一种耐寒性微孔结构的海绵橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及海绵橡胶领域,尤其涉及一种耐寒性微孔结构的海绵橡胶及其制备方法。
背景技术
在鞋子的生产过程中,为了提高穿着者的穿戴体验,提高舒适度,会采用海绵橡胶作为鞋材;而海绵橡胶是一种密度小、弹性和屈挠性优异,具有较好的减震、隔热性能的海绵状多孔结构硫化橡胶。
目前,公告号为CN1830344B的中国发明专利公开了一种抗菌海绵橡胶鞋用中底及其生产方法,由天然橡胶、氧化锌、硬脂酸、硫磺、硫化促进剂、软化剂、防老剂、填料、抗菌剂经过混炼、硫化、发泡制成,所述鞋用中底的硬度为45-55,回弹性为50-55%,压缩永久变形5-15%,视密度为0.7-0.8,所述鞋用中底对金黄色葡萄球菌的抑菌宽度为10-20毫米,对大肠杆菌的抑菌宽度为10-25毫米,对枯草杆菌的抑菌宽度为9-13毫米。
虽然该发明具有较高的抗菌性能,可以明显的消除臭味,使用本发明制成的胶鞋具有穿着卫生、减轻重量、缓弹等优点,但是,该发明利用天然橡胶发泡生产海绵橡胶时,由于天然橡胶为不饱和橡胶,易于发生各类副反应,导致产品会出现尺寸稳定性差、气孔气泡多,且后期收缩率大的问题,而使海绵橡胶难以获得稳定的质量,生产成本较高。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明提供了一种耐寒性微孔结构的海绵橡胶,其具有加工稳定、产品成型质量好,生产成本低的优点
为实现上述技术目的,本发明提供的一种耐寒性微孔结构的海绵橡胶,包括以下重量份的组分:
采用上述技术方案,通过丁苯橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物和天然橡胶的并用,得到可塑度良好的胶料,同时辅以其余的外加剂,具有以下有益效果:一、丁苯橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物和天然橡胶的混合,配合硫化剂和发泡剂的使用能够得到微孔结构的海绵橡胶,重量轻、回弹性好;二、在外加剂中掺有机油,以机油作为软化剂,不仅能够改善胶料的加工性能,还能降低分子间作用力,使其余粉末状外加剂能够更好地分散于胶料中,同时,软化剂的加入还能改善成品的弹性,降低其硬度;三、胶料和外加剂的复配还能控制胶料的发孔速度与硫化速度相当、发孔时胶料内部压力大于外部压力,且胶料传热性好,内外发孔均匀、硫化速度一致,而使海绵橡胶成型尺寸稳定、发孔均匀,从而降低生产成本,提高经济效益;另外,通过丁苯橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物和天然橡胶和外加剂的复配,制得的海绵橡胶具有良好的耐寒性能,在温度较低的情况下仍能保持较好的韧性和弹性。
在一些实施方式中,所述丁苯橡胶中苯乙烯的含量为55-65%。
通过采用上述技术方案,苯乙烯含量为55-65%的丁苯橡胶为HSR(高苯乙烯橡胶),HSR为丁苯橡胶中的一个特殊品种,由丁二烯和苯乙烯乳液共聚制得乳胶,再经凝聚洗涤、挤压脱水、干燥而得,为易相互粘结的白色橡胶颗粒,无毒、无臭,具有杂质含量低,质量稳定的特点,而降低杂质在胶料硫化、发孔过程中带来的不良影响,提高海绵橡胶的成型质量。
在一些实施方式中,所述EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)中VA的含量为50-60%。
通过采用上述技术方案,VA含量为50-60%的EVA不仅与其余橡胶之间具有良好的相容性,保证其混料的均匀性和分散性,提高胶料质量,从而提高海绵橡胶的成型质量,其还具有良好的弹性,从而在制成海绵橡胶,并用于鞋材时,能够提高穿着者的穿戴舒适感。
在一些实施方式中,所述填料为碳酸钙和高耐磨炭黑的混合物。
通过采用上述技术方案,碳酸钙作为填充剂使用时,不仅能够降低成本,还能改善海绵橡胶的扩张强度、撕裂强度和挠曲性;而高耐磨炭黑作为补强剂加入胶料中,不仅能够进一步节约成本,还能提高海绵橡胶的耐磨性和使用寿命。
在一些实施方式中,所述碳酸钙和高耐磨炭黑的配比为1:1-2:1。
通过采用上述技术方案,以作为填充剂的碳酸钙为主,以作为补强剂的高耐磨炭黑为辅,在降低海绵橡胶生产成本的同时,协同提高海绵橡胶的使用性能。
在一些实施方式中,所述硫化促进剂为促进剂DM和促进剂D的混合物,其配比为4:1-9:1。
通过采用上述技术方案,通过促进剂DM和促进剂D的复配,能够缩短硫化时间,降低硫化温度,减少硫化剂用量,并提高海绵橡胶的物理机械性能。
在一些实施方式中,所述发泡剂为AC。
通过采用上述技术方案,发泡剂AC能够在胶料中分解,发出N2、CO2等气体,从而形成微孔结构的海绵橡胶。
在一些实施方式中,所述助剂包括0.5-1份的增塑剂。
通过采用上述技术方案,增塑剂的添加不仅能够进一步提高胶料的加工性能,还能降低海绵橡胶的玻璃化温度,改善其耐寒性。
本发明还提供的一种耐寒性微孔结构的海绵橡胶的制备方法,其具有加工难度低、操作方便,生产成本低的优点。
一种耐寒性微孔结构的海绵橡胶的制备方法,包括以下步骤:
S1:将硫化剂和发泡剂称好待用,而将其余原料投入密炼机中进行密炼混匀,待温度达到105-115℃后,加入硫化剂和发泡剂继续密炼,待温度升高到118-120℃后即可得到混合料;
S2:将混合料在滚轮机上进行2次打薄,打薄出片厚度为1-3mm;
S3:将S2得到的胶片送入造粒机进行造粒,待造粒机静置24h后送入注塑机,并注入模具即能得到成品;其中,模具温度为185-190℃,加硫时间为280-300s。
采用上述技术方案,通过硫化、发泡混合均匀的胶料,得到具有微孔结构的海绵橡胶,其能控制胶料的可塑度在0.35-04之间,并使得胶料的发孔速度与硫化速度相当,同时,在发孔时,胶料的内部压力大于外部压力,且由于胶料具有良好的传热性能,而使得其在加工时内外发孔均匀、硫化速度一致,进而能够得到优质稳定的橡胶发泡材料。
综上所述,本发明与现有技术相比,具有以下优点:通过丁苯橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物和天然橡胶,辅以适当的外加剂,保证胶料具有良好的可塑度、一致的发孔速度与硫化速度和均匀的气孔,从而获得优质稳定的海绵橡胶,进而制得合格率更高的成品,降低生产成本。
具体实施方式
实施例1:
一种耐寒性微孔结构的海绵橡胶,包括以下重量的组分:
其中,丁苯橡胶是苯乙烯含量为55%的HSR(高苯乙烯橡胶),HSR为丁苯橡胶中的一个特殊品种,由丁二烯和苯乙烯乳液共聚制得乳胶,再经凝聚洗涤、挤压脱水、干燥而得,为易相互粘结的白色橡胶颗粒,无毒、无臭,具有杂质含量低,质量稳定的特点,而降低杂质在胶料硫化、发孔过程中带来的不良影响,提高海绵橡胶的成型质量;同时,由于其组成中的苯乙烯含量较高,使海绵橡胶耐磨性能、耐老化性能、耐屈挠和耐磨性好,并在较高的硬度仍然具有良好的柔软性,且其优良的流变性能能够有益于加工的进行,适用于鞋材的制作,且制得的鞋材质量较好;
其中,EVA中VA的含量为50%,而VA含量为50%的EVA不仅与其余原料之间具有良好的相容性,保证混料时均匀性和分散性,提高胶料质量,从而提高海绵橡胶的成型质量,其还具有良好的弹性,从而在制成海绵橡胶,并用于鞋材时,能够提高穿着者的穿戴舒适感;
这里,选用黏度等级为SAE5W-50的机油作为软化剂,其耐寒性和耐热性,既能降低加工难度,又能在鞋材制备成型后,辅助胶料,进一步提高鞋材的耐寒能力,避免鞋材在低温下出现弹性大幅度降低,甚至脆化断裂;
这里,碳酸钙和高耐磨炭黑的配比为1:1,促进剂DM和促进剂D的配比为4:1;
而发泡剂AC为偶氮二甲酰胺,其能在热分解作用下释放出氮气、一氧化碳等气体,使胶料中形成微孔结构,提高材料成型后的弹性;
其中,助剂包括抗氧化剂BHT,而抗氧化剂BHT为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚,通过抗氧化剂的添加,防止胶料因氧化引起的变质,延长海绵橡胶的使用寿命;
助剂还包括增塑剂,这里,增塑剂选用葵二酸二丁酯,通过葵二酸二丁酯的添加能够削弱胶料中的分子间作用力,不仅能够降低加工难度,还能降低玻璃化温度,提高海绵橡胶的耐寒性。
上述海绵橡胶由以下步骤制备而成,
S1:将硫化剂和发泡剂称好待用,而将其余原料投入密炼机中进行密炼混匀,待温度达到105℃后,加入硫化剂和发泡剂继续密炼,待温度升高到118℃后即可得到混合料;
S2:将混合料在滚轮机上进行2次打薄,打薄出片厚度为1mm;
S3:将S2得到的胶片送入造粒机进行造粒,待造粒机静置24h后送入注塑机,并注入模具即能得到成品;其中,模具温度为185℃,加硫时间为280s。
实施例2:
一种耐寒性微孔结构的海绵橡胶,包括以下重量的组分:
其中,丁苯橡胶是苯乙烯含量为60%的HSR(高苯乙烯橡胶),HSR为丁苯橡胶中的一个特殊品种,由丁二烯和苯乙烯乳液共聚制得乳胶,再经凝聚洗涤、挤压脱水、干燥而得,为易相互粘结的白色橡胶颗粒,无毒、无臭,具有杂质含量低,质量稳定的特点,而降低杂质在胶料硫化、发孔过程中带来的不良影响,提高海绵橡胶的成型质量;同时,由于其组成中的苯乙烯含量较高,使海绵橡胶耐磨性能、耐老化性能、耐屈挠和耐磨性好,并在较高的硬度仍然具有良好的柔软性,且其优良的流变性能能够有益于加工的进行,适用于鞋材的制作,且制得的鞋材质量较好;
其中,EVA中VA的含量为55%,而VA含量为55%的EVA不仅与其余原料之间具有良好的相容性,保证混料时均匀性和分散性,提高胶料质量,从而提高海绵橡胶的成型质量,其还具有良好的弹性,从而在制成海绵橡胶,并用于鞋材时,能够提高穿着者的穿戴舒适感;
这里,选用黏度等级为SAE5W-50的机油作为软化剂,其耐寒性和耐热性,既能降低加工难度,又能在鞋材制备成型后,辅助胶料,进一步提高鞋材的耐寒能力,避免鞋材在低温下出现弹性大幅度降低,甚至脆化断裂;
这里,碳酸钙和高耐磨炭黑的配比为1:1,促进剂DM和促进剂D的配比为15:2;
而发泡剂AC为偶氮二甲酰胺,其能在热分解作用下释放出氮气、一氧化碳等气体,使胶料中形成微孔结构,提高材料成型后的弹性;
其中,助剂包括抗氧化剂BHT,而抗氧化剂BHT为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚,通过抗氧化剂的添加,防止胶料因氧化引起的变质,延长海绵橡胶的使用寿命;
助剂还包括增塑剂,这里,增塑剂选用葵二酸二丁酯,通过葵二酸二丁酯的添加能够削弱胶料中的分子间作用力,不仅能够降低加工难度,还能降低玻璃化温度,提高海绵橡胶的耐寒性。
上述海绵橡胶由以下步骤制备而成,
S1:将硫化剂和发泡剂称好待用,而将其余原料投入密炼机中进行密炼混匀,待温度达到110℃后,加入硫化剂和发泡剂继续密炼,待温度升高到119℃后即可得到混合料;
S2:将混合料在滚轮机上进行2次打薄,打薄出片厚度为2mm;
S3:将S2得到的胶片送入造粒机进行造粒,待造粒机静置24h后送入注塑机,并注入模具即能得到成品;其中,模具温度为188℃,加硫时间为290s。
实施例3:
一种耐寒性微孔结构的海绵橡胶,包括以下重量的组分:
其中,丁苯橡胶是苯乙烯含量为65%的HSR(高苯乙烯橡胶),HSR为丁苯橡胶中的一个特殊品种,由丁二烯和苯乙烯乳液共聚制得乳胶,再经凝聚洗涤、挤压脱水、干燥而得,为易相互粘结的白色橡胶颗粒,无毒、无臭,具有杂质含量低,质量稳定的特点,而降低杂质在胶料硫化、发孔过程中带来的不良影响,提高海绵橡胶的成型质量;同时,由于其组成中的苯乙烯含量较高,使海绵橡胶耐磨性能、耐老化性能、耐屈挠和耐磨性好,并在较高的硬度仍然具有良好的柔软性,且其优良的流变性能能够有益于加工的进行,适用于鞋材的制作,且制得的鞋材质量较好;
其中,EVA中VA的含量为60%,而VA含量为60%的EVA不仅与其余原料之间具有良好的相容性,保证混料时均匀性和分散性,提高胶料质量,从而提高海绵橡胶的成型质量,其还具有良好的弹性,从而在制成海绵橡胶,并用于鞋材时,能够提高穿着者的穿戴舒适感;
这里,选用黏度等级为SAE5W-50的机油作为软化剂,其耐寒性和耐热性,既能降低加工难度,又能在鞋材制备成型后,辅助胶料,进一步提高鞋材的耐寒能力,避免鞋材在低温下出现弹性大幅度降低,甚至脆化断裂;
这里,碳酸钙和高耐磨炭黑的配比为1:1,促进剂DM和促进剂D的配比为9:1;
而发泡剂AC为偶氮二甲酰胺,其能在热分解作用下释放出氮气、一氧化碳等气体,使胶料中形成微孔结构,提高材料成型后的弹性;
其中,助剂包括抗氧化剂BHT,而抗氧化剂BHT为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚,通过抗氧化剂的添加,防止胶料因氧化引起的变质,延长海绵橡胶的使用寿命;
助剂还包括增塑剂,这里,增塑剂选用葵二酸二丁酯,通过葵二酸二丁酯的添加能够削弱胶料中的分子间作用力,不仅能够降低加工难度,还能降低玻璃化温度,提高海绵橡胶的耐寒性。
上述海绵橡胶由以下步骤制备而成,
S1:将硫化剂和发泡剂称好待用,而将其余原料投入密炼机中进行密炼混匀,待温度达到115℃后,加入硫化剂和发泡剂继续密炼,待温度升高到120℃后即可得到混合料;
S2:将混合料在滚轮机上进行2次打薄,打薄出片厚度为3mm;
S3:将S2得到的胶片送入造粒机进行造粒,待造粒机静置24h后送入注塑机,并注入模具即能得到成品;其中,模具温度为190℃,加硫时间为300s。
综上所述,根据实施例1、2、3所得的海绵橡胶制进行拉伸性能、硬度、压缩永久变形和耐寒性进行测试,拉伸性能测试按GB/T528-2009进行,硬度测试按GB/T531-2008进行,压缩永久变形测试按GB/T 6669-2008进行,耐寒性测试按HG/T3866-2008进行(测试温度为-70℃)。
表1
测试项目 |
实施例1 |
实施例2 |
实施例3 |
拉伸强度/Mpa |
2.15 |
2.33 |
1.92 |
断裂伸长率/% |
303.71 |
320.49 |
313.8 |
100%定伸应力/Mpa |
1.22 |
1.35 |
1.41 |
邵氏硬度 |
48 |
47 |
45 |
压缩永久变形/% |
6 |
8 |
13 |
压缩耐寒系数/% |
0.63 |
0.72 |
0.78 |
本发明制得的海绵橡胶在低温下仍然具有良好的形变回复能力,提高寒冷环境下穿着人员的穿戴体验,从而提高其耐寒性;而由上表可知,随着丁苯橡胶和EVA中苯乙烯和乙烯含量的增加,虽然制得的海绵橡胶的柔软性得到了改善,但是其弹性有所下降;其中,以实施例2制得的海绵橡胶耐寒性较好、质地柔软、回弹性好,更符合鞋材原料的要求。
实施例4:
一种耐寒性微孔结构的海绵橡胶,包括以下重量的组分:
其中,丁苯橡胶是苯乙烯含量为60%的HSR(高苯乙烯橡胶),HSR为丁苯橡胶中的一个特殊品种,由丁二烯和苯乙烯乳液共聚制得乳胶,再经凝聚洗涤、挤压脱水、干燥而得,为易相互粘结的白色橡胶颗粒,无毒、无臭,具有杂质含量低,质量稳定的特点,而降低杂质在胶料硫化、发孔过程中带来的不良影响,提高海绵橡胶的成型质量;同时,由于其组成中的苯乙烯含量较高,使海绵橡胶耐磨性能、耐老化性能、耐屈挠和耐磨性好,并在较高的硬度仍然具有良好的柔软性,且其优良的流变性能能够有益于加工的进行,适用于鞋材的制作,且制得的鞋材质量较好;
其中,EVA中VA的含量为55%,而VA含量为55%的EVA不仅与其余原料之间具有良好的相容性,保证混料时均匀性和分散性,提高胶料质量,从而提高海绵橡胶的成型质量,其还具有良好的弹性,从而在制成海绵橡胶,并用于鞋材时,能够提高穿着者的穿戴舒适感;
这里,选用黏度等级为SAE5W-50的机油作为软化剂,其耐寒性和耐热性,既能降低加工难度,又能在鞋材制备成型后,辅助胶料,进一步提高鞋材的耐寒能力,避免鞋材在低温下出现弹性大幅度降低,甚至脆化断裂;
这里,碳酸钙和高耐磨炭黑的配比为13:7,促进剂DM和促进剂D的配比为15:2;
而发泡剂AC为偶氮二甲酰胺,其能在热分解作用下释放出氮气、一氧化碳等气体,使胶料中形成微孔结构,提高材料成型后的弹性;
其中,助剂包括抗氧化剂BHT,而抗氧化剂BHT为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚,通过抗氧化剂的添加,防止胶料因氧化引起的变质,延长海绵橡胶的使用寿命;
助剂还包括增塑剂,这里,增塑剂选用葵二酸二丁酯,通过葵二酸二丁酯的添加能够削弱胶料中的分子间作用力,不仅能够降低加工难度,还能降低玻璃化温度,提高海绵橡胶的耐寒性。
上述海绵橡胶由以下步骤制备而成,
S1:将硫化剂和发泡剂称好待用,而将其余原料投入密炼机中进行密炼混匀,待温度达到110℃后,加入硫化剂和发泡剂继续密炼,待温度升高到119℃后即可得到混合料;
S2:将混合料在滚轮机上进行2次打薄,打薄出片厚度为2mm;
S3:将S2得到的胶片送入造粒机进行造粒,待造粒机静置24h后送入注塑机,并注入模具即能得到成品;其中,模具温度为188℃,加硫时间为290s。
实施例5:
一种耐寒性微孔结构的海绵橡胶,包括以下重量的组分:
其中,丁苯橡胶是苯乙烯含量为60%的HSR(高苯乙烯橡胶),HSR为丁苯橡胶中的一个特殊品种,由丁二烯和苯乙烯乳液共聚制得乳胶,再经凝聚洗涤、挤压脱水、干燥而得,为易相互粘结的白色橡胶颗粒,无毒、无臭,具有杂质含量低,质量稳定的特点,而降低杂质在胶料硫化、发孔过程中带来的不良影响,提高海绵橡胶的成型质量;同时,由于其组成中的苯乙烯含量较高,使海绵橡胶耐磨性能、耐老化性能、耐屈挠和耐磨性好,并在较高的硬度仍然具有良好的柔软性,且其优良的流变性能能够有益于加工的进行,适用于鞋材的制作,且制得的鞋材质量较好;
其中,EVA中VA的含量为55%,而VA含量为55%的EVA不仅与其余原料之间具有良好的相容性,保证混料时均匀性和分散性,提高胶料质量,从而提高海绵橡胶的成型质量,其还具有良好的弹性,从而在制成海绵橡胶,并用于鞋材时,能够提高穿着者的穿戴舒适感;
这里,选用黏度等级为SAE5W-50的机油作为软化剂,其耐寒性和耐热性,既能降低加工难度,又能在鞋材制备成型后,辅助胶料,进一步提高鞋材的耐寒能力,避免鞋材在低温下出现弹性大幅度降低,甚至脆化断裂;
这里,碳酸钙和高耐磨炭黑的配比为2:1,促进剂DM和促进剂D的配比为15:2;
而发泡剂AC为偶氮二甲酰胺,其能在热分解作用下释放出氮气、一氧化碳等气体,使胶料中形成微孔结构,提高材料成型后的弹性;
其中,助剂包括抗氧化剂BHT,而抗氧化剂BHT为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚,通过抗氧化剂的添加,防止胶料因氧化引起的变质,延长海绵橡胶的使用寿命;
助剂还包括增塑剂,这里,增塑剂选用葵二酸二丁酯,通过葵二酸二丁酯的添加能够削弱胶料中的分子间作用力,不仅能够降低加工难度,还能降低玻璃化温度,提高海绵橡胶的耐寒性。
上述海绵橡胶由以下步骤制备而成,
S1:将硫化剂和发泡剂称好待用,而将其余原料投入密炼机中进行密炼混匀,待温度达到110℃后,加入硫化剂和发泡剂继续密炼,待温度升高到119℃后即可得到混合料;
S2:将混合料在滚轮机上进行2次打薄,打薄出片厚度为2mm;
S3:将S2得到的胶片送入造粒机进行造粒,待造粒机静置24h后送入注塑机,并注入模具即能得到成品;其中,模具温度为188℃,加硫时间为290s。
表2
测试项目 |
实施例2 |
实施例4 |
实施例5 |
拉伸强度/Mpa |
2.33 |
2.56 |
2.64 |
断裂伸长率/% |
320.49 |
324.38 |
314.21 |
100%定伸应力/Mpa |
1.35 |
1.46 |
1.44 |
邵氏硬度 |
47 |
48 |
49 |
压缩永久变形/% |
8 |
6 |
5 |
压缩耐寒系数/% |
0.72 |
0.71 |
0.73 |
由上表可知,随着碳酸钙添加量的增加,海绵橡胶的弹性等物理机械性能在达到最大值后开始逐步降低,而耐寒性受其影响较小;其中,以实施例4所得的海绵橡胶不仅综合性能较好,且胶料具有良好的可塑度、一致的发孔速度与硫化速度,并能产生均匀的气孔,从而获得优质稳定的海绵橡胶。
再以实施例4所得的海绵橡胶制得的成品,以一百件为一批、一共10批进行质量检查,得到这10批成品的不合格率分别为:0%,0%,1%,0%,3%,0%,0%,0%,1%,0%;其合格率较高,成品质量较佳,生产成本较低。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。