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技术领域

本发明涉及泡沫材料技术领域，具体涉及一种三元乙丙橡胶泡沫材料及其 制备方法。

背景技术

泡沫材料是以塑料为基本组分，以气体为填料的复合材料。由于泡沫塑料 具有质轻、热导率低、隔热性能好、能吸收冲击载荷、缓冲性能优良、隔音性 能好、比强度高等的性能，在家庭日常用品、交通工具、绝缘材料、包装材料、 电器、运动设施、电子产品和化学以及纺织等行业中广泛应用。

三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，是乙丙橡胶 的一种，因其主链由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故 其耐臭氧、耐热、耐候、耐老化等性能优异，可广泛用于汽车部件、建筑用防 水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件等领域。因此，将三元 乙丙橡胶制成发泡材料后，可以广泛应用于体育用品、汽车零部件、建筑家具 材料等领域，具有很大的现实意义。

大多数发泡材料是在特定的聚合体系黏度范围内通过气体发泡制备而成。 发泡剂添加到聚合物基体中，通过加热分解，或者直接注入提供气体，使聚合 物在加工条件下能够形成泡孔结构的助剂类型。因此，发泡剂是发泡材料不可 或缺的重要加工助剂。依据在发泡过程中产生气体的方式不同，发泡剂一般分 为物理发泡剂和化学发泡剂两大类。物理发泡剂包括惰性压缩气体与可溶于树 脂的低沸点液体。惰性压缩气体主要包括空气、氮气和二氧化碳等；低沸点液 体主要是脂肪烃或卤代烃，如戊烷、己烷或氯氟烃等。低沸点液体对环境容易 产生污染，并且由于其易燃，给生产带来了很大的安全隐患。化学发泡剂通常 指具有粉状特征的热分解型化学发泡剂，其能够均匀的分散于塑料和橡胶中， 在加工温度下迅速分解，产生大量气体，从而使树脂发泡。在化学发泡剂中， 偶氮二甲酰胺是主力品种，其用量占化学发泡剂之首。但是，化学发泡剂分解 的气体组成中含有的一氧化碳、氨气等有害气体对环境和操作人员产生极大的 危害，分解后的残渣以及未反应的化学发泡剂会造成污染等问题。

目前制备三元乙丙橡胶泡沫塑料使用的发泡剂主要包含上述的物理发泡剂 或化学发泡剂。如中国发明专利公开了一种汽车门框密封条用包覆橡胶料(公 开号103724830A)，该材料由以下成分制备而成：三元乙丙橡胶4770R100-107、 十八烷酸2-3、氯化镉0.4-1、石英粉10-13、偏硼酸铵2-3、硫酸锰0.7-1、阿拉 伯胶1-2、丙三醇三甘油酸酯1-2、环氧大豆油5-6、促进剂CM1-2、二月桂酸二 丁基锡0.8-1、石墨粉12-20、木炭粉3-4、二硫化二苯并噻唑0.8-1、OBSH发泡 剂2-3、促进剂MZ1-2和复合填料16-25，该汽车门框密封条用包覆橡胶料，质 量较轻，选用OBSH发泡剂可以使橡胶材料受热硫化后发泡产生细微孔径的内 孔，以降低包覆橡胶的密度，使橡胶发泡后仍能保持产品表面光滑细腻，密封 效果好，而且不影响外观。但是，使用该发泡剂为化学发泡剂，分解后会造成 环境的污染。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中制备泡沫材料使用的发泡剂对环境造成污 染、对操作人员造成危害的技术问题，提供一种三元乙丙橡胶泡沫材料及其制 备方法。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。

三元乙丙橡胶泡沫材料，由混合物经过发泡得到，所述混合物包括：

优选的，所述载体为蒙脱土、硅藻土、纤维素、聚丙烯酰胺和淀粉中的一 种或多种。

优选的，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲酚、四[(3-3,5-二叔丁基-4-4羟基 苯基)丙酸]季戊四醇酯和1,1,3-(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷中的一种 或多种。

优选的，所述成核剂为氧化锌、碳酸钙、偶氮二甲酰胺、滑石粉和二氧化 硅中的一种或多种。

优选的，所述三元乙丙橡胶的重均分子量为3～30万,乙烯丙烯比为(80～50): (20～50)。

优选的，所述水为1～12重量份，载体为5～80重量份，抗氧剂为1～2重量 份，成核剂为2～10重量份；更优选的，所述水为5～10重量份，载体为10～60 重量份。

上述三元乙丙橡胶泡沫材料的制备方法，步骤如下：

步骤一、按组成及重量份，将三元乙丙橡胶、水、载体、抗氧剂和成核剂 进行物理搅拌，混合均匀后，得到混合物；

步骤二、将混合物加入挤出机中挤出发泡，得到三元乙丙橡胶泡沫材料；

所述挤出机的温度为：一区温度为60～90℃，二区温度为70～100℃，三区 温度为110～150℃，四区温度为120～150℃，五区温度为130～170℃，六区温度 为130～180℃，七区温度为120～140℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明的三元乙丙橡胶泡沫材料以三元乙丙橡胶作为发泡原料，使泡沫 材料具有优异的回弹性能，以水作为发泡剂，保证发泡材料在使用过程中不会 分解出有害气体，环保无污染，且水易得、廉价、蒸汽量大，使泡沫材料具有 较好的发泡倍率，从而解决现有物理或化学发泡剂带来的诸多问题；经检测， 本发明的三元乙丙橡胶泡沫材料的发泡倍率为1～40倍，压缩60％，12h的回复 率达到90％以上；

2、本发明的三元乙丙橡胶泡沫材料的制备，以三元乙丙橡胶作为发泡材料 的原料，水作为发泡剂，采用直接挤出的方法制备三元乙丙橡胶泡沫材料，未 采用有机发泡剂，避免了制备泡沫材料的过程中分解出污染性气体，因而使三 元乙丙橡胶泡沫材料的制备过程安全环保，不污染环境，也不会对操作人员产 生危害；且在挤出发泡的过程中还通过控制挤出发泡的温度区间，使制备的三 元乙丙橡胶泡沫材料具有较好的回弹性能与发泡倍率。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述， 但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本 发明权利要求的限制。

本发明的三元乙丙橡胶泡沫材料，由混合物经过发泡得到，混合物包括： 100重量份的三元乙丙橡胶、0.5～15重量份的水、1～90重量份的载体、0～5重量 份的抗氧剂和0～15重量份的成核剂。也可以根据实际使用需求，在混合物中添 加其他添加剂，添加剂的添加量使用本领域技术人员熟知用量即可。

本发明的三元乙丙橡胶泡沫材料由混合物经过发泡得到，发泡材料是聚合 物基体通过气体发泡制备而成的。在标准大气压下，水的沸点为100℃，气化潜 热为40.8千焦/摩尔，1克水完全气化后可产生1.24升水蒸气，与其它物质如二 氧化碳相比，水的产气量很大。本发明以水作为三元乙丙橡胶的发泡剂，具有 易得、廉价、不污染环境、对人体无刺激、蒸汽量大等优点，从而解决现有物 理或化学发泡剂带来的诸多问题。该三元乙丙橡胶泡沫材料的发泡倍率为1～40 倍，压缩60％，12h的回复率一般可达到91-97％。

本发明中，三元乙丙橡胶为本领域技术人员熟知的树脂材料，三元乙丙橡 胶的重均分子量优选为3～30万,乙烯丙烯比优选为(80～50):(20～50)。

本发明以水为发泡剂，水在加热的情况下能够产生大量的水蒸气，从而使 三元乙丙橡胶形成泡孔结构，得到泡沫材料。水的含量为0.5～15重量份，优选 为1～12重量份，更优选为5～10重量份。本发明的三元乙丙橡胶泡沫塑料中不 包括有机发泡剂。

本发明中，三元乙丙橡胶泡沫材料的原料中包括载体，载体优选为蒙脱石、 硅藻土、纤维素、聚丙烯酰胺和淀粉中的一种或多种。载体的含量为1～90重量 份，优选为5～80重量份，更优选为10～60重量份。

为了使三元乙丙橡胶泡沫材料的性能更好，本发明的三元乙丙橡胶泡沫材 料中还可以包括抗氧剂，抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲酚、四[(3-3,5-二叔丁基-4-4 羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和1,1,3-(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷中的 一种或多种，抗氧剂的含量为0～5重量份，优选为0.1-5重量份，更优选为1～2 重量份。

本发明三元乙丙橡胶泡沫材料的原料中还可以包括成核剂，成核剂能够降 低发泡材料的泡孔尺寸。成核剂优选为氧化锌、碳酸钙、偶氮二甲酰胺、滑石 粉和二氧化硅中的一种或多种。成核剂的含量为0～15重量份，优选为2～10重 量份，更优选为5～8重量份。

上述三元乙丙橡胶泡沫材料的制备方法，步骤如下：

步骤一、将100重量份的三元乙丙橡胶、0.5～15重量份的水、1～90重量份 的载体、0～5重量份的抗氧剂和0～15重量份的成核剂进行物理搅拌，混合均匀， 得到混合物；

其中，物理搅拌的设备采用混合机，搅拌速度没有限制，能够混合均匀即 可，搅拌的时间优选为3～5min；

步骤二、将混合物加入挤出机中直接挤出发泡，得到三元乙丙橡胶泡沫材 料；

其中，挤出机优选为双螺杆挤出机，在挤出发泡的过程中，双螺杆挤出机 的加热系统分为不同的区域，以使发泡材料挤出后性能较好，本发明挤出发泡 的温度区间分为七个区域，一区温度为60～90℃，二区温度为70～100℃，三区 温度为110～150℃，四区温度为120～150℃，五区温度为130～170℃，六区温度 为130～180℃，七区温度为120～140℃。在上述区域中，前三个区域的基础温度 较低，可以有效防止发泡剂水逆流，而后四个区域温度极高，使发泡剂水处于 过热状态，能够满足发泡的需要。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的三元乙丙橡胶泡 沫材料及其制备方法进行详细说明，但本发明的保护范围不受以下实施例的限 制。

以下实施例中所采用的原料均为市售产品，所采用的设备双螺杆挤出机为 南京科亚塑料设备有限公司提供的TE-35型双螺杆挤出机。

实施例1

三元乙丙橡胶泡沫材料，由100重量份的三元乙丙橡胶(重均分子量为3 万,乙烯丙烯比80/20)、0.5重量份的水和1重量份的淀粉组成。

上述三元乙丙橡胶泡沫材料的制备：

按上述配比将各组分加入混合机中，在混合机里搅拌3min后，在双螺杆挤 出机上直接挤出发泡，得到三元乙丙橡胶泡沫塑料；双螺杆挤出机的温度区间 为：一区：60℃，二区：70℃，三区：110℃，四区：120℃，五区：130℃，六 区：130℃，七区：120℃，模头的温度为130℃。

经检测，实施例1的三元乙丙橡胶泡沫塑料的发泡倍率为1倍，压缩60％， 12h的回复率91％。

实施例2

三元乙丙橡胶泡沫材料，由100重量份的三元乙丙橡胶(重均分子量为30 万,乙烯丙烯比50/50)、15重量份的水、90重量份的蒙脱石、5重量份的2,6-二 叔丁基-4-甲酚和15重量份的氧化锌。

上述三元乙丙橡胶泡沫材料的制备：

按上述配比将各组分加入混合机中，在混合机里搅拌3min后，在双螺杆挤 出机上直接挤出发泡，得到三元乙丙橡胶泡沫塑料；双螺杆挤出机的温度区间 为：一区：90℃，二区：100℃，三区：150℃，四区：150℃，五区：170℃， 六区：180℃，七区：140℃，模头温度为140℃。

经检测，实施例2的三元乙丙橡胶泡沫材料的发泡倍率为40倍，压缩60％， 12h的回复率95％。

实施例3

三元乙丙橡胶泡沫材料，由100重量份的三元乙丙橡胶(重均分子量为20 万,乙烯丙烯比70/30)、10重量份的水、90重量份的纤维素、2重量份的四[(3-3,5- 二叔丁基-4-4羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和15重量份的偶氮二甲酰胺。

上述三元乙丙橡胶泡沫材料的制备：

按上述配比将各组分加入混合机中，在混合机里搅拌3min后，在双螺杆挤 出机上直接挤出发泡，得到三元乙丙橡胶泡沫塑料；双螺杆挤出机的温度区间 为：一区：90℃，二区：100℃，三区：150℃，四区：150℃，五区：170℃， 六区：180℃，七区：140℃，模头温度为140℃。

经检测，实施例3的三元乙丙橡胶泡沫材料的发泡倍率为30倍，压缩60％， 12h的回复率93％。

实施例4

三元乙丙橡胶泡沫材料，由100重量份的三元乙丙橡胶(重均分子量为20 万,乙烯丙烯比70/30)、5重量份的水、10重量份的硅藻土、1重量份的1,1,3- (2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷和5重量份的滑石粉。

上述三元乙丙橡胶泡沫材料的制备：

按上述配比将各组分加入混合机中，在混合机里搅拌3min后，在双螺杆挤 出机上直接挤出发泡，得到三元乙丙橡胶泡沫塑料；双螺杆挤出机温度区间为： 一区：90℃，二区：100℃，三区：150℃，四区：160℃，五区：160℃，六区： 150℃，七区：140℃，模头的温度为130℃。

经检测，实施例4的三元乙丙橡胶泡沫塑料的发泡倍率为16倍，压缩60％， 12h的回复率97％。

实施例5

三元乙丙橡胶泡沫材料，由100重量份的三元乙丙橡胶(重均分子量为20 万,乙烯丙烯比70/30)、5重量份的水、10重量份的聚丙烯酰胺、1重量份的1,1,3- (2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷和5重量份的碳酸钙。

上述三元乙丙橡胶泡沫材料的制备：

按上述配比将各组分加入混合机中，在混合机里搅拌3min后，在双螺杆挤 出机上直接挤出发泡，得到三元乙丙橡胶泡沫塑料；双螺杆挤出机温度区间为： 一区：90℃，二区：100℃，三区：150℃，四区：160℃，五区：160℃，六区： 150℃，七区：140℃，模头的温度为130℃。

经检测，实施例5的三元乙丙橡胶泡沫塑料的发泡倍率为18倍，压缩60％， 12h的回复率95％。

实施例6

三元乙丙橡胶泡沫材料，由100重量份的三元乙丙橡胶(重均分子量为20 万,乙烯丙烯比70/30)、5重量份的水、10重量份的硅藻土、1重量份的1,1,3- (2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷和5重量份的二氧化硅。

上述三元乙丙橡胶泡沫材料的制备：

按上述配比将各组分加入混合机中，将上述各组分在混合机里搅拌3min后， 在双螺杆挤出机上直接挤出发泡，得到三元乙丙橡胶泡沫塑料；双螺杆挤出机 温度区间为：一区：90℃，二区：100℃，三区：150℃，四区：160℃，五区： 160℃，六区：150℃，七区：140℃，模头的温度为130℃。

经检测，实施例6的三元乙丙橡胶泡沫塑料的发泡倍率为15倍，压缩60％， 12h的回复率91％。

显然，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。 应当指出，对于所述技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前 提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权 利要求的保护范围内。