一种环保型高阻燃EVM与高苯乙烯树脂与EPDM三元共混二次发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及发泡材料技术领域，尤其涉及一种环保型高阻燃EVM与高苯乙烯树脂与EPDM三元共混二次发泡材料及其制备方法。

背景技术

在一些特殊领域还需要其有优异的阻燃性能。现有的EVM、高苯乙烯树脂、EPDM共混发泡材料物理性一般需要在其较厚的情况下，才能达到阻燃的效果，对于的1mm厚度下达到UL94v0等级的高阻燃性要求的，目前市面上还未出现。因此，如果在控制生产成本、保证产品性能、符合ROHS国际环保要求的前提下，制备出一种符合市场需求的发泡材料，是目前亟需解决的问题。

发明内容

本申请实施例通过提供一种环保型高阻燃EVM与高苯乙烯树脂与EPDM三元共混二次发泡材料及其制备方法，解决了现有技术中发泡材料在1mm厚度时不能达到阻燃的技术问题，实现了制备出一种环保型高阻燃EVM与高苯乙烯树脂与EPDM三元共混二次发泡材料，其在1mm厚度下可以达到UL94v0等级的要求。

本申请实施例提供了一种环保型高阻燃EVM与高苯乙烯树脂与EPDM三元共混二次发泡材料,包括

混合胶C 100 份

软化剂石蜡油 26 -- 31份

促进剂DM 2 -- 3 份

发泡剂 8 -- 10份

硫磺 4 -- 6 份

无味DCP 1 -- 2 份

所述混合胶C包括：

预混胶B 100 份

三元乙丙橡胶7001 50 份

硬脂酸 3 -- 5份

硬脂酸锌 6 -- 9份

氧化锌 21--25 份

阻燃剂 150--170 份

炭黑 105--125 份

氢氧化镁 50--80 份

聚乙二醇 1 -- 2 份

所述预混胶B包括：预混胶A 100份、三元乙丙橡胶7001 100份、硬脂酸3-5份；

所述预混胶A包括：EVM 10份、高苯乙烯树脂80 份、硬脂酸3--5 份、耐热剂纳米氧化铈JC-Ce0A 10-15份、热解安定剂Ｎ－苯基马来酰亚胺（NPMI）10-15份。

一种环保型高阻燃EVM与高苯乙烯树脂与EPDM三元共混二次发泡材料的制备方法,包括如下步骤：

步骤一：将EVM、高苯乙烯树脂、耐热剂纳米氧化铈JC-Ce0A、热解安定剂Ｎ－苯基马来酰亚胺（NPMI）、3-5份的硬脂酸投入密炼机中，加压、捏炼，捏炼过程中持续充冷水降温，温度达到150℃±5℃时出料；

步骤二：将步骤一的胶料投入开炼机中，温度控制在110℃±5℃，5mm翻料180秒，薄通2mm厚度飘动割取成相应重量分别静置处理；

步骤三：将步骤二的胶料投入开炼机中进行压延薄通，温度控制在85℃±5℃，静置冷却得到预混胶A；

步骤四：将预混胶A、EPDM-7001、硬脂酸、硬脂酸锌投入密炼机中，加压、捏炼，捏炼过程中持续充冷水降温，温度达到140℃±5℃时出料；

步骤五 ：将步骤四的预混炼胶投入开炼机台，控制在100℃±5℃，5mm翻料180秒，薄通2mm厚度飘动割取成相应重量分别静置处理；

步骤六：将步骤五得到的胶料再次投入开炼机中进行压延薄通，温度控制在70℃±5℃，静置冷却得到预混胶B；

步骤七：将预混胶B、三元乙丙橡胶7001 、硬脂酸、硬脂酸锌、氧化锌、阻燃剂、N550炭黑、氢氧化镁、聚乙二醇进行混合，混合物投入到密炼机中，加压、捏炼，温度达到135℃±5℃时倒料；

步骤八: 将步骤七的胶料投入开炼机台，控制在90℃±5℃，5mm翻料180秒，薄通2mm厚度飘动割取成相应重量分别静置处理。

步骤九:将步骤八得到的胶料再次投开炼机中进行压延薄通，温度控制在65℃±5℃，静置冷却12小时得到混合胶C；

步骤十：将混合胶C、软化剂石蜡油、促进剂DM、发泡剂、硫磺、无味DCP投入到密炼机中，加压、捏炼，温度达到130℃±5℃时倒料；

步骤十一：将步骤十的混合料投入开炼机中，温度控制在85℃±5℃，先厚通两次，再薄通两次，再厚通两次，使各组份原料进一步混合；

步骤十二：将步骤十一的混合料再次投入开炼机中进行压延薄通，温度控制在60℃±5℃，静置冷却12小时得到混合胶D；

步骤十三：挤出工艺；

步骤十四：硫化发泡成型工艺。

进一步地，所述挤出工艺的具体步骤为：

（1）将混合胶D投入开炼机中，温度控制在85℃±5℃，开炼600秒，使各组份原料进一步混合并预升温；

（2）用挤出机将上一步骤得到的混合胶挤出，温度控制在85℃±5℃；

（3）挤出机连接的自动裁断出片输送机出片称量，静置冷却。

进一步地，所述硫化发泡成型工艺的具体步骤为：

（1）将上一步骤的料片进行再精确称重，装入相应的硫化机模内发泡，得到发泡体、修边；

（2）将发泡体装入发泡机模内发泡，即得高弹性发泡体；

（3）将高弹性发泡体在室温下自然冷却2—3天，待产品充分冷却收缩后收入展板。

进一步地，还包括步骤十五，所述步骤十五的具体步骤为：

将上一步骤得到的发泡体装入相应的烘箱内烘烤、冷却、入库。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本申请利用具有较高机械刚度和弹性的高苯乙烯树脂与三元乙丙橡胶优秀的耐候性、耐臭氧、耐热性、电绝缘性和耐化学介质腐蚀性，进行相容共混，形成了综合性能好的、成本适中的多元共混闭孔发泡材料。

2、市场上高苯乙烯树脂制品目前多是采用硫化工艺即完成制品的生产，本发明是增加了发泡的工艺，已减轻材料的重量，轻量化，对孔径均匀性、材料分散性。

3、较薄发泡制品状态应用目标的高阻燃性要求提出了非常大的考验，正常垂直燃烧测试UL94V0标准中是以材料取样0-13mm厚度区间均符合法规要求，但是本发明是由于应市场需求在0-1mm厚度区间达到测试，越薄的材料制品尤其是薄的发泡材料制品的阻燃性越差，故实现0-1mm厚度区间的垂直燃烧UL94V0的燃烧等级的难度成倍增长。本申请制备的成品在1mm厚度下可以达到UL94v0等级的高阻燃性要求。

4、本发明中用大量阻燃剂取代补强填充剂用于增强阻燃效果，但是会损失补强效果，产生隔离作用，互粘性更差，阻碍橡胶分子成团，不利于密炼开炼及挤出工艺，又由于补充了大量炭黑，容易对制品孔径结构差异性成团和制品表面造成积碳集结，经密炼混炼开炼尤其特别增加了两种胶料特定温度条件的预混及阶段交叉混合和反复的压延静置工艺、挤出工艺综合克服了三种橡胶互粘性差、橡胶与阻燃剂互粘性差、橡胶与大量炭黑相容性差的难点，本发明是增加了发泡的工艺，材料轻量化，对孔径均匀性、材料分散性和较薄应用目标的高阻燃性要求提出了非常大的考验，本发明在预混炼胶种加入热解安定剂Ｎ－苯基马来酰亚胺（NPMI），其具有纳米粒子的小尺寸效应、高比表面效应、宏观量子效应等特征，能渗入到高分子链内，增强分子的稳定性；由于具有原子半径大、络和能力强，具有特殊的络合效应，能够增加有机材料的交联密度和分子链间的稳定性，使得材料的耐热性、耐油、强度、抗撕裂性、耐磨性等，得到大幅度改善，并且有促进硫化、吸收和屏蔽紫外线辐射的功能，使产品更耐老化。

5、同时在EVM和高苯乙烯树脂预混炼时即加入耐热剂纳米氧化铈，可以起到如下作用：（1）纳米氧化铈晶型完好，比重大，产品具有良好的分散性，透明性，易于添加在塑胶，橡胶等聚合物中；（2）纳米纳米氧化铈具有比表面积大的特点，适合于材料的催化改性，热稳定性，保证阻燃效果；（3）纳米氧化铈具有晶粒尺寸小的特点，适合制品的防晒的紫外线隔离和抗老化作用。抑制晶格生长，促使晶面产生择优取向，泡孔组织更均匀，提高制品泡孔结构的致密性。对添加三元乙丙橡胶时解决市面上制品含EPDM橡胶附带有气味的问题，而且共混后的综合性能指标大大超过了单独使用时的性能，保持高苯乙烯树脂机械刚度和弹性所带来的优良的吸收振动性，同时赋予产品既通过了ROHS国际环保要求且具有优良的高阻燃的新型特性。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1：

一种环保型高阻燃EVM与高苯乙烯树脂与EPDM三元共混二次发泡材料的制备方法，具体步骤包括：

密炼预混工艺：

步骤一 75L菱形叶轴W型重锤密炼机预混炼：按重量份配比，将100份的EVM、80份的高苯乙烯树脂、10份的耐热剂纳米氧化铈JC-Ce0A、15份的热解安定剂Ｎ－苯基马来酰亚胺（NPMI）、5份的硬脂酸投入密炼机中，加压至7公斤，捏炼10分钟，捏炼过程中持续充冷水降温，温度达到150℃时出料；

步骤二18吋自动翻料开炼机开炼：将步骤一的胶料投入开炼机中，温度控制在115℃，5mm翻料180秒，薄通2mm厚度飘动割取成相应重量分别静置处理。

步骤三 16吋开炼机压延静置：将步骤二的18吋自动翻料开炼机开炼后的料再次投入16吋开炼机中进行压延薄通，温度控制在80℃，静置冷却12小时得到预混胶A；

步骤四75L菱形叶轴W型重锤密炼机预混炼：按重量份配比，将100份的预混胶A、100份的EPDM-7001、5份的硬脂酸投入密炼机中，加压至7公斤，捏炼10分钟，捏炼过程中持续充冷水降温，温度达到145℃时出料；

步骤五 18吋自动翻料开炼机开炼：将步骤四的预混炼胶投入开炼机台，控制在95℃，5mm翻料180秒，薄通2mm厚度飘动割取成相应重量分别静置处理。

步骤六16吋开炼机压延静置：将步骤五的18吋自动翻料开炼机开炼后的料再次投入16吋开炼机中进行压延薄通，温度控制在75℃，静置冷却12小时得到预混胶B；

步骤七 75L菱形叶轴W型重锤密炼机混炼：按重量份配比，将100份的预混胶B、50份的三元乙丙橡胶7001、5份的硬脂酸、6份的硬脂酸锌、25份的氧化锌、170份的阻燃剂、105份的N550炭黑、50份的氢氧化镁、1份的聚乙二醇 进行混合，混合物投入到密炼机中，加压至7公斤，捏炼12分钟，温度达到135℃时倒料；

步骤八 18吋自动翻料开炼机开炼：将步骤七的胶料投入开炼机台，控制在85℃，5mm翻料180秒，薄通2mm厚度飘动割取成相应重量分别静置处理。

步骤九 16吋开炼机压延静置：将步骤八的18吋自动翻料开炼机开炼后的料再次投入16吋开炼机中进行压延薄通，温度控制在70℃，静置冷却12小时得到混合胶C；

步骤十75L菱形叶轴W型重锤密炼机混炼：按重量份配比，将100份的混合胶C、26份的软化剂石蜡油、3份的促进剂DM、10份的发泡剂、4份的硫磺、2份的无味DCP投入到密炼机中，加压至7公斤，捏炼12分钟，温度达到125℃时倒料；

步骤十一 18吋自动翻料开炼机开炼：将步骤十的混合料投入开炼机中，温度控制在90℃，先厚通两次，再薄通两次，再厚通两次，使各组份原料进一步混合；

步骤十二 16吋开炼机压延静置：将步骤十一的18吋自动翻料开炼机开炼后的混合料再次投入16吋开炼机中进行压延薄通，温度控制在65℃，静置冷却12小时得到混合胶D；

挤出工艺：

步骤十三 18吋自动翻料开炼机开炼：将步骤十二的混合胶D投入开炼机中，温度控制在90℃，开炼600秒，使各组份原料进一步混合并预升温；

步骤十四 250直径长径比1：8热喂料单螺杆挤出机以每分钟2-3米的速度挤出，温控90℃；

步骤十五挤出机连接的自动裁断出片输送机出片称量，静置冷却。

硫化发泡成型阶段：

步骤十六 模内闭孔硫化：对步骤十五的调控出片后的料片进行再精确称重，装入相应的硫化机模内发泡，模具600mm*1200mm*18mm；硫化条件(油压力/蒸汽压力或温度时间)130kg/cm²油压压力；145℃*2800秒;卸压即得发泡体,尺寸850*1550*25mm 热料并修边；

步骤十七 模内闭孔发泡:将步骤十六的发泡体装入相应的500吨发泡机模内发泡，模具110cm*210cm*35mm;发泡165℃*3500秒，卸压即得高弹性发泡体,尺寸1200x 2300x42mm；

步骤十八将经步骤十七后的发泡体在室温下自然冷却2—3天，待产品充分冷却收缩后收入展板；

自由烘烤去VOC有害气体残留阶段:

步骤十九 将经步骤十八后的发泡体装入相应的烘箱内烘烤，烘烤温度 120℃* 4小时；

步骤二十 定型：将发泡体在室温下自然冷却2—3天，待产品充分冷却收缩后冷却后尺寸1080x 2080x 36mm，入库静置7-10天后加工使用。

实施例2：

一种环保型高阻燃EVM与高苯乙烯树脂与EPDM三元共混二次发泡材料的制备方法，具体步骤包括：

密炼预混工艺：

步骤一 75L菱形叶轴W型重锤密炼机预混炼：按重量份配比，将100份的EVM、80份的高苯乙烯树脂、15份的耐热剂纳米氧化铈JC-Ce0A、10份的热解安定剂Ｎ－苯基马来酰亚胺（NPMI）、3份的硬脂酸投入密炼机中，加压至7公斤，捏炼10分钟，捏炼过程中持续充冷水降温，温度达到155℃时出料；

步骤二 18吋自动翻料开炼机开炼：将步骤一的胶料投入开炼机中，温度控制在110℃，5mm翻料180秒，薄通2mm厚度飘动割取成相应重量分别静置处理。

步骤三 16吋开炼机压延静置：将步骤二的18吋自动翻料开炼机开炼后的料再次投入16吋开炼机中进行压延薄通，温度控制在90℃，静置冷却12小时得到预混胶A；

步骤四75L菱形叶轴W型重锤密炼机预混炼：按重量份配比，将100份的预混胶A、100份的EPDM-7001、3份的硬脂酸投入密炼机中，加压至7公斤，捏炼10分钟，捏炼过程中持续充冷水降温，温度达到135℃时出料；

步骤五 18吋自动翻料开炼机开炼：将步骤四的预混炼胶投入开炼机台，控制在105℃，5mm翻料180秒，薄通2mm厚度飘动割取成相应重量分别静置处理；

步骤六16吋开炼机压延静置：将步骤五的18吋自动翻料开炼机开炼后的料再次投入16吋开炼机中进行压延薄通，温度控制在65℃，静置冷却12小时得到预混胶B；

步骤七 75L菱形叶轴W型重锤密炼机混炼：按重量份配比，将100份的预混胶B、50份的三元乙丙橡胶7001、3份的硬脂酸、9份的硬脂酸锌、21份的氧化锌、150份的阻燃剂、125份的N550炭黑、80份的氢氧化镁、2份的聚乙二醇 进行混合，混合物投入到密炼机中，加压至7公斤，捏炼12分钟，温度达到140℃时倒料；

步骤八 18吋自动翻料开炼机开炼：将步骤七的胶料投入开炼机台，控制在95℃，5mm翻料180秒，薄通2mm厚度飘动割取成相应重量分别静置处理；

步骤九 16吋开炼机压延静置：将步骤八的18吋自动翻料开炼机开炼后的料再次投入16吋开炼机中进行压延薄通，温度控制在60℃，静置冷却12小时得到混合胶C；

步骤十 75L菱形叶轴W型重锤密炼机混炼：按重量份配比，将100份的混合胶C、31份的软化剂石蜡油、2份的促进剂DM、8份的发泡剂、6份的硫磺、1份的无味DCP投入到密炼机中，加压至7公斤，捏炼12分钟，温度达到135℃时倒料；

步骤十一 18吋自动翻料开炼机开炼：将步骤十的混合料投入开炼机中，温度控制在80℃，先厚通两次，再薄通两次，再厚通两次，使各组份原料进一步混合；

步骤十二 16吋开炼机压延静置：将步骤十一的18吋自动翻料开炼机开炼后的混合料再次投入16吋开炼机中进行压延薄通，温度控制在55℃，静置冷却12小时得到混合胶D；

挤出工艺：

步骤十三 18吋自动翻料开炼机开炼：将步骤十的混合胶D投入开炼机中，温度控制在80℃，开炼600秒，使各组份原料进一步混合并预升温；

步骤十四 250直径长径比1：8热喂料单螺杆挤出机以每分钟2-3米的速度挤出，温控80℃；

步骤十五 挤出机连接的自动裁断出片输送机出片称量，静置冷却。

硫化发泡成型阶段：

步骤十六 模内闭孔硫化：步骤十五的调控出片后的料片进行再精确称重，装入相应的硫化机模内发泡，模具600mm*1200mm*18mm；硫化条件(油压力/蒸汽压力或温度时间)130kg/cm²油压压力；145℃*2800秒;卸压即得高弹性发泡体,尺寸850*1550*25mm 热料并修边；

步骤十七 模内闭孔发泡：将步骤十六的发泡体装入相应的500吨发泡机模内发泡，模具110cm*210cm*35mm;发泡165℃*3500秒，卸压即得高弹性发泡体,尺寸1200x 2300x42mm；

步骤十八 将经步骤十七后的发泡体在室温下自然冷却2—3天，待产品充分冷却收缩后收入展板；

自由烘烤去VOC有害气体残留阶段:

步骤十九 将经步骤十八后的发泡体装入相应的烘箱内烘烤，烘烤温度 120℃* 4小时；

步骤二十 定型：将发泡体在室温下自然冷却2—3天，待产品充分冷却收缩后冷却后尺寸1080x 2080x 36mm，入库静置7-10天后加工使用。

实施例1和实施例2所用原材料的规格如下表1所示：

实施例1和实施例2所得的一种环保型高阻燃EVM与高苯乙烯树脂与EPDM三元共混二次发泡材料的物理性能测试结果如下表2所示：

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。