CN109294015B - 连续气孔橡塑慢回弹发泡材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续气孔橡塑慢回弹发泡材料，主料为丁腈橡胶50份～70份；树脂为PVC树脂30份～50份；填充料碳黑0～30份、滑石粉40份～80份和活性氢氧化铝60份～70份；增塑剂邻苯二甲酸二辛酯10份～30份和氯化石蜡10份～50份；润滑剂为硬脂酸1份～2份、石蜡1份～2份、聚乙二醇1份～2份和硫磺1.5份～2.5份；促进剂巯基苯并噻唑1份～3份、四硫化双戊撑秋兰姆0～1.5份、二乙基二硫代氨基甲酸锌0.2份～1.5份和二正丁基二硫代氨基甲酸锌；硫化活性剂为硬脂酸1份～3份、氧化锌1份～10份；发泡剂硬脂酸5份～25份和低温复合发泡剂ACP‑J1份～10份；该步骤与最终所得成品具有质量上乘，工艺质量控制较好、生产效率高、能耗低的特点。

Description

连续气孔橡塑慢回弹发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种发泡材料，尤其是一种连续气孔橡塑慢回弹发泡材料及其制备方法，属橡胶泡沫材料加工技术领域。

背景技术

聚合物发泡材料是指以聚合物（塑料、橡胶、弹性体或天然高分子材料）为基础而其内部具有无数气泡的微孔材料，也可以视为以气体为填料的复合材料，聚合物发泡材料品种众多。典型的发泡材料如聚氨酯（PU）泡沫、聚苯乙烯（PS）泡沫。聚烯烃泡沫、聚氯乙烯（PVC）泡沫、酚醛泡沫、环氧化物树脂泡沫等热塑性和热固性泡沫塑料，丁腈橡胶泡沫、热塑性弹性体泡沫及发泡淀粉、发泡植物纤维等天然高分子发泡材料。在制备过程中，较高的指数和密度都会导致较高的闭孔率；相反，较低的指数和密度均有利于开孔，而且“手印”特征更明显。但是，较低的指数通常会有较大的永久形变，影响泡沫的包装和使用寿命。通常在较低的温度下，泡沫回弹的会慢一些、硬一些；在较高的温度下，泡沫回弹的会快一些、软一些。因此，开发较小永久形变、使用温度范围较宽的慢回弹泡沫是当前的技术难点。

在现有的技术中，专利号：2008101233319（常州广益橡塑制品有限公司）提出了制备一种连续气孔丁腈橡胶发泡材料，使橡胶发泡材料更牢固可靠，但并没有提出材料可具备慢回弹的效果，所采用的制备方法也为一般的分步硫化发泡材料生产制备，使得生产时的能量损失较大。

发明内容

为了解决上述背景技术中提出的问题，克服现有橡胶发泡材料抗冲击能力较差，以及分布硫化制备所产生的能耗较大，致使生产效率低下的情况，本发明提供了一种连续气孔橡塑慢回弹发泡材料，包括主料、树脂、填充料、增塑剂、润滑剂、硫化剂、硫化活性剂、促进剂和发泡剂；所述主料为丁腈橡胶50份～70份；所述树脂为PVC树脂30份～50份；所述填充料包括碳黑0～30份、滑石粉40份～80份和活性氢氧化铝60份～70份；所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯10份～30份和氯化石蜡10份～50份；所述润滑剂为硬脂酸1份～2份、石蜡1份～2份、聚乙二醇1份～2份和硫磺1.5份～2.5份；所述促进剂包括巯基苯并噻唑1份～3份、四硫化双戊撑秋兰姆0～1.5份、二乙基二硫代氨基甲酸锌0.2份～1.5份和二正丁基二硫代氨基甲酸锌；所述硫化活性剂为硬脂酸1份～3份、氧化锌1份～10份；所述发泡剂包括硬脂酸5份～25份和低温复合发泡剂ACP-J1份～10份。

较佳的，还包括2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹聚合体0.5份～1份、N-苯基-N`-环己基对苯二胺为0.5份～1份和稳定剂；所述稳定剂还包括硬脂酸锌0.5份～1份、硬酯酸钡0.5份～2份和颜料4份～7份。

较佳的，该制备方法依次包括以下步骤：

a、配料：取所述原料按配比称重；

b、一段混炼：先加入主料和树脂，经混炼后，再依次先后加入润滑剂、填充剂和部分增塑剂，混炼至所述温度后排胶制成胶料；

c、出片冷却：将b步骤所制取的胶料，经反复混轧后出胶条，待所述胶条冷却后停放待用；

d、二段混炼：先加入c步骤所制取的冷胶条，经混炼后，再依次加入氧化锌、发泡剂和余下部分的增塑剂，混炼后，加入硫黄和促进剂，混炼至所述温度后排胶制成胶条；

e、挂胶冷却：将d步骤所制取的胶卷料，用开炼机辊反复混轧后出胶条，再将所述胶条冷却成冷胶条；

f、挤塑：用销钉式冷喂料橡胶挤出机将e步骤所制取的若干根冷胶条，合并在一起加入挤出机挤出成片料；

g、烘道发泡硫化；将f步骤所制取的片料通过机械牵引进入四区段烘道发泡硫化成发泡硫化片料；

h、冷却分段：将g步骤所制取的发泡硫化料，在机牵引加强气流冷却，且按所需长度分段切割成原板片料；

i、机械辊压开孔：将h步骤所制取的原板片料，反复通过辊压，压制成制成品连续气孔橡塑慢回弹发泡材料。

较佳的，步骤b所述一段混炼的压力为0.4～0.6MPa，温度为90℃～120℃；所述丁腈橡胶和树脂混炼时间为1～2min；所述润滑剂、填充剂和部分增塑剂加入后的时间在6～15min内；在加入所述部分增塑剂前，按重量配比加入所述防老剂和稳定剂。

较佳的，步骤c所述开炼机辊温度为20～40℃。

较佳的，步骤d所述压力为0.4～0.6MPa，温度为65～75℃；所述步骤c制取的冷胶条混炼时间为1～2min；加入所述氧化锌、发泡剂和余下部分的增塑剂的混炼时间为1～3min；加入所述硫黄和促进剂后，混炼时间为3～15min。

较佳的，步骤e所述开炼机辊温为40～50℃。

较佳的，步骤f所述橡胶硫化机温度为100～120℃，内部机械压力为5MPa，所述预硫化时间为25～45min；所述销钉式冷喂料橡胶挤出机的螺杆温度为45～65℃；所述挤出机内部机筒塑化段、挤出段和模头的温度均为45～75℃；所述螺杆转速为12～18rpm。

较佳的，步骤g所述烘道的一区段的温度为80～120℃，二至四区段的温度分别是145～165℃，165～175℃和170～180℃；所述牵引速度为4.5～5.5m/min。

较佳的，其制成品的气孔，是相互连接贯通的开孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明制成品的气孔为相互连接贯通的开孔，因此其阻尼性能和吸音、减震效果远超过其它闭孔结构高分子发泡材料，制成品还具有较好耐温性能，能在-40℃到110℃范围内工作，甚至可在140℃左右短时间工作，且根据步骤i所内采用的机械辊压开孔工艺简便，不会造成过多的成分残留，且最终成品不仅具有连续气孔发泡材料的优点，还与慢回弹发泡材料相结合，加强了对外部冲击力的吸收能力。

2.本发明根据步骤g，采用的是烘道发泡与硫化定型同步连续进行工艺，且由于橡胶属于不良导热体，本发明根据橡胶这一特性，严格把控了硫化过程中的温度和时间，不仅比普通的分段式硫化节省了能耗，还在整个过程中保证带硫化物体的温度不会下降，避免了最终制成品硫化不均的现象。

具体实施方式

下面将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。

实施例1：

一种连续气孔橡塑慢回弹发泡材料，包括主料、树脂、填充料、增塑剂、润滑剂、硫化剂、硫化活性剂、促进剂和发泡剂；所述主料为丁腈橡胶60份；所述树脂为PVC树脂40份；所述填充料包括碳黑15份、滑石粉60份和活性氢氧化铝70份；所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯20份和氯化石蜡30份；所述润滑剂为硬脂酸1份、石蜡1份、聚乙二醇1份和硫磺2份；所述促进剂包括巯基苯并噻唑2份、四硫化双戊撑秋兰姆1份、二乙基二硫代氨基甲酸锌0.8份和二正丁基二硫代氨基甲酸锌；所述硫化活性剂为硬脂酸2份、氧化锌6份；所述发泡剂包括硬脂酸15份和低温复合发泡剂ACP-J6份。还包括2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹聚合体0.7份、N-苯基-N`-环己基对苯二胺为0.7份和稳定剂；所述稳定剂还包括硬脂酸锌1份、硬酯酸钡1份和颜料6份。

实施例2：

连续气孔慢回弹发泡材料的制备方法，依次按照以下步骤进行：

a、配料：取实施例1所述原料份数称重。

b、一段混炼：混炼工艺决定后续胶料是否会出现分散不均、可塑度过高或过低、焦烧、喷霜等性能缺陷，因此本申请在混炼时间和温度上都做了精确把控：先加入主料和树脂，经压力为0.5MPa，温度为110℃混炼1.5min后，再依次先后加入润滑剂、填充剂和一半增塑剂，混炼10min至所述温度后排胶制成胶料；在加入另一半增塑剂前，按重量配比加入所述防老剂和稳定剂，使得后续成品的回弹效果增强。

c、出片冷却：将b步骤所制取的胶料，开炼机辊温度为30℃，经反复混轧后出胶条，待所述胶条冷却后停放待用，对二次混炼进行预热。

d、二段混炼：为了降低最终成品的成型温度，并使成品变得柔软，本申请在二段混炼时会逐步加入发泡剂与增塑剂：先加入c步骤所制取的冷胶条，在压力为0.5MPa，温度为70℃下经混炼1.5min后，再依次加入氧化锌、发泡剂和余下部分的增塑剂，混炼2min后，加入硫黄和促进剂，混炼9min至所述温度后排胶制成胶条。

e、挂胶冷却：将d步骤所制取的胶卷料，用开炼机辊温为45℃情况下反复混轧后出胶条，再将所述胶条冷却成冷胶条，为后续的硫化工艺做准备。

f、挤塑：用销钉式冷喂料橡胶挤出机将e步骤所制取的若干根冷胶条，合并在一起加入挤出机挤出成片料；所述橡胶硫化机温度为110℃，内部机械压力为5MPa，所述预硫化时间为35min；所述销钉式冷喂料橡胶挤出机的螺杆温度为55℃；所述挤出机内部机筒塑化段、挤出段和模头的温度均为60℃；所述螺杆转速为15rpm，此时叫胶料的模量增大，可抵抗发泡剂分解师产生的气体压力而不至于破裂，继而形成闭孔结构。

g、烘道发泡硫化；将f步骤所制取的片料通过机械牵引进入四区段烘道发泡硫化成发泡硫化片料；所述烘道的一区段的温度为100℃，二至四区段的温度分别是155℃，170℃和175℃；所述牵引速度为5m/min，此时温度逐步升高，发泡剂完全分解，泡孔结构形成。

h、冷却分段：将g步骤所制取的发泡硫化料，在机牵引加强气流冷却，且按所需长度分段切割成原板片料；

i、机械辊压开孔：将h步骤所制取的原板片料，反复通过辊压，压制成制成品连续气孔橡塑慢回弹发泡材料。

实施例3

连续气孔慢回弹发泡材料的制备方法，按照下列步骤进行：加入PVC树脂40份，调整活性氢氧化铝为55份，调整所述稳定剂还包括硬脂酸锌1份、硬酯酸钡1份，并将配料加入冷胶条进行混炼，调整二段混炼在压力为0.6MPa，温度为75℃，其余步骤与实施例2相同。

最终制得具有连续气孔的橡塑慢回弹发泡材料，其有关技术性能指标见表1。

实施例4

连续气孔慢回弹发泡材料的制备方法，按照下列步骤进行：加入PVC树脂40份，调整活性氢氧化铝为40份，调整所述稳定剂还包括硬脂酸锌0.5份、硬酯酸钡0.5份，并将配料加入冷胶条进行混炼，调整二段混炼在压力为0.6MPa，温度为75℃，其余步骤与实施例2相同。

最终制得具有连续气孔的橡塑慢回弹发泡材料，其有关技术性能指标见表1。

对比例1

连续气孔慢回弹发泡材料的制备方法，按照下列步骤进行：无树脂加入，调整活性氢氧化铝为100份，调整所述稳定剂还包括硬脂酸锌2份、硬酯酸钡2份，并将配料加入冷胶条进行混炼，调整二段混炼在压力为1MPa，温度为100℃，其余步骤与实施例2相同。

最终制得具有连续气孔的发泡材料，其有关技术性能指标见表1。

对比例2

连续气孔慢回弹发泡材料的制备方法，按照下列步骤进行：无树脂加入，调整活性氢氧化铝为120份，调整所述稳定剂还包括硬脂酸锌3份、硬酯酸钡2份，并将配料加入冷胶条进行混炼，调整二段混炼在压力为1.2MPa，温度为110℃，其余步骤与实施例2相同。

最终制得闭孔发泡材料，其有关技术性能指标见表1。

表1：实施例与对比例参数对照表

测试项目	实施例2	实施例3	实施例4	对比例1	对比例2
						活性氢氧化铝含量（份）	70	55	40	100	120
稳定剂含量（份）	3	2	1	4	5
						PVC树脂（份）	40	40	40	0	0
开孔性	开孔	开孔	开孔	开孔	闭孔
						拉伸强度（kpa）	114	110	106	214	150
伸长率（%）	115	125	104	233	240
						回弹率（%）	98	95	93	55	50
热稳定性（℃）	110	105	100	136	164
						评定	优	接受	接受	不合格	不合格

在以上测试表中，实施例2-4的测试结果符合制备连续气孔橡塑慢回弹发泡材料的技术要求。对比例1中由于不添加树脂，增加了活性氢氧化铝含量稳定剂含量，即使调整二段混炼的工艺，增大了压力和温度，且最终使之达到开孔发泡材料，也不能增加其回弹率和热稳定性。对比例2中由于不添加树脂，增加了活性氢氧化铝含量稳定剂含量，且最终得到的为闭孔发泡材料，因此即使调整二段混炼的工艺，增大了压力和温度，也不能增加其回弹率和热稳定性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种连续气孔橡塑慢回弹发泡材料，其特征在于：包括主料、树脂、填充料、增塑剂、润滑剂、硫化剂、硫化活性剂、促进剂和发泡剂；所述主料为丁腈橡胶60份；所述树脂为PVC树脂40份；所述填充料包括碳黑15份、滑石粉60份和活性氢氧化铝70份；所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯20份和氯化石蜡30份；所述润滑剂为硬脂酸1份、石蜡1份、聚乙二醇1份和硫磺2份；所述促进剂包括巯基苯并噻唑2份、四硫化双戊撑秋兰姆1份、二乙基二硫代氨基甲酸锌0.8份和二正丁基二硫代氨基甲酸锌；所述硫化活性剂为硬脂酸2份、氧化锌6份；所述发泡剂包括硬脂酸15份和低温复合发泡剂ACP-J6份；还包括2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹聚合体0.7份、N-苯基-N`-环己基对苯二胺为0.7份和稳定剂；所述稳定剂还包括硬脂酸锌1份、硬酯酸钡1份和颜料6份；

所述连续气孔橡塑慢回弹发泡材料的制备方法依次包括以下步骤：

a、配料：取一定原料按配比称重；

b、一段混炼：先加入主料和树脂，经混炼后，再依次先后加入润滑剂、填充剂和部分增塑剂，混炼至一定温度后排胶制成胶料；

c、出片冷却：将b步骤所制取的胶料，经反复混轧后出胶条，待所述胶条冷却后停放待用；

d、二段混炼：先加入c步骤所制取的冷胶条，经混炼后，再依次加入氧化锌、发泡剂和余下部分的增塑剂，混炼后，加入硫黄和促进剂，混炼至所述温度后排胶制成胶条；

e、挂胶冷却：将d步骤所制取的胶卷料，用开炼机辊反复混轧后出胶条，再将所述胶条冷却成冷胶条；

f、挤塑：用销钉式冷喂料橡胶挤出机将e步骤所制取的若干根冷胶条，合并在一起加入挤出机挤出成片料；

g、烘道发泡硫化；将f步骤所制取的片料通过机械牵引进入四区段烘道发泡硫化成发泡硫化片料；

h、冷却分段：将g步骤所制取的发泡硫化料，在机牵引加强气流冷却，且按所需长度分段切割成原板片料；

i、机械辊压开孔：将h步骤所制取的原板片料，反复通过辊压，压制成制成品连续气孔橡塑慢回弹发泡材料。