一種環保減量清潔生態型發泡材料的制備方法及制備的發泡材料和終端成品的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種發泡材料的制備方法及產品，具體的涉及一種環保減量清潔生態型發泡材料的制備方法及其終端成品。
【背景技術】
[0002]現有發泡材料的發展已經較為成熟，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:發泡成材、發泡人造皮革及發泡布料織物等；從生產方式上可分為:常壓連續發泡、高壓模塑發泡、射出發泡成型、擠出發泡等；從分子交聯方式上包括了:化學輻射交聯體以及非交聯等；在發泡劑的使用上包括:物理式、機械式及化學式。對于上述各方法，盡管技術已經相對成熟，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，是一種經濟有效的方法，但眾所周知這種方式對于使用氣體的安全性、環保性要求愈來愈高。
[0004]以化學發泡劑(chemical Blowing Agent)加添入材料，經由加熱產生大量氣體，在材料中成核，進而形成氣泡孔的方式已行之多年，對民生用，工業用，工程用發泡材的生產，貢獻良多。但此類發泡劑，大都含有偶氮成份，是明令限量禁止的致癌物質(AZO的檢測在歐美等發達國家尤其嚴格)。
[0005](2)從發泡的技術及成材后的物性而言，橡塑類材料為了達到最適合發泡的分子粘彈性，以及為了發泡成材后物性的提高，經常會在發泡配方設計規劃中加入化學交聯劑及交聯助劑，經加熱后，形成自由基造成分子間架橋，達成目的。交聯劑無論是過氧化物形態(peroxide)，或者是娃燒系列(silane)，均會對環境造成污染，亦列屬于管制限量用品。
[0006](3)上述經使用化學交聯劑，化學發泡劑(氣、固相)以及其相應促進劑制備的發泡材，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生不適，長久使用會造成環境危害。特別是對于嬰兒，發育中青少年，幼兒，孕婦及弱勢亞健康的人群，造成嚴重的威脅。
[0007](4)由于各種類型的橡塑高分子，都有其組成的材料特性，擇其優良特性部份經由發泡成材，加工成型，制成的成品由于質輕，又絕緣，易加工，成本低，對人類貢獻良多。但從產品的環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的條件，甚至是形成白色污染的來源，危害全球環境及人類生存甚巨。
[0008](5)利用各種化學添加劑，制備上述的發泡材，由于使用的是化學方式，因此其反應過程均需要予以加熱，因而必須使用大量能源，對目前低碳經濟的全球化需求，相背道而馳。
[0009]因此，對于既能滿足實際利用需求，又能滿足環保要求的性價比皆優的產品急需進一步的開發。
【發明內容】
[0010]本發明針對上述本領域的薄弱點及問題面下手，以一套全新的完整的設計及生產的方法論并經過充足的試驗提供一種環保減量清潔生態型發泡材料及成品的制造方法，其從發泡材料的改性及篩選出發，并開創不使用任何有機化學藥劑的環境生態化清潔配方，再運用綠色的生產工藝技術來生產發泡材。此外還可對發泡主料進行改性，即以分子納米插層/剝離復合改性使發泡材具有更高優良物性的結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]本發明的方法具體說明如下:
[0012]一種環保減量清潔生態型發泡材料的制備方法，其特征在于:所述發泡材料的主料選自橡塑類高分子；所述發泡劑為無機水合物、和/或作為水載體的無機物、和/或層間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；所述發泡劑經由輻射加熱方式來釋出或生成氣體作為發泡成形用的作用氣體。
[0013]所述主料采用PE、PP或TPE彈性體，優選的為TPO彈性體，進一步優選的為POE彈性體。
[0014]所述發泡劑優選為層狀插層硅酸鹽，進一步優選為石墨插層化合物，最優選為無機水合物。
[0015]上述方法包括以下步驟:
[0016]①首先對主料進行改性，將主料與無機層間化合物混合進行插層/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行，
[0017]②然后將質量比為50-65:3-10:35-55的改性主料、發泡劑、無機填料混合發泡。
[0018]所述插層/剝離優選采用機械熔融法，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；再將質量比為90-95:5-10的活性主料與有機化層狀物質投料于雙螺桿式、往復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；以上填料優選為亞微米材料，進一步優選為微米材料，最優選為納米材料；所述納米材料最優選的為納米碳酸鈣。
[0021]所述無機填料優選的與主料和添加劑以75-85:6-15:0.5-10的比例預先制成填料母粒。
[0022]所述發泡劑優選的與主料和添加劑以35-55:55-65:0.5-2的比例預先制成氣源母粒。
[0023]所述添加劑優選的包括3-氨丙基三乙氧基硅烷。
[0024]發泡材料的交聯可采用UV紫外線、等離子束、離子束、r-射線或電子束輻射方法進行輻射交聯，優選為UV射線，進一步優選為等離子束，最優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、玻縷石、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]所述加熱方式優選為以2.45GHZ磁控管，輸入微波輻射加熱。
[0028]根據上述方法生產的發泡材料。
[0029]根據上述發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]本發明的技術效果:
[0031]本發明經由主料的環保性，以及插層/剝離納米復合改性的技術，在除了主料外，不添加任何化學藥劑來制造環保減量清潔生態形的發泡材料及成品。此處所提的化學藥劑包括:化學交聯劑及交聯助劑，化學發泡劑及其助劑(汽相，固相)，化學改性劑，化學功能助劑等。且發泡主料的改性是從分子納米插層/剝離復合改性上使發泡材具有更高優良物性，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，結構簡單雜原子少，環保性佳，相對來說回收利用簡單，經由本發明的改性，可全方位替代其它包含雜原子的發泡材料，特別是使用POE彈性體，取代部分橡膠類材料的運用是本發明的優選之一。其它橡塑材料作為主料運用本方法仍可獲得相對環保的產品，亦應在保護的范圍。
[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，可在層間材料通過有機插入劑即表面活性劑有機化后，在適當的條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，因而大幅提高發泡材主料的材料性質。
[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，使其擴大距離，并達到與預定改性的基料在極性上容易分散結合的目的。
[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