CN100577723C - 模压橡胶复合板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模压橡胶复合板的制备方法，包括以下步骤：将100份再生胶、10～20份硫化剂、0.3～5份硫化促进剂、0.1～10份活化剂、0.1～80份填充剂、0.1～1.5份防老剂和0.1～5份增塑剂在双辊混炼机上混炼均匀，制得硬质混炼胶；将60～80份天然橡胶、20～40份三元乙丙胶、1～5份硫化剂、0.5～5份硫化促进剂、1～10份活化剂、1～80份填充剂、1～6份防老剂、1～6份增塑剂和适量着色剂在双辊混炼机上混炼均匀，制得软质混炼胶；将软质混炼胶包覆于硬质混炼胶的表面，在加热、加压条件下进行共硫化，制得橡胶复合板。本发明方法制备的模压橡胶复合板具有高弹防滑、耐蠕变变形、质轻防潮、耐磨、耐老化、洗养方便、装饰性强等特点。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种模压橡胶复合板及其制备方法。
背景技术
20世纪90年代以来，一方面，随着世界各国环保意识的日益增强，对森林的砍伐受到限制；另一方面，随着人们生活水平的提高，木材的需用量却大大增加。因此，寻找新的木材替代品，创造“第二森林”，已成为迫切需要解决的问题。
现代社会每天都会产生大量的废旧橡胶制品，如废旧轮胎等。据统计，目前全世界每年有15亿条轮胎报废，它的回收和利用有利于环境保护和资源再利用。
基于以上背景，人们从橡胶的综合利用、减少环境的污染以及橡胶自身所具有的优势等方面出发，积极地寻找一种木材的新替代品一橡胶板材。
中国专利申请200610000698.2公开了一种适于室内使用的无毒无刺激性气味的彩色橡塑地板的制作工艺，取天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、阻燃剂、促进剂、防老剂、氧化锌、橡胶硫化剂、轻质碳酸钙、高岭土、白碳黑、硬脂酸、三氧化二锑等原料混合配制成初级混合物，并放入密炼胶或炼胶机中混炼，然后放入压延机制成胶片，再根据需要裁成一定规格的胶片，根据需要将一层或几层胶片放入硫化机，经硫化脱模，修整后即制成彩色弹性橡塑地板砖。
该专利方法公开的制备彩色橡胶塑地板没有使用废弃的橡胶，而且没有考虑到产品静曲强度和弹性模量，不适合作为木材的替代品使用。
发明内容
本发明提供了一种强度高、弹性好、耐寒、耐磨、耐老化的模压橡胶复合板材及其制备方法。
一种模压橡胶复合板材的制备方法，包括以下步骤：
(1)将100份再生胶、10～20份硫化剂、0.3～5份硫化促进剂、0.1～10份活化剂、0.1～80份填充剂、0.1～1.5份防老剂和0.1～5份增塑剂混合后混炼均匀，得到硬质混炼胶；
再生胶可用废旧橡胶轮胎等为原料制成。
(2)将60～80份天然橡胶、20～40份三元乙丙胶、1～5份硫化剂、0.5～5份硫化促进剂、1～10份活化剂、1～80份填充剂、1～6份防老剂、1～6份增塑剂和适量着色剂混合后混炼均匀，得到软质混炼胶；
(3)将软质混炼胶包覆于硬质混炼胶的表面，在加热、加压条件下进行共硫化，制得模压橡胶复合板。
其中，共硫化温度为140～180℃，压力为20～40MPa，时间为30～40分钟。
硫化剂为硫磺，硫磺可使橡胶的长链分子发生交联，转变为网状结构。由于硬质橡胶制品中硫磺用量较大，为了获得高质量的硫化胶，硫磺在胶料中的分散非常重要。采用再生胶作为基胶，能增加硫磺的溶解性，使硫磺在胶料中的分散性较好，从而提高硬质橡胶的硫化性能。
硫化促进剂可促进橡胶的硫化，降低硫化所需要的温度，缩短硫化时间，并改善硫化胶的物理机械性能。硫化促进剂选用2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二苯胍和二硫化四甲基秋兰姆中一种或多种。
活化剂可加速发挥促进剂的活性，加快硫化速度，提高橡胶交联度。选用氧化镁、氧化锌和硬脂酸中一种或多种。
填充剂能增加胶料的容积以节约原料，从而降低成本或改善工艺性能，选用白碳黑、石英粉、硅藻土、碳酸镁、滑石粉、硅酸铝、碳酸钙、硫酸钡、云母粉、陶土和碳黑中的一种或多种。
橡胶分子易受氧、臭氧及紫外光的氧化作用，使分子链断裂或进一步交联，从而使橡胶发粘或变硬，物理机械性能劣化，以至失去使用价值。防老剂能提高橡胶复合板材的耐老化性能，选用N-苯基-2-萘胺、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-特苯酚)、N，N’-二苯基对苯二胺和2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体中的一种或多种。
增塑剂可使生胶易于加工，减少动力消耗，增进胶料的自粘性和粘性，选用硬脂酸、油酸、松焦油和石蜡中的一种或多种。
上述方法制备的模压橡胶复合板，包括硬质橡胶层，硬质橡胶层的表面包覆有软质橡胶层。
为了提高模压橡胶复合板的强度，在硬质橡胶层内可嵌入尼龙和玻璃纤维网布中的至少一种。
本发明提供的模压橡胶复合板具有以下优点：
(1)传统橡胶一般通过增加硫磺用量提高橡胶的交联密度，但采用普通生胶作为基胶时，随硫磺用量增加会产生喷硫现象，影响硫磺在胶料中的分散性，使硫化胶的性能降低。
本发明的模压橡胶复合板以采用废旧橡胶轮胎等为原料生产的再生胶作为基胶，由于其分子量较低，能增加硫磺的溶解性，使硫磺在胶料中的分散性较好，从而提高硬质橡胶的性能。
(2)本发明的模压橡胶复合板硬质橡胶层内嵌有玻璃纤维网布或尼龙等增强材料，从而进一步提高橡胶复合板材的强度。
(3)本发明的模压橡胶复合板的软质橡胶层以天然橡胶和三元乙丙胶为原料生产的软质橡胶包覆于硬质橡胶表面，使复合板材具有优异的弹性、耐磨、耐老化性，克服了单一硬质橡胶的缺点，使人在铺装地行走活动时，始终处于安全舒适的生理和心理状态，脚感舒适，身心放松，在老年和少儿运动场所铺设，能对老人和儿童的安全起到良好的保护作用。
(4)本发明以废弃橡胶为原料，既解决了废弃橡胶制品的后处理问题，变废为宝，实现了废橡胶的再资源化，保护了生态环境，同时降低了复合橡胶板材的生产成本。
(5)本发明的模压橡胶复合板材具有高弹防滑、耐蠕变变形、质轻防潮、耐磨、耐老化、洗养方便、装饰性强等特点，可在各种条件下用作木材的替代品，其中特别适用于替代室外园林景观装饰用的木材，如用作室外地板、栅栏、扶手、花箱、垃圾箱、凉亭、木屋、阳台、楼梯、露台等，可达到良好的仿真木效果，而且制品在日晒雨淋条件下具有不吸水变形、不开裂、不虫蛀、耐腐蚀、免油漆等一系列优点，远比木材(包括防腐木)优越得多。
附图说明
图1为本发明模压橡胶复合板的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
| 成份(以重量份计) | 硬质橡胶 | 软质橡胶 |
| 再生胶 | 100 | - |
| 天然橡胶 | - | 70 |
| 三元乙丙胶 | - | 30 |
| 硫磺 | 12 | 2 |
| N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺 | - | 0.8 |
| 二硫化二苯并噻唑 | 0.6 | 1 |
| 二硫化四甲基秋兰姆 | 0.6 | - |
| 陶土 | 1 | 80 |
| 氧化锌 | 2 | 5 |
| 硬脂酸 | 0.5 | 2 |
| N，N’-二苯基对苯二胺 | 0.5 | - |
| 2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体 | - | 1 |
| 2，2′-亚甲基双(4-甲基-6-特苯酚) | - | 2 |
| 石蜡 | 0.8 | 1 |
| 二甘醇 | - | 2 |
| 着色剂 | - | 适量 |
表1
(1)将表1所示的100份再生胶与其配料混合，经双辊炼胶机混炼，得到硬质混炼胶。
(2)将表1中所示的70份天然橡胶、30份三元乙丙胶与其配料混合，经双辊炼胶机混炼，得到软质混炼胶。
(3)将2mm厚的软质混炼胶包覆于40mm厚的硬质混炼胶的表面，然后置于模具中，送入平板硫化机进行共硫化，硫化温度160℃、压力25MPa、时间35分钟，制得模压橡胶复合板。
将上述实施例制得的模压橡胶复合板用材料万能试验机进行测量，按GB/T 17657-1999标准测得硬质橡胶的静曲强度为62.7MPa，静曲弹性模量为7150MPa；按GB/T 528-1998标准测得软质橡胶的拉伸强度为7.5MPa，断裂伸长率为430％。在100℃的老化箱中老化96h后，软质橡胶拉伸强度保持率为94％，断裂伸长率保持率为88％。
实施例2
| 成份(以重量份计) | 硬质橡胶 | 软质橡胶 |
| 再生胶 | 100 | - |
| 天然橡胶 | - | 70 |
| 三元乙丙胶 | - | 30 |
| 硫磺 | 16 | 2 |
| N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺 | - | 1.5 |
| 二硫化二苯并噻唑 | 1.2 | 1.5 |
| 陶土 | 20 | 80 |
| 氧化镁 | 2.0 | 4 |
| 硬脂酸 | 0.8 | 1 |
| 2，2′-亚甲基双(4-甲基-6-特苯酚) | 0.8 | - |
| N，N′-二苯基对苯二胺 | - | 1.5 |
| 油酸 | 1.5 | 2 |
| 着色剂 | - | 适量 |
表2
(1)将表2所示的100份再生胶与其配料混合，经双辊炼胶机混炼，得到硬质混炼胶。
(2)将表2中所示的70份天然橡胶、30份三元乙丙胶与其配料混合，经双辊炼胶机混炼，得到软质混炼胶。
(3)将2mm厚的软质混炼胶包覆于60mm厚的硬质混炼胶的表面，然后置于模具中，送入平板硫化机进行共硫化，硫化温度160℃、压力30MPa、时间30分钟，制得模压橡胶复合板。
将上述实施例制得的模压橡胶复合板用材料万能试验机进行测量，按GB/T 17657-1999标准测得硬质橡胶的静曲强度为77.5MPa，静曲弹性模量为11550MPa；按GB/T 528-1998标准测得软质橡胶的拉伸强度为9.8MPa，断裂伸长率为577％。在100℃的老化箱中老化96h后，软质橡胶拉伸强度保持率为90％，断裂伸长率保持率为86％。
实施例3
| 成份(以重量份计) | 硬质橡胶 | 软质橡胶 |
| 再生胶 | 100 | - |
| 天然橡胶 | - | 70 |
| 三元乙丙胶 | - | 30 |
| 硫磺 | 12 | 1 |
| 二硫化四甲基秋兰姆 | - | 2 |
| 二硫化二苯并噻唑 | 0.6 | 1.1 |
| 二苯胍 | 0.8 | - |
| 硫酸钡 | 40 | 25 |
| 碳酸钙 | - | 50 |
| 氧化锌 | 3.0 | 4 |
| 硬脂酸 | 1.2 | 0.8 |
| 2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体 | 0.5 | 1 |
| 松焦油 | 2.0 | 1.5 |
| 着色剂 | - | 适量 |
表3
(1)将表3所示的100份再生胶与其配料混合，经双辊炼胶机混炼，得到硬质混炼胶。
(2)将表3中所示的70份天然橡胶、30份三元乙丙胶与其配料混合，经双辊炼胶机混炼，得到软质混炼胶。
(3)将1.5mm厚的软质混炼胶包覆于30mm厚的硬质混炼胶的表面，然后置于模具中，送入平板硫化机进行共硫化，硫化温度160℃、压力35MPa、时间35分钟，制得模压橡胶复合板。
将上述实施例制得的模压橡胶复合板用材料万能试验机进行测量，按GB/T 17657-1999标准测得硬质橡胶的静曲强度为43.7MPa，静曲弹性模量为3560MPa；按GB/T 528-1998标准经测得软质橡胶的拉伸强度为8.4MPa，断裂伸长率为424％。在100℃的老化箱中老化96h后，软质橡胶拉伸强度保持率为87％，断裂伸长率保持率为85％。
实施例4
| 成份(以重量份计) | 硬质橡胶 | 软质橡胶 |
| 再生胶 | 100 | - |
| 天然橡胶 | - | 80 |
| 三元乙丙胶 | - | 20 |
| 硫磺 | 12 | 2 |
| N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺 | - | 0.8 |
| 二硫化四甲基秋兰姆 | 1.8 | 1 |
| 陶土 | 70 | 70 |
| 氧化镁 | 5.0 | 4 |
| 硬脂酸 | 1.8 | 1 |
| N-苯基-2-萘胺 | 0.3 | - |
| 2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-特苯酚) | - | 1 |
| 油酸 | 4.0 | - |
| 松焦油 | - | 2 |
| 着色剂 | - | 适量 |
表4
(1)将表4所示的100份再生胶与其配料混合，经双辊炼胶机混炼，得到硬质混炼胶。
(2)将表4中所示的70份天然橡胶、30份三元乙丙胶与其配料混合，经双辊炼胶机混炼，得到软质混炼胶。
(3)将1mm厚的软质混炼胶包覆于10mm厚的硬质混炼胶的表面，然后置于模具中，送入平板硫化机进行共硫化，硫化温度160℃、压力40MPa、时间40分钟，制得模压橡胶复合板。
将上述实施例制得的模压橡胶复合板用材料万能试验机进行测量，按GB/T 17657-1999标准测得硬质橡胶的静曲强度为33.4MPa，静曲弹性模量为5960MPa；按GB/T 528-1998标准测得软质橡胶的拉伸强度为10.7MPa，断裂伸长率为470％。在100℃的老化箱中老化96h后，软质橡胶拉伸强度保持率为86％，断裂伸长率保持率为85％。
实施例5
| 成份(以重量份计) | 硬质橡胶 | 软质橡胶 |
| 再生胶 | 100 | - |
| 天然橡胶 | - | 70 |
| 三元乙丙胶 | - | 30 |
| 硫磺 | 12 | 5 |
| 二硫化四甲基秋兰姆 | 0.8 | 0.5 |
| 二苯胍 | 0.8 | 1.4 |
| 硅藻土 | 50 | 20 |
| 白炭黑 | - | 60 |
| 氧化锌 | 4 | 10 |
| 硬脂酸 | 1.8 | - |
| 2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-特苯酚) | 0.7 | 3 |
| 2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体 | - | 2 |
| 松焦油 | 1 | 6 |
| 着色剂 | - | 适量 |
表5
(1)将表5所示的100份再生胶与其配料混合，经双辊炼胶机混炼，得到硬质混炼胶。
(2)将表5中所示的70份天然橡胶、30份三元乙丙胶与其配料混合，经双辊炼胶机混炼，得到软质混炼胶。
(3)将1mm厚的软质混炼胶包覆于5mm厚的硬质混炼胶的表面，然后置于模具中，送入平板硫化机进行共硫化，硫化温度150℃、压力40MPa、时间40分钟，制得模压橡胶复合板。
将上述实施例制得的模压橡胶复合板用材料万能试验机进行测量，按GB/T 17657-1999标准测得硬质橡胶的静曲强度为80.0MPa，静曲弹性模量为11000MPa；按GB/T 528-1998标准测得软质橡胶的拉伸强度为6.1MPa，断裂伸长率为338％。在100℃的老化箱中老化96h后，软质橡胶拉伸强度保持率为87％，断裂伸长率保持率为84％。
实施例6
| 成份(以重量份计) | 硬质橡胶 | 软质橡胶 |
| 再生胶 | 100 | - |
| 天然橡胶 | - | 60 |
| 三元乙丙胶 | - | 40 |
| 硫磺 | 12 | 2 |
| 2-硫醇基苯并噻唑 | - | 2 |
| 二硫化四甲基秋兰姆 | - | - |
| 二硫化二苯并噻唑 | 1.5 | 2 |
| 陶土 | 60 | 50 |
| 白炭黑 | 20 | - |
| 2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体 | - | 1 |
| N-苯基-2-萘胺 | 0.3 | 1.5 |
| 石蜡 | 1.5 | 2 |
| 着色剂 | - | 适量 |
表6
(1)将表6所示的100份再生胶与其配料混合，经双辊炼胶机混炼，得到硬质混炼胶。
(2)将表6中所示的70份天然橡胶、30份三元乙丙胶与其配料混合，经双辊炼胶机混炼，得到软质混炼胶。
(3)将0.5mm厚的软质混炼胶包覆于2mm厚的硬质混炼胶的表面，然后置于模具中，送入平板硫化机进行共硫化，硫化温度170℃、压力40MPa、时间40分钟，制得模压橡胶复合板。
将上述实施例制得的模压橡胶复合板用材料万能试验机进行测量，按GB/T 17657-1999标准测得硬质橡胶的静曲强度为85.0MPa，静曲弹性模量为11200MPa；按GB/T 528-1998标准测得软质橡胶的拉伸强度为7MPa，断裂伸长率为300％。在100℃的老化箱中老化96h后，软质橡胶拉伸强度保持率为90％，断裂伸长率保持率为88％。
上述实施例制备的模压橡胶复合板，如图1所示，包括中间的硬质橡胶层2，硬质橡胶层2的表面包覆有软质橡胶层1，硬质橡胶层2内嵌有增强材料3，增强材料3可选用尼龙或玻璃纤维网布，当然也可以是其复合物，以增强橡胶复合板的强度。
硬质橡胶层2可按规格不同，分三种厚度：0.5～2.0mm的薄板，3～10mm的中板，10～60mm的厚板，宽度为100～1500mm。
软质橡胶层的厚度为0.5mm～2mm。
Claims (10)
1.一种模压橡胶复合板的制备方法，包括以下步骤：
(1)以重量份计，将100份再生胶、10～20份硫化剂、0.3～5份硫化促进剂、0.1～10份活化剂、0.1～80份填充剂、0.1～1.5份防老剂和0.1～5份增塑剂混合后混炼均匀，得到硬质混炼胶；
(2)以重量份计，将60～80份天然橡胶、20～40份三元乙丙胶、1～5份硫化剂、0.5～5份硫化促进剂、1～10份活化剂、1～80份填充剂、1～6份防老剂、1～6份增塑剂和适量着色剂混合后混炼均匀，得到软质混炼胶；
(3)将软质混炼胶包覆于硬质混炼胶的表面，在加热、加压条件下进行共硫化，制得模压橡胶复合板。
2.根据权利要求1所述的制备方法，包括以下步骤：
(1)以重量份计，将100份再生胶、12份硫化剂、1.2份硫化促进剂、2.5份活化剂、1份填充剂、0.5份防老剂和0.8份增塑剂混合后混炼均匀，得到硬质混炼胶；
(2)以重量份计，将70份天然橡胶、30份三元乙丙胶、2份硫化剂、1.8份硫化促进剂、7份活化剂、80份填充剂、3份防老剂、3份增塑剂和适量着色剂混合后混炼均匀，得到软质混炼胶；
(3)将软质混炼胶包覆于硬质混炼胶的表面，在加热、加压条件下进行共硫化，制得模压橡胶复合板。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的硫化剂为硫磺。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的硫化促进剂为2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二苯胍和二硫化四甲基秋兰姆中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的活化剂为氧化镁、氧化锌和硬脂酸中一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的填充剂为白碳黑、石英粉、硅藻土、碳酸镁、滑石粉、硅酸铝、碳酸钙、硫酸钡、云母粉、陶土和碳黑中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的防老剂为N-苯基-2-萘胺、N，N’-二苯基对苯二胺和2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的增塑剂为硬脂酸、油酸、松焦油和石蜡中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的方法制备的模压橡胶复合板，其特征在于：包括硬质橡胶层(2)，硬质橡胶层(2)的表面包覆有软质橡胶层(1)。
10.根据权利要求9所述的模压橡胶复合板，其特征在于：所述的硬质橡胶层(2)内嵌有增强材料(3)，所述的增强材料(3)为尼龙和玻璃纤维网布中的至少一种。
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| 三元乙丙橡胶与天然橡胶的共硫化（Ⅰ、Ⅱ）. 桥本键次郎等.橡胶参考资料，第7期. 1985 |
| 三元乙丙橡胶与天然橡胶的共硫化（Ⅰ、Ⅱ）. 桥本键次郎等.橡胶参考资料，第7期. 1985 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101250293A (zh) | 2008-08-27 |
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