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EVA/POE/EPDM/OMMT纳米复合发泡材料的制备与性能研究

邓富泉  
【摘要】:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)发泡材料具有比重轻、柔软、减震、无毒、耐化学药品等优点,广泛用于运动鞋底、箱包内衬、保温材料、隔音材料等的制造。作为轻质材料的使用,EVA发泡材料依然存在易变形,抗撕裂性低,回弹性能不够高等缺陷,从而限制了它的使用。开发密度低,柔软抗震,同时具有高回弹性能和优异的压缩永久变形性能的新型EVA基复合发泡材料,具有重要意义。本文将纳米改性技术与聚合物共混改性技术结合起来,制备了综合性能优异的EVA基纳米复合发泡材料,主要包括以下三方面内容: (1)蒙脱土(MMT)的有机化改性及其对EVA发泡材料的影响研究。考察了未改性蒙脱土(MMT)在EVA基体中的分散性,研究了EVA/MMT复合发泡材料的泡孔结构及性能。采用不同阳离子季铵盐表面活性剂改性MMT,考察改性剂的碳链长度、碳链数目对MMT插层行为的影响,系统研究不同有机改性蒙脱土(OMMT)对EVA基发泡材料微观结构和综合性能的影响规律。通过有机化改性后,OMMT在EVA基体中的分散性和界面相容性得到提高,在发泡过程中起到异相成核的作用;阳离子季铵盐表面活性剂的碳链长度及碳链数目对EVA/OMMT纳米复合发泡材料的微观结构具有显著的影响,进而影响其物理性能。通过考察双十八烷基二甲基氯化铵改性的蒙脱土的官能团结构、分散状况对EVA/OMMT复合发泡材料的影响,分析了OMMT片层对于EVA发泡材料增强增韧的机理。结合EVA/OMMT纳米复合发泡材料的微观形貌和宏观性能,探索了EVA异相成核发泡过程中OMMT粒径的临界值。 (2)乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)对EVA基发泡材料增强改性的研究。考察了POE与EVA之间的相容性及复合材料的储能模量。对POE/EVA体系进行发泡,考察了不同POE含量对复合发泡材料微观形貌的影响以及物理性能的影响。研究发现,POE的引入使复合发泡材料的回弹性能显著提高。对EVA/POE/OMMT三元发泡体系进行研究,考察复合发泡材料的泡孔形貌及综合性能,分析POE对EVA/OMMT两相体系的影响,并对POE改善复合发泡材料的回弹性能进行了理论分析。 (3)三元乙丙橡胶(EPDM)对EVA发泡材料增强改性的研究。考察了EPDM与EVA基体之间的相容性。通过将EPDM加入EVA基体中进行共混发泡,分别考察了EPDM占基体不同比例对EVA/EPDM及EVA/POE/EPDM/OMMT复合发泡材料的微观结构及物理性能的影响。加入EPDM后,无论是EVA/EPDM发泡材料体系还是EVA/POE/EPDM/OMMT复合发泡体系,复合发泡材料的泡孔孔径均变小,泡孔壁厚增加,复合发泡材料的压缩永久变形性能得到明显改善。对比加入EPDM和未加EPDM的复合发泡材料的压缩实验,观察特定时间点两种发泡材料泡孔形貌的差异,研究EPDM对复合发泡材料的形变恢复能力的影响,并对其改善压缩永久变形性能的机理进行了分析。


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