CN108727644A - 橡胶组成物 - Google Patents

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Abstract

一种橡胶组成物包含基材组分、发泡剂及促进剂。该基材组分包括黏土及天然橡胶，以该基材组分的总重为100wt％计，该黏土的含量范围为50～90wt％，该天然橡胶的含量范围为10～50wt％。本发明的橡胶组成物能有效降低原料成本及符合环保需求，且能使后续所制得的成品维持机械特性外，还能提高成品的耐燃性。

Description

橡胶组成物
技术领域
本发明涉及一种橡胶组成物，特别是涉及一种包括黏土的橡胶组成物。
背景技术
橡胶为常见用于制鞋的材料，近年来，于现有应用于制鞋材料的橡胶组成物中，大多会添加黏土作为填充剂或耐燃剂，但因顾及后续成品的机械特性，所以黏土的使用含量至多控制在20wt％以下(以橡胶与黏土的总重为100wt％计)；或者因考虑兼容性问题而将黏土置换为其它有机添加剂或有机耐燃剂。然而，随着环保回收需求的增加，加上部份有机耐燃剂(如溴系耐燃剂)也被限制使用，所以现有橡胶组成物已逐渐舍弃使用有机耐燃剂。
因此，基于环保回收需求的考虑，如何让橡胶组成物兼具后续应用所需的机械特性及耐燃性等，同时能有效降低原料成本，成为目前致力发展方向。
发明内容
鉴于现有作为制鞋材料的橡胶组成物的缺点，本案发明人首先思及在不影响后续所制得成品的机械特性的前提下，提高组成物中黏土的含量，并借以减少橡胶用量及有效降低原料成本，同时使组成物是以天然材料为主而更能符合环保需求，又由于黏土还具有耐燃性，因而提高黏土含量同时也能提高组成物后续所制得成品的耐燃性。
本发明的目的在于提供一种能有效降低原料成本及符合环保需求，且能使后续所制得的成品维持机械特性外，还能提高成品的耐燃性的橡胶组成物。
本发明橡胶组成物包含基材组分、发泡剂及促进剂。
该基材组分包括黏土及天然橡胶，以该基材组分的总重为100wt％计，该黏土的含量范围为50～90wt％，该天然橡胶的含量范围为10～50wt％。
本发明的有益的效果在于：由于以该基材组分的总重为100wt％计，该黏土的含量范围为50～90wt％，因而使本发明的橡胶组成物，在不影响后续所制得成品的机械特性的前提下，除了能有效降低原料成本及更符合环保需求外，同时还能提高后续所制得成品的耐燃性。
以下将就本发明内容进行详细说明：
本发明橡胶组成物包含基材组分、发泡剂及促进剂。较佳地，本发明的橡胶组成物还包含添加剂。以下再就基材组分、发泡剂、促进剂及添加剂进一步详细说明。
[基材组分]
本发明组成物中的基材组分，以该基材组分的总重为100wt％计，该黏土的含量范围为50～90wt％，该天然橡胶的含量范围为10～50wt％。较佳地，以该基材组分的总重为100wt％计，该黏土的含量范围为60～90wt％，该天然橡胶的含量范围为10～40wt％。
较佳地，该黏土是选自于经改质黏土、微米级黏土、纳米级黏土或前述的组合。更佳地，该黏土为经改质黏土、或微米级黏土与纳米级黏土的组合。
又更佳地，该经改质黏土是选自于高岭土、石脂、蒙脱石、蛭石、伊利石、水铝英石或前述的组合。
又更佳地，该微米级黏土与纳米级黏土的组合，若以该微米级黏土与纳米级黏土的总重为100wt％计，该纳米级黏土的含量范围为3～5wt％。特别值得一提的是，当该纳米级黏土的含量范围为3～5wt％时，可使后续所制得成品的耐磨性(机械特性)增加20～30％。
[发泡剂]
该发泡剂例如但不限于是偶氮二甲酰胺(azodicarbonamide，简称ADCA)、4,4'-氧代双苯磺酰肼(4,4'-oxydibenzenesulfonyl hydrazide，简称OBSH)、N,N'-二亚硝基五亚甲基四胺(N,N'-dinitrosopentamethylene tetramine，简称DPT)或前述的组合。
较佳地，以该基材组分的总重为100重量份计，该发泡剂的含量范围为4～8重量份。
[促进剂]
较佳地，该促进剂是选自于噻唑(thiazole)类促进剂、次磺酰胺(sulfenamide)类促进剂、秋兰姆(thiuram)类促进剂、二硫代胺基甲酸盐(dithiocarbamate)类促进剂、胍类(guanidine)促进剂或前述的组合。
该噻唑类促进剂例如但不限于是2-硫醇基苯并噻唑(2-mercaptobenzothiazole，又称M促进剂)或二硫化二苯并噻唑[2,2'-dithiobis(benzothiazole)，又称DM促进剂]；该次磺酰胺类促进剂例如但不限于是N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide，又称CBS促进剂)、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(N-tert-butyl-benzothiazolesulfenamide，又称TBBS促进剂)、N-氧联二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺(N-oxydiethylene-2-benzothiazole sulfenamide，又称NOBS促进剂)或N,N'-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(N,N'-dicyclohexyl-2-benzothiazolesulfenamide，又称DZ促进剂)；该秋兰姆类促进剂例如但不限于是二硫化四甲基秋兰姆(tetramethylthiuramdisulfide，又称TMTD促进剂)、一硫化四甲基秋兰姆(tetramethylthiuram monosulfide，又称TMTM促进剂)、二硫化四乙基秋兰姆(tetraethylthiuram disulfide，又称TETD促进剂)或四硫化双五亚甲基秋兰姆(dipentamethylenethiuram tetrasulfide，又称DPTT促进剂)；该二硫代胺基甲酸盐类促进剂例如但不限于是二乙基二硫代胺基甲酸锌(diethyldithiocarbamic acid zinc salt，又称ZDC促进剂)、二丁基二硫代胺基甲酸锌(dibutyldithiocarbamic acid zinc salt，又称BZ促进剂)或二甲基二硫代胺基甲酸锌(dimethyldithiocarbamic acid zinc salt，又称PZ促进剂)；该胍类促进剂例如但不限于是二苯胍(1,3-diphenylguanidine，又称D促进剂)。
更佳地，该促进剂是选自于2-硫醇基苯并噻唑(M促进剂)、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CBS促进剂)、二硫化四甲基秋兰姆(TMTD促进剂)或前述的组合。
较佳地，以该基材组分的总重为100重量份计，该促进剂的含量范围为1～6重量份。
[添加剂]
较佳地，以该基材组分的总重为100重量份计，该添加剂的含量范围为0.5～27重量份。更佳地，以该基材组分的总重为100重量份计，该添加剂的含量范围为19～23重量份。
该添加剂是选自任何现有的适于与橡胶混合的试剂，较佳地，该添加剂是选自于架桥剂、架桥助剂、发泡助剂、硫化剂、填充剂、抗氧化剂、分散剂、软化剂或前述的组合。更佳地，该添加剂是选自于发泡助剂、硫化剂、抗氧化剂、分散剂、软化剂或前述的组合。
该架桥剂例如但不限于是过氧化二异丙苯(dicumyl peroxide)、二(第三丁基过氧异丙基)苯[di(t-butylperoxyisopropyl)benzene]、4,4-二(第三丁基过氧化)戊酸丁酯[n-butyl-4,4-di(t-butylperoxy)valerate]或前述的组合。
该架桥助剂例如但不限于是三烯丙基三聚氰酸酯(triallyl cyanurate，简称TAC)、三烯丙基异三聚氰酸酯(triallyl isocyanurate，简称TAIC)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(trimethylolpropane trimethacrylate，简称TMPTMA)或前述的组合。
该发泡助剂例如但不限于是硬脂酸盐[如硬脂酸锌(zinc stearate)等]、金属氧化物[如氧化锌(ZnO)等]、尿素衍生物或前述的组合。在本发明的具体实施例中，该发泡助剂为氧化锌。
较佳地，以该基材组分的总重为100重量份计，该发泡助剂的含量范围为4～6重量份。
该硫化剂可为任何现有的能使橡胶进行硫化的成分，该硫化剂例如但不限于是元素硫(如硫磺等)、含硫化合物(如一氯化硫等)、非含硫化合物(如硒元素或碲元素等)或前述的组合。在本发明的具体实施例中，该硫化剂为硫磺。
较佳地，以该基材组分的总重为100重量份计，该硫化剂的含量范围为1～4重量份。
该填充剂例如但不限于是碳酸钙、二氧化硅(白烟)、黑烟、滑石粉或前述的组合。
该抗氧化剂可为任何现有的能抑制橡胶氧化的成分，该抗氧化剂例如但不限于是胺类抗氧化剂(如酮胺类、二芳基仲胺类或对苯二胺类等)、酚类抗氧化剂或前述的组合。在本发明的具体实施例中，该抗氧化剂为聚(1,2-二氢化-2,2,4-三甲基喹啉)[poly(1,2-dihydro-2,2,4-trimethylquinoline)，又称抗氧化剂RD]。
较佳地，以该基材组分的总重为100重量份计，该抗氧化剂的含量范围为1～3重量份。
该分散剂例如但不限于是聚乙烯蜡(PE wax)、Aflux 16、Aflux 25、Aflux 42、Aflux 54、聚羟胺缩水剂、W33或前述的组合。在本发明的具体实施例中，该分散剂为聚乙烯蜡。
较佳地，以该基材组分的总重为100重量份计，该分散剂的含量范围为0.5～3重量份。
该软化剂例如但不限于是芳香族软化剂。
较佳地，以该基材组分的总重为100重量份计，该软化剂的含量范围为9～11重量份。
具体实施方式
本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，该实施例仅为例示说明的用，而不应被解释为本发明实施的限制。
<实施例1～3、比较例1～3>
制备橡胶组成物
根据下表1选择所需的成分及各成分含量，并混合所有成分进行搅拌后，即制得实施例1～3与比较例1～3的橡胶组成物。
表1
<比较例4～7>
制备橡胶组成物
根据下表2选择所需的成分及各成分含量，并混合所有成分进行搅拌后，即制得比较例4～7的橡胶组成物。
表2
<比较例8～11>
制备橡胶组成物
根据下表3选择所需的成分及各成分含量，并混合所有成分进行搅拌后，即制得比较例8～11的橡胶组成物。
表3
<应用例1～3、比较应用例1～11>
制备橡胶成品
应用例1～3与比较应用例1～11的橡胶成品是依据下列步骤所制得。
步骤(1)：将橡胶组成物(实施例1～3或比较例1～11)分为5次(即每次放入的量为所放入的组成物总量的20wt％)放入混炼机中并均匀搅拌后，制得一前驱物。
步骤(2)：使前述步骤(1)所得的前驱物进行压出，形成一压出片。
步骤(3)：使前述步骤(2)所得的压出片于100～250℃的烤箱内，经硫化结合、硫化发泡，以及硫化熟成后，制得一发泡体。
步骤(4)：使前述步骤(3)所得的发泡体经冷却后，制得该橡胶成品。
<橡胶成品的耐磨性测试>
A.测试方法：
先分别从应用例1～3与比较应用例1～11的橡胶成品取出200g且直径为3mm的圆形测试样品，接着将所述测试样品分别根据ASTM D5963标准测试方法进行耐磨性测试。
应用例1～3与比较应用例1～11分别在基材组分中所添加天然橡胶以外的成分的种类、该天然橡胶以外的成分的含量(以基材组分为100wt％计)，以及应用例1～3与比较应用例1～11的测试样品分别于100℃下经耐磨性测试后，由式I计算所得因磨耗损失的重量(g)与由式II计算所得因磨耗损失的重量比例(％)的结果，整理于下表4中。
<式I>
因磨耗损失的重量(g)＝
经耐磨性测试前的样品重量(g)-经耐磨性测试后的样品重量(g)
<式II>
因磨耗所损失的重量比例(％)＝
[因磨耗损失的重量(g)/经耐磨性测试前的样品重量(g)]×100
表4
B.结果与讨论：
参阅表4，以碳酸钙作为填充剂来替代天然橡胶的比较应用例4～7，随着碳酸钙于基材组分中的含量增加，其因磨耗损失的重量比例也会增加，且当碳酸钙含量于50wt％以上时，因磨耗损失的重量比例更会明显增加，说明碳酸钙虽具有填充的效果，能大量替代天然橡胶以降低原料成本，但当碳酸钙含量于50wt％以上时却无法有效维持橡胶成品的耐磨性(机械特性)。
此外，以二氧化硅作为填充剂来替代天然橡胶的比较应用例8～11，虽能有效维持橡胶成品的耐磨性(机械特性)，但当二氧化硅含量于40wt％以上时，便无法制成橡胶成品，说明添加二氧化硅虽能维持橡胶成品的耐磨性(机械特性)，但却无法大量替代天然橡胶，所以无法有效降低原料成本。
而以黏土作为填充剂来替代天然橡胶的比较应用例2～3与应用例1～3，随着黏土于基材组分中的含量增加，其因磨耗损失的重量比例并不会明显上升，特别是黏土含量于50wt％以上的应用例1～3，除了用大量黏土替代天然橡胶而能有效降低原料成本外，且其因磨耗损失的重量比例与仅添加少量黏土的比较应用例2～3相较，并无产生大幅变化，甚至低于未添加任何填充剂的比较应用例1，所以黏土含量于50wt％以上的应用例1～3也能维持橡胶的耐磨性(机械特性)。
由前述说明可知，本发明以50～90wt％黏土来替代天然橡胶的橡胶组成物(如实施例1～3)与仅含小于50wt％黏土的组成物(如比较例2～3)或是以碳酸钙或二氧化硅替代天然橡胶的组成物(如比较例4～11)不同，本发明以50～90wt％黏土来替代天然橡胶的组成物除了能有效将低原料成本外，还能使后续制得的橡胶成品维持耐磨性(机械特性)，又由于黏土具有耐燃性，所以本发明具有高黏土含量的橡胶组成物同时还能提高后续所制得橡胶成品的耐燃性。
综上所述，本发明的橡胶组成物由于黏土的含量范围为50～90wt％(以基材组分的总重为100wt％计)，因而在不影响后续所制得成品的机械特性的前提下，除了能有效降低原料成本及更符合环保需求外，同时还能提高后续所制得成品的耐燃性，所以确实能达成本发明的目的。
惟以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明申请专利范围及专利说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种橡胶组成物；其特征在于：所述橡胶组成物包含：
基材组分，包括黏土及天然橡胶，以该基材组分的总重为100wt％计，该黏土的含量范围为50～90wt％，该天然橡胶的含量范围为10～50wt％；
发泡剂；及
促进剂。
2.根据权利要求1所述的橡胶组成物，其特征在于：以该基材组分的总重为100wt％计，该黏土的含量范围为60～90wt％，该天然橡胶的含量范围为10～40wt％。
3.根据权利要求1所述的橡胶组成物，其特征在于：该黏土是选自于经改质黏土、微米级黏土、纳米级黏土或前述的组合。
4.根据权利要求1所述的橡胶组成物，其特征在于：以该基材组分的总重为100重量份计，该发泡剂的含量范围为4～8重量份。
5.根据权利要求1所述的橡胶组成物，其特征在于：以该基材组分的总重为100重量份计，该促进剂的含量范围为1～6重量份。
6.根据权利要求1所述的橡胶组成物，其特征在于：所述橡胶组成物还包含添加剂。
7.根据权利要求6所述的橡胶组成物，其特征在于：该添加剂是选自于架桥剂、架桥助剂、发泡助剂、硫化剂、填充剂、抗氧化剂、分散剂、软化剂或前述的组合。
8.根据权利要求6所述的橡胶组成物，其特征在于：以该基材组分的总重为100重量份计，该添加剂的含量范围为0.5～27重量份。
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