棕化(杭州)科技有限公司硬脂酸与氧化锌在 EVA 中的多元应用解析
硬脂酸在 EVA 中的用途
- 改善加工性能
- 内润滑作用：硬脂酸分子具有长链结构，在 EVA 加工过程中，能够在分子链之间起到润滑作用，降低分子链之间的摩擦力，使 EVA 熔体的流动性增加，从而降低加工难度，提高加工效率。
- 脱模效果：作为脱模剂，硬脂酸可以在 EVA 制品与模具之间形成一层润滑膜，防止制品在脱模时粘在模具上，使脱模更加顺畅，提高生产效率和制品的表面质量。
- 提高稳定性
- 抗氧化性能：硬脂酸具有一定的抗氧化性，在 EVA 中可以与空气中的氧气发生反应，阻止氧气对 EVA 分子链的攻击，从而延缓 EVA 的氧化降解过程，提高 EVA 制品的使用寿命和稳定性。
- 耐候性增强：硬脂酸能够在 EVA 表面形成一层保护膜，减少紫外线对 EVA 的照射，降低紫外线对 EVA 分子链的破坏，提高 EVA 制品的耐候性，使其在户外使用时不易老化、龟裂和变色。
- 调节物理性能
- 硬度调节：适量添加硬脂酸可以使 EVA 制品的硬度降低，增加其柔软性和弹性，使其手感更加舒适，适用于制作一些需要柔软触感的产品，如鞋垫、玩具等。
- 拉伸性能：硬脂酸能够改善 EVA 分子链的排列和取向，使 EVA 制品的拉伸强度和断裂伸长率得到提高，增强其力学性能，使其在使用过程中不易断裂。
氧化锌在 EVA 中的用途
- 作为硫化活性剂
- 增强耐热性
- 提高抗紫外线性能
控制硬脂酸和氧化锌在 EVA（乙烯 – 醋酸乙烯共聚物）中的用量需要综合多方面因素进行考虑，以下是一些具体方法：
根据 EVA 的配方设计
- 明确产品性能要求
- 考虑 EVA 中 VA 含量
依据加工工艺条件
- 挤出成型工艺
- 注塑成型工艺
通过实验测试优化
- 小样试验
- 在实际生产前，可先进行小样试验，按照不同的硬脂酸和氧化锌用量比例进行配方调整，制备一系列 EVA 试样。通过对试样的物理性能测试，如拉伸强度、硬度、断裂伸长率、热稳定性等，以及加工性能观察，如流动性、脱模性等，筛选出性能最优的用量范围。
- 中试生产
- 在小样试验的基础上，进行中试生产，进一步验证所选用量的合理性和稳定性。在中试生产过程中，密切关注生产过程中的工艺参数变化、产品质量波动等情况，对硬脂酸和氧化锌的用量进行微调，直至达到最佳的生产效果和产品质量。
参考行业标准和经验数据
- 行业标准规范：不同的应用领域和产品类型，往往有相应的行业标准或规范对 EVA 制品的性能指标提出要求。在控制硬脂酸和氧化锌用量时，应参考这些标准，确保产品符合相关质量要求。
- 生产经验积累：借鉴同行业其他企业的生产经验和数据，了解在类似产品和工艺条件下硬脂酸和氧化锌的用量范围。同时，结合自身企业的生产实际情况进行调整和优化，以快速找到合适的用量控制方案。
生产EVA时硬脂酸和氧化锌的最佳添加比例是多少？
生产 EVA 时硬脂酸和氧化锌的最佳添加比例并非固定值，会因 EVA 的具体用途、配方、加工工艺等因素而有所差异，以下是一些常见情况下的参考比例：
鞋材领域
- 普通运动鞋鞋底：通常硬脂酸添加量在 1-2 phr，氧化锌添加量在 2-3 phr。这样的比例能使 EVA 鞋底具有良好的加工性能，易于成型，同时具有一定的柔软性、弹性和耐磨性，穿着舒适。
- 高档皮鞋鞋垫：为了获得更好的柔软性和舒适性，硬脂酸添加量可适当提高至 2-3 phr，氧化锌添加量保持在 2-3 phr 左右，能让鞋垫具有良好的弹性和缓冲性能。
薄膜领域
- 农用薄膜：硬脂酸添加量一般在 0.5-1.5 phr，氧化锌添加量在 2-3 phr。该比例有助于提高薄膜的加工性能，使其易于吹塑成型，同时增强薄膜的耐候性和抗老化性能，延长农用薄膜的使用寿命。
- 包装薄膜：对于普通包装薄膜，硬脂酸添加量在 1-2 phr，氧化锌添加量在 2-3 phr，可使薄膜具有良好的透明度、柔韧性和热封性能，满足包装需求。
热熔胶领域
- 普通热熔胶：硬脂酸添加量在 1-2 phr，氧化锌添加量在 2-3 phr，能改善热熔胶的流动性和涂布性能，使其在使用时易于操作，同时提高热熔胶的粘接强度和耐热性。
- 高性能热熔胶：若对热熔胶的性能要求较高，如用于电子元件粘接等，硬脂酸添加量可调整为 2-3 phr，氧化锌添加量在 3-4 phr，以进一步提高粘接性能和耐热性。
电线电缆领域
- 普通电线电缆绝缘层：硬脂酸添加量在 0.5-1.5 phr，氧化锌添加量在 2-3 phr，可使 EVA 绝缘层具有良好的加工性能和绝缘性能，同时提高其耐热性和耐老化性能。
- 特种电线电缆护套：对于一些需要更高性能的特种电线电缆护套，硬脂酸添加量可在 1-2 phr，氧化锌添加量在 3-4 phr，以增强护套的机械性能、耐热性和耐化学腐蚀性。
如何确保硬脂酸和氧化锌在EVA中的均匀分布？
确保硬脂酸和氧化锌在 EVA（乙烯 – 醋酸乙烯共聚物）中均匀分布，对于充分发挥它们的作用以及保证 EVA 制品的性能稳定性至关重要。以下是一些有效的方法：
原材料选择与预处理
- 选择合适的原材料形态：优先选择粒度细小且均匀的硬脂酸和氧化锌粉末或颗粒。对于硬脂酸，可选用微粉化的产品，其粒径通常在几微米至几十微米之间，能更好地在 EVA 中分散。对于氧化锌，纳米级氧化锌因具有较大的比表面积和表面活性，在 EVA 中的分散性相对较好，但需注意团聚问题，也可选用经过特殊表面处理的氧化锌产品，以提高其在聚合物中的分散性。
- 干燥处理：在使用前，对硬脂酸和氧化锌进行干燥处理，去除水分和其他挥发性杂质。硬脂酸可在 60-80℃的烘箱中干燥 2-4 小时，氧化锌可在 100-120℃下干燥 3-5 小时，以避免在加工过程中因水分等杂质的存在而影响分散效果。
加工设备与工艺优化
- 选用高效的混合设备：使用具有良好搅拌和混合功能的设备，如高速混合机、密炼机、双螺杆挤出机等。高速混合机通过高速旋转的搅拌桨，使硬脂酸、氧化锌与 EVA 颗粒在短时间内充分混合，一般混合时间为 5-15 分钟。密炼机则通过转子的剪切和挤压作用，实现更均匀的混合效果，通常密炼时间为 5-10 分钟。双螺杆挤出机在物料输送和混合方面具有优势，可使硬脂酸和氧化锌在 EVA 中实现动态连续混合，挤出过程中的螺杆转速可根据实际情况调整在 100-300 转 / 分钟之间。
- 优化加工工艺参数：合理控制加工温度、时间和压力等参数。在混炼或挤出过程中，温度过高可能导致硬脂酸和氧化锌团聚，过低则会影响物料的流动性和混合效果。一般混炼温度控制在 100-150℃，挤出温度在 120-180℃之间。加工时间也应适中，避免过长或过短，以确保充分混合又不造成过度加工。压力的调整要根据设备和物料的情况进行，通常在 0.5-2MPa 之间，适当的压力有助于提高物料的密实度和混合均匀性。
添加合适的分散剂或助剂
- 选择分散剂类型：添加适量的分散剂可以改善硬脂酸和氧化锌在 EVA 中的分散性。常见的分散剂有脂肪酸酯类、多元醇酯类、低分子量聚乙烯蜡等。脂肪酸酯类分散剂具有良好的相容性和润滑性，能降低硬脂酸和氧化锌与 EVA 之间的表面张力，促进其均匀分散，添加量一般为硬脂酸和氧化锌总量的 0.5-2%。多元醇酯类分散剂对氧化锌的分散效果较好，可提高氧化锌在 EVA 中的稳定性，添加量通常在 0.3-1.5% 之间。
- 确定助剂添加顺序：在添加硬脂酸、氧化锌和分散剂时，要注意添加顺序。一般先将 EVA 加入混合设备中，在一定温度下预热使其软化，然后加入分散剂，搅拌均匀后再加入硬脂酸和氧化锌，这样可以使分散剂更好地包裹在硬脂酸和氧化锌表面，提高其分散效果。
质量检测与控制
- 在线检测：在生产过程中，可采用在线检测设备，如激光粒度分析仪、近红外光谱仪等，实时监测硬脂酸和氧化锌在 EVA 中的分散情况。激光粒度分析仪可测量颗粒的粒径分布，通过对比不同时间和批次的测量结果，及时调整加工参数，确保分散均匀性。近红外光谱仪可分析物料的化学组成和结构，间接反映硬脂酸和氧化锌的分散状态，一旦发现异常，立即采取措施进行调整。
- 成品检测：对生产出的 EVA 制品进行全面的质量检测，包括外观检查、物理性能测试等。通过观察制品的表面是否有颗粒团聚、色泽不均等现象，初步判断硬脂酸和氧化锌的分散情况。同时，对制品进行拉伸强度、硬度、断裂伸长率等物理性能测试，若各项性能指标稳定且符合要求，说明硬脂酸和氧化锌在 EVA 中分布较为均匀，反之，则需分析原因并进行改进。
在EVA生产过程中，如何避免氧化锌的团聚现象？
氧化锌在 EVA（乙烯 – 醋酸乙烯共聚物）中的团聚现象会对产品的机械性能、加工性能、热稳定性、耐老化性等多方面性能产生不利影响，以下是具体分析：
机械性能
- 拉伸强度和断裂伸长率降低：团聚的氧化锌在 EVA 中形成应力集中点，当材料受到外力拉伸时，这些团聚体周围容易产生裂纹并迅速扩展，导致材料的拉伸强度和断裂伸长率下降，使产品在使用过程中更容易发生破裂或损坏。
- 硬度不均匀：团聚现象会造成产品内部结构不均匀，局部区域氧化锌含量过高，使这些部位的硬度增加，而其他区域硬度相对较低，导致整个产品的硬度不均匀，影响产品的使用体验和质量稳定性。
加工性能
- 流动性变差：团聚的颗粒会增加物料的内摩擦力，使 EVA 在加工过程中的流动性变差，例如在挤出成型时，物料不易顺利通过模具，可能导致挤出压力升高，甚至出现堵塞模具的情况，影响生产效率和产品质量。
- 分散困难：在后续的加工过程中，团聚的氧化锌难以再次均匀分散，需要更高的剪切力和更长的加工时间，这不仅增加了加工成本，还可能因过度加工导致 EVA 降解，进一步影响产品性能。
热稳定性
- 热分解温度降低：团聚的氧化锌在高温下可能会发生局部过热，加速 EVA 的热分解反应，使产品的热分解温度降低，热稳定性变差。这意味着产品在高温环境下使用时，更容易发生变形、老化甚至分解，限制了其应用范围。
- 尺寸稳定性下降：由于热稳定性受到影响，产品在受热过程中容易发生尺寸变化，如膨胀、收缩等，导致尺寸稳定性下降。对于一些对尺寸精度要求较高的应用场景，如电子封装材料、精密机械零件等，这种尺寸变化可能会导致产品无法正常使用。
耐老化性
- 抗氧化性能减弱：氧化锌在 EVA 中团聚后，其在体系中的有效分散程度降低，不能充分发挥抗氧化作用，使产品的抗氧化性能减弱。在长期使用过程中，产品更容易受到氧气、紫外线等因素的侵蚀，发生老化、变色、龟裂等现象，缩短了产品的使用寿命。
- 耐候性变差：团聚现象会导致产品表面的氧化锌分布不均匀，在户外使用时，受到紫外线、雨水等自然因素的作用，产品表面的老化速度不一致，出现斑驳、粉化等现象，严重影响产品的外观和耐候性。
避免硬脂酸和氧化锌团聚的预分散工艺有哪些？
以下是一些在 EVA 生产中避免硬脂酸和氧化锌团聚的预分散工艺：
机械预分散
- 高速搅拌预分散：将硬脂酸、氧化锌与 EVA 在高速搅拌机中进行预混合。通过高速旋转的搅拌桨叶产生的剪切力，使硬脂酸和氧化锌颗粒在 EVA 基体中初步分散。搅拌速度通常在 500-3000 转 / 分钟，搅拌时间为 5-15 分钟，具体参数根据物料量和设备性能调整。
- 球磨预分散：把硬脂酸、氧化锌与适量的 EVA 或其他分散介质放入球磨机中，加入一定数量的研磨球。球磨机运转时，研磨球的撞击和摩擦作用使团聚的颗粒破碎并均匀分散。球磨时间一般为 2-8 小时，球料比在 5:1 至 10:1 之间。
- 三辊研磨机预分散：利用三辊研磨机的三根辊筒之间的转速差和剪切力，将硬脂酸和氧化锌与 EVA 进行预分散。物料在辊筒间反复挤压、剪切，使团聚体被打散。通常需要经过多次研磨，每次研磨后可对物料进行收集和再次投入，以达到更好的分散效果。
溶剂辅助预分散
- 溶液共混预分散：选择合适的有机溶剂，如甲苯、二甲苯、氯仿等，将硬脂酸和氧化锌溶解或分散在溶剂中，再与 EVA 溶液混合。在溶液状态下，分子间的作用力更强，有利于硬脂酸和氧化锌均匀分散在 EVA 中。混合后通过蒸馏等方法去除溶剂，得到预分散良好的混合物。
- 乳液预分散：将硬脂酸和氧化锌制成乳液或悬浮液，再与 EVA 乳液进行混合。通过乳化剂的作用，使硬脂酸和氧化锌颗粒稳定地分散在水相中，然后与 EVA 乳液共混。共混后经过破乳、干燥等工序，得到预分散的 EVA 复合材料。
物理场辅助预分散
- 超声波预分散：将硬脂酸、氧化锌与 EVA 置于超声波设备中，利用超声波的空化作用产生的强大冲击力和微射流，使团聚的颗粒分散。超声波功率一般在 100-500W，处理时间为 10-30 分钟。
- 微波辅助预分散：在微波场中，硬脂酸和氧化锌颗粒吸收微波能产生热量，使颗粒表面的分子运动加剧，有利于团聚体的解聚。同时，微波的非热效应也能促进颗粒的分散。微波功率和处理时间根据物料的性质和用量进行调整，一般功率在 100-1000W，时间为 1-10 分钟。
表面改性预分散
- 偶联剂改性预分散：使用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等对硬脂酸和氧化锌进行表面处理，使其表面由亲水性变为疏水性或与 EVA 具有更好的相容性。改性后的颗粒在与 EVA 混合时，能更均匀地分散在基体中，减少团聚现象。
- 聚合物包覆预分散：采用原位聚合或溶液包覆等方法，用与 EVA 相容性好的聚合物对硬脂酸和氧化锌颗粒进行包覆。包覆层可以降低颗粒之间的相互作用，提高其在 EVA 中的分散性，从而达到预分散的目的。
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