CN103589000A - 一种高弹减震、耐磨防滑鞋底复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高弹减震、耐磨防滑鞋底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：橡胶50%～60%，短纤维1%～3%，玻璃纤维1%～3%，添加剂35%～40%，硫化剂5%～8%。将上述配方配料后，由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，得到高弹减震耐磨防滑鞋底制品。本发明提高了鞋底的高弹减震性、耐磨性、防滑性，且在一定程度上提高了鞋的穿着舒适性及使用寿命，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、耐磨防滑鞋底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、耐磨性能、防滑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、使用寿命等即鞋底的高弹减震性能、耐磨性能、防滑性能格外关心。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，鞋底的上述性能直接决定了鞋的舒适性及使用寿命。但是，目前市场上各种品种鞋的鞋底高弹减震性能、耐磨性能、防滑性能不高，且不能兼有。
发明内容
为解决上述鞋底高弹减震性能、耐磨性能、防滑性能不能兼有的问题，本发明提供了一种高弹减震、耐磨防滑鞋底复合材料及其制备方法，以提高鞋底的高弹减震性能、耐磨性能及防滑性能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高弹减震、耐磨防滑鞋底复合材料，其配方中组分及其质量百分比为：
橡胶，50%～60%；
短纤维，1%～3%；
玻璃纤维，1%～3%；
添加剂，30%～40%；
硫化剂，5%～8%。
所述的橡胶为天然橡胶与丁苯橡胶，或者天然橡胶与顺丁橡胶；
所述的短纤维为聚酯短纤维，或芳纶短纤维，或尼龙短纤维，其长度为1mm～3mm；
所述的玻璃纤维，其长度为1mm～2mm；
所述的添加剂为炭黑（N330），白炭黑（SiO2），硬脂酸（SA），氧化锌（ZnO），氧化镁（MgO），四硫化双硅烷（Si-69）；
所述的硫化剂为硫磺（S）。
一种高弹减震、耐磨防滑鞋底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，所述密炼机为纤维橡胶混炼专用密炼机，由于纤维易聚集，难分散，因此，用纤维橡胶混炼专用密炼机，实现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：
先加入橡胶，然后加入短纤维、玻璃纤维和一半添加剂，再加入另一半添加剂，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，制得纤维定向取向胶。所述的挤出机为带有纤维定向取向机头的销钉机筒冷喂料挤出机。研究发现，纤维的定向取向能够显著提高制品在纤维取向方向上的综合性能，因此，利用纤维定向取向机头实现挤出过程中纤维在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所制得的纤维定向取向胶在鞋底模具中进行硫化，制得高弹减震、耐磨防滑鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，5min～10min；硫化压力，25MPa～30MPa；硫化温度，150℃～165℃。
所得制品的损耗因子指标可达0.47～0.54，DIN磨耗性能指标可达108mm3～125mm3，邵尔硬度指标可达61～65，拉伸强度指标可达11.8MPa～15.5MPa，抗撕裂强度指标可达51KN/m～68KN/m。
本发明提高了鞋底的高弹减震性、耐磨性、防滑性，且在一定程度上提高了鞋的穿着舒适性及使用寿命，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—橡胶基体（天然橡胶与丁苯橡胶，或者天然橡胶与顺丁橡胶），2—短纤维（聚酯短纤维，或芳纶短纤维，或尼龙短纤维），3—玻璃纤维，4—添加剂（炭黑，白炭黑，硬脂酸等），5—硫化剂（硫磺）。
具体实施方式
实施例1：
一种高弹减震、耐磨防滑鞋底复合材料，其配方中组分及其质量百分比为：
天然橡胶与丁苯橡胶作为橡胶基体1，55%；
聚酯短纤维作为短纤维2，3%；
玻璃纤维3，3%；
炭黑（N330），白炭黑（SiO2），硬脂酸（SA），氧化锌（ZnO），氧化镁（MgO），四硫化双硅烷（Si-69）作为添加剂4，34%；
硫磺（S）作为硫化剂5，5%。
1）步骤1，按上述配方配料。
2）步骤2，将所配物料在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：
先加入天然橡胶与丁苯橡胶，然后加入聚酯短纤维、玻璃纤维和一半添加剂，再加入另一半添加剂，最后加入硫磺，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，0.65MPa；填充系数，0.6；混炼时间，180s。
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，制得纤维定向取向胶。
挤出工艺条件为：螺杆转速，20rpm；机筒温度，70℃；机头温度，80℃。
5）步骤5，将步骤4所制得的纤维定向取向胶在鞋底模具中进行硫化，制得高弹减震、耐磨防滑鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，5min；硫化压力，30MPa；硫化温度，165℃。
测得制品的损耗因子指标为0.54，DIN磨耗性能指标为108mm3，邵尔硬度指标为63， 拉伸强度指标可达14.1MPa，抗撕裂强度指标可达68KN/m。
实施例2：
一种高弹减震、耐磨防滑鞋底复合材料，其配方中组分及其质量百分比为：
天然橡胶与顺丁橡胶作为橡胶基体1，50%；
芳纶短纤维作为短纤维2，2%；
玻璃纤维3，1%；
炭黑（N330），白炭黑（SiO2），硬脂酸（SA），氧化锌（ZnO），氧化镁（MgO），四硫化双硅烷（Si-69）作为添加剂4，39%；
硫磺（S）作为硫化剂5，8%。
1）步骤1，按上述配方配料。
2）步骤2，将所配物料在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：
先加入天然橡胶和顺丁橡胶，然后加入芳纶短纤维、玻璃纤维和一半添加剂，再加入另一半添加剂，最后加入硫磺，制得混炼胶。
混炼工艺条件为：转子转速，80rpm；冷却水温度，45℃；上顶栓压力，0.6MPa；填充系数，0.6；混炼时间，150s。
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，制得纤维定向取向胶。
挤出工艺条件为：螺杆转速，25rpm；机筒温度，80℃；机头温度，85℃。
5）步骤5，将步骤4所制得的纤维定向取向胶在鞋底模具中进行硫化，制得高弹减震、耐磨防滑鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，7min；硫化压力，25MPa；硫化温度，155℃。
所得制品的损耗因子指标为0.51，DIN磨耗性能指标为119mm3，邵尔硬度指标可达65，拉伸强度指标可达12.7MPa，抗撕裂强度指标可达59KN/m。
实施例3：
一种高弹减震、耐磨防滑鞋底复合材料，其配方中组分及其质量百分比为：
天然橡胶与丁苯橡胶作为橡胶基体1，60%；
尼龙短纤维作为短纤维2，1%；
玻璃纤维3，1%；
炭黑（N330），白炭黑（SiO2），硬脂酸（SA），氧化锌（ZnO），氧化镁（MgO），四硫化双硅烷（Si-69）作为添加剂4，33%；
硫磺（S）作为硫化剂5，5%。
1）步骤1，按上述配方配料。
2）步骤2，将所配物料在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：
先加入天然橡胶和丁苯橡胶，然后加入尼龙短纤维、玻璃纤维和一半添加剂，再加入另一半添加剂，最后加入硫磺，制得混炼胶。
混炼工艺条件为：转子转速，55rpm；冷却水温度，40℃；上顶栓压力，0.55MPa；填充系数，0.5；混炼时间，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60℃。
4）步骤4，将步骤3所制得的胶条在带有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，75℃。
5）步骤5，将步骤4所制得的纤维定向取向胶在鞋底模具中进行硫化，制得高弹减震、耐磨防滑鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，10min；硫化压力，27MPa；硫化温度，150℃。
所得制品的损耗因子指标为0.48，DIN磨耗性能指标为125mm3，邵尔硬度指标为61，拉伸强度指标为15.5MPa，抗撕裂强度指标为65KN/m。
实施例4：
一种高弹减震、耐磨防滑鞋底复合材料，其配方中组分及其质量百分比为：
天然橡胶与顺丁橡胶作为橡胶基体1，56%；
尼龙短纤维作为短纤维2，1%；
玻璃纤维3，3%；
炭黑（N330），白炭黑（SiO2），硬脂酸（SA），氧化锌（ZnO），氧化镁（MgO），四硫化双硅烷（Si-69）作为添加剂4，33.5%；
硫磺（S）作为硫化剂5，6.5%。
1）步骤1，按上述配方配料。
2）步骤2，将所配物料在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：
先加入天然橡胶和顺丁橡胶，然后加入尼龙短纤维、玻璃纤维和一半添加剂，再加入另一半添加剂，最后加入硫磺，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，0.6MPa；填充系数，0.6；混炼时间，190s。
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，制得纤维定向取向胶。
挤出工艺条件为：螺杆转速，15rpm；机筒温度，80℃；机头温度，80℃。
5）步骤5，将步骤4所制得的纤维定向取向胶在鞋底模具中进行硫化，制得高弹减震、耐磨防滑鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，7.5min；硫化压力，28MPa；硫化温度，160℃。
所得制品的损耗因子指标为0.47，DIN磨耗性能指标为112mm3，邵尔硬度指标为63，拉伸强度指标为11.8MPa，抗撕裂强度指标为51KN/m。
Claims (7)
1.一种高弹减震、耐磨防滑鞋底复合材料，其特征在于，配方中组分及其质量百分比如下：
橡胶，50%～60%；
短纤维，1%～3%；
玻璃纤维，1%～3%；
添加剂，30%～40%；
硫化剂，5%～8%。
2.权利要求1所述的橡胶，其特征在于，为天然橡胶与丁苯橡胶，或天然橡胶与顺丁橡胶。
3.权利要求1所述的短纤维为聚酯短纤维，或芳纶短纤维，或尼龙短纤维，其特征在于，短纤维长度为1mm～3mm。
4.权利要求1所述的玻璃纤维，其特征在于，玻璃纤维长度为1mm～2mm。
5.权利要求1所述的添加剂为炭黑（N330），白炭黑（SiO2），硬脂酸（SA），氧化锌（ZnO），氧化镁（MgO），四硫化双硅烷（Si-69）。
6.权利要求1所述的硫化剂为硫磺（S）。
7.一种高弹减震、耐磨防滑鞋底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，所述密炼机为纤维橡胶混炼专用密炼机，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2所述的橡胶，然后加入权利要求3所述的短纤维、权利要求4所述的玻璃纤维和权利要求5所述的添加剂的一半，再加入另一半添加剂，最后加入权利要求6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，制得纤维定向取向胶；所述的挤出机为带有纤维定向取向机头的销钉机筒冷喂料挤出机；
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所制得的纤维定向取向胶在鞋底模具中进行硫化，制得高弹减震、耐磨防滑鞋底，得到制品；
硫化工艺条件为：硫化时间，5min～10min；硫化压力，25MPa～30MPa；硫化温度，150℃～165℃。
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