CN108440826A - 一种具有高耐磨的橡塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种具有高耐磨的橡塑复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有高耐磨的橡塑复合材料及其制备方法，特征在于采用20质量份EPDM橡胶、30质量份IR、50质量份EVA、40质量份动态硫化预分散胶、抗氧剂5‑7质量份，ZnO 5‑8质量份，Hst 0.5‑1质量份，促进剂2‑3质量份，S 0.5‑1质量份，双25 1‑2质量份，发泡剂3‑5质量份。本发明制备得到的橡塑复合材料，具有高的耐磨性能，并且弹性高、回弹性能好、尺寸稳定、力学性能优异等特点，可用于运动鞋的鞋底。

Description

一种具有高耐磨的橡塑复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶类聚合物复合材料及其制备方法，特别是一种具有高耐磨的橡塑复合材料及其制备方法。
背景技术
EVA基复合材料经过一定的发泡工艺后，得到的发泡复合材料具有密度小、防滑和回弹性好等特点，被大量用作运动鞋底材料。但是发泡后复合材料的耐磨性低，一直是该材料的致命缺点。为了提高EVA基复合材料耐磨性，业内经常采用以下措施：（1）将EVA基材与摩擦面隔离开，包括在EVA基材上粘贴一层耐磨橡胶底和在填料中加入常规的开口粉——滑石粉，但是前一种方法增加了生产成本，后一种方法会增加滑倒的风险；（2）加入柔顺性的聚合物，但这些柔顺性聚合物大多为非极性材料，与极性的EVA基体相容性不好，导致发泡材料的综合性能降低。因此，如何在提高鞋用EVA基体橡塑复合材料耐磨性的同时，保持甚至是提高其他性能，是目前鞋类工业界的研究方向之一。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种具有高耐磨的橡塑复合材料及其制备方法。
实现本发明的技术解决方案：
一种具有高耐磨的橡塑复合材料的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：将100 g的凹凸棒加入500 mL乙醇溶液中，500 W超声搅拌10 min，加入1-2 gHst ，500 W超声搅拌5 min，离心，干燥，球磨，得到改性凹凸棒；
步骤二：将30质量份的IR加入开炼机，加入100质量份步骤一得到的改性凹凸棒，混炼8min，加入20质量份EPDM和100质量份步骤一得到的改性凹凸棒，混炼3 min，加入5质量份的顺丁烯二酸酐，混炼3 min，升高温度到80 ℃，加入50质量份EVA和100质量份步骤一得到的改性凹凸棒，混炼5 min，加入5质量份双25，80 ℃继续混炼10 min，得到动态硫化预分散胶；
步骤三：将30质量份IR和20质量份EPDM在开炼机上共混5 min，升温到80℃，加入50质量份的EVA和40质量份步骤二得到的动态硫化预分散胶，加入抗氧剂5-7质量份，ZnO 5-8质量份，Hst 0.5-1质量份，促进剂1-2质量份，S 0.5-1质量份，双25 1-2质量份，发泡剂5-8质量份；薄通，得到共混胶；
步骤四：将步骤三制得的共混胶停放24h后，用硫化仪测定正硫化时间和发泡时间，用平板硫化机模压发泡，硫化温度为160℃，得到具有高耐磨的橡塑复合材料。
所述的凹凸棒的尺寸为30-40 μm。
所述的IR为IR80，EPDM为Lanxess Keltan ® 2650，EVA为含有17%醋酸乙烯酯单体的EVA。
所述的抗氧剂为抗氧剂264和抗氧剂2246中的任意一种，促进剂为NS和NOBS中的任意一种，发泡剂为偶氮二甲酰胺。
本发明还公开了利用上述方法制备得到的具有高耐磨的橡塑复合材料。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
（1）由于凹凸棒在发泡过程中能用作成核剂以及硬脂酸能促进发泡剂分解的效果，本发明采用了硬脂酸改性的凹凸棒，利用硬脂酸对发泡的促进作用，在凹凸棒的周围提高泡孔的形成率，降低材料的密度，另一方面，利用凹凸棒的补强效果，对其周围形成的泡孔进行补强，弥补由于泡孔形成所造成的发泡复合材料力学强度下降的问题，实现了质轻高强的效果；
（2）在动态硫化预分散胶原材料的复配上，往EVA/EPDM体系中加入IR，搭配了顺丁烯二酸酐和硬脂酸改性凹凸棒，分别利用顺丁烯二酸酐的接枝改性、表面改性凹凸棒的界面活性和交联强制互溶技术，同时提高IR、EPDM与EVA基体的相容性，得到良好界面效果的动态硫化预分散胶；
（3）在三元橡塑复合材料中采用了动态硫化预分散胶，一方面利用其预分散的效果，使得填料凹凸棒均匀分散在三元橡塑复合材料中，另一方面利用其良好的界面效果，解决了三元橡塑复合材料中三相的相容性，从而得到耐磨性能好、综合性能优良的具有高耐磨的橡塑复合材料。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1 具有高耐磨的橡塑复合材料的制备工艺流程。
具体实施方式
一种具有高耐磨的橡塑复合材料，包括以下步骤：
步骤一：将100 g的凹凸棒加入500 mL乙醇溶液中，500 W超声搅拌10 min，加入1-2 gHst，500 W超声搅拌5 min，离心，干燥，球磨，得到改性凹凸棒；
步骤二：将30质量份的IR加入开炼机，加入100质量份步骤一得到的改性凹凸棒，混炼8min，加入20质量份EPDM和100质量份步骤一得到的改性凹凸棒，混炼3 min，加入5质量份的顺丁烯二酸酐，混炼3 min，升高温度到80 ℃，加入50质量份EVA和100质量份步骤一得到的改性凹凸棒，混炼5 min，加入5质量份双25，80 ℃继续混炼10 min，得到动态硫化预分散胶；
步骤三：将30质量份IR和20质量份EPDM在开炼机上共混5 min，升温到80℃，加入50质量份的EVA和40质量份步骤二得到的动态硫化预分散胶，加入抗氧剂5-7质量份，ZnO 5-8质量份，Hst 0.5-1质量份，促进剂1-2质量份，S 0.5-1质量份，双25 1-2质量份，发泡剂3-5质量份，薄通，得到共混胶；
步骤四：将步骤三制得的共混胶停放24h后，用硫化仪测定正硫化时间和发泡时间，用平板硫化机模压发泡，硫化温度为160℃，得到具有高耐磨的橡塑复合材料。
所述的凹凸棒的尺寸为30-40μm。
所述的IR为IR80，EPDM为Lanxess Keltan ® 2650，EVA为含有17%醋酸乙烯酯单体的EVA。
所述的抗氧剂为抗氧剂264和抗氧剂2246中的任意一种，促进剂为NS和NOBS中的任意一种，发泡剂为偶氮二甲酰胺。
将制得的具有高耐磨的橡塑复合材料进行以下性能测试。
（1）拉伸性能
根据GB/T528-2009标准对复合材料进行测试，拉伸速度500mm/min。记录复合材料的定伸100%模量（M 100）、拉伸强度、断裂伸长率。具有越大拉伸强度的样品越好。
（2）撕裂性能
撕裂性能测试按照GB/T529-2008标准对复合材料进行测试，速度为500mm/min，记录复合材料的撕裂强度。具有越大撕裂强度的样品越好。
（3）耐磨性能
耐磨性能按照GB/T9867-2001标准在中国台湾高铁GT-7912-D DIN摩耗试验机上测试，记录复合材料的磨耗体积。具有越小磨耗体积的样品越好。
（4）硬度测试
硬度采用GS-701N硬度计测试，按照GB/T 531-1999。
（5）冲击回弹性
冲击回弹性按照GB/T1681-1991标准冲击弹性试验机上测试，记录回弹值。具有越大回弹值的复合材料越好。
（6）变形率
压缩变形率按照标准HG/T 2876-2009在MZ-4020压缩永久变率试验器上进行测试，记录变形率。具有越小变形率的复合材料越好。
（7）尺寸收缩率
按照标准GB/T3903.13测试，具有越小收缩率的复合材料越好。
下面通过实施例和对比例对本发明作进一步说明。
实施例1
步骤一：将100 g 40μm的凹凸棒加入500 mL乙醇溶液中，500 W超声搅拌10 min，加入1g Hst，500 W超声搅拌5 min，离心，干燥，球磨，得到改性凹凸棒；
步骤二：将30质量份的IR80加入开炼机，加入100质量份步骤一得到的改性凹凸棒，混炼8 min，加入20质量份EPDM Keltan ® 2650和100质量份步骤一得到的改性凹凸棒，混炼3 min，加入5质量份的顺丁烯二酸酐，混炼3 min，升高温度到80 ℃，加入50质量份含17%醋酸乙烯酯单体EVA和100质量份步骤一得到的改性凹凸棒，混炼5 min，加入5质量份双25，80 ℃继续混炼10 min，得到动态硫化预分散胶；
步骤三：将30质量份IR80和20质量份EPDM Keltan ® 2650在开炼机上共混5 min，升温到80℃，加入50质量份含17%醋酸乙烯酯单体的EVA和40质量份步骤二得到的动态硫化预分散胶，加入抗氧剂264 7质量份，ZnO 5质量份，Hst 1质量份，促进剂NS 1质量份，S 1质量份，双25 2质量份，发泡剂偶氮二甲酰胺8质量份；薄通，得到共混胶；
步骤四：将步骤三制得的共混胶停放24h后，用硫化仪测定正硫化时间和发泡时间，用平板硫化机模压发泡，硫化温度为160℃，得到具有高耐磨的橡塑复合材料，复合材料的制备流程如图1，详细性能如表1。
实施例2
按指定的各组分含量重复实施例1的方法，但在步骤一中采用了30 μm的凹凸棒，Hst 2g，步骤三中采用了抗氧剂2246 5 质量份，ZnO 8质量份，Hst 0.5质量份，促进剂NOBS 2质量份，S0.5质量份，双25 1质量份，发泡剂偶氮二甲酰胺5质量份，得到的复合材料详细性能如表1。
对比例1
按指定的各组分含量重复实施例2的方法，但在配方中采用50 μm凹凸棒，得到的复合材料详细性能如表1。
对比例2
按指定的各组分含量重复实施例2的方法，但在配方中采用10 μm凹凸棒，得到的复合材料详细性能如表1。
对比例3
按指定的各组分含量重复实施例2的方法，但在配方步骤一中加入5 g 硬脂酸，得到的复合材料详细性能如表1。
对比例4
按指定的各组分含量重复实施例2的方法，但在配方步骤一中不加入硬脂酸，得到的复合材料详细性能如表1。
对比例5
按指定的各组分含量重复实施例2的方法，但在配方中直接将步骤二中的所有原料按比例与步骤三中原料混合，得到的复合材料详细性能如表1。
对比例6
按指定的各组分含量重复实施例2的方法，但在配方步骤二中不添加双25，得到的复合材料详细性能如表1。
对比例7
按指定的各组分含量重复实施例2的方法，但在配方步骤二中，不加入顺丁烯二酸酐，得到的复合材料详细性能如表1。
对比例8
按指定的各组分含量重复实施例2的方法，但在配方步骤二中，所有原料一次性加入，得到的复合材料详细性能如表1。
对比例9
按指定的各组分含量重复实施例2的方法，但在配方步骤三中，不添加双25，得到的复合材料详细性能如表1。
对比例10
按指定的各组分含量重复实施例2的方法，但在配方步骤三中，不添加Hst、ZnO、促进剂和S，得到的复合材料详细性能如表1。
表1
硬度C 密度(g/cm3) 拉伸强度 (MPa) 撕裂强度 (kN/m) 尺寸收缩率(%) 回弹性(%) 压缩变形率(%) DIN磨耗(mm3)
实施例1 38 0.15 6.2 9.90 0.60 69 17 200
实施例2 38 0.16 6.8 10.40 0.50 72 18 190
对比例1 41 0.20 2.3 4.90 1.70 41 30 342
对比例2 41 0.21 2.1 5.00 1.60 43 28 337
对比例3 38 0.24 1.4 2.50 3.00 46 39 412
对比例4 42 0.22 2.4 5.40 1.40 49 34 317
对比例5 43 0.23 1.2 2.20 2.80 40 44 442
对比例6 42 0.24 2.4 4.80 2.40 44 36 397
对比例7 41 0.23 2.3 5.10 2.60 46 34 387
对比例8 43 0.22 2.1 5.00 2.30 46 35 392
对比例9 39 0.16 3.0 6.30 3.60 51 47 452
对比例10 42 0.15 3.7 4.60 2.10 39 27 382
本发明提供了一种具有高耐磨的橡塑复合材料及其制备方法。制备得到的橡塑复合材料，具有高的耐磨性能，并且弹性高、回弹性能好、尺寸稳定、力学性能优异等特点，可用于运动鞋的鞋底。

Claims (5)

1.一种具有高耐磨的橡塑复合材料的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：将100 g的凹凸棒加入500 mL乙醇溶液中，500 W超声搅拌10 min，加入1-2 gHst，500 W超声搅拌5 min，离心，干燥，球磨，得到改性凹凸棒；
步骤二：将30质量份的IR加入开炼机，加入100质量份步骤一得到的改性凹凸棒，混炼8min，加入20质量份EPDM和100质量份步骤一得到的改性凹凸棒，混炼3 min，加入5质量份的顺丁烯二酸酐，混炼3 min，升高温度到80 ℃，加入50质量份EVA和100质量份步骤一得到的改性凹凸棒，混炼5 min，加入5质量份双25，80 ℃继续混炼10 min，得到动态硫化预分散胶；
步骤三：将30质量份IR和20质量份EPDM在开炼机上共混5 min，升温到80℃，加入50质量份的EVA和40质量份步骤二得到的动态硫化预分散胶，加入抗氧剂5-7质量份，ZnO 5-8质量份，Hst 0.5-1质量份，促进剂1-2质量份，硫黄0.5-1质量份，双25 1-2质量份，发泡剂5-8质量份；薄通，得到共混胶；
步骤四：将步骤三制得的共混胶停放24h后，用硫化仪测定正硫化时间和发泡时间，用平板硫化机模压发泡，硫化温度为160℃，得到具有高耐磨的橡塑复合材料。
2.根据权利要求1所述的具有高耐磨的橡塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中的凹凸棒的尺寸为30-40 μm。
3.根据权利要求1所述的具有高耐磨的橡塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二和步骤三中的IR为IR80，EPDM为Lanxess Keltan ® 2650，EVA为含有17%醋酸乙烯酯单体的EVA。
4.根据权利要求1所述的具有高耐磨的橡塑复合材料的制备方法，其特征在于，步骤四中的抗氧剂为抗氧剂264和抗氧剂2246中的任意一种，促进剂为NS和NOBS中的任意一种，发泡剂为偶氮二甲酰胺。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述方法制备得到的具有高耐磨的橡塑复合材料。
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