CN109354817A - 一种防火耐磨橡胶鞋底材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防火耐磨橡胶鞋底材料及其制备方法。制备所述防火耐磨橡胶鞋底材料由以下重量份的原料组成：丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物，氯醇橡胶，丙烯酸酯橡胶，聚氨酯橡胶，PVDF树脂，白云母，硅烷偶联剂，无水乙醇，纳米氧化锌，硬脂酸镁，棕榈油，发泡剂；本发明公开的防火耐磨橡胶鞋底材料，各原料相互促进，通过对白云母改性，进一步提高防火耐磨橡胶鞋底的耐磨性能，使得制备的防火耐磨橡胶橡胶鞋底材料力学性能突出，具有高弹性，防滑耐磨，抗氧化能力好，同时防火性能优越，安全环保，穿着舒适的特点。

Description

一种防火耐磨橡胶鞋底材料及其制备方法
技术领域
本发明属于鞋底材料技术领域，具体涉及一种防火耐磨橡胶鞋底材料及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对衣着品质的要求越来越高。鞋底材料作为鞋子的重要组成部分，鞋底功能的多样化越来越受到重视。现有市场上的鞋底材料，基于鞋底材料原料和工艺限制的原因，往往存在着弹性不好，耐磨性差，不能放火，抗老化能力差的问题，而且不能实现鞋底材料多种性能兼具。
橡胶具有弹性好、强度高、耐磨性强的优点，比较适合用来作为鞋底的材料原料，但同时橡胶具有抗氧化性差，不能防火，一定程度上限制了其应用。为了改善以上问题，经常添加塑料或者提高原料中合成橡胶的用量，这样虽然可以增强鞋底材料的性能，但是鞋底材料的整体舒适度会降低，而且容易造成鞋底材料硬度增加，不适合长期穿着。
中国专利CN105733045A公开了一种防火高耐磨高回弹性橡胶鞋底材料，包括以下重量份的原料：顺丁橡胶、硬脂酸、硫磺、防老剂SP、炭黑、聚氟乙烯、芳纶短纤维、玻璃纤维、氧化铝、二氧化硅、氢氧化镁、阻燃剂、防焦剂、聚苯乙烯微球。本发明制备方法简单，在制备过程通过一定的添加顺序保证橡胶材料的原有性能不会被破坏，适合推广，但是此发明中，原料中通过添加玻璃纤维增强鞋底材料的耐磨性能，其中玻璃纤维与其他橡胶原料的相容性较差，制备的鞋底材料稳定性较差，使用寿命较短，同时阻燃效果差。
中国专利CN104788750A公开了一种高弹性高耐磨橡胶鞋底及其制备方法，它由以下重量分数比的原料制备而成，天然橡胶；滑石粉；四碘化碳；聚乙炔；聚乙烯树脂；消泡剂；增塑剂；耐磨颗粒；白油膏；本发明的鞋底具有柔软舒适，低碳环保，防滑耐磨，无噪音，耐低温，可1080度扭转，720度透气，但是此发明制备的高弹性高耐磨橡胶鞋底不具备防火性能，同时耐磨颗粒的防滑耐磨性能一般，不能长时间耐磨。
中国专利CN103980572A公开了一种防滑橡胶鞋底材料，其特征在于包括如下组分：丁晴橡胶35～45份；烷聚丁苯橡胶；顺丁橡胶；白油；白炭黑；止滑纤维；氧化锌；硬脂酸；促进剂CZ；促进剂DM；防老剂MB；防老剂SP；硫磺；促进剂TMTM以重量份计。本发明所述的防滑鞋底材料在胶料中加入了止滑纤维可以有效的提高鞋底的防滑性；本发明止滑纤维是在胶料炼制完成后硫化过程中加入的，不会破坏橡胶材料原有的耐寒、耐磨、高弹等优点，但是此发明中耐磨纤维的兼容性较差，而且原料中添加白炭黑安全性较差，长期穿着容易对人身安全造成影响。
因此，本发明针对以上问题，发明一种防火耐磨橡胶鞋底材料，有效提高橡胶原料的相容性，减少环境污染、提高鞋底材料安全性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的不足而提供一种防火耐磨橡胶鞋底材料，改善目前市场上橡胶鞋底材料耐磨性能差，不能防火，环保安全性低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采取如下的技术方案：
一种防火耐磨橡胶鞋底材料，制备防火耐磨橡胶鞋底材料由以下重量份的原料组成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物25份～45份，氯醇橡胶8份～13份，丙烯酸酯橡胶5份～10份，聚氨酯橡胶4份～7份，PVDF树脂6份～12份，白云母5份～8份，硅烷偶联剂2份～6份，无水乙醇1份～4份，纳米氧化锌1份～4份，硬脂酸镁0.5份～2份，棕榈油2份～5份，发泡剂1.5份～3.5份。
进一步的，制备防火耐磨橡胶鞋底材料由以下重量份的原料组成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物30份～40份，氯醇橡胶9份～11份，丙烯酸酯橡胶7份～9份，聚氨酯橡胶5份～6份，PVDF树脂8份～10份，白云母6份～7份，硅烷偶联剂3份～5份，无水乙醇2份～3份，纳米氧化锌2份～3份，硬脂酸镁0.7份～1.5份，棕榈油3份～4份，发泡剂1.8份～2.5份。
进一步的，硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的任一种。
更进一步的，发泡剂为碳酸镁、碳酸钙、碳酸氢钠和十二烷基硫酸钠中的任意两种组合。
根据本发明的另一目的，在于提供一种上述防火耐磨橡胶鞋底材料的制备方法，包括以下步骤：
S10，所述重量份的硅烷偶联剂制成1.5％～2.5％浓度的稀溶液，与所述重量份的无水乙醇混合均匀后，加入所述重量份的白云母，震荡1h～2h后过滤得到的白云母在温度为35℃～45℃条件下真空干燥4h～5h得到改性白云母；利用硅烷偶联剂和无水乙醇对白韵母进行改性，得到的改性白云母具有较好的力学性能，可以增强橡胶原料的耐磨性能；
S20，S10中得到的改性白云母粉碎过100目筛网，与所述重量份的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯醇橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶和PVDF树脂在开炼机内，温度为200℃～225℃条件下，开炼20min～30min，得到混合物A；开炼混合，可以提高下一步密炼效率，节约能耗；
S30，S20中得到混合物A中加入所述重量份的纳米氧化锌、硬脂酸镁和棕榈油，于密炼机内，密炼机升温至185℃～195℃，并保温密炼3min～5min，密炼机再次升温至196℃～205℃，再次保温密炼10min～15min，得到混合物B；分步升温密炼，可以促进各原料之间更快融合，节省能耗，提高密炼效率；
S40，S30中得到的混合物B中加入所述重量份的发泡剂，将密炼机升温至210℃～220℃，并保温密炼1min～3min，最后将密炼机升温至225℃～235℃，继续保温密炼10min～15min，得到混合物C；加入发泡剂，分步密炼可以促使混合物B均匀发泡，提高制备防火耐磨橡胶鞋底材料的弹性和穿着舒适度；
S50，S40中得到的混合物C开炼、造粒，所得颗粒先在0.3mol/L的碳酸钠溶液中浸泡2h～3h，然后在0.5mol/L的磷酸钠溶液中浸泡3h～4h，干燥得到所述防火耐磨橡胶鞋底材料。分别在碳酸钠溶液和磷酸钠溶液中浸泡，提高防火耐磨橡胶鞋底材料的防火性能和舒适度，同时提高稳定性。
进一步的，S10中，白云母为20目～40目的颗粒。
进一步的，S30中，密炼机升温速率为8℃/min～10℃/min。
进一步的，S40中，密炼机升温速率为3℃/min～5℃/min。
进一步的，S50中，开炼时，控制温度为170℃～175℃。
更进一步，S50中，干燥参数为：干燥温度45℃～55℃，干燥时间3h～4h。
本发明的优点和有益效果是：
1.本发明公开的防火耐磨橡胶鞋底材料，各原料相互促进，通过对白云母改性，进一步提高防火耐磨橡胶鞋底的耐磨性能，使得制备的防火耐磨橡胶鞋底材料力学性能突出，具有高弹性，防滑耐磨，抗氧化能力好，同时防火性能优越，安全环保，穿着舒适的特点；
2.本发明公开的防火耐磨橡胶鞋底材料，密炼过程中首先采用8℃/min～10℃/min的升温速率，可以提高密炼效率，降低能耗以便节约成本，加入发泡剂后采用3℃/min～5℃/min的升温速率，可以有效控制发泡速率和均匀性，以便有效增强防火耐磨橡胶鞋底材料的弹性和舒适度；
3.本发明公开的防火耐磨橡胶鞋底材料，原料来源丰富，成本低廉，同时制备工艺简单，可操作性强，能耗较低且环保低污染。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
一种防火耐磨橡胶鞋底材料
通过如下方法制备：
S10，2kg硅烷偶联剂制成1.5％浓度的稀溶液，与1kg无水乙醇混合均匀后，加入5kg白云母，震荡1h后过滤得到的白云母在温度为35℃条件下真空干燥4h得到改性白云母；
上述操作中，白云母为20目的颗粒；硅烷偶联剂为乙烯基硅烷。
S20，S10中得到的改性白云母粉碎过100目筛网，与25kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、8kg氯醇橡胶、5kg丙烯酸酯橡胶、4kg聚氨酯橡胶和6kg PVDF树脂在开炼机内，温度为200℃条件下，开炼20min，得到混合物A；
S30，S20中得到混合物A中加入1kg纳米氧化锌、0.5kg硬脂酸镁和2kg棕榈油，于密炼机内，密炼机以8℃/min的速率升温至185℃，并保温密炼3min，密炼机再次以8℃/min的速率升温至196℃，再次保温密炼10min，得到混合物B；
S40，S30中得到的混合物B中加入1.5kg发泡剂，将密炼机以3℃/min的速率升温至210℃，并保温密炼1min，最后将密炼机以3℃/min的速率升温至225℃，继续保温密炼10min，得到混合物C；
上述操作中，发泡剂为碳酸镁和十二烷基硫酸钠的组合，质量比为2：1。
S50，S40中得到的混合物C在温度为170℃条件下开炼、造粒，所得颗粒先在0.3mol/L的碳酸钠溶液中浸泡2h，然后在0.5mol/L的磷酸钠溶液中浸泡3h，干燥得到所述防火耐磨橡胶鞋底材料。
上述操作中，干燥温度45℃，干燥时间3h。
实施例2
一种防火耐磨橡胶鞋底材料
通过如下方法制备：
S10，6kg硅烷偶联剂制成2.5％浓度的稀溶液，与4kg无水乙醇混合均匀后，加入8kg白云母，震荡2h后过滤得到的白云母在温度为45℃条件下真空干燥5h得到改性白云母；
上述操作中，白云母为40目的颗粒；硅烷偶联剂为氨基硅烷。
S20，S10中得到的改性白云母粉碎过100目筛网，与45kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、13kg氯醇橡胶、10kg丙烯酸酯橡胶、7kg聚氨酯橡胶和12kgPVDF树脂在开炼机内，温度为225℃条件下，开炼30min，得到混合物A；
S30，S20中得到混合物A中加入4kg纳米氧化锌、2kg硬脂酸镁和5kg棕榈油，于密炼机内，密炼机以10℃/min的速率升温至195℃，并保温密炼5min，密炼机再次以10℃/min的速率升温至205℃，再次保温密炼15min，得到混合物B；
S40，S30中得到的混合物B中加入3.5kg发泡剂，将密炼机以5℃/min的速率升温至220℃，并保温密炼3min，最后将密炼机以5℃/min的速率升温至235℃，继续保温密炼15min，得到混合物C；
上述操作中，发泡剂为碳酸钙和十二烷基硫酸钠的组合，质量比为1：1。
S50，S40中得到的混合物C在温度为175℃条件下开炼、造粒，所得颗粒先在0.3mol/L的碳酸钠溶液中浸泡3h，然后在0.5mol/L的磷酸钠溶液中浸泡4h，干燥得到所述防火耐磨橡胶鞋底材料。
上述操作中，干燥温度55℃，干燥时间4h。
实施例3
一种防火耐磨橡胶鞋底材料
通过如下方法制备：
S10，3kg硅烷偶联剂制成1.8％浓度的稀溶液，与2kg无水乙醇混合均匀后，加入6kg白云母，震荡1.2h后过滤得到的白云母在温度为37℃条件下真空干燥4h得到改性白云母；
上述操作中，白云母为20目的颗粒；硅烷偶联剂为环氧基硅烷。
S20，S10中得到的改性白云母粉碎过100目筛网，与30kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、9kg氯醇橡胶、7kg丙烯酸酯橡胶、5kg聚氨酯橡胶和8kgPVDF树脂一起在开炼机内，温度为205℃条件下，开炼22min，得到混合物A；
S30，S20中得到混合物A中加入2kg纳米氧化锌、0.7kg硬脂酸镁和3kg棕榈油，于密炼机内，密炼机以8℃/min的速率升温至188℃，并保温密炼3.5min，密炼机再次以8℃/min的速率升温至198℃，再次保温密炼11min，得到混合物B；
S40，S30中得到的混合物B中加入1.8kg发泡剂，将密炼机以3℃/min的速率升温至212℃，并保温密炼1.5min，最后将密炼机以3℃/min的速率升温至228℃，继续保温密炼12min，得到混合物C；
上述操作中，发泡剂为碳酸氢钠和十二烷基硫酸钠的组合，质量比为3：2。
S50，S40中得到的混合物C在温度为172℃条件下开炼、造粒，所得颗粒先在0.3mol/L的碳酸钠溶液中浸泡2.5h，然后在0.5mol/L的磷酸钠溶液中浸泡3.5h，干燥得到所述防火耐磨橡胶鞋底材料。
上述操作中，干燥温度50℃，干燥时间3.5h。
实施例4
一种防火耐磨橡胶鞋底材料
通过如下方法制备：
S10，5kg硅烷偶联剂制成2.2％浓度的稀溶液，与3kg无水乙醇混合均匀后，加入7kg白云母，震荡1.6h后过滤得到的白云母在温度为43℃条件下真空干燥5h得到改性白云母；
上述操作中，白云母为30目的颗粒；硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基硅烷。
S20，S10中得到的改性白云母粉碎过100目筛网，与40kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、11kg氯醇橡胶、9kg丙烯酸酯橡胶、6kg聚氨酯橡胶和10kgPVDF树脂一起在开炼机内，温度为220℃条件下，开炼28min，得到混合物A；
S30，S20中得到混合物A中加入3kg纳米氧化锌、1.5kg硬脂酸镁和4kg棕榈油，于密炼机内，密炼机以9℃/min的速率升温至192℃，并保温密炼4min，密炼机再次以9℃/min的速率升温至202℃，再次保温密炼14min，得到混合物B；
S40，S30中得到的混合物B中加入2.5kg发泡剂，将密炼机以5℃/min的速率升温至218℃，并保温密炼3min，最后将密炼机以5℃/min的速率升温至232℃，继续保温密炼14min，得到混合物C；
上述操作中，发泡剂为碳酸镁和碳酸氢钠的组合，质量比为1：3。
S50，S40中得到的混合物C在温度为174℃条件下开炼、造粒，所得颗粒先在0.3mol/L的碳酸钠溶液中浸泡3h，然后在0.5mol/L的磷酸钠溶液中浸泡4h，干燥得到所述防火耐磨橡胶鞋底材料。
上述操作中，干燥温度52℃，干燥时间3.5h。
实施例5
一种防火耐磨橡胶鞋底材料
通过如下方法制备：
S10，4kg硅烷偶联剂制成2.0％浓度的稀溶液，与3kg:无水乙醇混合均匀后，加入6kg白云母，震荡1.5h后过滤得到的白云母在温度为40℃条件下真空干燥4.5h得到改性白云母；
上述操作中，白云母为30目的颗粒；硅烷偶联剂为乙烯基硅烷。
S20，S10中得到的改性白云母粉碎过100目筛网，与35kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、10kg氯醇橡胶、8kg丙烯酸酯橡胶、5kg聚氨酯橡胶和9kgPVDF树脂一起在开炼机内，温度为215℃条件下，开炼25min，得到混合物A；
S30，S20中得到混合物A中加入2kg纳米氧化锌、1.0kg硬脂酸镁和3kg棕榈油，于密炼机内，密炼机以8℃/min的速率升温至190℃，并保温密炼4min，密炼机再次以8℃/min的速率升温至201℃，再次保温密炼12min，得到混合物B；
S40，S30中得到的混合物B中加入2.0kg发泡剂，将密炼机以3℃/min的速率升温至215℃，并保温密炼2min，最后将密炼机以3℃/min的速率升温至230℃，继续保温密炼12min，得到混合物C；
上述操作中，发泡剂为碳酸镁和碳酸钙的组合，质量比为1：3。
S50，S40中得到的混合物C在温度为172℃条件下开炼、造粒，所得颗粒先在0.3mol/L的碳酸钠溶液中浸泡2.3h，然后在0.5mol/L的磷酸钠溶液中浸泡3.4h，干燥得到所述防火耐磨橡胶鞋底材料。
上述操作中，干燥温度50℃，干燥时间4h。
实验例
上述实验例1～5制备得到的防火耐磨橡胶鞋底材料的力学性能进行测试，其中，邵氏硬度A按照ISO7619：1997测试，DIN耐磨按照TM174：1994测试，拉伸强度按照ISO37：2005测试，动态止滑系数按照TM144：2011测试，测试结果见表1。
表1实施例1～5防火耐磨橡胶鞋底材料测试结果统计
从表1中可看出，实施例1～5制得的防火耐磨橡胶鞋底材料硬度适中，拉伸强度和回弹率较好，同时防滑耐磨性能良好，亦具有良好的防火性能，应用广泛，安全环保。
以上仅为本发明的优选实施例及实验例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防火耐磨橡胶鞋底材料，其特征在于，制备所述防火耐磨橡胶鞋底材料由以下重量份的原料组成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物25份～45份，氯醇橡胶8份～13份，丙烯酸酯橡胶5份～10份，聚氨酯橡胶4份～7份，
PVDF树脂6份～12份，白云母5份～8份，硅烷偶联剂2份～6份，无水乙醇1份～4份，纳米氧化锌1份～4份，硬脂酸镁0.5份～2份，棕榈油2份～5份，发泡剂1.5份～3.5份。
2.根据权利要求1所述的防火耐磨橡胶鞋底材料，其特征在于，制备所述防火耐磨橡胶鞋底材料由以下重量份的原料组成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物30份～40份，氯醇橡胶9份～11份，丙烯酸酯橡胶7份～9份，聚氨酯橡胶5份～6份，PVDF树脂8份～10份，白云母6份～7份，硅烷偶联剂3份～5份，无水乙醇2份～3份，纳米氧化锌2份～3份，硬脂酸镁0.7份～1.5份，棕榈油3份～4份，发泡剂1.8份～2.5份。
3.根据权利要求1所述的防火耐磨橡胶鞋底材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的任一种。
4.根据权利要求1所述的防火耐磨橡胶鞋底材料，其特征在于，所述发泡剂为碳酸镁、碳酸钙、碳酸氢钠和十二烷基硫酸钠中的任意两种组合。
5.一种如权利要求1～4中任一项所述的防火耐磨橡胶鞋底材料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
S10，所述重量份的硅烷偶联剂制成1.5％～2.5％浓度的稀溶液，与所述重量份的无水乙醇混合均匀后，加入所述重量份的白云母，震荡1h～2h后过滤得到的白云母在温度为35℃～45℃条件下真空干燥4h～5h得到改性白云母；
S20，S10中得到的改性白云母粉碎过100目筛网，与所述重量份的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯醇橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶和PVDF树脂在开炼机内，温度为200℃～225℃条件下，开炼20min～30min，得到混合物A；
S30，S20中得到混合物A中加入所述重量份的纳米氧化锌、硬脂酸镁和棕榈油，于密炼机内，密炼机升温至185℃～195℃，并保温密炼3min～5min，密炼机再次升温至196℃～205℃，再次保温密炼10min～15min，得到混合物B；
S40，S30中得到的混合物B中加入所述重量份的发泡剂，将密炼机升温至210℃～220℃，并保温密炼1min～3min，最后将密炼机升温至225℃～235℃，继续保温密炼10min～15min，得到混合物C；
S50，S40中得到的混合物C开炼、造粒，所得颗粒先在0.3mol/L的碳酸钠溶液中浸泡2h～3h，然后在0.5mol/L的磷酸钠溶液中浸泡3h～4h，干燥得到所述防火耐磨橡胶鞋底材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，S10中，所述白云母为20目～40目的颗粒。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，S30中，所述密炼机升温速率为8℃/min～10℃/min。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，S40中，所述密炼机升温速率为3℃/min～5℃/min。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，S50中，所述开炼时，控制温度为170℃～175℃。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，S50中，所述干燥参数为：干燥温度45℃～55℃，干燥时间3h～4h。
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