一种利用废弃EVA基材料制备复合再生泡沫材料的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用废弃EVA基材料制备复合再生泡沫材料的方法，该方法利用固相剪切碾磨技术，通过对碾磨工艺参数的进一步限定，在适配的条件下得到了废弃EVA基超细片状粉体，并利用该废弃EVA基超细片状粉体与TPU进行共混复合，利用超临界二氧化碳发泡技术进一步制备出TPU/废弃EVA基复合发泡材料。本发明专利技术方法一方面大幅减小了废弃EVA基粉体粒径与粒径分布，另一方面通过片状形貌进一步提高了粉体表面活性；其中，片状粉体与颗粒状或条状形貌相较，进一步提高了与TPU熔融共混复合，并最终结合超临界二氧化碳发泡技术制备了更高性能的TPU/废弃EVA基复合泡沫材料/制品。的TPU/废弃EVA基复合泡沫材料/制品。的TPU/废弃EVA基复合泡沫材料/制品。

【技术实现步骤摘要】
一种利用废弃EVA基材料制备复合再生泡沫材料的方法


[0001]本专利技术属于废弃EVA基材料回收
，涉及一种利用废弃EVA基材料制备复合再生泡沫材料的方法，特别是针对利用中国授权专利ZL 95111258.9所公开的力化学反应器对废弃EVA基材料尤其是泡沫材料进行了处理。

技术介绍

[0002]EVA是乙烯和醋酸共聚而成的，中文化学名称：乙烯
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醋酸乙烯共聚物(乙烯
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乙酸乙烯共聚物)，英文化学名称：Ethylene Vinyl Acetate Copolymer。EVA的应用领域相当广泛，全球每年的市场消费量都在不断增加，尤其在制鞋工业，被应用于中高档旅游鞋、登山鞋、拖鞋、凉鞋的鞋底和内饰材料。
[0003]社会的快速发展使人们对鞋类产品的需求极速增加。自2010年以来，全球鞋类产品产量增长了21.2％，2019年已达243亿双。同时，快速时尚的消费模式导致鞋类产品的使用寿命越来越短，并随之产生了大量废弃鞋材。鞋类材料组分一般较复杂，可多达40种，涉及橡胶、合成树脂、纺织品和皮革等。由于EVA树脂具有良好的柔软性、弹性，与二烯烃类橡胶、PE及高苯乙烯树脂均具有良好的相容性，所以实际生产中，以EVA或EVA/PE并用作为主体材料制作微孔鞋底材料的应用较多，其在鞋材中的使用量占比达到了14％，并且广泛应用于旅游鞋外底、运动鞋中底、鞋垫等。
[0004]废弃EVA基鞋底材料由于组分较复杂，各种不同组分间相容性差异大，通过常规的熔融加工回收方式会因这种相容性差异导致最终制品性能不可避免的劣化，因此在回收过程中通常需要进行逐一分类，而这种复杂的分离和分类工艺通常效率较低并且伴随着较高的成本，难以实现废弃EVA基鞋底材料的高质高效回收利用。
[0005]废弃EVA基鞋底材料，最常见的处理方式是丢弃到垃圾填埋场中进行填埋，但这种填埋所产生的垃圾渗滤液会严重污染地下水和河流，造成严重环境污染。此外，垃圾填埋过程中的厌氧条件会导致沼气的释放，产生温室气体，加速全球变暖。而传统的焚烧处理方式会导致资源浪费并产生有害的灰分副产物、有毒气体以及二氧化碳等，带来大气污染。热解等能量回收的方式所获得的有价值成分如天然气、液态热解油等产品通常价值较高，但其设备投资大，技术难度大，难以实现推广，且为避免废弃料内部各种杂质污染和损坏热解设备，通常只能处理清洁的废弃料，适用于单材废弃塑料。对于多组分混杂废弃鞋材，由于不同材料的热解过程和热解回收工艺不同，目前尚无完备成熟的热解处理工艺技术来处理。通过重复利用的方式将废旧鞋子进行回收并再分配到发展中国家也是目前常用处理方式，但通常会给当地经济带来不可避免的冲击。传统物理回收，不论是通过粉碎的方式将废弃鞋材应用到道路铺装材料，还是通过非破坏性的方法回收多种高质量回收料，都需涉及复杂的分离或者分类过程。因此，急需开发废弃EVA基鞋底材料高值高效回收利用的关键技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决上述
技术介绍
中的问题，提供了一种利用废弃EVA基材料制备复合再生泡沫材料的方法，该方法利用固相剪切碾磨技术，通过对碾磨工艺参数的进一步限定，在适配的条件下得到了废弃EVA基超细片状粉体，一方面大幅减小了废弃EVA基粉体粒径与粒径分布，另一方面通过片状形貌进一步提高了粉体表面活性；其中，片状粉体与颗粒状或条状形貌相较，进一步提高了与TPU的熔融共混复合，并最终结合超临界二氧化碳发泡技术制备了更高性能的TPU/废弃EVA基复合泡沫材料/制品。此外，经过固相力化学剪切碾磨处理后，废弃EVA基材料与TPU间相容性明显得到改善，复合泡沫的发泡倍率提高，循环压缩耐久性也大幅提高，实现了废弃EVA基材料的高值高效回收利用。
[0007]为实现上述目的，本专利技术是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。
[0008]一种利用废弃EVA基材料制备复合再生泡沫材料的方法，按重量份数计主要包括以下步骤：
[0009](1)选择EVA质量占比不低于70％的废弃EVA基回收制品，经过清洁等预处理后，将其处理并粗粉碎至粒径不高于20mm的废弃EVA基物料；
[0010](2)将废弃EVA基物料加入磨盘形固相力化学反应器中碾磨粉碎，待碾磨完成后，收集得到废弃EVA基超细片状粉体；其中，磨盘形固相力化学反应器的工艺参数为：碾磨压力为0.2～1.5MPa，磨盘磨面温度通过通入温度为
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5～
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20℃的恒温循环液体介质进行控制，循环碾磨10～12次，磨盘转速40～60转/分；
[0011](3)将包括18～30份废弃EVA基超细片状粉体、70～82份TPU通过成型工艺制备为TPU/废弃EVA基复合材料；其中废弃EVA基超细片状粉体和TPU共为100份；
[0012](4)将步骤(3)所制备的TPU/废弃EVA基复合材料通过超临界二氧化碳釜压发泡工艺制备为TPU/废弃EVA基复合发泡材料。
[0013]本专利技术的主要专利技术点在于通过对废弃EVA基物料在进行碾磨梯度试验时发现，随循环碾磨次数的增加，废弃EVA基物料先是碾磨破碎为颗粒状，然后其颗粒粒径随碾磨次数的增加逐渐减小，并在随后继续碾磨过程中发现其微观形貌先短暂形成了片状粉体，且该片状粉体随碾磨的继续进行最终转变为条状粉体。
[0014]其中条状粉体的出现，表明废弃EVA基物料在碾磨过程中，解交联程度逐渐增加，使高分子链活动性增加，粉末颗粒在碰撞过程更易受热软化融合，该原理于本专利技术的申请人在先授权专利“利用废弃NBR
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PVC类橡塑保温材料增韧改性聚氯乙烯的方法”(202010526447.8)进行了公开。
[0015]但是，在本专利技术的专利技术人经梯度实验时发现，其中的片状粉体出现介于颗粒状与条状粉体之间，且形成条件较为苛刻，通常的磨盘形固相力化学反应器碾磨条件下，颗粒状粉体趋于直接转变为条状粉体；但同时，利用片状粉体成型制备的再生制品，其发泡倍率及循环压缩疲劳性能更佳(残余应变较低)，其与片状粉体独特的形貌具有较强的相关性，推测其在片状粉体向条状粉体的转化过程是由于机械力降解引起的，而这种力降解不但导致了条状粉体分子量略有降低，复合泡沫的性能也相对下降，因此对于废弃EVA基物料而言，其在力化学碾磨过程中存在独特的片状结构使得其在碾磨过程中可以在达到较高的粉体表面活性和解交联度的同时，又不至于发生过多的机械力降解。同时，对比颗粒状粉体仍为惰性粉体，片状粉体其解交联程度近于条状粉体，使得废弃EVA基物料经碾磨解交联后重新
活化，可作为填料制备高性能的再生制品。
[0016]因此，为了更稳定得到废弃EVA基的片状超细粉体，本专利技术的专利技术人通过大量对照实验后发现，为了避免片状粉体转变为条状粉体，其磨盘形固相力化学反应器的碾磨参数需要更为严格的限定。所述工艺参数中碾磨压力与磨盘盘面温度为主要影响因素，通过使用超低压的碾磨压力与低温碾磨相配合，其中低温碾磨使得EVA材料具有脆性而不是常温的弹性，再进一步通过超低压碾磨降低碾磨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用废弃EVA基材料制备复合再生泡沫材料的方法，其特征在于按重量份数计主要包括以下步骤：(1)选择EVA质量占比不低于70％的废弃EVA基回收制品，经过清洁等预处理后，将其处理并粗粉碎至粒径不高于20mm的废弃EVA基物料；(2)将废弃EVA基物料加入磨盘形固相力化学反应器中碾磨粉碎，待碾磨完成后，收集得到废弃EVA基超细片状粉体；其中，磨盘形固相力化学反应器的工艺参数为：碾磨压力为0.2～1.5MPa，磨盘磨面温度通过通入温度为
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5～
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20℃的恒温循环液体介质进行控制，循环碾磨10～12次，磨盘转速40～60转/分；(3)将包括18～30份废弃EVA基超细片状粉体、70～82份TPU通过成型工艺制备为TPU/废弃EVA基复合材料；其中废弃EVA基超细片状粉体和TPU共为100份；(4)将步骤(3)所制备的TPU/废弃EVA基复合材料通过超临界二氧化碳釜压发泡工艺制备为TPU/废弃EVA基复合发泡材料。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：步骤(3)所述通过成型工艺制备为TPU/废弃EVA基复合材料，具体为：将包括18～30份废弃EVA基超细片状粉体、70～82份TPU放入密炼机中共混密炼5～6min，密炼机温度为160℃～180℃，冷却后置于平板硫化机中处理得到TPU/废弃EVA基复合材料；其中平板硫化机的工艺参数为：压力5～10MPa，温度165～175℃，保压时间6～10min；废弃EVA基超细片状粉体和TPU粒料共为100份。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：步骤(3)所述通过成型工艺制备为TPU/废弃EVA基复合材料，具体为：将包括18～30份废弃EVA基超细片状粉体、70～82份TPU放入单螺杆挤出机中挤出，温度为140～170℃，冷却造粒，之后置于平板硫化机中处理得到TPU/废弃EVA基复合材料；其中平板硫化机的工艺参数为：压力5～10MPa，温度165～175℃，保压时间6～10min；废弃EVA基超细片状粉体和TPU粒料共为100份。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：步骤(4)所述通过超临界二氧化碳釜压发泡工艺制备为TPU/废弃EVA基复合发泡材料，具体为：将步骤(3)所制备的TPU/废弃EVA基复合材料置于密封的发泡釜中，通过导管将二氧化碳注入发泡釜中直至釜中的浸渍压力达到7～9MPa，再利用加热套使发泡釜在40～45℃下浸渍1～2个小时，随后以5～8℃/min的升温速率将发泡釜升温至70～90℃，迅速将发泡釜从加热套中取出固定，并泄压，使釜中压力在5～6s内降至常压，从釜中取出所得TPU/废弃EVA基复合发泡材料。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于：步骤(2)所述磨盘形固相力化学反应器的工艺参数为：碾磨压力为0.2～0.8MPa，磨盘盘面...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莉，刘兆港，郭武，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：