及其制备方法。
背景技术：
：硅橡胶是一种性能优良的材料，应用很广，但是一般的高温硫化型硅橡胶是线性分子链，熔体强度不高，发泡性能较差，化学稳定性不高，力学强度也不佳。三元乙丙橡胶(EPDM)是由乙烯、丙烯以及少量的第三单体共聚而成的橡胶，分子链在较宽的温度范围内保持柔性，具有优异的化学稳定性，如耐老化性、耐化学药品性、耐低温性能、耐热水性能、电绝缘性强以及冲击弹性高等。低密度聚乙烯(LDPE)分子链是支链型，熔体强度高，发泡性能好，力学性能(如拉伸强度等)也优于硅橡胶材料。制备硅橡胶/LDPE共混发泡，属于二元共混发泡，EPDM发泡性能好，用发泡性能好的EPDM和LDPE来改进发泡性能差的硅橡胶材料成为一种可能，三者共混的发泡材料可兼顾三者的优点，但硅橡胶和EPDM之间的相容性较差，无法达到预期的共混发泡效果。技术实现要素：本发明的目的：针对目前硅橡胶发泡性能较差，化学稳定性不高，力学强度不佳，硅橡胶与EPDM相容性差等问题，通过共混发泡的方法，特别是将钛酸酯配合纳米粘土作为相容剂使用，制备一种硅橡胶/EPDM/LDPE共混发泡材料。本发明的技术方案：一种硅橡胶/EPDM/LDPE三元共混发泡材料，按重量份数计，其配方包括：将硅橡胶/EPDM/LDPE三者作为基本原料，三者总重量份数为100份，硅橡胶为10～50份，EPDM为25～45份，LDPE为25～45份；相容剂，钛酸酯相容剂1份，纳米黏土相容剂1份；发泡剂，AC发泡剂3～10份；其他助剂，过氧化二异丙苯(DCP)交联剂0.5～2份，碳酸钙或云母粉无机填料0～15份，氧化锌1～6份，硬脂酸0.5～1份，甲基硅油0～50份，白炭黑0～30份，1010抗氧剂0.1份。一种硅橡胶/EPDM/LDPE三元共混发泡材料的制备方法，具体步骤包括：(1)称料按配方称量原料和各类助剂；(2)密炼密炼机温度设为115～125℃，将LDPE和EPDM及硅橡胶生胶三种基料在密炼机中密炼12～18min；(3)开炼开炼机温度设为115～125℃，在开炼过程中先加入其他助剂，最后加入DCP交联剂和AC发泡剂，打三角包5-7次，直到共混料混合均匀，将料片取下压平(附图1中所述的冷压出片)；(4)发泡剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中在170～190℃，0～10MPa条件下进行模压发泡，发泡10-15分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。作为优选，步骤(2)所述的密炼机温度为120℃。作为优选，步骤(2)中密炼机密炼15min。作为优选，步骤(3)所述的开炼机温度为120℃。作为优选，步骤(3)中将料片取下趁热压平。本发明的有益效果：硅橡胶材料和另外两种材料(EPDM和LDPE)相容性不好，本发明选用特定的相容剂(钛酸酯和纳米黏土)，其中纳米黏土对硅橡胶和EPDM相容性良好，钛酸酯相容剂也能够对硅橡胶、EPDM和LDPE之间起到相容作用，同时钛酸酯也可以作为偶联剂使用，将高分子材料与纳米黏土偶联，使得纳米黏土与高分子之间粘结性能更好。硅橡胶/EPDM/LDPE能在上述比例范围内共混发泡，降低了硅橡胶材料的发泡难度，提高了硅橡胶材料的发泡性能，同时钛酸酯还能赋予共混发泡材料一定的挠曲性。所制的共混发泡材料中硅橡胶与EPDM和LDPE很好地融合在一起，泡孔均匀，密度低而且可调。在保持柔性的温度范围内，力学性能优良，弹性良好，具有耐候、耐温、耐老化等特性，加入阻燃剂还可以阻燃，可在包装、汽车、热绝缘、建筑、缓冲衬垫和吸声降噪等领域发挥重要的作用。附图说明图1是本发明的发泡工艺流程图。图2为实施例1制备的泡沫的电子显微镜图。图3为实施例2制备的泡沫的电子显微镜图。图4为实施例3制备的泡沫的电子显微镜图。具体实施方式关于测试标准：密度按GB/T6342-1995测试；撕裂强度按GB/T529-1999测试；拉伸强度和断裂伸长率按GB/T528-1998测试。本发明的份数均为重量份，主要原料和设备分别如表1和表2所示：表1主要原料原料型号/规格生产厂家甲基-乙烯基硅橡胶生胶110-2山东省莱州市鑫泰化工有限公司三元乙丙橡胶(EPDM)3720P美国陶氏公司低密度聚乙烯(LDPE)2102TN26齐鲁石化偶氮二甲酰胺(AC)Dn≤8上海文华化工颜料有限公司过氧化二异丙苯(DCP)工业级市售硬脂酸分析纯国药集团化学试剂有限公司氧化锌分析纯国药集团化学试剂有限公司白炭黑沉淀法上海亮江钛白化工制品有限公司甲基硅油500CS常州市科源化工有限公司抗氧剂1010工业级市售表2主要设备实施例1发泡配方：甲基-乙烯基硅橡胶生胶10份，EPDM45份，LDPE45份，过氧化二异丙苯(DCP)1份，AC发泡剂4.5份，氧化锌2.1份，硬脂酸1份，甲基硅油8份，白炭黑2份，抗氧剂1010用0.1份，钛酸酯相容剂1份，纳米黏土相容剂1份，无机填料碳酸钙2份。制备工艺：(1)称料按配方称量原料和各类助剂；(2)密炼密炼机温度设为120℃，将EPDM、LDPE和硅橡胶生胶三种基料通过密炼机密炼15min左右；(3)开炼开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平；(4)发泡剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中在180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。测试结果：测得共混发泡材料表观密度为0.1g.cm-3，拉伸强度为1.1MPa，断裂伸长率为240％。电镜扫描图如附图2所示。实施例2发泡配方：甲基-乙烯基硅橡胶生胶为30份，EPDM35份，LDPE35份，过氧化二异丙苯(DCP)1.5份，AC发泡剂5份，氧化锌2.5份，硬脂酸1份，甲基硅油26份，白炭黑6份，抗氧剂1010用0.1份，钛酸酯相容剂1份，纳米黏土相容剂1份，无机填料云母粉2份。制备工艺：(1)称料按配方称量原料和各类助剂；(2)密炼密炼机温度设为120℃，将EPDM、LDPE和硅橡胶生胶三种基料通过密炼机密炼15min左右；(3)开炼开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平；(4)发泡剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中以180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。测试结果：测得共混发泡材料表观密度为0.12g.cm-3，拉伸强度为0.5MPa，断裂伸长率为121％。电镜扫描图如附图3所示。实施例3发泡配方：甲基-乙烯基硅橡胶生胶为50份，EPDM25份，LDPE25份，过氧化二异丙苯(DCP)2份，AC发泡剂7份，氧化锌3.5份，硬脂酸1份，甲基硅油45份，白炭黑10份，抗氧剂1010用0.1份，钛酸酯相容剂1份，纳米黏土相容剂1份，无机填料碳酸钙3份。制备工艺：(1)称料按配方称量原料和各类助剂；(2)密炼密炼机温度设为120℃，将EPDM、LDPE和硅橡胶生胶三种基料通过密炼机密炼15min左右；(3)开炼开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平；(4)发泡剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中以180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。测试结果：测得共混发泡材料表观密度为0.21g.cm-3，拉伸强度为0.25MPa，断裂伸长率为170.4％。电镜扫描图见附图4所示。实施例4发泡配方：甲基-乙烯基硅橡胶生胶为50份，EPDM50份，过氧化二异丙苯(DCP)2份，AC发泡剂7份，氧化锌3.5份，硬脂酸1份，甲基硅油45份，白炭黑10份，抗氧剂1010用0.1份，纳米黏土相容剂1份，无机填料碳酸钙3份。制备工艺：(1)称料按配方称量原料和各类助剂；(2)密炼密炼机温度设为120℃，将EPDM和硅橡胶生胶两种基料通过密炼机密炼15min左右；(3)开炼开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平；(4)发泡剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中以180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。测试结果：测得共混发泡材料表观密度为0.19g.cm-3，拉伸强度为0.20MPa，断裂伸长率为190.1％。实施例5发泡配方：甲基-乙烯基硅橡胶生胶为60份，EPDM40份，过氧化二异丙苯(DCP)2份，AC发泡剂7份，氧化锌3.5份，硬脂酸1份，甲基硅油45份，白炭黑10份，抗氧剂1010用0.1份，纳米黏土相容剂1份，无机填料碳酸钙3份。制备工艺：(1)称料按配方称量原料和各类助剂；(2)密炼密炼机温度设为120℃，将EPDM和硅橡胶生胶两种基料通过密炼机密炼15min左右；(3)开炼开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平；(4)发泡剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中以180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。测试结果：测得共混发泡材料表观密度为0.18g.cm-3，拉伸强度为0.21MPa，断裂伸长率为191.6％。实施例6发泡配方：甲基-乙烯基硅橡胶生胶为50份，EPDM50份，过氧化二异丙苯(DCP)2份，AC发泡剂7份，氧化锌3.5份，硬脂酸1份，甲基硅油45份，白炭黑10份，抗氧剂1010用0.1份，钛酸酯相容剂1份，无机填料碳酸钙3份。制备工艺：(1)称料按配方称量原料和各类助剂；(2)密炼密炼机温度设为120℃，将EPDM和硅橡胶生胶两种基料通过密炼机密炼15min左右；(3)开炼开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平；(4)发泡剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中以180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。测试结果：测得共混发泡材料表观密度为0.24g.cm-3，拉伸强度为0.14MPa，断裂伸长率为156.8％。实施例7发泡配方：甲基-乙烯基硅橡胶生胶为60份，EPDM40份，过氧化二异丙苯(DCP)2份，AC发泡剂7份，氧化锌3.5份，硬脂酸1份，甲基硅油45份，白炭黑10份，抗氧剂1010用0.1份，钛酸酯相容剂1份，无机填料碳酸钙3份。制备工艺：(1)称料按配方称量原料和各类助剂；(2)密炼密炼机温度设为120℃，将EPDM和硅橡胶生胶两种基料通过密炼机密炼15min左右；(3)开炼开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平；(4)发泡剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中以180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。测试结果：测得共混发泡材料表观密度为0.22g.cm-3，拉伸强度为0.16MPa，断裂伸长率为161.0％。对比实施例1不添加纳米黏土相容剂，其余配方、制备工艺与实施例4相同。发泡配方：甲基-乙烯基硅橡胶生胶为50份，EPDM50份，过氧化二异丙苯(DCP)2份，AC发泡剂7份，氧化锌3.5份，硬脂酸1份，甲基硅油45份，白炭黑10份，抗氧剂1010用0.1份，无机填料碳酸钙3份。制备工艺：(1)称料按配方称量原料和各类助剂；(2)密炼密炼机温度设为120℃，将EPDM和硅橡胶生胶两种基料通过密炼机密炼15min左右；(3)开炼开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平；(4)发泡剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中以180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。测试结果：测得共混发泡材料表观密度为0.26g.cm-3，拉伸强度为0.04MPa，断裂伸长率为90.6％。对比实施例2不添加纳米黏土相容剂，其余配方、制备工艺与实施例5相同。发泡配方：甲基-乙烯基硅橡胶生胶为60份，EPDM40份，过氧化二异丙苯(DCP)2份，AC发泡剂7份，氧化锌3.5份，硬脂酸1份，甲基硅油45份，白炭黑10份，抗氧剂1010用0.1份，无机填料碳酸钙3份。制备工艺：(1)称料按配方称量原料和各类助剂；(2)密炼密炼机温度设为120℃，将EPDM和硅橡胶生胶两种基料通过密炼机密炼15min左右；(3)开炼开炼机温度设为120℃，在开炼过程中其他助剂先加入，DCP和AC发泡剂最后才加入，打三角包7次，直到共混料混合均匀，将料片取下趁热压平；(4)发泡剪取适当大小塑料样本置于模具中，放入硫化压片机中以180℃，10MPa的压力条件下进行模压发泡，发泡10分钟后，卸压，取出模具，待冷却后取出发泡材料。测试结果：测得共混发泡材料表观密度为0.28g.cm-3，拉伸强度为0.03MPa，断裂伸长率为85.3％。当前第1页1 2 3