量对软质ＰＶＣ发泡材料密度、泡孔结构以及力学性能的影响，利用ＤＳＣ分析了放热、吸热发泡剂的分解特性，筛选出密度和力学性能满足软质ＰＶＣ鞋底发泡材料的配方。

１试验部分

１．１主要原料

聚氯乙烯（ＰＶＣ）：Ｓ－１０００，中国石化齐鲁股份有限公司；偶氮二甲酰胺（ＡＣ）、吸热发泡剂Ｎ：工业级，市售；粉末ＮＢＲ：中国石油兰州石化公司石化研究院。１．２仪器与设备

高速捏合机：ＳＨＲ－１０Ａ，中国张家港市曙光机械厂；双辊塑炼机：ＳＫ一１６０Ｂ，上海橡胶机械厂；平板硫化机：ＸＬＢ，青岛第三橡胶机械厂；拉力实验机：ＸＬ－２５０，广州实验仪器厂；橡胶硬度计：ＬＸ－Ｃ，上海六菱仪器厂；偏光显微镜：ＸＰＴ－７，南京江南光电（集团）股份有限公司；ＤＳＣ测量仪：ＤＳＣ－２Ｃ，美国ＰＥ公司。

１．３性能测试

密度按ＧＢ／ｒ６３４３－－１９９５测试；拉伸强度和断裂伸长率按ＧＢ／Ｔ６３４４－－１９９６测试；撕裂强度按ＧＢ／ｒ１０８０８－－１９８９测试；压陷硬度按ＧＢ／ｒ１０８７０—１９８９测试。

泡孔结构：将样品切片制样，在偏光显微镜下观察拍照；ＤＳＣ：升温速率为１０℃／ｍｉｎ。

１．４发泡材料的制备

按表１配方称取原料后用高速捏合机捏合３～５ｍｉｎ；双辊塑炼５～６ｍｉｎ，辊温控制在１１０～１２０℃，下片后称量（每模８５－－１００ｇ）；压制发泡１０ｍｉｎ，温度控制在１７０℃，压力为１０ＭＰａ；出模后冷压６ｍｉｎ；放置２４ｈ后测性能。

表１实验基本配方（质量份）

２结果与讨论

２．１ＡＣ用■对发泡材料性能的影响

表２是放热发泡剂ＡＣ用量对软质ＰＶＣ发泡材料性能的影响。由表２可知，发泡材料的密度与ＡＣ用量存在倒抛物线关系，随着ＡＣ用量的增加，发泡材料的密度有一个极小值。当ＡＣ用量为２份时，发泡材料密度最小，此时泡孔分布均匀，这与文献［１］的介绍相吻合。发泡材料撕裂强度随着ＡＣ用量的增加逐降增大，拉伸强度随着ＡＣ用量的增加先增大后减小，断裂伸长率基本不受ＡＣ用量的影响。

图１是ＡＣ用量不同时偏光显微镜下软质ＰＶＣ发泡材料的泡孔结构图。从图１可见，ＡＣ用量为２份时，发泡材料密度最小，泡孔分布均匀。

表２ＡＣ用量对ＰＶＣ发泡材料性能的影响

ａ一１份

ｃ一３份ｄ一４份

图１ＡＣ用量对ＰＶＣ发泡材料泡孔结构的影响（×１６）２．２吸热发泡剂Ｎ用量对发泡材料性能的影响放热发泡剂ＡＣ的分解速度快而且分解时放出热量。这很容易造成熔体局部过热，破坏泡孔结构，使制品产生粗孔、破孔。为了克服ＡＣ分解时强放热、突发性的缺点，本实验加入一种吸热型发泡剂Ｎ。在发泡过程中，Ｎ不仅能吸收ＡＣ放出的部分热量，而且还可以降低ＡＣ分解速度。吸热发泡剂还具有自成核作用，其发泡过程稳定易控，使泡孔细密，分布均匀［２】２。

表３是Ｎ用量对软质ＰＶＣ发泡材料性能的影响。从表３可看出，材料密度与Ｎ用量不是成简单的线性关系。Ｎ用量为０．２份时，材料密度最小，但是材料断裂伸长率、拉伸强度较低；Ｎ用量增加到０．６份时，材料的密度达到较小、力学性能优异；Ｎ用量继续增大时，密度反而增大，力学性能基本不变。图２是Ｎ用量不同时偏光显微镜下的泡孔结构图。从图２可知，Ｎ用量对材料泡孔结构有一定的影响。Ｎ为

０．２份时，泡孔粗而大；当Ｎ用量增加到０．６份时，·２５０·塑料工业２００５年

泡孑Ｌ结构得到改善，泡孔分布均匀；当Ｎ用量继续增加时，泡孔反而变差。因此，Ｎ可以改善材料的泡孑Ｌ结构，降低材料密度，提高材料的断裂伸长率、撕裂强度，Ｎ的用量以０．６份为宜。

表３Ｎ用量对ＰＶＣ发泡材料性能的影响

ｅ一１．０份

图２Ｎ用量对ＰＶＣ发泡材料泡孔结构的影响（Ｘ１６）

２．３ＡＣ／Ｎ质量比对发泡材料性能的影响

ＡＣ小质量比对ＰＶＣ发泡材料性能、泡孔结构的影响见表４、图３。由表４、图３可看出，如果单纯考虑发泡试样的密度，ＡＣ／Ｎ质量比为２／１时是最理想的，但是此时材料的断裂伸长率、撕裂强度均比较小，泡孔也较差，有少量粗孔和并孔，制品局部甚至出现分层。而ＡＣ刷质量比为３／１时，泡孔数目较多、分布均匀，材料的密度和力学性能也较优异。因此，ＡＣ／Ｎ质量比为３／１比较恰当，这刚好与ＡＣ和Ｎ分别为２份和０．６份时综合性能比较优异的情况相吻合。这证明了发泡剂ＡＣ取２份，Ｎ取０．６份是合理的。

表４ＡＣ／Ｎ质量比对ＰＶＣ发泡材料性能的影响

ａ一１／２份

ｅ一４／１份

图３ＡＣ／Ｎ质量比不同时偏光显微镜下泡孔结构图（×１６）２．４成核剂用量对ＰＶＣ发泡材料性能的影响表５是成核剂用量对发泡材料性能的影响。从表５可以看出，材料的密度、拉伸强度、撕裂强度随着成核剂用量的增加均有下降的趋势。当成核剂用量大

于１份时，材料密度、力学性能变化很小。图５是在第３３卷增刊连荣炳等：软质ＰＶＣ发泡材料的研究·２５１·

偏光显微镜下观察到的成核剂不同用量时的泡孔结构图。从图５可以观察到，成核剂用量越多，材料泡孔数目越多。当成核剂用量为１份时，泡孔分布均匀，泡孔结构较好，少有粗孔和泡壁破裂现象；但当成核剂用量继续增大时，材料反而有较多的并孔、破孔，这可能是由于成核剂用量多时不易分散引起的。综合考虑各个方面因素，尤其是泡孔结构，成核剂用量为１份时发泡效果较好。

表５成核剂用量对ＰＶＣ发泡材料性能的影响

ａ一０份

ｅ一２．０份

图４成核剂用量对ＰＶＣ发泡材料泡孔结构的影响（×１６）

２．５ＮＢＲ用量对发泡材料性能的影响

ＮＢＲ和ＰＶＣ的溶解度参数极为接近，均具有强极性基团，两者的兼容性较好。加入少量的ＮＢＲ可以改善ＰＶＣ鞋底发泡材料的断裂伸长率、耐磨性、柔韧性，但强度略有下降。用粉末ＮＢＲ改性的ＰＶＣ，在发泡成型时，很容易得到泡孔均匀、密度较低的泡沫塑料制品【４｜。此外，粉末ＮＢＲ对小分子增塑剂ＤＯＰ具有特殊的吸附作用，可以防止ＤＯＰ从制品表面析出ｂＪ。在以上实验得出的最佳配方基础上，该组实验加入粉末Ｎ－ＢＲ，其用量对发泡材料性能的影响如表６所示。

表６ＮＢＲ用量对发泡材料性能的影响

觑慧，嫠懒燃／删Ｎ．ｍ皴ｍ－Ｉ／ｇ／ＭＰ；ｔ硬度用量／纷度长率／％

“４ＯＯ．６５３６．８２１７０．６４３．５６５

５０．８１６６．３７１７９．５６４４．４１７４

１００．８５３６．１６１８４．６７３８．２３７３

１５Ｏ．５０８４．２５２１２２５．２１４４

２０Ｏ．４４３．３６２０３．１ｌ２７．７４３３

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由表６可见，ＮＢＲ改善材料的断裂伸长率和柔韧性，但拉伸强度和撕裂强度下降。随ＮＢＲ用量的增加，材料密度不是一味地降低，而是先增加后减小再增加。这可能是因为：ＮＢＲ添加少量时，ＮＢＲ分散在ＰＶＣ分子链中，起了增塑作用，降低体系粘度，使发泡气体易从熔体逸出，从而使材料密度增大；当ＮＢＲ用量增大，ＮＢＲ在体系中形成连续相，提高熔体粘度，防止气体逸散，降低了材料密度；但当ＮＢＲ加入过多时，熔体粘度过大，不利于成泡，密度反而变大。当ＮＢＲ用量为２０份时，材料密度达到最小，材料断裂伸长率较大、发泡充分，不过拉伸强度和撕裂强度有所下降，但是满足材料的使用要求。３结论

１）吸热发泡剂Ｎ能有效改善ＡＣ强放热、突发性的缺点，提高发泡体系的发泡效果，降低材料的密度，改善材料的力学性能。当发泡剂ＡＣ用量为２份，Ｎ用量为０．６份时，材料的综合性能优异。

２）在发泡成型过程中，加入成核剂是为了形成大量气泡核。成核剂的用量对发泡影响较大。实验证明，成核剂用量为１份时，体系发泡效果较好。

３）粉末ＮＢＲ不仅能提高发泡材料的断裂伸长率和柔韧性，而且还可以降低发泡材料密度，改善泡孑Ｌ结构。当ＮＢＲ用量为２０份时，发泡材料密度达到０．４４ｇ／ｃｍ３，力学性能优异，基本符合鞋底的中底发泡材料使用要求。

参考文献

１ＰｆｅｎｎｉｎｇＪＬ．ＪＶｉｎｙｌＴｅｃｈｎｏｌ，１９９２，１０（２）：１０５

２吴其哗，徐凌秀，王新等．青岛化工学院报，１９９８，（３）：２１０

３吴培熙，张留城．聚合物共混改性．北京：中国轻工业出版社，１９９４．２２６

４河道纲．原材料，１９９２，（３）：３０

软质PVC发泡材料的研究

作者：连荣炳， 张卫勤， 黄锐， 吴春根， 崔金兰， 叶盛京

作者单位：连荣炳,张卫勤,黄锐,吴春根,崔金兰(四川大学高分子科学与工程学院,四川,成都,610065)， 叶盛京(福建省二轻工业研究所,福建,福州,350001)

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