本发明属于eva发泡材料技术领域，具体涉及一种石墨烯/eva超轻发泡材料及其制备方法。
背景技术
近年来，石墨烯作为增强剂应用于聚合物复合材料的研究十分广泛，通常添加量在千分之几到万分之几，就能显著改善聚合物复合材料的弹性模量、拉伸强度、延伸率和韧性等机械性能，因此石墨烯作为改善材料性能将会成为工业化应用的热点之一。
石墨烯质轻、力学强度高、稳定性好，将这些特性导入eva鞋材中将有助于制备出综合性能优异的新型eva鞋底材料。但是，目前，关于石墨烯增强eva鞋底材料的研究较少，而且根据现有的石墨烯增强高分子材料来看，石墨烯在基体中的分散性、相容性差，如何解决石墨烯在eva基体中分散性、相容性问题是开发石墨烯增强eva鞋底材料的关键，因此石墨烯改性eva方法的研究将对开发石墨烯/eva功能性鞋底材料具有重要的指导意义和应用前景。
氧化石墨烯上有大量羟基、羧基、环氧基等含氧官能团，这些官能团不仅使得氧化石墨烯片层与片层之间摆脱强大的π～π范德华吸引力而彼此分离，而且还使其能以单片的形式分散于水溶液中。研究表明，氧化石墨烯通过水溶液能以剥离的状态分散于水溶性聚合物中。将含有剥离分散的石墨烯水溶性聚合物作为前驱体，可以有助于将石墨烯很好的分散于另一基体中。但是，通常的聚合物基体为疏水性物质，而水溶性聚合物为亲水性高分子，二者很难相容。所以，将水溶性聚合物进行酯化等疏水性改性能提高其与eva的相容性，而且水溶液中进行酯化等疏水性改性又能很好的保证石墨烯的分散性，进而达到石墨烯在eva中分散。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有质量轻、强度高，使用寿命长的eva发泡材料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种石墨烯/eva超轻发泡材料，包括按照质量份数计的如下组份：eva100～110份，聚乙烯30～50份，马来酸酐接枝乙烯基化合物10～15份，硅烷偶联剂10～15份，硬脂酸0.5～1.5份，硬脂酸锌0.5～1.5份，氧化锌2～3份，色粒料1～5份，发泡剂5～15份，交联剂0.5～3份，石墨烯前驱体1～5份。
进一步的，所述交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯。
所述的石墨烯/eva超轻发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
s1、制备石墨烯前驱体：
s11、将15～17g水溶性聚合物、5～7g酸和10～11ml醇加入600～650ml水中，搅拌均匀，得第一混合溶液；
s12、将2.24～2.30g氧化石墨烯加入s11所得第一混合溶液中，得含石墨烯的混合液，搅拌均匀后，调节所得含石墨烯的混合液的ph值到7～8，得第二混合溶液；
s13、将s12所得第二混合溶液烘干至凝胶状，得凝胶料，其中，烘干后所得凝胶料质量为40～42g；
s14、将s13所得凝胶料和橡胶按照5～6:1的质量比混合均匀，并打薄至厚度为2～3mm，得石墨烯前驱体；
s2、密炼：
按照所述质量份数，将eva、聚乙烯、硅烷偶联剂、马来酸酐接枝乙烯基化合物、硬脂酸、硬脂酸锌、氧化锌、色粒料和s1所得石墨烯前驱体混合均匀后，至于密炼机中进行密炼，得密炼料；
s3、开炼：
将s2所得密炼料进行开炼打片，厚度为2～3mm，得片料，然后将所得片料进行造粒，得第一造粒料；
s4、塑炼：
将s3所得第一造粒料至于开炼机上塑炼，得塑炼料，然后按照所述质量份数计，将所述发泡剂、交联剂和所得塑炼料混合均匀后进行造粒，得第二造粒料；
s5、发泡及模压：
将s4所得第二造粒料进行发泡，得发泡料，然后将所得发泡料进行模压，得石墨烯/eva超轻发泡材料。
进一步的，s11中所述水溶性聚合物为聚丙烯酰胺或聚乙烯醇或聚乙二醇的任意一种。
进一步的，s11所述酸为草酸或醋酸或柠檬酸中的任意一种。
进一步的，s11所述醇为乙醇或丙醇或丙三醇中的任意一种。
进一步的，s12搅拌时转速1250～1300r/min。
进一步的，s13所述烘干温度为95～100℃。
进一步的，s2所述密炼温度为140～145℃，密炼时间为15～17min，s3所述开炼温度为90～95℃，s4所述塑炼温度为90～95℃。
进一步的，s5所述发泡温度为180～185℃，所述发泡时间为400～420s。
本发明的有益效果体现在：
在水相中，通过水溶性聚合物稳定分散氧化石墨烯，采用酯化等手段能对水溶性聚合物进行疏水性改性，从而提高其与聚合物基体的相容性，进而促进石墨烯在聚合物基体中的分散。
配方中马来酸酐接枝乙烯基化合物以及硅烷偶联剂的使用能有效增加eva基体材料的极性，从而增强基体材料与氧化石墨烯的相互作用，利用石墨烯优异的增强作用，从而提高整体复合材料的机械性能；此外，配方中的聚乙烯与eva具有良好的相容性，同时其具有较高的硬度，能改善由于材料比重降低而导致的材料硬度下降。本发明中采用的方法能有效促进石墨烯在eva材料中的分散，并提高石墨烯和eva材料的相互作用，石墨烯均匀的分布于eva发泡材料的泡孔壁上，利用石墨烯优异的增强性能，提高了发泡材料的整体物理性能。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
本发明专利申请所使用的原料均为市售品，其中：
硅烷偶联剂为购自成都思立可有限公司的nm2；
色粒料为根据实际产品所需要的颜色的色粒料；
马来酸酐接枝乙烯基化合物为购自美国杜邦公司fusabondre588。
实施例1
一种石墨烯/eva超轻发泡材料，包括按照质量份数计的如下组份：eva100份，聚乙烯30份，马来酸酐接枝乙烯基化合物10份，硅烷偶联剂10份，硬脂酸0.5份，硬脂酸锌：0.5份，氧化锌2份，色粒料1份，发泡剂5份，交联剂0.5份，石墨烯前驱体1份。
其中，所述交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯。
权利要求1所述的石墨烯/eva超轻发泡材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1、制备石墨烯前驱体：
s11、将15g水溶性聚合物、5g酸和10ml醇加入600～650ml水中，搅拌均匀，得第一混合溶液；
其中，所述水溶性聚合物为聚丙烯酰胺；
所述酸为草酸；
所述醇为乙醇。
s12、将2.24g氧化石墨烯加入s11所得第一混合溶液中，得含石墨烯的混合液，搅拌均匀后，调节所得含石墨烯的混合液的ph值到7，得第二混合溶液；其中，搅拌时转速1250r/min。
s13、将s12所得第二混合溶液烘干至凝胶状，得凝胶料，其中，烘干后所得凝胶料质量为40g，其中，烘干温度为温度为95℃。
s14、将s13所得凝胶料和橡胶按照5:1的质量比混合均匀，并打薄至厚度为2mm，得石墨烯前驱体；
s2、密炼：
按照所述质量份数，将eva、聚乙烯、硅烷偶联剂、马来酸酐接枝乙烯基化合物、硬脂酸、硬脂酸锌、氧化锌、色粒料和s1所得石墨烯前驱体混合均匀后，至于密炼机中进行密炼，得密炼料，其中，密炼密炼温度为140℃，密炼时间为15min。
s3、开炼：
将s2所得密炼料进行开炼打片，厚度为2mm，得片料，然后将所得片料进行造粒，得第一造粒料，其中，述开炼温度为90℃。
s4、塑炼：
将s3所得第一造粒料至于开炼机上塑炼，得塑炼料，然后按照所述质量份数计，将所述发泡剂、交联剂和所得塑炼料混合均匀后进行造粒，得第二造粒料，其中，所述塑炼温度为90℃
s5、发泡及模压：
将s4所得第二造粒料进行发泡，得发泡料，然后将所得发泡料进行模压，得石墨烯/eva超轻发泡材料，其中，所述发泡温度为180℃，所述发泡时间为400s。
实施例2
一种石墨烯/eva超轻发泡材料，包括按照质量份数计的如下组份：eva105份，聚乙烯40份，马来酸酐接枝乙烯基化合物12份，硅烷偶联剂12份，硬脂酸1.0份，硬脂酸锌：1.0份，氧化锌2份，色粒料3份，发泡剂：10份，交联剂2份，石墨烯前驱体3份。
其中，所述交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯。
权利要求1所述的石墨烯/eva超轻发泡材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1、制备石墨烯前驱体：
s11、将16g水溶性聚合物、6g酸和11ml醇加入630ml水中，搅拌均匀，得第一混合溶液；
其中，所述水溶性聚合物为聚乙烯醇；
所述酸为醋酸；
所述醇为丙醇。
s12、将2.28g氧化石墨烯加入s11所得第一混合溶液中，得含石墨烯的混合液，搅拌均匀后，调节所得含石墨烯的混合液的ph值到8，得第二混合溶液；其中，搅拌时转速1280r/min。
s13、将s12所得第二混合溶液烘干至凝胶状，得凝胶料，其中，烘干后所得凝胶料质量为41g，其中，烘干温度为温度为98℃。
s14、将s13所得凝胶料和橡胶按照6:1的质量比混合均匀，并打薄至厚度为3mm，得石墨烯前驱体；
s2、密炼：
按照所述质量份数，将eva、聚乙烯、硅烷偶联剂、马来酸酐接枝乙烯基化合物、硬脂酸、硬脂酸锌、氧化锌、色粒料和s1所得石墨烯前驱体混合均匀后，至于密炼机中进行密炼，得密炼料，其中，密炼密炼温度为143℃，密炼时间为16min。
s3、开炼：
将s2所得密炼料进行开炼打片，厚度为3mm，得片料，然后将所得片料进行造粒，得第一造粒料，其中，述开炼温度为95℃。
s4、塑炼：
将s3所得第一造粒料至于开炼机上塑炼，得塑炼料，然后按照所述质量份数计，将所述发泡剂、交联剂和所得塑炼料混合均匀后进行造粒，得第二造粒料，其中，所述塑炼温度为95℃
s5、发泡及模压：
将s4所得第二造粒料进行发泡，得发泡料，然后将所得发泡料进行模压，得石墨烯/eva超轻发泡材料，其中，所述发泡温度为185℃，所述发泡时间为400s。
实施例3
一种石墨烯/eva超轻发泡材料，包括按照质量份数计的如下组份：eva110份，聚乙烯50份，马来酸酐接枝乙烯基化合物15份，硅烷偶联剂15份，硬脂酸1.5份，硬脂酸锌1.5份，氧化锌3份，色粒料5份，发泡剂15份，交联剂3份，石墨烯前驱体5份。
其中，所述交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯。
权利要求1所述的石墨烯/eva超轻发泡材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1、制备石墨烯前驱体：
s11、将17g水溶性聚合物、7g酸和11ml醇加入650ml水中，搅拌均匀，得第一混合溶液；
其中，所述水溶性聚合物为聚乙烯醇；
所述酸为柠檬酸；
所述醇为丙三醇。
s12、将2.30g氧化石墨烯加入s11所得第一混合溶液中，得含石墨烯的混合液，搅拌均匀后，调节所得含石墨烯的混合液的ph值到8，得第二混合溶液；其中，搅拌时转速1300r/min。
s13、将s12所得第二混合溶液烘干至凝胶状，得凝胶料，其中，烘干后所得凝胶料质量为42g，其中，烘干温度为温度为100℃。
s14、将s13所得凝胶料和橡胶按照6:1的质量比混合均匀，并打薄至厚度为3mm，得石墨烯前驱体；
s2、密炼：
按照所述质量份数，将eva、聚乙烯、硅烷偶联剂、马来酸酐接枝乙烯基化合物、硬脂酸、硬脂酸锌、氧化锌、色粒料和s1所得石墨烯前驱体混合均匀后，至于密炼机中进行密炼，得密炼料，其中，密炼密炼温度为45℃，密炼时间为17min。
s3、开炼：
将s2所得密炼料进行开炼打片，厚度为3mm，得片料，然后将所得片料进行造粒，得第一造粒料，其中，述开炼温度为95℃。
s4、塑炼：
将s3所得第一造粒料至于开炼机上塑炼，得塑炼料，然后按照所述质量份数计，将所述发泡剂、交联剂和所得塑炼料混合均匀后进行造粒，得第二造粒料，其中，所述塑炼温度为95℃
s5、发泡及模压：
将s4所得第二造粒料进行发泡，得发泡料，然后将所得发泡料进行模压，得石墨烯/eva超轻发泡材料，其中，所述发泡温度为185℃，所述发泡时间为420s。
实施例4
一种石墨烯/eva超轻发泡材料，包括按照质量份数计的如下组份：eva100份，聚乙烯30份，马来酸酐接枝乙烯基化合物10份，硅烷偶联剂10份，硬脂酸0.5份，硬脂酸锌：0.5份，氧化锌2份，色粒料1份，发泡剂5份，交联剂0.5份，石墨烯前驱体1份。
其中，所述交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯。
权利要求1所述的石墨烯/eva超轻发泡材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1、制备石墨烯前驱体：
s11、将15g水溶性聚合物、5g酸和10ml醇加入600～650ml水中，搅拌均匀，得第一混合溶液；
其中，所述水溶性聚合物为聚乙二醇；
所述酸为草酸；
所述醇为乙醇。
s12、将2.24g氧化石墨烯加入s11所得第一混合溶液中，得含石墨烯的混合液，搅拌均匀后，调节所得含石墨烯的混合液的ph值到7，得第二混合溶液；其中，搅拌时转速1250r/min。
s13、将s12所得第二混合溶液烘干至凝胶状，得凝胶料，其中，烘干后所得凝胶料质量为40g，其中，烘干温度为温度为95℃。
s14、将s13所得凝胶料和橡胶按照5:1的质量比混合均匀，并打薄至厚度为2mm，得石墨烯前驱体；
s2、密炼：
按照所述质量份数，将eva、聚乙烯、硅烷偶联剂、马来酸酐接枝乙烯基化合物、硬脂酸、硬脂酸锌、氧化锌、色粒料和s1所得石墨烯前驱体混合均匀后，至于密炼机中进行密炼，得密炼料，其中，密炼密炼温度为140℃，密炼时间为15min。
s3、开炼：
将s2所得密炼料进行开炼打片，厚度为2mm，得片料，然后将所得片料进行造粒，得第一造粒料，其中，述开炼温度为90℃。
s4、塑炼：
将s3所得第一造粒料至于开炼机上塑炼，得塑炼料，然后按照所述质量份数计，将所述发泡剂、交联剂和所得塑炼料混合均匀后进行造粒，得第二造粒料，其中，所述塑炼温度为90℃
s5、发泡及模压：
将s4所得第二造粒料进行发泡，得发泡料，然后将所得发泡料进行模压，得石墨烯/eva超轻发泡材料，其中，所述发泡温度为180℃，所述发泡时间为400s。
对照例1
一种石墨烯/eva超轻发泡材料，包括按照质量份数计的如下组份：eva100份，聚乙烯30份，马来酸酐接枝乙烯基化合物10份，硅烷偶联剂10份，硬脂酸0.5份，硬脂酸锌：0.5份，氧化锌2份，色粒料1份，发泡剂5份，交联剂0.5份。
其中，所述交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯。
权利要求1所述的石墨烯/eva超轻发泡材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1、密炼：
按照所述质量份数，将eva、聚乙烯、硅烷偶联剂、马来酸酐接枝乙烯基化合物、硬脂酸、硬脂酸锌、氧化锌和色粒料混合均匀后，至于密炼机中进行密炼，得密炼料，其中，密炼密炼温度为140℃，密炼时间为15min。
s2、开炼：
将s1所得密炼料进行开炼打片，厚度为2mm，得片料，然后将所得片料进行造粒，得第一造粒料，其中，述开炼温度为90℃。
s3、塑炼：
将s2所得第一造粒料至于开炼机上塑炼，得塑炼料，然后按照所述质量份数计，将所述发泡剂、交联剂和所得塑炼料混合均匀后进行造粒，得第二造粒料，其中，所述塑炼温度为90℃
s4、发泡及模压：
将s3所得第二造粒料进行发泡，得发泡料，然后将所得发泡料进行模压，得石墨烯/eva超轻发泡材料，其中，所述发泡温度为180℃，所述发泡时间为400s。
将实施例1～4和对照例1所得的石墨烯/eva超轻发泡材料进行性能检测，检测结果如下：
表1：实施例1～4和对照例1所得的石墨烯/eva超轻发泡材料检测结果
以上测试方法，在温度23℃，湿度65％的环境下检测，但是，检测条件不仅限于上述限定，测试环境可在温度23±3℃，湿度65±5％中进行检测。
由以上数据可知，本发明制得的石墨烯增强eva复合发泡材料不仅能极大的降低了eva发泡材料的重量，同时改善了低密度eva发泡材料强度差、易撕裂等物理性能，使得本发明中的材料符合国家相关物理性能标准
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。