一種環(huán)保減量清潔生態(tài)型發(fā)泡材料的制備方法及制備的發(fā)泡材料和終端成品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)泡材料的制備方法及產(chǎn)品，具體的涉及一種環(huán)保減量清潔生態(tài)型發(fā)泡材料的制備方法及其終端成品。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有發(fā)泡材料的發(fā)展已經(jīng)較為成熟，其從形狀上可分為:塊狀、卷式、片狀、異形等，從材料上可分為:橡膠類、塑膠類等有機高分子以及無機高分子，從成品上可分為:發(fā)泡成材、發(fā)泡人造皮革及發(fā)泡布料織物等；從生產(chǎn)方式上可分為:常壓連續(xù)發(fā)泡、高壓模塑發(fā)泡、射出發(fā)泡成型、擠出發(fā)泡等；從分子交聯(lián)方式上包括了:化學(xué)輻射交聯(lián)體以及非交聯(lián)等；在發(fā)泡劑的使用上包括:物理式、機械式及化學(xué)式。對于上述各方法，盡管技術(shù)已經(jīng)相對成熟，但仍有以下不可忽略的缺點:
[0003](I)以物理，機械方式將發(fā)泡氣體溶于材料后，在溫度及壓力急劇變化下，建立材料氣泡孔，是一種經(jīng)濟(jì)有效的方法，但眾所周知這種方式對于使用氣體的安全性、環(huán)保性要求愈來愈高。
[0004]以化學(xué)發(fā)泡劑(chemical Blowing Agent)加添入材料，經(jīng)由加熱產(chǎn)生大量氣體，在材料中成核，進(jìn)而形成氣泡孔的方式已行之多年，對民生用，工業(yè)用，工程用發(fā)泡材的生產(chǎn)，貢獻(xiàn)良多。但此類發(fā)泡劑，大都含有偶氮成份，是明令限量禁止的致癌物質(zhì)(AZO的檢測在歐美等發(fā)達(dá)國家尤其嚴(yán)格)。
[0005](2)從發(fā)泡的技術(shù)及成材后的物性而言，橡塑類材料為了達(dá)到最適合發(fā)泡的分子粘彈性，以及為了發(fā)泡成材后物性的提高，經(jīng)常會在發(fā)泡配方設(shè)計規(guī)劃中加入化學(xué)交聯(lián)劑及交聯(lián)助劑，經(jīng)加熱后，形成自由基造成分子間架橋，達(dá)成目的。交聯(lián)劑無論是過氧化物形態(tài)(peroxide)，或者是娃燒系列(silane)，均會對環(huán)境造成污染，亦列屬于管制限量用品。
[0006](3)上述經(jīng)使用化學(xué)交聯(lián)劑，化學(xué)發(fā)泡劑(氣、固相)以及其相應(yīng)促進(jìn)劑制備的發(fā)泡材，最終由于在制造作用后的殘留余量，造成污染而且形成不良的氣味，若與皮膚直接接觸，部份的敏感性人群會產(chǎn)生不適，長久使用會造成環(huán)境危害。特別是對于嬰兒，發(fā)育中青少年，幼兒，孕婦及弱勢亞健康的人群，造成嚴(yán)重的威脅。
[0007](4)由于各種類型的橡塑高分子，都有其組成的材料特性，擇其優(yōu)良特性部份經(jīng)由發(fā)泡成材，加工成型，制成的成品由于質(zhì)輕，又絕緣，易加工，成本低，對人類貢獻(xiàn)良多。但從產(chǎn)品的環(huán)保性以及終身使用周期而言，特別是其形成廢料后的終端處理，對于部份材料就無法符合綠色生態(tài)的條件，甚至是形成白色污染的來源，危害全球環(huán)境及人類生存甚巨。
[0008](5)利用各種化學(xué)添加劑，制備上述的發(fā)泡材，由于使用的是化學(xué)方式，因此其反應(yīng)過程均需要予以加熱，因而必須使用大量能源，對目前低碳經(jīng)濟(jì)的全球化需求，相背道而馳。
[0009]因此，對于既能滿足實際利用需求，又能滿足環(huán)保要求的性價比皆優(yōu)的產(chǎn)品急需進(jìn)一步的開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明針對上述本領(lǐng)域的薄弱點及問題面下手，以一套全新的完整的設(shè)計及生產(chǎn)的方法論并經(jīng)過充足的試驗提供一種環(huán)保減量清潔生態(tài)型發(fā)泡材料及成品的制造方法，其從發(fā)泡材料的改性及篩選出發(fā)，并開創(chuàng)不使用任何有機化學(xué)藥劑的環(huán)境生態(tài)化清潔配方，再運用綠色的生產(chǎn)工藝技術(shù)來生產(chǎn)發(fā)泡材。此外還可對發(fā)泡主料進(jìn)行改性，即以分子納米插層/剝離復(fù)合改性使發(fā)泡材具有更高優(yōu)良物性的結(jié)果上來獲得大幅所需求外的余裕度，從而降低主料使用量。
[0011]本發(fā)明的方法具體說明如下:
[0012]一種環(huán)保減量清潔生態(tài)型發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于:所述發(fā)泡材料的主料選自橡塑類高分子；所述發(fā)泡劑為無機水合物、和/或作為水載體的無機物、和/或?qū)娱g含水的無機層間化合物、和/或包含可生成氣體的插層劑的無機層間化合物；所述發(fā)泡劑經(jīng)由輻射加熱方式來釋出或生成氣體作為發(fā)泡成形用的作用氣體。
[0013]所述主料采用PE、PP或TPE彈性體，優(yōu)選的為TPO彈性體，進(jìn)一步優(yōu)選的為POE彈性體。
[0014]所述發(fā)泡劑優(yōu)選為層狀插層硅酸鹽，進(jìn)一步優(yōu)選為石墨插層化合物，最優(yōu)選為無機水合物。
[0015]上述方法包括以下步驟:
[0016]①首先對主料進(jìn)行改性，將主料與無機層間化合物混合進(jìn)行插層/剝離，所述插層/剝離以機械熔融法、乳液法、溶液聚合法或懸浮聚合法進(jìn)行，
[0017]②然后將質(zhì)量比為50-65:3-10:35-55的改性主料、發(fā)泡劑、無機填料混合發(fā)泡。
[0018]所述插層/剝離優(yōu)選采用機械熔融法，具體步驟為:首先將用于主料活化的無機層間化合物有機化，亦即將無機層間化合物與有機表面活性劑先行混合，將其層間先行打開；然后將所述主料和5-10wt%的主料的馬來酸酐接枝混合得到活性主料；再將質(zhì)量比為90-95:5-10的活性主料與有機化層狀物質(zhì)投料于雙螺桿式、往復(fù)式或回旋式擠出機造粒，或加入提籃棒梢式研磨機或球磨機。
[0019]所述有機表面活性劑為雙十八烷基二甲基氯化銨、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、油酸鹽、硬脂酸鹽中的一種或幾種，優(yōu)選為十二烷基硫酸鈉或十二烷基磺酸鈉，其含量為無機層間化合物陽離子交換容量的0.8-1.2倍，優(yōu)選為I倍。
[0020]所述無機填料為選自碳酸鈣、CaO, S12,1102中的一種或幾種；以上填料優(yōu)選為亞微米材料，進(jìn)一步優(yōu)選為微米材料，最優(yōu)選為納米材料；所述納米材料最優(yōu)選的為納米碳酸鈣。
[0021]所述無機填料優(yōu)選的與主料和添加劑以75-85:6-15:0.5-10的比例預(yù)先制成填料母粒。
[0022]所述發(fā)泡劑優(yōu)選的與主料和添加劑以35-55:55-65:0.5-2的比例預(yù)先制成氣源母粒。
[0023]所述添加劑優(yōu)選的包括3-氨丙基三乙氧基硅烷。
[0024]發(fā)泡材料的交聯(lián)可采用UV紫外線、等離子束、離子束、r-射線或電子束輻射方法進(jìn)行輻射交聯(lián)，優(yōu)選為UV射線，進(jìn)一步優(yōu)選為等離子束，最優(yōu)選為電子加速器的電子束，其中在主料對電子束的吸收劑量為4-8kgy的情況下，凝膠率為30-45%。
[0025]所述無機水合物優(yōu)選為水合氫氧化鋁、水合氫氧化鎂、水合ZnB中的一種或幾種；所述無機層間化合物為蒙脫土、海泡石、硅藻土、高嶺土、?？|石、蛭石、石墨中的一種或幾種。
[0026]所述加熱方式可以為微波、紅外線、電磁波或高周波加熱方式。
[0027]所述加熱方式優(yōu)選為以2.45GHZ磁控管，輸入微波輻射加熱。
[0028]根據(jù)上述方法生產(chǎn)的發(fā)泡材料。
[0029]根據(jù)上述發(fā)泡材料制成的終端成品，包括以選自裁切、基層、貼合、熱壓、真空熱壓的加工方法制成的鞋底、中底、護(hù)具、車門、車頂、運動休閑用墊、人造皮革、合成皮革或織物布料。
[0030]本發(fā)明的技術(shù)效果:
[0031]本發(fā)明經(jīng)由主料的環(huán)保性，以及插層/剝離納米復(fù)合改性的技術(shù)，在除了主料外，不添加任何化學(xué)藥劑來制造環(huán)保減量清潔生態(tài)形的發(fā)泡材料及成品。此處所提的化學(xué)藥劑包括:化學(xué)交聯(lián)劑及交聯(lián)助劑，化學(xué)發(fā)泡劑及其助劑(汽相，固相)，化學(xué)改性劑，化學(xué)功能助劑等。且發(fā)泡主料的改性是從分子納米插層/剝離復(fù)合改性上使發(fā)泡材具有更高優(yōu)良物性，獲得大幅所需求外的余裕度，從而可以通過添加填料來降低主料使用量，成為解決“白色污染”的另一重要途徑。
[0032]I)在主料的環(huán)保性方面，聚烯烴中的PE，PP,以及聚烯烴彈性體TPO彈性體等其分子主要均由C-H組成，結(jié)構(gòu)簡單雜原子少，環(huán)保性佳，相對來說回收利用簡單，經(jīng)由本發(fā)明的改性，可全方位替代其它包含雜原子的發(fā)泡材料，特別是使用POE彈性體，取代部分橡膠類材料的運用是本發(fā)明的優(yōu)選之一。其它橡塑材料作為主料運用本方法仍可獲得相對環(huán)保的產(chǎn)品，亦應(yīng)在保護(hù)的范圍。
[0033]2)在主料的改性方面，上述可作為氣源的無機層狀材料蒙脫土，海泡石，高嶺土，石墨等由于其單元組成是納米級別，因此運用插層/剝離的技術(shù)，可在層間材料通過有機插入劑即表面活性劑有機化后，在適當(dāng)?shù)臈l件下插入主料高分子后再剝離，剝離后均勻分散，形成納米摻入其納米片層的基本單元，因而大幅提高發(fā)泡材主料的材料性質(zhì)。
[0034]有機化主要是利用長鏈的表面活性劑先行以離子交換插入層狀物的層間，使其擴(kuò)大距離，并達(dá)到與預(yù)定改性的基料在極性上容易分散結(jié)合的目的。
[0035]上述將主料高分子插入有機化無機層間、在剝離后均勻分散，以提高物性的作法，包括有:機械熔融法，乳液法，溶液聚