CN109957171A - 一种低形变跑步机用缓冲气垫及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低形变跑步机用缓冲气垫，属于高分子材料领域，其技术方案要点是按重量份数计，原料包括EVA 100份、天然橡胶25‑45份、柠檬酸钠10‑25份、偶氮二甲酸二异丙酯1.2‑3.2份、聚乙二醇4.5‑12.5份、硅油5‑9份、表面活性剂2‑6份、过氧化二异丙苯1.2‑1.6份、纤维10‑20份；其中，按重量份数计，纤维包括植物纤维4‑10份、聚酰胺纤维9‑15份。达到压缩变形小并具有良好的机械性能的效果。

Description

一种低形变跑步机用缓冲气垫及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种低形变跑步机用缓冲气垫及其制备方法。
背景技术
跑步机是家庭及健身常备的健身器材，而且是当今家庭健身器材中最简单的一种，是家庭健身器的最佳选择。
缓冲气垫作为跑步机中的一种辅助零件，有效防止跑步机刮擦地板，对地板起到一定的保护作用，同时缓冲气垫对跑步机产生的振动进行削弱，起到减震作用，防止人在运动时对楼下的居民造成干扰。
现有的缓冲气垫长期使用后，缓冲气垫被压缩变薄，导致缓冲气垫的阻尼性能变差，弹性变小，从而导致缓冲气垫的减震效果不明显。因此，在本领域期望得到一种压缩永久小并具有良好的减震性能的缓冲材料。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种低形变跑步机用缓冲气垫及其制备方法，达到压缩变形小并具有良好的机械性能的效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种低形变跑步机用缓冲气垫，按重量份数计，原料包括EVA 100份、天然橡胶25-45份、柠檬酸钠10-25份、偶氮二甲酸二异丙酯1.2-3.2份、聚乙二醇4.5-12.5份、硅油5-9份、表面活性剂2-6份、过氧化二异丙苯1.2-1.6份、纤维10-20份；其中，按重量份数计，纤维包括植物纤维4-10份、聚酰胺纤维9-15份。
本发明进一步设置为，按重量份数计，包括EVA 100份、天然橡胶35份、柠檬酸钠18份、偶氮二甲酸二异丙酯2.2份、聚乙二醇8.5份、硅油7份、表面活性剂4份、过氧化二异丙苯1.4份、纤维15份；其中，按重量份数计，纤维包括植物纤维7份、聚酰胺纤维12份。
通过采用上述技术方案，EVA材料隔水防潮、防震以及隔音的特性，而且EVA材料的韧性好，并且具有优良的防滑减震能力，能够有效提高缓冲气垫的弹性以及减震能力。将天然橡胶加入EVA中能够有效提高缓冲气垫的韧性，同时天然橡胶和柠檬酸钠、硅油一起作用时，能够有效提高缓冲气垫的耐久性能。
偶氮二甲酸二异丙酯作为发泡剂，本身具有一定的微孔结构，将偶氮二甲酸二异丙酯与EVA、天然橡胶混合后，能够增大EVA、以及天然橡胶中的孔隙率，当孔隙率增大后，缓冲气垫上的力能被快速分散，提高缓冲气垫的减震性能，同时当孔隙率增大后，缓冲气垫压缩后的回弹性能也更好，使得缓冲气垫的变形小。
偶氮二甲酸二异丙酯作为发泡剂，能够使得EVA和天然橡胶里面出现一定的微孔结构，但是当偶氮二甲酸二异丙酯不能很好的在EVA和天然橡胶里面分散时，会使得制成的缓冲气垫里面的泡孔比较大，而且也会呈现不均匀性，当缓冲气垫的泡孔增大后，缓冲气垫的韧性降低，给裂纹扩展也将提供更多机会，因此，聚乙二醇的加入能够使得偶氮二甲酸二异丙酯有效分散，提高偶氮二甲酸二异丙酯的一致性。
过氧化二异丙苯与聚乙二醇、纤维以及表面活性剂的加入，聚乙二醇具有一定的润湿性能，而表面活性剂能够有效降低聚乙二醇与纤维接触时的表面张力，提高聚乙二醇的润湿性能，进而提高过氧化二异丙苯与纤维的接触面积，从而使得纤维表面沾有极性基团，从而有助于纤维与天然橡胶、EVA充分相溶，提高缓冲气垫的回弹性的同时，也提高缓冲气垫的减震性能。
纤维采用植物纤维和聚酰胺纤维时，能够降低缓冲气垫的制作成本，同时聚酰胺纤维具有高回弹性，使得缓冲气垫的压缩变形更小。
本发明进一步设置为，按重量份数计，表面活性剂包括硬脂酸1.4-2.4份、氧化锌1.6-3份。
本发明进一步设置为，按重量份数计，表面活性剂包括硬脂酸1.9份、氧化锌2.3份。
通过采用上述技术方案，硬脂酸和氧化锌配合使用时，能够中和硬脂酸中多余的酸，并促进偶氮二甲酸二异丙酯的分解，提高偶氮二甲酸二异丙酯的发泡性能，同时硬脂酸还有助于成型的缓冲气垫制品与模具之间快速脱离，使得缓冲气垫制品的表面完整。
本发明进一步设置为，按重量份数计，原料还包括正戊烷2-4份、异戊烷1.5-2.9份、环戊烷1.8-2.8份。
本发明进一步设置为，按重量份数计，原料还包括正戊烷3份、异戊烷2.2份、环戊烷2.3份。
通过采用上述技术方案，正戊烷、异戊烷、环戊烷具有一定的发泡作用，同时作为溶剂，能够加速天然橡胶和EVA的溶解，同时正戊烷、异戊烷、环戊烷的加入，能够提高天然橡胶与EVA混合物的流动性，当混合物的流动性提高后，偶氮二甲酸二异丙酯在天然橡胶与EVA混合物中的分散效果也更好，有助于发泡，提高缓冲气垫的孔隙率，间接使得缓冲气垫的压缩变形小。
本发明进一步设置为，按重量份数计，原料还包括纳米碳酸钙10-14份、微硅粉1.2-3.2份。
本发明进一步设置为，按重量份数计，原料还包括纳米碳酸钙12份、微硅粉2.2份。
通过采用上述技术方案，纳米碳酸钙以及微硅粉均具有良好的分散性能，能够充分分散到天然橡胶以及EVA里面，提高混合的均匀性，同时纳米碳酸钙在天然橡胶以及EVA里面呈空间立体结构，有助于泡孔成形，提高缓冲气垫的缓冲性能，使得压缩永久变形低，同时微硅粉的加入能够防止发泡时泡孔过大而影响缓冲气垫的韧性，同时微硅粉还具有良好的吸噪、隔音作用。
本发明的目的二：提供一种低形变跑步机用缓冲气垫的制备方法，包括如下步骤:
S1：纤维预处理，按重量份数称取一定量的纤维、过氧化二异丙苯0.2-0.6份、聚乙二醇1.2-1.6份加入反应器内反应30-40min，制得纤维剂；
S2：向S1中的纤维剂中按重量份数加入EVA、天然橡胶、柠檬酸钠、硅油、表面活性剂、正戊烷、异戊烷、环戊烷、纳米碳酸钙、微硅粉和剩余的过氧化二异丙苯，在150℃-165℃条件下反应2-4h，得到预聚体；
S3：按配方量的偶氮二甲酸二异丙酯、剩余的聚乙二醇加入S2中，在温度为70℃-80℃的条件下混合10-20min，将混合物加入模具内进行预熟化脱模，得到制品。
通过采用上述技术方案，先将纤维预处理时，使得植物纤维表面形成一定的极性基团，有助于植物纤维与天然橡胶、EVA相容，同时聚乙二醇的加入，使得植物纤维与聚酰胺纤维充分混合，提高与天然橡胶的相容性。
将正戊烷、异戊烷、环戊烷、纳米碳酸钙和微硅粉同时加入EVA、天然橡胶中时，既能够使得正戊烷、异戊烷、环戊烷与天然橡胶等充分混合，同时正戊烷、异戊烷以及环戊烷还具有一定的发泡性能，增大天然橡胶、EVA中的孔隙率，使得纤维能够充分进入天然橡胶、EVA混合液中的孔隙内，提高缓冲气垫的弹性，再将得到的预聚体与偶氮二甲酸二异丙酯、聚乙二醇混合时，使得预聚体内能够在发泡剂偶氮二甲酸二异丙酯的作用下，形成均匀的孔隙率，而聚乙二醇的加入，能够促进偶氮二甲酸二异丙酯在预聚体内的扩散，提高偶氮二甲酸二异丙酯的发泡性能。偶氮二甲酸二异丙酯在进入模具之前加入时，既能够使得缓冲气垫内形成一定的孔隙，同时也有效防止缓冲气垫内的泡孔过大，既提高缓冲气垫的回弹性能，同时也提高缓冲气垫的韧性。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、过氧化二异丙苯与纤维、表面活性剂的加入，能够使得纤维与EVA、天然橡胶充分相容，提高缓冲气垫的弹性，同时表面活性剂的加入，还能够促进发泡剂偶氮二甲酸二异丙酯的发泡性能，提高缓冲气垫的回弹性能；
2、纳米碳酸钙与微硅粉的配合使用，既能提高缓冲气垫的回弹性，同时微硅粉的加入，能够防止缓冲气垫内的泡孔过大而影响缓冲气垫的拉伸性能，提高缓冲气垫的弹性以及机械性能。
具体实施方式
实施例1
一种低形变跑步机用缓冲气垫的制备方法，包括如下步骤:
S1：纤维预处理，按重量份数称取纤维10份；其中，按重量份数计，纤维包括植物纤维4份、聚酰胺纤维9份、过氧化二异丙苯0.2份、聚乙二醇1.2份加入反应器内反应30-40min，制得纤维剂；
S2：向S1中的纤维剂中按重量份数加入EVA 100份、天然橡胶25份、柠檬酸钠10份、硅油5份、表面活性剂2份、正戊烷2份、异戊烷1.5份、环戊烷1.8份、纳米碳酸钙10份、微硅粉1.2份和剩余的过氧化二异丙苯1份，其中按重量份数计，表面活性剂包括硬脂酸1.4份、氧化锌1.6份，在150℃-165℃条件下反应2-4h，得到预聚体；
S3：按配方量的偶氮二甲酸二异丙酯1.2份、剩余的聚乙二醇3.3份加入S2中，在温度为70℃-80℃的条件下混合10-20min，将混合物加入模具内进行预熟化脱模，得到制品。
实施例2
一种低形变跑步机用缓冲气垫的制备方法，包括如下步骤:
S1：纤维预处理，按重量份数称取纤维15份；其中，按重量份数计，纤维包括植物纤维7份、聚酰胺纤维12份、过氧化二异丙苯0.4份、聚乙二醇1.4份加入反应器内反应30-40min，制得纤维剂；
S2：向S1中的纤维剂中按重量份数加入EVA 100份、天然橡胶35份、柠檬酸钠18份、硅油7份、表面活性剂4份、正戊烷3份、异戊烷2.2份、环戊烷2.3份、纳米碳酸钙12份、微硅粉2.2份和剩余的过氧化二异丙苯1份，其中按重量份数计，表面活性剂包括硬脂酸1.9份、氧化锌2.3份，在150℃-165℃条件下反应2-4h，得到预聚体；
S3：按重量份数称取偶氮二甲酸二异丙酯1.2-3.2份、剩余的聚乙二醇7.1份加入S2中，在温度为70℃-80℃的条件下混合10-20min，将混合物加入模具内进行预熟化脱模，得到制品。
实施例3
一种低形变跑步机用缓冲气垫的制备方法，包括如下步骤:
S1：纤维预处理，按重量份数称取纤维20份；其中，按重量份数计，纤维包括植物纤维10份、聚酰胺纤维15份、过氧化二异丙苯0.6份、聚乙二醇1.6份加入反应器内反应30-40min，制得纤维剂；
S2：向S1中的纤维剂中按重量份数加入EVA 100份、天然橡胶45份、柠檬酸钠25份、硅油9份、表面活性剂6份、正戊烷4份、异戊烷2.9份、环戊烷2.8份、纳米碳酸钙14份、微硅粉3.2份和剩余的过氧化二异丙苯1份，其中按重量份数计，表面活性剂包括硬脂酸2.4份、氧化锌3份，在150℃-165℃条件下反应2-4h，得到预聚体；
S3：按配方量的偶氮二甲酸二异丙酯3.2份、剩余的聚乙二醇10.9份加入S2中，在温度为70℃-80℃的条件下混合10-20min，将混合物加入模具内进行预熟化脱模，得到制品。
实施例4
一种低形变跑步机用缓冲气垫的制备方法，与实施例2的不同之处在于，聚乙二醇全部加入S3中。
对比例1
一种低形变跑步机用缓冲气垫的制备方法，与实施例2的不同之处在于，S2中无微硅粉。
对实施例1-4以及对比例1制成的缓冲气垫进行性能检测，根据GB/T6344-2008对缓冲气垫拉伸强度以及断裂伸长率进行测试，根据GB/T10652-2001对缓冲气垫回弹性进行测试，根据HG/T2876-2009进行对缓冲气垫进行压缩永久变形测试，回弹性和压缩永久变形测试时在温度为50℃条件下，测试时间长大22h、50%压缩永久变形率，测试结果如表1所示。
表1缓冲气垫测试结果
项目 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/% 回弹性/% 压缩永久变形/%
实施例1 6.2 360 41 4.9
实施例2 6.8 390 44 4.2
实施例3 6.4 365 42 4.8
实施例4 5.9 358 40 4.8
对比例1 3.2 298 41 4.9
结果分析：实施例1到实施例3中，实施2中的拉伸强度、断裂伸出率、回弹性和压缩永久变形性能均优于实施例1和实施例2中的各项性能，说明实施例2中的方法以及配方制成的缓冲气垫的拉伸强度以及压缩永久变形更好。
实施例2和实施例4对比可得，将聚乙二醇全部加入步骤S3中时，实施例4中的各项性能均比实施例2中的各项性能差，说明聚乙二醇有助于纤维与过氧化二异丙苯结合，从而提高纤维与EVA、天然橡胶的溶合，提高缓冲气垫的回弹性，使得缓冲气垫的压缩永久变形更小。
对比例1和实施例2比较可得，当配方中缺少微硅粉时，缓冲气垫的拉伸强度和断裂伸长率均比实施例2中的拉伸强度和断裂伸长率差，说明微硅粉的加入能够控制缓冲气垫内的孔隙率，防止缓冲气垫内的孔隙过大而影响缓冲气垫的拉伸性能，因此，微硅粉的加入有助于提高缓冲气垫的拉伸性能。
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。

Claims (9)

1.一种低形变跑步机用缓冲气垫，其特征在于：按重量份数计，原料包括EVA 100份、天然橡胶25-45份、柠檬酸钠10-25份、偶氮二甲酸二异丙酯1.2-3.2份、聚乙二醇4.5-12.5份、硅油5-9份、表面活性剂2-6份、过氧化二异丙苯1.2-1.6份、纤维10-20份；其中，按重量份数计，纤维包括植物纤维4-10份、聚酰胺纤维9-15份。
2.根据权利要求1所述的一种低形变跑步机用缓冲气垫，其特征在于：按重量份数计，包括EVA 100份、天然橡胶35份、柠檬酸钠18份、偶氮二甲酸二异丙酯2.2份、聚乙二醇8.5份、硅油7份、表面活性剂4份、过氧化二异丙苯1.4份、纤维15份；其中，按重量份数计，纤维包括植物纤维7份、聚酰胺纤维12份。
3.根据权利要求1所述的一种低形变跑步机用缓冲气垫，其特征在于：按重量份数计，表面活性剂包括硬脂酸1.4-2.4份、氧化锌1.6-3份。
4.根据权利要求3所述的一种低形变跑步机用缓冲气垫，其特征在于：按重量份数计，表面活性剂包括硬脂酸1.9份、氧化锌2.3份。
5.根据权利要求1所述的一种低形变跑步机用缓冲气垫，其特征在于：按重量份数计，原料还包括正戊烷2-4份、异戊烷1.5-2.9份、环戊烷1.8-2.8份。
6.根据权利要求5所述的一种低形变跑步机用缓冲气垫，其特征在于：按重量份数计，原料还包括正戊烷3份、异戊烷2.2份、环戊烷2.3份。
7.根据权利要求1所述的一种低形变跑步机用缓冲气垫，其特征在于：按重量份数计，原料还包括纳米碳酸钙10-14份、微硅粉1.2-3.2份。
8.根据权利要求7所述的一种低形变跑步机用缓冲气垫，其特征在于：按重量份数计，原料还包括纳米碳酸钙12份、微硅粉2.2份。
9.由权利要求1-8任一所述的一种低形变跑步机用缓冲气垫的制备方法，其特征在于；包括如下步骤:
S1：纤维预处理，按重量份数称取一定量的纤维、过氧化二异丙苯0.2-0.6份、聚乙二醇1.2-1.6份加入反应器内反应30-40min，制得纤维剂；
S2：向S1中的纤维剂中按重量份数加入EVA、天然橡胶、柠檬酸钠、硅油、表面活性剂、正戊烷、异戊烷、环戊烷、纳米碳酸钙、微硅粉和剩余的过氧化二异丙苯，在150℃-165℃条件下反应2-4h，得到预聚体；
S3：按配方量的偶氮二甲酸二异丙酯、剩余的聚乙二醇和剩余的过氧化二异丙苯加入S2中，在温度为70℃-80℃的条件下混合10-20min，将混合物加入模具内进行预熟化脱模，得到制品。
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