沈 倩,黃海云,徐 晨,董炎明，2*

(1.江蘇明德玩具股份有限公司，江蘇 南通 226500；2.廈門大學(xué)材料學(xué)院，福建 廈門 361005)

目前應(yīng)用于兒童爬行墊和家裝材料的聚烯烴(主要是聚乙烯或EVA)泡沫地墊的主要特性是兼有一定的柔性和剛性，也就是彈性和塑性的結(jié)合。但總的來說，回彈性不夠，腳踩上去舒適度不夠好。一般聚乙烯或EVA泡沫地墊的邵氏A硬度大于30°，正常情況是38°。有許多應(yīng)用要求泡沫地墊做得更有彈性，更柔軟，腳感舒適，不易疲勞。而且使腳面和泡沫地墊之間以及泡沫地墊與地面之間不容易滑動(dòng)，也就是有一定的止滑作用，防止老人小孩摔倒。但是目前這方面的系統(tǒng)研究鮮有報(bào)道。

本文用聚烯烴彈性體POE改善LDPE[1]的高彈性，以期得到最佳高彈性和性價(jià)比。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與原料

儀器：LX-A邵氏硬度計(jì)[2]；日本島津AGS-X5KN電子萬能試驗(yàn)機(jī)；QC-607-KY-C海綿回彈儀(東莞市利拓檢測儀器有限公司)。

原料：低密度聚乙烯LDPE(揚(yáng)子巴斯夫2426H，熔融指數(shù)為2.3g/10min)，聚烯烴彈性體POE(陶氏Engage 8150，熔融指數(shù)為2.02g/10min)，偶氮二甲酰胺AC(廣州江鹽化工有限公司)，氧化鋅(濰坊恒豐有限公司)，硬脂酸(上海倍特化工有限公司)，二叔丁基過氧異丙基苯BIPB(上海方銳達(dá)化學(xué)品有限公司)，滑石粉(青島盛達(dá)滑石粉有限公司)。配方：LDPE+POE共3kg，AC 300g，BIPB 22g，硬脂酸30g，氧化鋅40g，滑石粉2kg。

1.2 試驗(yàn)方法

將所需原料按需備好，置于密閉式煉膠機(jī)內(nèi)進(jìn)行混料塑煉處理，其中密閉式煉膠機(jī)內(nèi)溫度為135℃塑煉15min排出；將密閉式煉膠機(jī)排出的物料送入開煉機(jī)進(jìn)行開煉薄通15min；冷卻后裁切成片，于175℃壓機(jī)中發(fā)泡成型，得到所需基于聚烯烴彈性體的高彈性發(fā)泡材料。

1.3 性能測試測試方法

1.3.1 邵氏A硬度的測定方法

根據(jù)GB/T530-1999《橡膠袖珍硬度計(jì)壓入硬度試驗(yàn)方法》，國際標(biāo)準(zhǔn)ISO7619:1986進(jìn)行測試。

1.3.2 斷裂伸長率的測定方法

根據(jù)GB/T6344-2008 《軟質(zhì)泡沫聚合材料拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率的測定》進(jìn)行測試；試樣尺寸為152mm×13 mm×10 mm，橫截面為矩形；拉伸速度為500mm/min±50mm/min；測定溫度23℃±2℃，相對濕度50%±5%。

1.3.3 回彈系數(shù)的測定方法

根據(jù)GB/T6670-2008《軟質(zhì)泡沫聚合材料落球法回彈性能的測定》 ；相應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO8307:2007。鋼球回落高度：500mm；鋼球直徑：16mm。

2 結(jié)果與討論

2.1 POE的特點(diǎn)

本文利用POE來提高LDPE地墊的彈性和韌性是基于以下考慮。POE具有塑料和橡膠的雙重特性，具有優(yōu)異的機(jī)械性能和低溫性能。并且，POE的飽和分子鏈結(jié)構(gòu)賦予其優(yōu)異的耐熱氧老化和紫外光老化性能，可以直接作彈性材料使用[3]。POE還具有較高的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率[4]。聚烯烴發(fā)泡材料具有高強(qiáng)度以及良好的力學(xué)性能。這種材料強(qiáng)度高、韌性好、耐磨損，并且有優(yōu)異的絕緣性[5]、隔熱性能、耐腐蝕性，被廣泛的應(yīng)用于化工、建材等各個(gè)領(lǐng)域。

POE是采用茂金屬催化劑的乙烯(或丙烯)和1-辛烯實(shí)現(xiàn)原位(Insite)催化技術(shù)無規(guī)共聚的熱塑性彈性體。POE的特點(diǎn)是：(a)辛烯的柔軟鏈卷曲結(jié)構(gòu)以結(jié)晶的乙烯鏈作為物理交聯(lián)點(diǎn)，使它既有優(yōu)異的韌性又有良好的加工性。(b)POE分子結(jié)構(gòu)中沒有不飽和雙鍵，具有優(yōu)良的耐老化性能。(c)POE分子量分布窄，具有較好的流動(dòng)性，與聚烯烴相容性好。(d)良好的流動(dòng)性可改善填料的分散效果。(e)POE與LDPE有良好的相容性和相混性。

2.2 LDPE中添加不同的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)POE對產(chǎn)品高彈性的影響

本文系統(tǒng)研究了POE質(zhì)量分?jǐn)?shù)對泡沫地墊高彈性的影響，結(jié)果列于表1。

表1 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)POE的產(chǎn)品性能對比

當(dāng)邵氏A硬度達(dá)到22°以下時(shí)就認(rèn)為產(chǎn)品是柔軟的和高彈的，本文測得低密度聚乙烯發(fā)泡地墊的邵氏A硬度為31.1°，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知當(dāng)POE質(zhì)量百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%的時(shí)候邵氏A硬度低于22°。

斷裂伸長率越大產(chǎn)品越難被拉斷，一般低密度聚乙烯發(fā)泡的地墊斷裂伸長率為100%，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知當(dāng)POE質(zhì)量百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%以上時(shí)產(chǎn)品斷裂伸長率達(dá)到200%以上，即原長度的三倍以上。

回彈系數(shù)越大產(chǎn)品回彈性能越好，當(dāng)回彈系數(shù)達(dá)到40%以上時(shí)認(rèn)為產(chǎn)品回彈性能較優(yōu)，一般LDPE發(fā)泡的地墊回彈系數(shù)為26%，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知當(dāng)POE質(zhì)量百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%的時(shí)候回彈系數(shù)已經(jīng)大于40%。

綜上所述，隨著POE含量的增加，體系的彈性和斷裂伸長率有很大的提高?？梢?，POE對聚烯烴泡沫塑料有優(yōu)良的增彈作用。當(dāng)POE質(zhì)量分?jǐn)?shù)加到50%時(shí)邵氏A硬度為21.7°，斷裂伸長率為204%，回彈系數(shù)為42%；三項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到高彈性能要求并且增加的成本相對較低，達(dá)到最佳的性價(jià)比。

2.3 不同的質(zhì)量填料對產(chǎn)品性能的影響

表2 不同的質(zhì)量填料的產(chǎn)品性能對比

結(jié)果表明，雖然滑石粉的量與地墊的硬度成正比，而與回彈系數(shù)成反比，雖然少加滑石粉是有利的，但是成本也會(huì)增加。填料本來的作用就是降低成本的。很有意思的是，我們觀察到斷裂伸長率卻不是這個(gè)規(guī)律，2kg滑石粉的斷裂伸長率確實(shí)最大的，斷裂伸長率反應(yīng)的是材料的韌性[7]，是一種極限的力學(xué)性能值，作為拼接地墊，其齒形邊經(jīng)常要受到拉力而不斷裂。從這個(gè)角度來說，2kg是最佳選擇。

3 結(jié)論

(1)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的彈性材料POE，50%LDPE所制備而成的發(fā)泡材料硬度較低比較柔軟，斷裂伸長率較高并且回彈系數(shù)較好。

(2)填料選用2kg滑石粉有最佳的斷裂伸長率是綜合性能和性價(jià)比最佳的選擇。

(3)綜上所述，優(yōu)選配方為LDPE 1.5kg，POE 1.5kg，AC 300g，BIPB 22g，硬脂酸30g，氧化鋅40g，滑石粉2kg。

致謝：感謝江蘇明德玩具股份有限公司的領(lǐng)導(dǎo)潘煒和倪鋒對本文的大力支持。