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      EVA輕質發泡彈性鞋材,看此一篇就夠了~

      來源:網絡轉摘  時間:2016/7/14 18:04:58  閱讀:2646次

                                   EVA輕質發泡彈性鞋材的研制


              目前運動鞋底絕大部分都是EVA(乙烯/醋酸乙烯共聚物)及其與橡膠、塑料等共混并用的發泡材料。然而這些鞋底,存在著共同的缺點,即成型工藝復雜、成本高、回收再利用困難。運動鞋輕便、超輕化、工藝簡單并能保持其優異的性能,就成為鞋材開發的主要方向。下面從配方與工藝方面入手進行研究,獲得具有優異性能的EVA輕質發泡彈性鞋材。

              原料:

              EVA460,VA(醋酸乙烯)含量18%(質量分數,下同),熔體流動速率2.5 g/10min,美國杜邦公司;交聯劑(99%以上),上海高橋石化精細化工公司;發泡促進劑,塑料級,榮江公司;發泡劑,AD300,上海嘉威塑料助劑公司;經表面處理CaCO3;其他助劑,市售。

              工藝流程圖:



      結果與討論


      一. 配方組成對制品性能影響


      1.發泡促進劑對發泡工藝影響


              發泡促進劑的作用是直接活化發泡劑,降低發泡劑分解溫度,以使發泡與交聯匹配。為了考察對發泡劑的影響,在注射成型條件相同、交聯劑及發泡劑用量固定的條件下,選用了3種促進劑:A,B,C。A,B,C的配方及其對制品力學性能的影響見表1、表2。

              實驗發現,在相同的成型工藝下,3種促進劑的用量不同,對整個工藝的操作和理化性能有很大影響。A是一種很好的加工助劑,有利于加工過程,同時也可軟化物料,降低發泡劑的分解溫度,有利于制品脫模;但是,如果用量不當,過多則會造成酸性太強,使活性游離基被轉移,從而延緩了交聯,對彈性和壓縮變形都不利,另外還有析出吐霜的可能。B是一類聚合物分子內潤滑劑,也可降低發泡劑的分解溫度。而促進劑C是堿性氧化物,可中和整個體系中的酸性,同時他還能有效地降低發泡劑的分解溫度,促進交聯和發泡的順利進行。適當的促進劑C用量還有利于使閉孔發泡材料氣孔結構均勻細密,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補充,起協同作用,但三者有一個協同平衡范圍。經過試驗,發現A為0.50%,B為0.50%,C為0.80%較為合適。


      2.發泡劑用量對制品性能的影響

              固定工藝條件和其他配方組成,改變發泡劑的用量,考察發泡劑用量對制品性能的影響(見表3)。


              從表3可以看出,發泡劑的用量對氣泡形成和增長影響很大。發泡劑用量太大時,會產生氣泡的合并而引起泡孔尺寸分布不均勻。發泡劑用量以控制氣泡在模腔內開始形成為佳。而且發泡劑用量對硫化程度有非常大的影響,過量時產生過硫化,物料內部產生較大的氣孔,性能較差,而且物料變黃,尤其有礙于白色和淺色物料的正常調色。但發泡劑量少時,物料發泡不正常,硫化明顯不足。


      3.交聯劑含量對制品性能影響

              固定工藝條件和其他配方組成,改變交聯劑的含量,考察交聯劑含量對制品性能影響,見表4。


              從表4可以觀察到材料的熔體流動速率、制品的密度與交聯劑的含量有密切關系。隨著交聯劑含量的增加,熔體流動速率逐漸降低,密度先逐漸變小后又逐漸趨于穩定,出現一最小值。這主要是由于隨著交聯劑加入量的增加,熔體交聯度逐漸增大,逐漸提高了熔體粘度和表面張力,降低了熔體流動速率。當交聯劑含量低于0.08%時,熔體流動性能表現較好,隨著交聯劑用量的增加,表面張力逐漸提高,有利于泡孔的形成和增長;當交聯劑含量大于0.09%時,熔體流動性能較差,粘度大,可能導致過硫化,物料變得僵硬,變脆,表現為制品拉伸強度、撕裂強度、伸長率都有下降,甚至收縮率變大,不利于氣泡的膨脹;當交聯劑用量少時,硫化交聯不足,發泡不正常。經試驗,交聯劑含量較佳范圍為0.07%~0.08%。


      4.彈性體NR(天然橡膠)對發泡工藝影響

              用NR改性的EVA鞋料,可克服單用EVA時打滑、不耐穿刺和低溫變硬等缺點,同時NR也改善了EVA樹脂的粘彈性,提高共混材料的耐磨性與耐折性。經注射成型制成制品,NR含量與制品密度的關系如圖2所示。


              由圖2可以看出,制品密度出現一個最低點,對應NR為10份左右。分析其原因,可能是NR增大到10份時,體系已具備一定的粘彈性,那些顆粒較細的發泡劑提前分解產生的氣體形成較多氣泡,因而制品密度呈下降趨勢。而當NR含量繼續增加時,體系的粘彈性繼續增大。粘彈性過大就有可能阻礙氣泡膨脹,制品密度又逐漸增大。NR最優值在10份左右。


      二.發泡成型工藝對制品性能的影響


      1.成型塑化溫度對制品性能的影響

              固定材料配方和其他工藝,改變機筒溫度,試驗結果見表5。

              從表5可以看出,溫度低,制品密度大;溫度太高,制品表面嚴重塌陷、開裂,泡孔尺寸不均。因為溫度低時,交聯劑、發泡劑分解受阻,導致交聯度低,達不到發泡所要求的粘彈性,發泡劑分解不完全,熔體內部不會產生過飽和氣體,因此得不到理想的發泡制品。溫度太高,一方面使交聯劑、發泡劑分解太快,熔體來不及松弛,發泡極不穩定;另一方面使熔體粘度過低,表面張力小,致使泡孔破裂或并孔。因此在成型加工過程中,應適當控制塑化溫度,才能得到較好的發泡制品。


      2.注射壓力對制品密度的影響


              通過注射時間的快慢,來考察注射壓力的大小對制品密度的影響。改變注射時間,固定配方和其他工藝條件,進行試驗,結果見表6。


              從表6試驗數據可見,提高注射壓力可得到泡孔尺寸小且分布均勻的發泡制品。這主要是因為:

              (1)在高注射壓力下,氣泡只在熔料流過流道后,熔體中建立起來的應力在模腔里開始釋放時才產生。

              (2)提高注射壓力可縮短充模時間,這意味著在充模時氣泡沒有較長時間可用于增長。

              (3)注射壓力越高,熔體中儲存的能量就越多,應力能得到松弛所需的時間就越長,這樣,氣泡只有經過一段時間后才能增長。在低注射壓力下,模腔里的空氣就有足夠的時間逸出模腔外;而在高注射壓力下,由于空氣來不及逸出,就會在熔體中產生一附加壓力,從而推遲了氣泡的形成和增長。綜上幾個原因,要得到理想的制品,應提高注射壓力,即提高注射速度。較理想的注射時間為1~3 s。


      3.模具溫度對制品密度的影響


              試驗中對模具不采取冷卻措施,讓模具溫度隨充模次數的增多而逐漸提高。通過測量模具溫度和對應的制品密度來考察模具溫度與密度之間的關系,試驗結果見表7。


              從表7可以看出,隨著模具溫度的提高,制品密度逐漸降低,但試驗中發現,當模具溫度過高時,制品表面出現局部膨脹。這主要是由于充模時,當熱熔體接觸模壁時粘度增加很快,氣泡還來不及形成就給“凍結”住了,使得靠近制品表層的氣泡不易生長大,形成一層不發泡或少發泡的表層,且表層厚度的大小,與模具溫度有密切關系。模具溫度越高,對靠近制品表層的氣泡生長越有利,表層厚度也越薄,但當模具溫度太高時,由于制品表面冷卻不夠,承受不住發泡芯部的壓力,而出現局部膨脹現象。


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