CN107200872A - 一种耐磨微孔发泡材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨微孔发泡材料,其配方如下:天然橡胶(NR)50-100份,丁苯橡胶(SBR)0-50份,顺丁橡胶(BR)0-50份,其中,NR、SBR、BR含量之和为100份,填料0-100份,增塑剂0-20份,活性剂0-15份,硫黄0.5-5份;硫化促进剂0-5份,防老剂1-5份;并以上述配方提供了制备方法。本发明具有无毒环保、质轻、介电常数低、热传导系数低、热稳定性高等优异性能,可用于制造鞋底材料、运动器材护套、瑜伽垫、地垫,轻质高强隔音的飞机和汽车部件,建筑夹心保温材料、外墙保温材料等。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域,具体涉及一种耐磨微孔发泡材料。
背景技术
发泡材料具有密度小、隔热性好、缓冲性好、比强度高、价格低廉等特点,因此被广泛应用于医疗、包装、工业、交通运输业、航空航天业及日用品等众多领域。然而,普通化学发泡材料在加工过程中需要添加大量的化学助剂,这些化学助剂会在产品使用过程中逐步释放,对人体产生不确定性危害,难以防范;其次,由于普通发泡材料泡孔尺寸较大(大于50μm,泡孔密度小于106cells/cm3)、泡孔均匀性较差导致其力学性能、耐磨性等较差,大大限制了其应用;从技术上讲,发明一种力学性能优异、耐磨性佳的发泡材料,不仅必要而且迫切。
但是由于聚合物材料中普遍存在缺陷,导致聚合物实际力学性能较差,经发泡后,泡孔尺寸较大,更是难以获得理想的物理机械性能,使其应用受到严重制约;微孔发泡材料由于其小泡孔尺寸(泡孔尺寸小于缺陷尺寸)、高泡孔密度、性能各向同性,使得微孔发泡的天然橡胶及其共混物可以实现理想的泡孔结构,从而获得优异的物理机械性能。其次,物理流体发泡耐磨材料,是以天然橡胶等为基体、惰性气体(CO2,N2等)为发泡剂,所需化学助剂添加量相对较少或无添加。因此用此法制得的材料,具有无毒环保、加工性能好、力学性能优异、耐磨性、耐候性出色等普通化学发泡材料无法比拟的优异性能。性能上的改善,大大拓展了发泡耐磨材料的应用范围。
从需求上分析,高分子材料等新材料领域一直是国家重点支持的高技术产业,尤其是在2010年发布的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中,更是将“新材料”行业列入战略性新兴产业,并出台了多项技术研发、财政等方面的鼓励政策。另外,近年来我国在高分子发泡材料生产工艺上实现了多项创新,产品性能逐渐提升,应用领域也日益拓宽,这些都将进一步助推高分子发泡材料行业实现更快的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐磨微孔发泡材料,可用于制造鞋底材料、运动器材护套、瑜伽垫、地垫,绝缘材料,食品包装材料,轻质高强隔音的飞机和汽车部件,建筑夹心保温材料、外墙保温材料和生物医学制品等。
一种耐磨微孔发泡材料,其特征在于,其配方如下:天然橡胶(NR)50-100份,丁苯橡胶(SBR)0-50份,顺丁橡胶(BR)0-50份,其中,NR、SBR、BR含量之和为100份,填料0-100份,增塑剂0-20份,活性剂5-15份,硫黄0.5-5份;硫化促进剂0-5份,防老剂1-5份。
其中,填料为炭黑、白炭黑、碳酸钙、高岭土、短纤维中的一种或多种。
其中,增塑剂为芳烃油、石蜡油、环烷油、有机酯中的一种或多种;
其中,活性剂为氧化锌、氧化镁、硬脂酸锌中的一种或多种。
其中,硫化剂为硫磺。
其中,硫化促进剂为NOBS、DZ、TMTD、DPTT中的一种或多种。
一种耐磨微孔发泡材料,其特征在于,其步骤如下:
1)混炼胶制备
按重量分别称取所需生胶、填料及增塑剂;密炼机温度设置为60-100℃,转速为40-60rpm,将生胶、填料、增塑剂投入密炼机中,混炼均匀,控制排胶温度低于120℃;混炼胶排胶、压片、冷却停放12h;将停放后的胶料在开炼机上加硫化体系。
2)预硫化
(1)挤出成型预硫化
将混炼胶放入100-160℃的烘道进行预硫化,预硫化时间为1-15min,硫化方式为热空气硫化、微波辐射交联或者红外辐射交联等。
(2)模压成型预硫化
将混炼胶放入所需模具中,热压机压力为5-20MPa,温度100-180℃,预硫化时间为1-12min,之后将胶料从模具中取出,得到预硫化材料。
3)物理发泡
预硫化好的样品放入高压反应釜中,通入物理发泡剂并升温、加压使其处于超临界状态,将预硫化胶在超临界流体中饱和一段时间后,采用快速降压法或快速升温法,制得微孔发泡材料。其中物理发泡剂为CO2,N2中的一种或两种气体的混合气体。
升温法:将预硫化材料装入高压容器内,密封后用少量CO2吹洗5-300s,高压容器温度为室温至170℃,用注气系统将气体注入容器内,使压力升至5-60MPa,恒压饱和0.5-4h。然后,按规定泄压速度迅速卸压至常压,将试样放在100-200℃的热烘道加热发泡,一定时间后将发泡样品放入水或空气中冷却,得到发泡材料。
降压法:将预硫化材料装入高压容器内,密封后用少量CO2吹洗5-300s,高压容器温度为室温至170℃,用注气系统将气体注入容器内,使压力升至5-60MPa,恒压饱和0.5-4h。然后,按规定泄压速度迅速卸压至常压,卸压时间为0-80s,得到发泡材料。
4)二次硫化、定型;
将物理发泡剂饱和后预硫化材料放入另一烘道中二次硫化、定型,其中烘道温度为100-180℃,硫化时间为10-60min,硫化方式为热空气硫化。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:天然橡胶中加入丁苯橡胶或顺丁橡胶或三者并用,来提高胶种的耐磨性;加入补强填料-炭黑以及各种防老剂等,通过预硫化后超临界发泡,再经过二次硫化后定型,制备得到质轻、高耐磨的微孔发泡材料。此材料与传统化学发泡橡胶材料相比,具有无毒环保、质轻、疲劳寿命高、介电常数低、热传导系数低、热稳定性高等优异性能,可用于制造鞋底材料、运动器材护套、瑜伽垫、地垫,绝缘材料,食品包装材料,轻质高强隔音的飞机和汽车部件,建筑夹心保温材料、外墙保温材料和生物医学制品等。
附图说明
图1为本发明中实施例1的扫描电镜图;
图2为本发明中实施例2的扫描电镜图;
图3为本发明中实施例3的扫描电镜图;
图4为本发明中实施例4的扫描电镜图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的说明,但是本发明的范围不受这些实施例的限制。
一种耐磨微孔发泡材料,其步骤如下:
1)混炼胶制备
按重量分别称取所需生胶、填料及增塑剂;密炼机温度设置为70℃,转速为50rpm,将生胶、填料、增塑剂投入密炼机中,混炼均匀,控制排胶温度低于120℃;混炼胶排胶、压片、冷却停放12h;将停放后的胶料在开炼机上加硫化体系。
2)预硫化
将混炼胶放入所需模具中,热压机压力为10MPa,温度120℃,预硫化时间为15min,之后将胶料从模具中取出,得到预硫化材料。
3)物理发泡
预硫化好的样品放入高压反应釜中,升温至130℃,通入N2加压至16Mpa,将预硫化胶反应釜中饱和4h后,泄除压力,泄压时间为30s,制得微孔发泡材料。
4)二次硫化、定型;
将超临界流体饱和后预硫化材料放入另一烘道中二次硫化、定型,其中烘道温度为150℃,硫化时间为10min。
实施例1至实施例4的配方及性能
以上所述仅为本发明的一实施例,并不限制本发明,凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种耐磨微孔发泡材料,其特征在于,其配方如下:天然橡胶(NR)50-100份,丁苯橡胶(SBR)0-50份,顺丁橡胶(BR)0-50份,其中,NR、SBR、BR含量之和为100份,填料0-100份,增塑剂0-20份,活性剂5-15份,硫黄0.5-5份;硫化促进剂0-5份,防老剂1-5份。
2.根据权利要求书1所述的一种耐磨微孔发泡材料,其特征在于,天然橡胶包括NR和合成天然橡胶IR。
3.根据权利要求书1所述的一种耐磨微孔发泡材料,其特征在于,填料为炭黑、白炭黑、碳酸钙、高岭土、短纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求书1所述的一种耐磨微孔发泡材料,其特征在于,增塑剂为芳烃油、石蜡油、环烷油、有机酯中的一种或多种。
5.根据权利要求书1所述的一种耐磨微孔发泡材料,其特征在于,活性剂为氧化锌、氧化镁、硬脂酸锌中的一种或多种。
6.根据权利要求书1所述的一种耐磨微孔发泡材料,其特征在于,硫化剂为硫磺。
7.根据权利要求书1所述的一种耐磨微孔发泡材料,其特征在于,硫化促进剂为NOBS、DZ、TMTD、DPTT中的一种或多种。
8.一种耐磨微孔发泡材料,其特征在于,其步骤如下:
1)混炼胶制备
按重量分别称取所需生胶、填料及增塑剂;密炼机温度设置为60-100℃,转速为40-60rpm,将生胶、填料、增塑剂投入密炼机中,混炼均匀,控制排胶温度低于120℃;混炼胶排胶、压片、冷却停放12h;将停放后的胶料在开炼机上加硫化体系。
2)预硫化
(1)挤出成型预硫化
将混炼胶放入100-160℃的烘道进行预硫化,预硫化时间为1-15min,硫化方式为 热空气硫化、微波辐射交联或者红外辐射交联等。
(2)模压成型预硫化
将混炼胶放入所需模具中,热压机压力为5-20MPa,温度100-180℃,预硫化时间为1-12min,之后将胶料从模具中取出,得到预硫化材料。
3)超临界流体发泡
预硫化好的样品放入高压反应釜中,通入超临界流体并升温、加压使其处于超临界状态,将预硫化胶在超临界流体中饱和一段时间后,采用快速降压法或快速升温法,制得微孔发泡材料。其中物理发泡剂为CO2,N2中的一种或两种气体的混合气体。
升温法:将预硫化材料装入高压容器内,密封后用少量CO2吹洗5-300s,高压容器温度为60-170℃,用注气系统将气体注入容器内,使压力升至5-60MPa,恒压饱和0.5-4h。然后,按规定泄压速度迅速卸压至常压,将将试样放在100-200℃的热烘道加热发泡,一定时间后将发泡样品放入水或空气中冷却,得到发泡材料。
降压法:将预硫化材料装入高压容器内,密封后用少量CO2吹洗5-300s,高压容器温度为60-170℃,用注气系统将气体注入容器内,使压力升至5-60MPa,恒压饱和0.5-4h。然后,按规定泄压速度迅速卸压至常压,卸压时间为0-80s,得到发泡材料。
4)二次硫化、定型;
将超临界流体饱和后预硫化材料放入另一烘道中二次硫化、定型,其中烘道温度为130-180℃,硫化时间为10-60min,硫化方式为热空气硫化。
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