CN103570982A - 一种高弹减震鞋底橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高弹减震鞋底橡胶复合材料及其制备方法，其配方中的组分及质量百分比分别为：天然橡胶55%～65%，炭黑10%～15%，白炭黑（SiO2）10%～15%，硬脂酸（SA）1.5%～2%，氧化锌（ZnO）3.5%～4.5%，氧化镁（MgO）3%～4%，四硫化双硅烷（Si-69）1.5%～2.5%，硫磺（S）2%～5%。将上述配方配料后，由短纤维橡胶混炼专用密炼机混炼制备成混炼胶，然后由开炼机或压延机下片，再由带有短纤维定向取向机头的销钉冷喂料挤出机进行挤出，最后在鞋底模具中进行硫化，得到高弹减震鞋底制品。本发明使鞋底具备高弹减震性能的同时，也具备了较好的耐磨性能，制品的损耗因子指标可达0.49～0.55，DIN磨耗性能指标可达112mm3～125mm3，在一定程度上提高了鞋的舒适性及其使用寿命，具有广阔的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种高弹减震鞋底橡胶复合材料及其制备方法，具体地说是一种用于鞋底并提高鞋底高弹减震性能的纤维橡胶复合材料及该复合材料的制备方法。
背景技术
鞋，是人们日常生活的必需品之一。市场上的鞋类品种繁多，外观样式美观大方。人们在追求美观大方的基础上，对鞋的舒适性也格外关心。由于鞋底是鞋的重要组成部分之一，是承受全部人体重力并直接与地面接触的，因此，鞋的舒适性除了与鞋底的结构设计相关外，还与鞋底的性能尤其是弹性及减震性能密切相关。目前，市场上较好的具有高弹减震性能的鞋底是采用EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）及其共混物发泡材料、聚氨酯发泡材料等。上述材料随提高了鞋底的高弹减震性，却在耐磨性能方面有所不足。
近年来，短纤维橡胶复合材料作为一种新型的高分子材料得到了深入研究和广泛应用，它将短纤维的刚性和橡胶的高弹性结合在一起，可赋予橡胶制品高弹性、耐磨性等优良的综合性能。如果短纤维在橡胶基体中适当定向取向，则更能提高橡胶制品的上述性能。因此，这为高弹减震鞋底材料的开发，提供了一种技术思路。
发明内容
为满足鞋底的高弹减震性，且同时具备较好的耐磨性，本发明提供了一种高弹减震鞋底橡胶复合材料及其制备方法，以满足鞋底的高弹减震性的同时，具备较好的耐磨性能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高弹减震鞋底橡胶复合材料，其配方中组分及其质量百分比为：
天然橡胶，55%～65%；
短纤维，3%～5%；
炭黑，10%～15%；
白炭黑（SiO2），10%～15%；
硬脂酸（SA），1.5%～2%；
氧化锌（ZnO），3.5%～4.5%；
氧化镁（MgO），3%～4%；
四硫化双硅烷（Si-69），1.5%～2.5%；
硫磺（S），2%～5%。
所述的短纤维为芳纶短纤维，或聚酯短纤维，或尼龙短纤维，其长度为1mm～3mm；
一种高弹减震鞋底橡胶复合材料及其制备方法，所述的制备方法包括工艺步骤和工艺条件，如下：
1）步骤1，按上述配方配料。
2）步骤2，将所配物料在密炼机上进行混炼，所述密炼机为短纤维橡胶混炼专用密炼机。由于短纤维易聚集，难分散，因此，用短纤维橡胶混炼专用密炼机，实现短纤维以及添加剂与硫化剂在橡胶基体中的均匀分散和分布。具体混炼工艺流程和工艺条件为：
先加入天然橡胶，然后加入短纤维，除天然橡胶、短纤维和硫磺外的所有组分分两次加入，最后加入硫磺，制得混炼胶。
混炼工艺条件为：转子转速，50rpm～80rpm；冷却水温度，40℃～50℃；上顶栓压力，0.55MPa～0.65MPa；填充系数，0.5～0.6；混炼时间，150s～200s。
3）步骤3，在开炼机或压延机上对步骤2所制得的混炼胶进行下片，下片厚度为5mm～10mm，并将片胶裁切成宽度为50mm～100mm宽的胶条。
下片工艺条件为：开炼机或压延机辊筒温度为50℃～60℃。
4）步骤4，将步骤3所制得的胶条在挤出机上进行挤出，制得短纤维定向取向胶。所述的挤出机为带有短纤维定向取向机头的销钉机筒冷喂料挤出机。研究发现，短纤维的定向取向能够显著提高制品的在短纤维取向方向上的高弹减震性，因此，利用短纤维定向取向机头实现挤出过程中短纤维在天然橡胶基体中的定向取向。
挤出工艺条件为：螺杆转速，1rpm～25rpm；机筒温度，70℃～80℃；机头温度，75℃～85℃。
5）步骤5，将步骤4所制得的短纤维定向取向胶在鞋底模具中进行硫化，制得高弹减震鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，6min～12min；硫化压力，20MPa～25MPa；硫化温度，150℃～160℃。
本发明所得制品的损耗因子指标可达0.49～0.55，DIN磨耗性能指标可达112mm3～125mm3。本发明使鞋底具备高弹减震性能的同时，也具备了较好的耐磨性能，在一定程度上提高了鞋的舒适性及其使用寿命，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1：本发明材料的组成示意图。
图中标记：1—天然橡胶，2—短纤维（芳纶短纤维，或聚酯短纤维，或尼龙短纤维），3—炭黑、白炭黑、硬脂酸、氧化锌、氧化镁、四硫化双硅烷，4—硫磺。
具体实施方式
实施例1：
一种高弹减震鞋底橡胶复合材料，其配方中组分及其质量百分比为：
天然橡胶，60%；
芳纶短纤维，3%；
炭黑，12%；
白炭黑（SiO2），12%；
硬脂酸（SA），1.5%；
氧化锌（ZnO），3.5%；
氧化镁（MgO），3.5%；
四硫化双硅烷（Si-69），2.5%；
硫磺（S），2%。
1）步骤1，按上述配方配料。
2）步骤2，将所配物料在短纤维橡胶混炼专用密炼机上进行混炼，具体混炼工艺流程和工艺条件为：
先加入天然橡胶1，然后加入芳纶短纤维2，除天然橡胶1、芳纶短纤维2和硫磺4外的所有组分3分两次加入，最后加入硫磺4，制得混炼胶。
混炼工艺条件为：转子转速，70rpm；冷却水温度，50℃；上顶栓压力，0.6MPa；填充系数，0.6；混炼时间，160s。
3）步骤3，在开炼机或压延机上对步骤2所制得的混炼胶进行下片，下片厚度为5mm～10mm，并将片胶裁切成宽度为50mm～100mm宽的胶条。
下片工艺条件为：开炼机或压延机辊筒温度为50℃。
4）步骤4，将步骤3所制得的胶条在带有短纤维定向取向机头的销钉机筒冷喂料挤出机上进行挤出，制得短纤维定向取向胶。
挤出工艺条件为：螺杆转速，20rpm；机筒温度，75℃；机头温度，85℃。
5）步骤5，将步骤4所制得的短纤维定向取向胶在鞋底模具中进行硫化，制得高弹减震鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，6min；硫化压力，25MPa；硫化温度，160℃。
测试制品的的损耗因子指标为0.55，DIN磨耗性能指标为112mm3。
实施例2：
一种高弹减震鞋底橡胶复合材料，其配方中组分及其质量百分比为：
天然橡胶，55%；
聚酯短纤维，4%；
炭黑，15%；
白炭黑（SiO2），10%；
硬脂酸（SA），2%；
氧化锌（ZnO），3.8%；
氧化镁（MgO），3.2%；
四硫化双硅烷（Si-69），2%；
硫磺（S），5%。
1）步骤1，按上述配方配料。
2）步骤2，将所配物料在短纤维橡胶混炼专用密炼机上进行混炼，具体混炼工艺流程和工艺条件为：
先加入天然橡胶1，然后加入聚酯短纤维2，除天然橡胶1、聚酯短纤维2和硫磺4外的所有组分3分两次加入，最后加入硫磺4，制得混炼胶。
混炼工艺条件为：转子转速，60rpm；冷却水温度，40℃；上顶栓压力，0.65MPa；填充系数，0.55；混炼时间，185s。
3）步骤3，在开炼机或压延机上对步骤2所制得的混炼胶进行下片，下片厚度为5mm～10mm，并将片胶裁切成宽度为50mm～100mm宽的胶条。
下片工艺条件为：开炼机或压延机辊筒温度为60℃。
4）步骤4，将步骤3所制得的胶条在带有短纤维定向取向机头的销钉机筒冷喂料挤出机上进行挤出，制得短纤维定向取向胶。
挤出工艺条件为：螺杆转速，15rpm；机筒温度，75℃；机头温度，80℃。
5）步骤5，将步骤4所制得的短纤维定向取向胶在鞋底模具中进行硫化，制得高弹减震鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，10min；硫化压力，23MPa；硫化温度，155℃。
测试制品的的损耗因子指标为0.51，DIN磨耗性能指标为119mm3。
实施例3：
一种高弹减震鞋底橡胶复合材料，其配方中组分及其质量百分比为：
天然橡胶，65%；
尼龙短纤维，2%；
炭黑，10%；
白炭黑（SiO2），10%；
硬脂酸（SA），1.8%；
氧化锌（ZnO），4.5%；
氧化镁（MgO），3%；
四硫化双硅烷（Si-69），1.7%；
硫磺（S），2%。
1）步骤1，按上述配方配料：
2）步骤2，将所配物料在短纤维橡胶混炼专用密炼机上进行混炼，具体混炼工艺流程和工艺条件为：
先加入天然橡胶1，然后加入尼龙短纤维2，除天然橡胶1、尼龙短纤维2和硫磺4外的所有组分3分两次加入，最后加入硫磺4，制得混炼胶。
混炼工艺条件为：转子转速，50rpm；冷却水温度，50℃；上顶栓压力，0.55MPa；填充系数，0.65；混炼时间，195s。
3）步骤3，在开炼机或压延机上对步骤2所制得的混炼胶进行下片，下片厚度为5mm～10mm，并将片胶裁切成宽度为50mm～100mm宽的胶条。
下片工艺条件为：开炼机或压延机辊筒温度为50℃。
4）步骤4，将步骤3所制得的胶条在带有短纤维定向取向机头的销钉机筒冷喂料挤出机上进行挤出，制得短纤维定向取向胶。
挤出工艺条件为：螺杆转速，10rpm；机筒温度，70℃；机头温度，80℃。
5）步骤5，将步骤4所制得的短纤维定向取向胶在鞋底模具中进行硫化，制得高弹减震鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，12min；硫化压力，20MPa；硫化温度，150℃。
测试制品的的损耗因子指标为0.49，DIN磨耗性能指标为125mm3。
Claims (3)
1.一种高弹减震鞋底橡胶复合材料，其特征在于，配方中组分及其质量百分比如下：
天然橡胶，55%～65%；
短纤维，3%～5%；
炭黑，10%～15%；
白炭黑（SiO2），10%～15%；
硬脂酸（SA），1.5%～2%；
氧化锌（ZnO），3.5%～4.5%；
氧化镁（MgO），3%～4%；
四硫化双硅烷（Si-69），1.5%～2.5%；
硫磺（S），2%～5%。
2.权利要求1所述的短纤维为芳纶短纤维，或聚酯短纤维，或尼龙短纤维，其特征在于，短纤维长度为1mm～3mm。
3.一种高弹减震鞋底橡胶复合材料及其制备方法，所述的制备方法，其特征在于，包括工艺步骤和工艺条件，如下：
步骤1，按权利要求1所述的配方配料；
步骤2，将步骤1所配物料在密炼机上进行混炼，所述密炼机为短纤维橡胶混炼专用密炼机，以实现权利要求1所述组分的均匀混合，混炼工艺流程和工艺条件如下：
所述的混炼工艺流程为：先加入权利要求1所述的天然橡胶，然后加入权利要求2所述的短纤维，并分两次加入权利要求1所述的除天然橡胶、短纤维和硫磺外的所有组分，最后加入权利要求1所述的硫磺，制得混炼胶；
所述的混炼工艺条件为：转子转速，50rpm～80rpm；冷却水温度，40℃～50℃；上顶栓压力，0.55MPa～0.65MPa；填充系数，0.5～0.6；混炼时间，150s～200s；
步骤3，在开炼机或压延机上对步骤2所制得的混炼胶进行下片，其特征在于，下片厚度为5mm～10mm，并将片胶裁切成胶条，其特征在于，宽度为50mm～100mm；
下片工艺条件为：开炼机或压延机辊筒温度为50℃～60℃；
步骤4，将步骤3所制得的胶条在挤出机上进行挤出，制得短纤维定向取向胶，所述的挤出机为带有短纤维定向取向机头的销钉机筒冷喂料挤出机，以实现挤出过程中权利要求2所述的短纤维在天然橡胶基体中的定向取向；
挤出工艺条件为：螺杆转速，1rpm～25rpm；机筒温度，70℃～80℃；机头温度，75℃～85℃；
步骤5，将步骤4所制得的短纤维定向取向胶在鞋底模具中进行硫化，制得高弹减震鞋底，得到制品；
硫化工艺条件为：硫化时间，6min～12min；硫化压力，20MPa～25MPa；硫化温度，150℃～160℃。
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