CN109054114A - 一种止滑橡胶制品、其制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种止滑橡胶制品，由物料经混炼和去皮制条纹得到；所述止滑橡胶制品表面具有波折线型条纹；所述物料以质量份数计包括：100份的基体橡胶，所述基体橡胶选自天然橡胶、顺丁橡胶和丁腈橡胶中的一种或多种；50～130份的纤维；1～2份的偶联剂；3～10份的活性剂；0～15份的软化油；1.5～2.5份的促进剂；1.5～2.5份的交联剂。本发明还提供了所述止滑橡胶制品的制备方法及其应用，本发明制品表面摩擦力增大，使被覆盖的制品具有良好的止滑性能。本发明所述橡胶制品表面具有波折线型条纹，使制品在运动过程有效接触面增大，从而使制品具有良好的止滑性能；并且表面纤维均匀外露，具有强大的多方面止滑功能。

Description

一种止滑橡胶制品、其制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种止滑橡胶制品、其制备方法及其应用。

背景技术

橡胶制品具有优良的综合性能，被广泛应用于日常生活的每个角落，例如：橡胶轮胎、橡胶鞋底等。其中在冰雪湿滑、厨房多油等应用场合，如何提升橡胶制品的止滑性能，一直是橡胶领域不断研究的方向。

基于力学的原理，橡胶制品在运动过程中，其止滑性能的好坏主要取决于三个关键因素：①施加给制品表面的压力；②制品材料本身的摩擦系数；③制品表面与另一物品表面的有效接触面积。生活中常见的止滑案例有：①遇到冰雪天气时，在轮胎上加防滑铁链；②采用摩擦系数大的特种橡胶增大制品本身的摩擦系数。

申请公布号为CN 104292554 A的中国专利文献公开了一种冰面动态止滑橡胶鞋底，其组成包括：天然橡胶、氯丁橡胶、溴化丁基橡胶、纳米二氧化硅、塑化剂、防老剂、白烟活性剂、硅烷偶联剂、汉麻纤维、聚乙烯蜡、氧化锌、硫磺和硫化促进剂。该方案主要是利用溴化丁基橡胶(BIIR)和氯丁橡胶(CR)，这些特种橡胶本身具有较大的摩擦系数从而实现止滑。但是，由于特种橡胶成本较高，上述现有方案具有成本极高的劣势，不利于工业大面积推广使用。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种止滑橡胶制品、其制备方法及其应用，本申请提供的橡胶制品具有优异的多方面止滑性能，并且成本较低。

本发明提供一种止滑橡胶制品，由物料经混炼和去皮制条纹得到；所述止滑橡胶制品表面具有波折线型条纹；

以质量份数计，所述物料包括：

100份的基体橡胶，所述基体橡胶选自天然橡胶、顺丁橡胶和丁腈橡胶中的一种或多种；

50～130份的纤维；

1～2份的偶联剂；

3～10份的活性剂；

0～15份的软化油；

1.5～2.5份的促进剂；

1.5～2.5份的交联剂。

优选地，所述纤维为棉纤维或玻璃纤维，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

优选地，所述活性剂为氧化锌，所述交联剂为硫磺。

优选地，所述促进剂选自促进剂DM、促进剂D和促进剂TS中的一种或多种。

优选地，所述波折线型条纹的深度为0.5～1mm，宽度为1.5～3.5mm。

本发明提供如上文所述的止滑橡胶制品的制备方法，包括以下步骤：

按照质量份数，将基体橡胶、纤维和偶联剂混合后进行初步混炼，得到混合胶料；

将所述混合胶料、活性剂和软化油混合后进行再次混炼，然后加入促进剂和交联剂进行硫化，得到橡胶制品；

将所述橡胶制品表面去皮制条纹，得到具有波折线型条纹的止滑橡胶制品。

优选地，所述去皮制条纹采用激光刻蚀或刀刻的方式。

优选地，所述将基体橡胶、纤维和偶联剂混合之前还包括：将纤维烘烤至含水率小于0.1％；

将烘烤后的纤维和偶联剂混合后改性，再与基体橡胶混合，进行初步混炼，得到混合胶料。

本发明还提供如上文所述的止滑橡胶制品在制备橡胶鞋底中的应用。

本发明提供的止滑橡胶制品的配方组成包括：基体橡胶100份、纤维50～130份、偶联剂1～2份、活性剂3～10份、软化油0～15份、促进剂1.5～2.5份、交联剂1.5～2.5份；本发明所用物料混炼后进行去皮制条纹，使得制品表面具有波折线型条纹。本发明在普通橡胶和纤维共混物中加入偶联剂，得到了制品内部橡胶成连续相、纤维成分散点/分散相的“微观粗糙”结构，当将这种“微观粗糙”结构的橡胶覆盖在运动鞋底、甚至轮胎表面一起硫化后，使得制品表面摩擦力增大，使被覆盖的制品具有良好的止滑性能。同时，本发明所述橡胶制品表面具有波折线型条纹，这种“细浅条形纹”结构使制品在运动过程有效接触面增大，从而使制品具有良好的止滑性能；并且表面纤维均匀外露、不存在“凸点”，具有强大的止滑功能，也不影响运动过程的舒适和稳定性。因此，本发明所述止滑橡胶制品能实现“动态”条件下的湿式、油式、冰面的多种使用场合的止滑。

此外，本发明无需使用特种橡胶，原料易得、成本低廉，所得最终制品具有非常好的成本优势，有利于大面积推广使用。

附图说明

图1为本发明实施例制备止滑橡胶制品的工艺流程示意图；

图2为本发明一些实施例所述止滑橡胶制品表面条纹的示意图；

图3为本发明实施例1所得止滑橡胶制品的内部结构图；

图4为本发明实施例1所得止滑橡胶制品的实物图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种止滑橡胶制品，由物料经混炼和去皮制条纹得到；所述止滑橡胶制品表面具有波折线型条纹；

以质量份数计，所述物料包括：

100份的基体橡胶，所述基体橡胶选自天然橡胶、顺丁橡胶和丁腈橡胶中的一种或多种；

50～130份的纤维；

1～2份的偶联剂；

3～10份的活性剂；

0～15份的软化油；

1.5～2.5份的促进剂；

1.5～2.5份的交联剂。

本发明公开了一种干式、湿式、油式、以及冰面上动态止滑优异的橡胶制品，并且成本较低，利于推广应用。

本发明提供的止滑橡胶制品的混炼物料包括：100质量份的基体橡胶，选自天然橡胶、顺丁橡胶和丁腈橡胶中的一种或多种。本发明一些实施例优选采用天然橡胶和顺丁橡胶，另一些实施例优选采用天然橡胶和丁腈橡胶；其中天然橡胶为主要成分，质量配比可为60～90:10～40，优选80：20。

所述的天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，其成分中91％～94％是橡胶烃(聚异戊二烯)，其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质；天然橡胶是应用最广的通用橡胶，本发明实施例可采用市售的天然橡胶3L产品。所述的顺丁橡胶是顺式1,4-聚丁二烯橡胶的简称，与天然橡胶相比，其具有弹性高、耐磨性好、耐寒性好、生热低、耐曲挠性和动态性能好等特点，但抗湿滑性较差。本发明对所述顺丁橡胶的来源没有特殊限制，可采用市售的顺丁橡胶BR9000等产品。所述的丁腈橡胶一般是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得，简称NBR橡胶，具有优异的耐油性等，其缺点是耐低温性较差、弹性稍低。本发明采用普通橡胶等组分，具有成本方面的优势。

以质量份数计，所述物料包括50～130份的纤维，优选包括100～130份的纤维。本发明通过在普通橡胶中混入粗糙的纤维，增强橡胶制品本身的摩擦系数。由于采用普通橡胶与低成本的纤维混合，本发明具有极大的成本优势。本发明所述的纤维为本领域常用的短切纤维或纤维粉，优选为棉纤维或玻璃纤维，在耐低温和强度等方面较好。在本发明的实施例中，采用含水率小于0.1％的纤维粉更为合适。本发明所优选的纤维是易得原料，而且成本低廉，所得最终制品具有非常好的成本优势，有利于大面积推广使用。

并且，本发明所述物料包括1～2份的偶联剂，优选采用硅烷偶联剂，如KH550、KH570等。基于偶联剂既能亲无机性材料又能亲有机性材料的特征，本发明优选在橡胶和表面粗糙纤维共混物中加入适量的硅烷偶联剂，能得到橡胶呈连续相、表面粗糙纤维呈分散相的“微观粗糙”结构，当将这种“微观粗糙”结构的橡胶覆盖在运动鞋底、甚至轮胎表面一起硫化后，使得制品表面摩擦力增大，使被覆盖的制品具有良好的止滑性能；这样在不改变原有制品结构的前提下，赋予了原制品高止滑性能。本发明所述的材料是一种通用性极强的止滑材料，有着非常广泛的用途。

在本发明中，所述物料包括3～10质量份的活性剂，优选包括3～5份的活性剂。本发明实施例使用氧化锌作为活性剂，优选品种为997ZNO，可充分发挥促进作用，减少促进剂用量或缩短硫化时间，还具有硫化、补强和增容等作用。所述物料包括1.5～2.5份的促进剂，优选包括1.5～2质量份。所述促进剂为硫化促进剂的简称，能促进硫化，缩短硫化时间，降低硫化温度等。目前使用的大都是有机促进剂，本发明优选采用促进剂DM、促进剂D和促进剂TS中的一种或多种，更优选三者以任意比例混用。

本发明所述物料包括1.5～2.5份的交联剂；在本发明的实施例中，所述交联剂为硫磺，优选采用硫磺S-80，更适于在低温环境下使用。除此之外，本发明橡胶配方还包括0～15质量份的软化油，优选包括8～15份的软化油，其耐低温优选品种有4006、4010。

图1为本发明实施例制备止滑橡胶制品的工艺流程示意图；本发明实施例提供了如上文所述的止滑橡胶制品的制备方法，包括以下步骤：

按照质量份数，将基体橡胶、纤维和偶联剂混合后进行初步混炼，得到混合胶料；

将所述混合胶料、活性剂和软化油混合后进行再次混炼，然后加入促进剂和交联剂进行硫化，得到橡胶制品；

将所述橡胶制品表面去皮制条纹，得到具有波折线型条纹的止滑橡胶制品。

参见图1，本发明实施例优选将纤维烘烤至含水率小于0.1％，具体地，可将烘箱温度调至70-90℃之间，然后将纤维粉放入烘箱内，烘烤2小时-3小时，将纤维粉表面的水分烘烤干，得到含水率小于0.1％的纤维粉。

本发明实施例优选将纤维进行改性：将烘烤后的纤维和偶联剂混合后改性，再与基体橡胶混合，进行初步混炼，得到混合胶料。

其中，所述的改性具体包括：将已经烘烤后的纤维粉倒入高速搅拌桶内，再倒入规定质量份数的硅烷偶联剂，可将高速搅拌桶调速至1000-1500转每分钟，搅拌3-5分钟，使硅烷偶联剂与纤维粉充分混合，将纤维粉改性成亲有机性。

本发明所述的初步混炼可称为混炼1，其温度优选为100～110℃。具体地，将基体橡胶倒入密炼机内，再将硅烷偶联剂与纤维粉的混合体倒入密炼机内，启动密炼机，可混炼8分钟-10分钟，使橡胶与纤维粉充分混合，密炼机温度升至110℃时，倒出混合后的胶料。本发明实施例进行出片1：将所述混合后的胶料放入开炼机内，连续翻滚5-10次，并出成3cm厚度的薄片，停放4小时-8小时，待用。

得到初步混炼后的混合胶料后，本发明实施例将其与活性剂和软化油混合，进行再次混炼，再加入促进剂和交联剂进行硫化，得到橡胶制品。

本发明所述的再次混炼可称为混炼2，其温度优选为100～110℃。具体地，将停放4-8小时后的混合胶料再次倒入密炼机，并将除促进剂TS和交联剂硫磺以外的其它配合剂一并倒入密炼机，可混炼8-10分钟，密炼机温度升至110℃时，倒出混合后的胶料。本发明实施例进行出片2：将所述混合后的胶料倒入开炼机内，连续翻滚5-8次，加入促进剂TS和交联剂硫磺，并出成4cm厚的薄片。

本发明实施例加入促进剂和交联剂进行硫化：可将4cm厚的薄片裁剪成模具需要的大小，放入模具内，在160℃的温度下，使用平板硫化机硫化250秒，取出已硫化的橡胶制品。如果需要将止滑料与其它橡胶料一并硫化，需将止滑料出成需要的厚度和尺寸，置于其它胶料表面一并硫化即可。以上实施步骤中，各物料组分的内容如前所述；所涉及的加工设备为本领域技术人员熟知的，本发明没有特殊限制。

本发明实施例将上述硫化得到的橡胶制品冷却，然后去皮使纤维外露，并制条纹，得到止滑橡胶制品。本发明实施例所述的去皮制条纹可采用激光刻蚀或刀刻的方式；在某些实施例中，将完全冷却后的橡胶制品，放入剥片机内，将橡胶制品正反表皮剥去0.5cm，并形成特定条纹，最终得到3cm厚的成品。

现有的橡胶制品在热硫化时，制品表面受压大于制品内部的原因，形成制品表面纤维少于制品内部纤维的特征，导致橡胶制品刚投入使用时，由于表面只有极少或者没有纤维的存在，制品使用初期不具备良好的止滑性能，甚至与普通橡胶制品在止滑性能方面无异。而本发明通过去皮使纤维均匀外部显露，使橡胶制品具有强大的摩擦系数，从而具有强大的止滑功能。

在本发明中，所述止滑橡胶制品表面具有波折线型条纹，能增大运动过程的有效接触面积，并使纤维均匀的外露，从而使制品有极佳的止滑性能。而已经公开的方案并没有就此方面进行研究，现有技术都是采用在使用过程中，自然磨破表皮使纤维外露，而自然磨破表皮根据场合多种不确定因素决定，纤维外露的时间周期不确定，以及纤维外露的均匀度不确定，导致橡胶制品在使用初期止滑性能丧失，以及由于后期纤维外露程度不均匀导致的止滑功能不是处于最佳状态。

在本发明的一些实施例中，制品表面的波折线型条纹的深度为0.5mm～1mm，宽度为1.5mm～3.5mm；所述的深度是相对于地面为基准的。本发明这种“细浅条形纹”结构使制品在运动过程有效接触面增大，从而使制品具有良好的止滑性能；并且表面纤维均匀外露、不存在“凸点”，具有强大的止滑功能，也不影响运动过程的舒适和稳定性。本发明所述的制品能产生基于STARA TM144测试方法0.4的高止滑性能，并且拉力、耐磨等性能不受影响，完全可以达到使用要求；实际上，橡胶制品的密度里外几乎是一致的，所以其它物性不受影响。此外，由于没有“凸点”存在，制品使用更不会破坏室内地板等。

在本发明的优选实施例中，所述波折线型条纹为若干波折线型结构纹，如图2所示，图2为本发明一些实施例所述止滑橡胶制品表面条纹的示意图。其中，所述的波折线型近似于字母W型，其条纹分布一般平行不交错，但间隔、长度可调整。

与常见花纹结构对比，本发明实施例中具有深度为0.5-1mm，宽度为1.5～3.5mm结构纹，其具有以下优势：①能有效突破水、油等液体的表面张力；②能迅速将液体排出；③纵横向产生的磨擦力均匀；从而使制品在运动过程有效接触地面明显增大，从而使制品具有优异的止滑性能。

本发明实施例所述止滑橡胶制品具有“微观粗糙”结构，可覆盖在运动鞋底、甚至轮胎表面一起硫化，使得制品表面摩擦力增大，使被覆盖的制品具有良好的止滑性能。此外，本发明还提供了如上文所述的止滑橡胶制品在制备橡胶鞋底中的应用。本发明所述的材料是一种通用性极强的止滑材料，有着非常广泛的用途。

为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的止滑橡胶制品、其制备方法及其应用进行具体地描述。

实施例1

参见图1，按照以下步骤制备止滑橡胶制品；并且，本实施例的物料配方如表1所示。

烘烤：将烘箱温度调至80℃，然后将无碱玻璃纤维粉(直径为13-18μm，10-30目)放入烘箱内，烘烤2个小时，将纤维粉表面的水分烘烤干，纤维粉含水率小于0.1％。

改性：将烘烤后的纤维粉倒入高速搅拌桶内，再倒入规定质量份数的硅烷偶联剂，将高速搅拌桶调速至1000转每分钟，搅拌3分钟，使硅烷偶联剂与纤维粉充分混合，将纤维粉改性成亲有机性。

混练1：将基体橡胶倒入密炼机内，再将硅烷偶联剂与纤维粉的混合体倒入密炼机内，启动密炼机，混炼8分钟，使橡胶与纤维粉充分混合，密炼机温度升至110℃时，倒出混合后的胶料。

出片1：将混合后的胶料放入开炼机内，连续翻滚5-10次，并出成3CM厚度的薄片，停放4-8小时，待用。

混练2：将停放4-8小时后的混合胶料再次倒入密炼机，并将除促进剂TS和交联剂硫磺以外的其它配合剂一并倒入密炼机，混炼8分钟，密炼机温度升至110℃时，倒出混合后的胶料。

出片2：将混合后的胶料倒入开炼机内，连续翻滚5-8次，并加入促进剂TS和交联剂硫磺，并出成4CM厚的薄片。

硫化：将4CM厚的薄片裁剪成模具需要的大小，放入模具内，在160℃温度下，使用平板硫化机硫化250秒，取出硫化后的橡胶制品。

制条纹：将完全冷却的橡胶制品放入剥片机内，将橡胶制品正反表皮剥去0.5CM，并制成如图2所示的条纹，最终得到3CM厚的成品。

其中，成品表面的条纹情况包括：为若干波折线型结构纹，所述的波折线型近似于字母W型，其条纹分布一般平行不交错，但间隔、长度可调整。具体地，所述的波折线型条纹线条宽度为2.0mm，深度为1.0mm。制品内部形成的橡胶与纤维分布如图3(光学放大1000倍)所示，成品内纤维成分散点，橡胶成连续相。

表1本发明实施例1～3制备止滑橡胶制品的物料配方

实施例2～3

基于实施例1的实施步骤，按照表1调整配方，分别制备得到相应的止滑橡胶制品；其中，成品表面的条纹同实施例1。

实施例4

1.对实施例1～3得到的止滑橡胶制品进行止滑性能检测，并以实施例1配方不加纤维作为对照。性能数据对比如下：

表2本发明实施例所得止滑橡胶制品的止滑数据

注：冰面止滑数据为第二次滑行测试获得。

2.基于实施例1配方，以平面纹(表面无任何纹路)进行止滑性能对比。性能数据对比如下：

表3本发明实施例1所得止滑橡胶制品的止滑数据对比

序号	检测项目	J101方法	波折线型条纹	平面纹
					1	干式止滑	静态	0.9	0.87
2	湿式止滑1	动态	0.36	0.29
					3	湿式止滑2	静态	0.63	0.48
4	油式止滑	动态	0.45	0.32
					5	冰面止滑	STARA TM144	0.43	0.32

注：冰面止滑数据为首次滑行测试获得。

由以上实施例可知，结合本发明橡胶配方，本发明这种“细浅条形纹”结构使制品在运动过程有效接触面增大，从而使制品具有良好的止滑性能；并且表面纤维均匀外露、不存在“凸点”，具有强大的止滑功能，也不影响运动过程的舒适和稳定性。本发明所述的制品能产生基于STARA TM144测试方法0.4的高止滑性能，并且拉力、耐磨等性能不受影响，完全可以达到使用要求；实际上，橡胶制品的密度里外几乎是一致的，所以其它物性不受影响。此外，由于没有“凸点”存在，制品使用更不会破坏室内地板等。

同时，本发明涉及的是一款多方面止滑产品，在干式、湿式、油式、冰式等多方面止滑。本发明采用普通橡胶与低成本的纤维混合，还具极大的成本优势。本发明所述的止滑材料不但可以单独硫化使用，也可以与其他橡胶一并硫化使用，有着非常好的通用性，有极广的应用范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于使本技术领域的专业技术人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，是能够实现对这些实施例的多种修改的，而这些修改也应视为本发明应该保护的范围。

Claims (9)

1.一种止滑橡胶制品，由物料经混炼和去皮制条纹得到；所述止滑橡胶制品表面具有波折线型条纹；

以质量份数计，所述物料包括：

100份的基体橡胶，所述基体橡胶选自天然橡胶、顺丁橡胶和丁腈橡胶中的一种或多种；

50～130份的纤维；

1～2份的偶联剂；

3～10份的活性剂；

0～15份的软化油；

1.5～2.5份的促进剂；

1.5～2.5份的交联剂。

2.根据权利要求1所述的止滑橡胶制品，其特征在于，所述纤维为棉纤维或玻璃纤维，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

3.根据权利要求1所述的止滑橡胶制品，其特征在于，所述活性剂为氧化锌，所述交联剂为硫磺。

4.根据权利要求3所述的止滑橡胶制品，其特征在于，所述促进剂选自促进剂DM、促进剂D和促进剂TS中的一种或多种。

5.根据权利要求1～4任一项所述的止滑橡胶制品，其特征在于，所述波折线型条纹的深度为0.5～1mm，宽度为1.5～3.5mm。

6.如权利要求1～5任一项所述的止滑橡胶制品的制备方法，包括以下步骤：

按照质量份数，将基体橡胶、纤维和偶联剂混合后进行初步混炼，得到混合胶料；

将所述混合胶料、活性剂和软化油混合后进行再次混炼，然后加入促进剂和交联剂进行硫化，得到橡胶制品；

将所述橡胶制品表面去皮制条纹，得到具有波折线型条纹的止滑橡胶制品。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述去皮制条纹采用激光刻蚀或刀刻的方式。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述将基体橡胶、纤维和偶联剂混合之前还包括：将纤维烘烤至含水率小于0.1％；

将烘烤后的纤维和偶联剂混合后改性，再与基体橡胶混合，进行初步混炼，得到混合胶料。

9.如权利要求1～5任一项所述的止滑橡胶制品在制备橡胶鞋底中的应用。