CN110655725A - 一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发泡材料，具体涉及一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法。一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，包括以下步骤：将三元乙丙橡胶和丁苯橡胶进行塑炼；将塑炼后的三元乙丙橡胶与丁苯橡胶混合成胶料，在20～30℃下，静置12～36h；将胶料加入密炼机中，再加入润滑剂、促进剂和助剂，制得混合物；将混合物放入开炼机中，再加入交联剂、发泡剂、补强剂和气凝胶，开炼温度125～135℃，静置12～36h，得混炼胶；将混炼胶放入开炼机中进行热炼，热炼温度128～132℃，压片，得到硫化所需的材料；将得到的材料进行发泡成型，即得发泡样品。本发明制得的发泡橡胶泡孔均匀，且具有优异的耐磨、耐候性，同时具有良好的断裂伸长率。

Description

一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法
技术领域
本发明涉及发泡材料技术领域，具体涉及一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法。
背景技术
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大量互相连通或互不连通气泡的微孔材料，也可以视为以气体为填料的复合材料，具有质轻、质量比强度高、隔音、隔热和吸收冲击能等优点，故广泛应用于工业、农业、交通运输、军事、建筑及日常用品等部门，作为包装材料、隔音材料、保暖材料、农用材料、建筑材料、电器材料、医疗用品、机械零件和日用杂品等用途。
橡胶发泡材料，又称为橡胶海绵、微孔橡胶或泡沫橡胶，由构成材料本身的连续固相(基质胶)和形成孔隙的流体相(孔隙)所组成，其制备方法大致可分为物理发泡法、化学发泡法、机械发泡法三大类。化学发泡法因工艺简单、利于工人操作、对设备的依赖度小等优点，成为目前制备橡胶发泡材料最常用的方法之一。
然而在化学发泡过程中，硫化和发泡的匹配问题仍然是个急需解决的问题。现有技术中通常是通过添加一些发泡助剂(如ZnO、尿素等)，或者调整工艺(如采用模压、挤出式发泡，采用辐射硫化技术等)，以平衡硫化和发泡的速率，尽管具有一定的改良效果，但由于对发泡助剂的研究较少，且工艺还不成熟，往往存在泡孔大小不均匀，硬度、耐磨性较差，以及断裂伸长率不高等问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)、将三元乙丙橡胶和丁苯橡胶进行塑炼；
2)、将塑炼后的三元乙丙橡胶与丁苯橡胶混合成胶料，在20～30℃下，静置12～36h；
3)、将胶料加入密炼机中，再加入润滑剂、促进剂和助剂，制得混合物；
4)、将混合物放入开炼机中，再加入交联剂、发泡剂、补强剂和气凝胶，开炼温度125～135℃，静置12～36h，得混炼胶；
5)、将混炼胶放入开炼机中进行热炼，热炼温度128～132℃，压片，得到硫化所需的材料；
6)、将得到的材料进行发泡成型，即得发泡样品；
其中，所述的润滑剂为机油、硅油、润滑硅脂、脂肪酸二乙醇酰胺、油酸、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚对羟基苯甲酸酯中的一种或几种的组合；
所述的发泡剂为偶氮二异丁睛、偶氮二甲酰胺、4,4’-氧代双苯磺酰肼、N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢钙、碳酸氢铵、碳酸铵、亚碳酸铵、水玻璃、碳化硅中的一种或几种的组合；
所述的补强剂为炭黑、白炭黑、蒙脱土、凹凸棒土、陶土、碳酸钙、纤维、粉煤灰、酚醛树脂、苯乙烯树脂、木质素、钛白粉、叶蜡石、海泡石、滑石粉、硫酸钡、立德粉中的一种或几种的组合。
作为本发明一种优选的技术方案，按重量份计，包括以下原料：三元乙丙橡胶65～85份、丁苯橡胶40～60份、润滑剂1～2份、促进剂1～2份、助剂1～2份、交联剂2～4份、发泡剂2～4份、补强剂5～7份和气凝胶2～4份。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的三元乙丙橡胶与丁苯橡胶的重量比为(1～2)：1。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的机油的粘度等级为SAE0W-30。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的润滑硅脂的锥入度为(210～240)×(0.1mm)，其中0.1mm表示锥入度的单位。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的机油与润滑硅脂的重量比为(1～3)：1。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的4,4’-氧代双苯磺酰肼和碳酸氢钠的重量比为(1～3)：1。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的碳酸钙为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、胶质碳酸钙中的一种或几种的组合。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的补强剂和润滑剂的重量比为(2～6)：1。
本发明第二个方面提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶，其由上述制备方法制备得到。
有益效果：本发明的含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶是由特殊的组分和工艺制成，一方面解决了发泡橡胶硬度差的固有问题，有效提升了发泡橡胶的性能和使用范围，且在特定的条件下，机油和润滑硅脂相互协同，在体系中形成一个具有一定强度的柔性变形网络结构，从而提高了泡孔的均匀性；另一方面，在适宜的温度下，胶质碳酸钙微粒均匀分散在体系中，使得发泡橡胶的耐磨性得到了提高，且在特定的条件下，胶质碳酸钙逐渐在体系中形成稳定的空间网络通道，同时其表面活性物质能够将4,4’-氧代双苯磺酰肼(OBSH)和碳酸氢钠固定在网络通道的各个支点上，使得发泡剂均匀分散在橡胶体系中，减少了发泡橡胶内部缺陷，从而提高了发泡橡胶的断裂伸长率。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，并非对其保护范围的限制。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
本发明中的词语“优选的”、“更优选的”、“最优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、将三元乙丙橡胶和丁苯橡胶进行塑炼；
2)、将塑炼后的三元乙丙橡胶与丁苯橡胶混合成胶料，在20～30℃下，静置12～36h；
3)、将胶料加入密炼机中，再加入润滑剂、促进剂和助剂，制得混合物；
4)、将混合物放入开炼机中，再加入交联剂、发泡剂、补强剂和气凝胶，开炼温度125～135℃，静置12～36h，得混炼胶；
5)、将混炼胶放入开炼机中进行热炼，热炼温度128～132℃，压片，得到硫化所需的材料；
6)、将得到的材料进行发泡成型，即得发泡样品。
在一种优选的实施方式中，按重量份计，包括以下原料：三元乙丙橡胶65～85份、丁苯橡胶40～60份、润滑剂1～2份、促进剂1～2份、助剂1～2份、交联剂2～4份、发泡剂2～4份、补强剂5～7份和气凝胶2～4份。
在一种更优选的实施方式中，按重量份计，包括以下原料：三元乙丙橡胶75份、丁苯橡胶50份、润滑剂1.5份、促进剂1.5份、助剂1.5份、交联剂3份、发泡剂3份、补强剂6份和气凝胶3份。
步骤1)
〈三元乙丙橡胶〉
本发明所述的三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，是乙丙橡胶的一种，以EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)表示，因其主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异，可广泛用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件等领域。
本发明所述的三元乙丙橡胶的主要性能优势包括：性价比高，生胶密度只有0.86～0.90g/cm3，是生胶密度最轻的常用橡胶，且可大量填充以降低胶料成本；优异的耐老化特性，耐天候、耐臭氧、耐日光、耐热、耐水、耐水蒸气、耐紫外线、耐辐射等老化性能，在与其他不饱和的二烯类橡胶如NR、SBR、BR、NBR、和CR等并用时，EPDM可起到高分子抗氧剂或防老剂的作用；优异的耐化学药品特性，耐酸、碱、洗涤剂、动植物油、醇、酮等；杰出的耐水、耐过热水、耐水蒸气性能；耐极性油性能；优良的绝缘性能，体积电阻率1016Q·cm、击穿电压30～40MV/m、介电常数(1kHz，20℃)2.27；适用温度范围广，最低使用温度-40～-60℃，可长期在130℃条件下使用。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的三元乙丙橡胶可以通过商购得到，例如可商购得到的三元乙丙橡胶包括但不限于购买自美国陶氏，牌号为4785HM的产品。
〈丁苯橡胶〉
本发明所述的丁苯橡胶又称聚苯乙烯丁二烯共聚物，以SBR(PolymerizedStyrene Butadiene Rubber)表示。其物理机构性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域，是最大的通用合成橡胶品种，也是最早实现工业化生产的橡胶品种之一。
本发明所述的丁苯橡胶为乳聚丁苯橡胶(ESBR)、溶聚丁苯橡胶(SSBR)和粉末丁苯橡胶(PSBR)中的一种或几种的组合。
所述的乳聚丁苯橡胶(ESBR)是以丁二烯、苯乙烯为主要单体，配以其他辅助化工原料，在一定工艺条件下，经乳液法聚合首先生成丁苯胶浆，脱除胶浆中未转化的单体后，再经凝聚、干燥等工序而生产的产品胶，具有良好的综合性能，工艺成熟，应用广泛，产能、产量和消费量在丁苯橡胶中均占首位。
所述的乳聚丁苯橡胶(ESBR)产品可分为通用品种和特殊品种两大类。
所述的通用品种包括1000、1500、1600、1700、1800和1900共计6个系列。
所述的特殊品种包括液体丁苯橡胶、高苯乙烯丁苯橡胶、丁苯吡橡胶和羧基丁苯橡胶等。
所述的溶聚丁苯橡胶(SSBR)是以丁二烯、苯乙烯为主要单体，在烃类溶剂中，采用有机锂化合物作为引发剂，引发阴离子聚合制得的聚合物胶液，加入抗氧剂等助剂后，经凝聚、干燥等工序而生产的产品胶，具有耐磨、耐寒、生热低、收缩性低、色泽好、灰分少、纯度高以及硫化速度快等优点，兼具有滚动阻力小，抗湿滑性和耐磨性能优异等优点，在轮胎工业，尤其是绿色轮胎、防滑轮胎、超轻量轮胎等高性能轮胎中具有广泛的应用。
所述的粉末丁苯橡胶(PSBR)是在乳聚丁苯橡胶的基础上接枝其它单体，添加防老剂和隔离剂，专为改性沥青生产的一种粉末丁苯橡胶，它除了具有丁苯橡胶显著改善沥青的低温性能特点外，粉末丁苯橡胶还能明显改善沥青的高温性能。同时粉末丁苯橡胶也可用于橡胶制品、塑料制品、石油树脂等改性。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的丁苯橡胶为乳聚丁苯橡胶。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的丁苯橡胶为高苯乙烯丁苯橡胶。
本发明所述的丁苯橡胶可以通过商购得到，例如可商购得到的丁苯橡胶包括但不限于购买自烟台世缘橡胶有限公司，牌号为HS-60的产品。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的三元乙丙橡胶与丁苯橡胶的重量比为(1～2)：1。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的三元乙丙橡胶与丁苯橡胶的重量比为1.5：1。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的塑炼采用的是密炼机。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的密炼机可以通过商购得到，例如可商购得到的密炼机包括但不限于购买自江苏常州苏研科技有限公司，型号为S(X)M-0.5L-K的产品。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的三元乙丙橡胶的塑炼温度为85～95℃，塑炼时间为5～8min。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的三元乙丙橡胶的塑炼温度为90℃，塑炼时间为6min。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的丁苯橡胶的塑炼温度为85～95℃，塑炼时间为5～8min。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的丁苯橡胶的塑炼温度为90℃，塑炼时间为6min。
步骤2)
本发明所述的混合是指用机械方法使两种或多种物料相互分散而达到均匀状态的操作。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的混合方式为机械搅拌，转速为600～900r/min。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的机械搅拌的转速为800r/min。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的胶料是在20～30℃下，静置12～36h。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的胶料是在25℃下，静置24h。
步骤3)
〈润滑剂〉
本发明所述的润滑剂，是用于改善橡胶的加工性能和使用性能的一种助剂，在聚合物内部起着降低聚合物分子间内聚力的作用，从而改善橡胶熔料的内摩擦生热和熔体的流动性。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的润滑剂为机油、硅油、润滑硅脂、脂肪酸二乙醇酰胺、油酸、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚对羟基苯甲酸酯中的一种或几种的组合。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的润滑剂为机油和润滑硅脂。
(机油)
本发明所述的机油即发动机润滑油，英文名称为Engine oil。密度约为0.91×103kg/m3，能对发动机起到润滑减磨、辅助冷却降温、密封防漏、防锈防蚀、减震缓冲等作用，被誉为汽车的“血液”。机油由基础油和添加剂两部分组成，基础油是润滑油的主要成分，决定着润滑油的基本性质，添加剂则可弥补和改善基础油性能方面的不足，赋予某些新的性能，是润滑油的重要组成部分。
为了对机油的低温可操作性及耐高温性能进行区分，常用粘度等级来表示。
本发明所述的机油的粘度使用SAE等级标识，SAE是英文“美国汽车工程师协会”的缩写。例如SAE40或SAE5W-40，“W”表示winter(冬季)，其前面的数字越小，说明机油的粘度越稀，流动性越好，可供使用的环境温度越低，在冷启动时对发动机的保护能力越好；“W”后面(一横后面)的数字则是机油耐高温性的指标，数值越大，说明机油在高温下的保护性能越好。较高粘度的机油对运动系的阻力也相对较高，不但耗费功率、增加油耗，而且机油容易氧化，影响冷启动的保护。像SAE40这样只有一组数值的是单极机油，不能在寒冷的冬季使用；而像SAE5W-40这样两组数值都有，5表示冬天时，机油粘度为5号，40表示夏天时，机油相当于40号机油的粘度，代表这种机油是多级机油，适合从低温到高温的广泛区域，粘度值会随温度的变化给予发动机全面的保护。其中，粘度等级SAE所对应的适用环境温度分别为：0W(-35℃)；5W(-30℃)；10W(-25℃)；15W(-20℃)；20W(-15℃)；30(30℃)；5W(40℃)；40(50℃)。
本发明所述的机油的粘度等级包括但不限于0W-20、0W-30、0W-40、0W-50、5W-20、5W-30、5W-40、5W-50、10W-20、10W-30、10W-40、10W-50、15W-20、15W-30、15W-40、15W-50、20W-20、20W-30、20W-40、20W-50。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述的机油的粘度等级为SAE0W-30。
为了对机油的稳定性进行区分，常用粘度指数来表示。
本发明所述的粘度指数是用来表示机油粘度随温度变化的程度，英文名为Viscosity Index(VI)。粘度指数越高，表示流体粘度受温度的影响越小，粘度对温度越不敏感，机油的稳定性越好。根据粘度指数不同，可将润滑油分为三级：35—80为中粘度指数润滑油；80—110为高粘度指数润滑油；110以上为特高级粘度指数润滑油。
本发明所述的粘度指数可以通过计算式算出，粘度指数低于100者与高于100者算法不同。当粘度指数介于0至100之间，采用A法，其计算公式为：粘度指数VI＝〔(L-U)/(L-H)〕×100，式中H﹦粘度指数为100的已知油料，在100℉(或40℃)的粘度，但其在210℉的粘度应与未知油料在210℉(或100℃)的粘度相同。因其粘度指数甚高，故以H(High)字母表的；L﹦粘度指数为0的已知油料，在100℉(或40℃)的粘度，但其在210℉(或100℃)的粘度应与未知油料在210℉(或100℃)的粘度相同，因其粘度指数甚低，故以L(Low)字母表的；U﹦未知粘度指数的原料，在100℉(或40℃)的粘度。而当粘度指数超过100时，采用B法，其计算公式为：VI﹦〔(Antilog N)﹣1/0.0075〕+100，式中N﹦提高油样在210℉时的粘度，使其等于100℉时H及U的比时所需的指数，即N﹦(log H-log U)/(log KV210)，或KV210N﹦H/U，KV210﹦油样在210℉(或100℃)的动力粘度(KV为Kinematic Viscosity的缩写)，H﹦以A法求得粘度指数为100的已知油料，其在100℉(或40℃)的动力粘度(可由粘度指数H值表查出)，U﹦油样在100℉(或40℃)的动力粘度(此时H﹥U)。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的机油的粘度指数为170～180。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述的机油可以通过商购得到，例如可商购得到的机油包括但不限于购买自德国威士多公司，牌号为SINTRON SJ的产品，粘度等级为SAE0W-30，粘度指数为176。
(润滑硅脂)
本发明所述的润滑硅脂是聚有机硅氧烷的二次加工产品，安全无毒，具有很高的生理安全性、优良的耐热性、抗氧化性、脱模性和电气绝缘性能，可在-50～260℃范围内使用，对铁、钢、铝、铜及其合金没有腐蚀性，对许多材料(如塑料、橡胶、木材、玻璃和金属)具有良好的润滑作用。
为了对润滑硅脂的稠度及软硬程度进行区分，常用锥入度来表示。
本发明所述的锥入度是衡量润滑脂稠度及软硬程度的指标，它是指在规定的负荷、时间和温度条件下锥体落入试样的深度，其单位以0.1mm表示。锥入度值越大，表示润滑脂越软，反之就越硬。
本发明所述的润滑脂主要由矿物油(或合成润滑油)和稠化剂调制而成。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的润滑脂为润滑硅脂。
本发明所述的润滑硅脂锥入度的测定方法为国家标准GB/T269—91《润滑脂和石油锥入度测定法》，其等效采用国际标准ISO 2137：1985《润滑脂和石油锥入度测定法》，测定仪器为锥入度测定仪。
本发明所述的润滑硅脂的锥入度包括但不限于工作锥入度、非工作锥入度和延长工作锥入度。
所述的非工作锥入度是指试样在尽可能少搅动的情况下，从样品容器转移到工作脂杯测定的锥入度，测定的是润滑硅脂从容器中移入使用设备过程中锥入度的变化。
所述的延长工作锥入度是指试样在润滑硅脂工作器中，多于60次往复工作后测定的锥入度，一般有10000次、100000次等。延长工作锥入度是反映润滑硅脂结构稳定性的重要指标，它在一定程度上反映润滑硅脂的寿命。
所述的工作锥入度是指试样在润滑硅脂工作器中经过60次往复工作后测定的锥入度，主要用来表示润滑硅脂的流动性。其中，不同的工作锥入度范围所对应的润滑硅脂的状态为：(445～475)×(0.1mm)液态；(400～430)×(0.1mm)接近液态；(355～385)×(0.1mm)极软；(310～340)×(0.1mm)非常软；(265～295)×(0.1mm)软；(220～250)×(0.1mm)中；(175～205)×(0.1mm)硬；(130～160)×(0.1mm)非常硬；(85～115)×(0.1mm)极硬。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的润滑硅脂的锥入度为工作锥入度。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的润滑硅脂的锥入度为(210～240)×(0.1mm)，其中0.1mm表示锥入度的单位。
为了对润滑硅脂的耐高温性能进行区分，常用滴点来表示。
本发明所述的滴点是指润滑硅脂受热溶化开始滴落的最低温度，用摄氏度(℃)表示，是润滑硅脂的重要指标之一，可以确定润滑硅脂使用时允许的最高温度。滴点值越高，表明润滑硅脂的可使用的最高温度越高，其耐高温性能越强。
本发明所述的润滑硅脂滴点的测定方法为国家标准GB/T 3498-83《润滑脂宽温度范围滴点测定法》，测定仪器为滴点计。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的润滑硅脂的滴点为300～330℃。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述的润滑硅脂可以通过商购得到，例如可商购得到的润滑硅脂包括但不限于购买自锐先(上海)化学品有限公司，牌号为FT 7501的产品，锥入度为225×(0.1mm)，滴点为318℃。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的机油与润滑硅脂的重量比为(1～3)：1。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的机油与润滑硅脂的重量比为2：1。
由于三元乙丙橡胶(EPDM)的分子主链全部由饱和的柔顺性的乙烯和丙烯链段构成，因而其硬度较差，而丁苯橡胶(SBR)中含有体积较大的苯环，能够阻止分子链的运动，且丁苯橡胶中不饱和键的含量明显高于三元乙丙橡胶中的不饱和键含量，使得交联点增加，从而能够有效提高发泡橡胶的硬度。然而，由于苯环的存在，使得丁苯橡胶和三元乙丙橡胶在结构上存在较大的差异性，随着丁苯橡胶含量的增加，两者的相容性越来越差，导致相分离处产生的泡孔较大，而未发生相分离处的泡孔较小，使得体系中的泡孔不均匀，从而影响了发泡橡胶的使用性能。
然而，发明人意外地发现，当控制三元乙丙橡胶与丁苯橡胶的重量比为(1～2)：1，且选用机油和润滑硅脂为润滑剂，以及控制机油与润滑硅脂的重量比为(1～3)：1时，能够提高泡孔的均匀性。尤其是当选用机油的粘度等级为SAE0W-30，粘度指数为170～180，且选用润滑硅脂的锥入度为(210～240)×(0.1mm)，滴点为300～330℃时，能够形成尺寸较小且分布均匀的泡孔。猜测原因可能是由于将机油和润滑硅脂复合使用时，且在特定的比例条件下，机油和润滑硅脂通过协同作用，在体系中形成一个具有一定强度的柔性变形网络结构，使得体系的相容性提高。在泡的生长过程中，其所受到的抑制作用基本相同，使得形成的泡孔大小分布均匀。此外，在特定的条件下，机油和润滑硅脂两者配合，相互协同，能够有效提高发泡橡胶的加工性能，使得生成的泡孔小而致密。
〈促进剂〉
本发明所述的促进剂是指能够调节发泡剂分解效率的物质，不仅可以调节发泡剂的分解温度，使发泡剂在很窄的温度范围内分解，并能调节分解温度和速度。可以根据基体种类和发泡剂种类的不同选用不同的促进剂，以便适应加工和性能的要求。促进剂能增加物料流动性，除去残留物臭味，防止腐蚀模具，改善泡沫均匀性。
本发明对所述的促进剂没有特别的限制，可以为本领域常规使用的各种促进剂，包括但不限于尿素类促进剂、有机酸类促进剂、多元醇类促进剂、金属氧化物类促进剂。
作为尿素类促进剂的实例，可以列举的有：尿素、尿素脂、缩二脲、羟甲基尿素、磷酸尿素、尿酸、二脲基异丁烷、异丁基二脲、脂肪酸脲、尿素甲醛和尿乙醛。
作为有机酸类促进剂的实例，可以列举的有：硬脂酸、水杨酸、苯甲酸、咖啡酸、棕榈酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、琥珀酸、草酸、酒石酸、苹果酸、枸椽酸。
作为多元醇类促进剂的实例，可以列举的有：乙二醇、丙二醇、丙三醇(甘油)、异丙醇、季戊四醇、新戊二醇、一缩二乙二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、甲基丙二醇。
作为金属氧化物类促进剂的实例，可以列举的有：CuO、MnO2、MgO、Fe2O3、Fe3O4、CaO、ZnO、PbO、Na2O、BaO。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的促进剂为尿素、尿素脂、磷酸尿素、硬脂酸、水杨酸、苯甲酸、丙三醇(甘油)、异丙醇、季戊四醇、ZnO、PbO、CaO、Na2O、BaO中的一种或几种的组合。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的促进剂为尿素。
本发明所述的尿素可以通过商购得到，例如可商购得到的尿素包括但不限于购买自国药集团化学试剂有限公司，牌号为Sigma-U6504的产品。
〈助剂〉
本发明所述的助剂是指能够促进橡胶的硫化作用，降低硫化所需温度，缩短硫化时间，并改善硫化胶的物理机械性能的一类物质。各类助剂都是由不同官能团组成的，不同基团在橡胶的硫化过程中又发挥不同影响和效果。
本发明对所述的助剂没有特别的限制，可以为本领域常规使用的各种助剂，包括但不限于2-巯基苯并噻唑(M)、2,2’-二硫代二苯并噻唑(DM)、N-环乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CZ)、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(NS)、N,N-四甲基二硫双硫羰胺(TMTD)。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的助剂为N,N-四甲基二硫双硫羰胺(TMTD)，CAS为137-26-8。
本发明所述的N,N-四甲基二硫双硫羰胺(TMTD)可以通过商购得到，例如可商购得到的TMTD包括但不限于购买自鹤壁联昊化工有限公司。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的密炼机可以通过商购得到，例如可商购得到的密炼机包括但不限于购买自江苏常州苏研科技有限公司，型号为S(X)M-0.5L-K的产品。
步骤4)
〈交联剂〉
本发明所述的交联剂是指能在一定条件下，使橡胶分子链发生交联反应形成三维网络结构的物质，从而使橡胶的机械物理性能得到明显的改善。
本发明对所述的交联剂没有特别的限制，可以为本领域常规使用的各种交联剂，包括但不限于硫磺、过氧化物、金属氧化物、醌肟类化合物。
作为过氧化物的实例，可以列举的有：过氧化苯甲酰、过氧化二乙丙苯、甲乙酮过氧化物、异丙苯酯、过氧化新癸酸叔戊酯、过氧新戊酸叔丁酯、过氧新庚酸1,1-二甲基-3-羟丁酯、过氧化新癸酸。
作为金属氧化物的实例，可以列举的有：CuO、MnO2、MgO、Fe2O3、Fe3O4、CaO、ZnO、PbO、Na2O、BaO。
作为醌肟类化合物的实例，可以列举的有：对辊二肟、对二苯甲酰苯辊二肟、1,4-苯醌二肟。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的交联剂为硫磺、过氧化苯甲酰、过氧化二乙丙苯、CaO、ZnO、对辊二肟、对二苯甲酰苯辊二肟中的一种或几种的组合。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的交联剂为硫磺。
本发明所述的硫磺可以通过商购得到，例如可商购得到的硫磺包括但不限于购买自安庆市国兴化工有限公司。
〈发泡剂〉
本发明所述的发泡剂是指添加到生胶中，在生胶硫化的过程中能够产生气泡的一类物质，是泡孔长大的动力，也是调控发泡材料密度及性能的重要因素，因此它是制备橡胶发泡材料不可缺少的助剂之一。发泡剂可以是固体，也可以是液体或气体，依据产生气体方法的差异，可将其分为物理发泡剂及化学发泡剂两大类。
所述的物理发泡剂就是泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化，即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的。
所述的化学发泡剂是那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体，并在聚合物组成中形成细孔的化合物。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的发泡剂为化学发泡剂。
本发明所述的化学发泡剂包括无机发泡剂和有机发泡剂。
作为无机发泡剂的实例，可以列举的有：碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢钙、碳酸氢铵、碳酸钙、碳酸镁、碳酸铵、亚碳酸铵、水玻璃(硅酸钠)、碳化硅、碳黑。
作为有机发泡剂的实例，可以列举的有：偶氮氨基酸苯、偶氮二异丁睛、偶氮二甲酰胺、4,4’-氧代双苯磺酰肼、N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的发泡剂为偶氮二异丁睛、偶氮二甲酰胺、4,4’-氧代双苯磺酰肼、N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢钙、碳酸氢铵、碳酸铵、亚碳酸铵、水玻璃、碳化硅中的一种或几种的组合。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的发泡剂为4,4’-氧代双苯磺酰肼和碳酸氢钠。
(4,4’-氧代双苯磺酰肼)
本发明所述的4,4’-氧代双苯磺酰肼是一种化学药品，分子式是C12H14N4O5S2，其生产原料包括二苯醚、肼和氯磺酸，是一种白色或淡黄色结晶性粉末，相对密度为1.52g/cm3，分解温度140～160℃。发气量为115～135mL/g，是一种工业用有机发泡剂，应用领域为PE、PP、PVC、ABS、合成橡胶、塑料、橡胶共混物。
本发明所述的4,4’-氧代双苯磺酰肼，又称OBSH、P,P-氧代双苯磺酰肼、发泡剂OBSH、OBSH发泡剂、4,4-氧代双苯磺酰肼、4,4’-苯醚二磺酰肼、4,4’-氧联苯二磺酸酰肼、对,对-氧双苯磺酰肼、二-(苯磺酰肼)醚、二苯醚二磺酰肼、发泡剂OB、P,P’-磺酰肼基二苯醚、P,P’-氧化双(苯磺酰肼)、二苯磺酰肼基醚、低温发泡剂OBSH、母胶粒OBSH-75、预分散OBSH-75、OBSH/OT。
本发明所述的发泡剂4,4’-氧代双苯磺酰肼是磺酰肼类发泡剂中产耗量最大的品种，是一类适应性极广的发泡剂，故有“万能发泡剂”之称。在橡胶工业中，OBSH的消耗量高于其他磺酰肼类发泡剂用量的总和。OBSH的发气量为N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺和偶氮二甲酰胺的一半左右，分解气体为N2和水蒸气。OBSH的发泡特征是气孔结构的细微结构，无着色性，几乎可以在所有的塑料和橡胶发泡制品中使用。OBSH价格较高，一定程度上限制了其应用范围。目前OBSH主要用于氯丁橡胶泡沫制品，EPDM挡风条，PE、PS、PVC的注射和挤出成型加工，还用于PVC壁纸及其他发泡剂性能无法满足的场合。特别指出的是OBSH的分解残渣不会影响制品的电气绝缘性，在电线电缆材料中具有显著的优势。OBSH的显著缺陷是吸湿和分散性较差。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的4,4’-氧代双苯磺酰肼的CAS为80-51-3。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的4,4’-氧代双苯磺酰肼可以通过商购得到，例如可商购得到的4,4’-氧代双苯磺酰肼包括但不限于购买自金锦乐化学有限公司。
(碳酸氢钠)
本发明所述的碳酸氢钠的化学式为NaHCO3，俗称小苏打，白色细小晶体，在水中的溶解度小于碳酸钠。它也是一种工业用化学品，固体50℃以上开始逐渐分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，270℃时完全分解。碳酸氢钠是强碱与弱酸中和后生成的酸式盐，溶于水时呈现弱碱性。此特性可使其作为食品制作过程中的膨松剂。碳酸氢钠在作用后会残留碳酸钠，使用过多会使成品有碱味。
本发明所述的碳酸氢钠受热易分解，约在50℃开始反应生成CO2，在100℃全部变为碳酸钠。在弱酸中迅速分解，其水溶液在20℃时开始分解出二氧化碳和碳酸钠，到沸点时全部分解。其冷水制成的没有搅动的溶液，对酚酞试纸仅呈微碱性反应，放置或升高温度，其碱性增加。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的碳酸氢钠可以通过商购得到，例如可商购得到的碳酸氢钠包括但不限于购买自国药集团化学试剂有限公司，牌号为Sigma-S5761的产品。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的4,4’-氧代双苯磺酰肼和碳酸氢钠的重量比为(1～3)：1。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的4,4’-氧代双苯磺酰肼和碳酸氢钠的重量比为2：1。
〈补强剂〉
本发明所述的补强剂，又称增强剂或填料，是一种能提高橡胶制品强度的配合剂，不仅能改善制品力学性能，增加硬度，而且还可降低成本。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的补强剂为炭黑、白炭黑、蒙脱土、凹凸棒土、陶土、碳酸钙、纤维、粉煤灰、酚醛树脂、苯乙烯树脂、木质素、钛白粉、叶蜡石、海泡石、滑石粉、硫酸钡、立德粉中的一种或几种的组合。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的补强剂为碳酸钙。
本发明所述的碳酸钙为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、胶质碳酸钙中的一种或几种的组合。
在一种最优选的实施方式中，本发明所述的补强剂为胶质碳酸钙。
(胶质碳酸钙)
本发明所述的胶质碳酸钙，又称白艳华或活性碳酸钙，外观为白色细腻、轻质粉末，因其粒子表面吸附一层脂肪酸皂，故具有胶体活化性能，其相对密度为1.99～2.01g/cm3，不溶于水，遇酸分解，灼烧变成焦黑色，放出二氧化碳并生成氧化钙，其活性比普通碳酸钙大，具有补强性，易分散于胶料之中，可用于橡胶、电线、人造革、涂料、油墨、纸张等的填充料。
为了对胶质碳酸钙颗粒的大小进行区分，常用粒度表示。
本发明所述的粒度是指颗粒的大小，其测定方法有沉降法、激光法和筛析法。
所述的沉降法是指粒度分析通过检测物料颗粒在介质中的沉降速度进行物料粒度分析，确定其粒度组成的技术。
所述的激光法是一种基于激光束对同位素原子或含同位素的化合物分子的选择性激发来分离同位素的方法。其原理是根据原子或分子在吸收光谱上的同位素效应，利用激光的高度单色性、很高的光强和波长连续可调的特性，用特定波长的激光选择性地激发同位素混合物中某一同位素，进而产生电离或离解，未被激发的同位素仍处于基态。
所述的筛析法是利用一套孔径大小不同的标准筛来分离一定量的代表性样品中与筛孔径相应的粒组，把不同粒径的颗粒分开，通过天平称量，得其各粒组的质量，以便计算各粒组的相对含量，进而确定样品的筛分粒度。
本发明所述的筛分粒度就是颗粒可以通过筛网的筛孔尺寸，1平方英寸(25.4mm×25.4mm)面积上所具有的网孔个数称之为目数。目数越大，说明物料粒度越细；目数越小，说明物料粒度越大。其中，筛孔尺寸(mm)所对应的标准目数为：4.75mm(4目)；3.90mm(5目)；3.35mm(6目)；2.80mm(7目)；2.36mm(8目)；2.00mm(10目)；1.70mm(12目)；1.40mm(14目)；1.19mm(16目)；1.00mm(18目)；0.840mm(20目)；0.710mm(25目)；0.590mm(30目)；0.500mm(35目)；0.420mm(40目)；0.350mm(45目)；0.297mm(50目)；0.250mm(60目)；0.212mm(70目)；0.178mm(80目)；0.150mm(100目)；0.124mm(120目)；0.104mm(140目)；0.089mm(170目)；0.0740mm(200目)；0.0610mm(230目)；0.0530mm(270目)；0.0440mm(325目)；0.038mm(400目)；0.030mm(460目)；0.026mm(540目)；0.021mm(650目)；0.019mm(800目)；0.015mm(900目)；0.013mm(1100目)；0.011mm(1300目)；0.010mm(1600目)；0.008mm(1800目)；0.0065mm(2000目)。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的粒度测定方法为筛析法。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的胶质碳酸钙的粒度为1000～1500目。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的胶质碳酸钙的粒度为1250目。
本发明所述的胶质碳酸钙可以通过商购得到，例如可商购得到的胶质碳酸钙包括但不限于购买自清远市高峰粉体有限公司，牌号为GF1250的产品。
〈气凝胶〉
本发明所述的气凝胶，又称为干凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。
本发明对所述的气凝胶没有特别的限制，可以列举的有碳气凝胶、纤维素基气凝胶、二氧化硅气凝胶、Cu/Al2O3气凝胶。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的气凝胶为二氧化硅气凝胶。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的二氧化硅气凝胶可以通过商购得到，例如可商购得到的二氧化硅气凝胶包括但不限于购买自廊坊陶戈纳米材料有限公司，牌号为01的产品。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的开炼机可以通过商购得到，例如可商购得到的开炼机包括但不限于购买自东莞锡华精密检测仪器有限公司，型号为XH-401C的产品。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的开炼反应时间为0.3～0.5h。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的开炼反应时间为0.4h。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的混炼胶的静置时间为12～36h。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的混炼胶的静置时间为24h。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的开炼温度为125～135℃。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的开炼温度为130℃。
由于橡胶分子中含有极性的短支链，其分子链的规整度和结晶度较低，使得分子链在热运动中易于产生内旋运动，分子链的柔顺性较高，从而造成橡胶制品的耐磨性能不理想。在实际应用过程中，为了提高橡胶制品的耐磨性，往往需要添加一些补强剂。由于胶质碳酸钙是经表面改性剂改性后的碳酸钙，其活性比普通碳酸钙大，在橡胶混炼过程中，具有特定粒度的胶质碳酸钙能够及时分散开来，并将体系中的应力集中点进行转移，从而能够提高橡胶制品的耐磨性能。当粒度过大时，导致胶质碳酸钙分散时所受到的阻力过大，使得其难以及时分散开来；而当粒度过小时，使得胶质碳酸钙微粒之间容易产生团聚，从而也会影响其分散速率。
由于胶质碳酸钙中含有碳酸根离子，在氢离子存在的条件下，会发生反应，生成水分子并释放出二氧化碳气体，使得橡胶制品体积膨胀，从而造成其机械性能降低。因此，为了避免碳酸根离子的不稳定现象，应该控制反应温度不能过高，因为温度过高会加速离子运动的速率，使得阴、阳离子碰撞的几率变大；同时，温度也不能过低，因为温度过低会造成熔体黏度过大，不利于操作。因此，只有在适宜的温度下，胶质碳酸钙微粒获得合适的动能，才能够均匀分散在体系中。
此外，4,4’-氧代双苯磺酰肼和碳酸氢钠复合使用，弥补了单一发泡剂的缺陷，使得生成的气泡更为致密，从而提高发泡橡胶的耐磨性能。然而，由于胶质碳酸钙的加入，粒子填充在大分子链之间以及泡体空隙中，降低了拉伸应力引起的形变能力，从而导致断裂伸长率下降，使得发泡橡胶的弹性降低。
然而，本申请发明人意外地发现，当选用4,4’-氧代双苯磺酰肼(OBSH)和碳酸氢钠为复合发泡剂，控制两者质量比为(1～3)：1，且选用粒度为1000～1500目的胶质碳酸钙，以及控制开炼温度为125～135℃时，能够提高发泡橡胶的断裂伸长率。可能是由于在适宜的温度下，具有特定粒度的胶质碳酸钙能够在体系中及时分散开来，逐渐形成稳定的空间网络通道，同时胶质碳酸钙表面部分经改性处理后包覆了一层活性物质，活性物质的极性一端与碳酸氢钠结合，而非极性一端可以与4,4’-氧代双苯磺酰肼连接，从而将4,4’-氧代双苯磺酰肼(OBSH)和碳酸氢钠固定在网络通道的各个支点上，使得发泡剂均匀分散在橡胶体系中，减少了发泡橡胶内部缺陷，从而提高了发泡橡胶的断裂伸长率。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的补强剂和润滑剂的重量比为(2～6)：1。
本申请发明人发现当采用机油和润滑硅脂为润滑剂，胶质碳酸钙为补强剂时，能够显著提高发泡橡胶的耐磨性能。然而，发明人发现当补强剂和润滑剂的重量比选用不当时，反而会降低发泡橡胶的耐磨性能。可能是由于当补强剂和润滑剂的重量比过低时，机油和润滑硅脂的润滑作用过大，削弱了胶质碳酸钙的补强作用，使得发泡橡胶的耐磨性能下降；而当补强剂和润滑剂的重量比过高时，体系的相容性较差，使得形成的泡孔大小不均匀，从而也会降低发泡橡胶的耐磨性。只有当补强剂和润滑剂的重量比为(2～6)：1时，两者相互协同作用，使得发泡橡胶的耐磨性明显提高。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的补强剂和润滑剂的重量比为4：1。
步骤5)
在一种优选的实施方式中，本发明所述的开炼机可以通过商购得到，例如可商购得到的开炼机包括但不限于购买自东莞锡华精密检测仪器有限公司，型号为XH-401C的产品。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的热炼温度为128～132℃。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的热炼温度为130℃。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的热炼时间为0.1～0.3h。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的热炼时间为0.2h。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的压片是将混炼胶压制成厚度为1～3mm的薄片。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的压片是将混炼胶压制成厚度为2mm的薄片。
步骤6)
本发明所述的发泡成型工艺可分为自由发泡法和模压法。
所述的自由发泡法也称无模硫化法，主要用于制备长条形状的发泡制品，如门窗封条的连续化生产。半成品胶坯通常由橡胶挤出机挤出，随后进入连续硫化装置进行胶料的硫化，在橡胶硫化的过程中同时进行发泡，常用的硫化方法有盐浴法、沸腾床法、微波法。
所述的模压法是将混炼料置于密闭加压的模腔中，在热的作用下材料交联和发泡剂分解同时进行，然而由于密闭模腔的限制，分解产生的气体在高压下溶于弹性体基材中，同时材料均匀交联，使材料母体具有一定的强度。然后卸压、开模，这时溶于材料基材中的气体在基材中形成泡核并进一步生长，获得发泡倍率高的发泡材料。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的发泡成型为模压法。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的发泡温度为170～180℃。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的发泡温度为175℃。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的发泡时间为400～500s。
在一种更优选的实施方式中，本发明所述的发泡时间为450s。
在一种优选的实施方式中，本发明所述的发泡成型采用的仪器为硫化机。
本发明所述的硫化机可以通过商购得到，例如可商购得到的硫化机包括但不限于购买自东莞锡华精密检测仪器有限公司，型号为XH-406的产品。
本发明第二个方面提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶，其由上述制备方法制备得到。
下面通过实施例对本发明进行具体描述，另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例
实施例1
实施例1提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)、将三元乙丙橡胶和丁苯橡胶进行塑炼；
2)、将塑炼后的三元乙丙橡胶与丁苯橡胶混合成胶料，在25℃下，静置24h；
3)、将胶料加入密炼机中，再加入润滑剂、促进剂和助剂，制得混合物；
4)、将混合物放入开炼机中，再加入交联剂、发泡剂、补强剂和气凝胶，开炼温度130℃，静置24h，得混炼胶；
5)、将混炼胶放入开炼机中进行热炼，热炼温度130℃，压片，得到硫化所需的材料；
6)、将得到的材料进行发泡成型，即得发泡样品。
按重量份计，包括以下原料：三元乙丙橡胶75份、丁苯橡胶50份、润滑剂1.5份、促进剂1.5份、助剂1.5份、交联剂3份、发泡剂3份、补强剂6份和气凝胶3份。
所述的三元乙丙橡胶的购买商家为美国陶氏，牌号为4785HM。
所述的丁苯橡胶的购买商家为烟台世缘橡胶有限公司，牌号为HS-60。
所述的润滑剂为机油和润滑硅脂。
所述的机油的购买商家为德国威士多公司牌号为SINTRON SJ，粘度等级为SAE0W-30，粘度指数为176。
所述的润滑硅脂的购买商家为锐先(上海)化学品有限公司，牌号为FT 7501的产品，锥入度为225×(0.1mm)，滴点为318℃。
所述的机油和润滑硅脂的重量比为2：1。
所述的促进剂为尿素。
所述的尿素的购买商家为国药集团化学试剂有限公司，牌号为Sigma-U6504。
所述的助剂为N,N-四甲基二硫双硫羰胺。
所述的N，N-四甲基二硫双硫羰胺的购买商家为鹤壁联昊化工有限公司，CAS为137-26-8。
所述的交联剂为硫磺。
所述的硫磺的购买商家为安庆市国兴化工有限公司。
所述的发泡剂为4,4’-氧代双苯磺酰肼和碳酸氢钠。
所述的4,4’-氧代双苯磺酰肼的购买商家为金锦乐化学有限公司，CAS为80-51-3。
所述的碳酸氢钠的购买商家为国药集团化学试剂有限公司，牌号为Sigma-S5761。
所述的4,4’-氧代双苯磺酰肼和碳酸氢钠的重量比为2：1。
所述的补强剂为胶质碳酸钙。
所述的胶质碳酸钙的粒度为1250目。
所述的胶质碳酸钙的购买商家为清远市高峰粉体有限公司，牌号为GF1250。
所述的气凝胶为二氧化硅气凝胶。
所述的二氧化硅气凝胶的购买商家为廊坊陶戈纳米材料有限公司，牌号为01。
步骤1)所述的塑炼采用的是密炼机。
步骤1)所述的密炼机的购买商家为江苏常州苏研科技有限公司，型号为S(X)M-0.5L-K。
步骤1)所述的三元乙丙橡胶的塑炼温度为90℃，塑炼时间为6min。
步骤1)所述的丁苯橡胶的塑炼温度为90℃，塑炼时间为6min。
步骤2)所述的混合方式为机械搅拌，转速为800r/min。
步骤2)所述的胶料是在25℃下，静置24h。
步骤3)所述的密炼机的购买商家为江苏常州苏研科技有限公司，型号为S(X)M-0.5L-K。
步骤4)所述的开炼机的购买商家为东莞锡华精密检测仪器有限公司，型号为XH-401C。
步骤4)所述的开炼反应时间为0.4h。
步骤5)所述的开炼机的购买商家为东莞锡华精密检测仪器有限公司，型号为XH-401C。
步骤5)所述的热炼温度为130℃。
步骤5)所述的热炼时间为0.2h。
步骤5)所述的压片是将混炼胶压制成厚度为2mm的薄片。
步骤6)所述的发泡成型为模压法。
步骤6)所述的发泡温度为175℃。
步骤6)所述的发泡时间为450s。
步骤6)所述的发泡成型采用的仪器为硫化机。
步骤6)所述的硫化机的购买商家为东莞锡华精密检测仪器有限公司，型号为XH-406。
实施例2
实施例2提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施步骤同实施例1。按重量份计，包括以下原料：三元乙丙橡胶65份、丁苯橡胶40份、润滑剂1份、促进剂1份、助剂1份、交联剂2份、发泡剂2份、补强剂5份和气凝胶2份。
所述各原料组分同实施例1。
实施例3
实施例3提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施步骤同实施例1。按重量份计，包括以下原料：三元乙丙橡胶85份、丁苯橡胶60份、润滑剂2份、促进剂2份、助剂2份、交联剂4份、发泡剂4份、补强剂7份和气凝胶4份。
所述各原料组分同实施例1。
实施例4
实施例4提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将三元乙丙橡胶的含量替换为250份。
实施例5
实施例5提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于三元乙丙橡胶的含量替换为10份。
实施例6
实施例6提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将润滑硅脂的含量替换为0。
实施例7
实施例7提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将机油的含量替换为0。
实施例8
实施例8提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将机油的粘度等级替换为SAE5W-30，购买商家为德国BP威士高公司，牌号为Supreme。
实施例9
实施例9提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将机油的粘度等级替换为SAE0W-40，购买商家为法国道达尔公司，牌号为FINA FIRST。
实施例10
实施例10提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将机油的粘度指数替换为159，购买商家为德国BP威士高公司，牌号为7000PE。
实施例11
实施例11提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将机油的粘度指数替换为193，购买商家为爱思开能源润滑油(天津)有限公司，牌号为ZIC TOP。
实施例12
实施例12提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体制备方法同实施例1，不同之处在于将润滑硅脂的锥入度替换为120×(0.1mm)，购买商家为锐先(上海)化学品有限公司，牌号为FT 7602。
实施例13
实施例13提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将润滑硅脂的锥入度替换为350×(0.1mm)，购买商家为锐先(上海)化学品有限公司，牌号为FT 7903D。
实施例14
实施例14提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将润滑硅脂的滴点替换为183℃，购买商家为锐先(上海)化学品有限公司，牌号为FT 7007。
实施例15
实施例15提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将润滑硅脂的滴点替换为340℃，购买商家为锐先(上海)化学品有限公司，牌号为FT 3003。
实施例16
实施例16提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将机油的含量与润滑硅脂的重量比替换为4：1。
实施例17
实施例17提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将机油和润滑硅脂的重量比替换为1：2。
实施例18
实施例18提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将碳酸氢钠的含量替换为0。
实施例19
实施例19提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将4,4’-氧代双苯磺酰肼的含量替换为0。
实施例20
实施例20提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将4,4’-氧代双苯磺酰肼和碳酸氢钠的重量比替换为5：1。
实施例21
实施例21提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将4,4’-氧代双苯磺酰肼和碳酸氢钠的重量比替换为1：3。
实施例22
实施例22提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将胶质碳酸钙替换为炭黑，购买商家为山东淄博市临淄华光化工厂，牌号为HG-1B。
实施例23
实施例23提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将胶质碳酸钙的粒度替换为600目，购买商家为清远市高峰粉体有限公司，牌号为GF600。
实施例24
实施例24提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将胶质碳酸钙的粒度替换为2000目，购买商家为清远市高峰粉体有限公司，牌号为GF2000。
实施例25
实施例25提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将开炼温度替换为100℃。
实施例26
实施例26提供了一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于将开炼温度替换为150℃。
性能评价
1、硬度：根据标准HG/T 2489-2007，采用邵氏C型硬度计在试样表面直接进行测试，每个试样随机测试6次，求取平均值作为该试样的最终硬度。
2、耐磨性：根据ISO 4649标准，先对泡沫材料进行裁样，随后将试样放入夹具进行测试，夹具荷重10N。滚筒直径为150mm，转速40r/min，摩擦距离为40m。测试样品直径16mm，厚度不小于6mm。实验时，在规定的载荷(10N)下，对试样进行摩擦，进而计算磨耗量。磨耗量值越小，说明发泡橡胶的耐磨性越好。磨耗量的计算公式：A＝(Δm×200mg)/(Q×S)
式中：A—磨耗量，单位为mm3；Δm—样品摩擦前后质量差，单位为g；Q—标准胶磨耗值，单位为mg；S—测试样品的密度，单位为g/cm3。
3、断裂伸长率：根据标准GB/T 6344-2008测试泡沫材料的断裂伸长率，测试样品条横截面应为矩形，带表皮且无明显缺陷。拉伸测试样品为哑铃型。将拉力机置零，样品放在夹具上，调整样品位置，使其上下对称，随后开启设备，速度为500±50mm/min，将最大载荷、断裂瞬间的距离进行记录。
断裂伸长率的计算公式：Eb＝(L-L0)/L0×100％
式中：Eb—断裂伸长率，％；L—样品断裂时标距的距离，单位为mm；L0—样品原始标距距离，单位为mm。
4、泡孔的均匀性：将制得的发泡橡胶样品切成薄片，在显微镜下观察泡孔的大小，其中，泡孔均匀性的判定方法为：均匀—80％及以上泡孔大小一致；较均匀—60％～80％泡孔大小一致；不太均匀—40％～60％泡孔大小一致；不均匀—40％及以下泡孔大小一致。
表1性能测试表征
Figure BDA0002178896230000261
Figure BDA0002178896230000271
由表1可知，本发明中的含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的泡孔大小均匀，且具有较高的硬度，优异的耐磨、耐候性和良好的断裂伸长率。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、将三元乙丙橡胶和丁苯橡胶进行塑炼；
2)、将塑炼后的三元乙丙橡胶与丁苯橡胶混合成胶料，在20～30℃下，静置12～36h；
3)、将胶料加入密炼机中，再加入润滑剂、促进剂和助剂，制得混合物；
4)、将混合物放入开炼机中，再加入交联剂、发泡剂、补强剂和气凝胶，开炼温度125～135℃，静置12～36h，得混炼胶；
5)、将混炼胶放入开炼机中进行热炼，热炼温度128～132℃，压片，得到硫化所需的材料；
6)、将得到的材料进行发泡成型，即得发泡样品；
其中，所述的润滑剂为机油、硅油、润滑硅脂、脂肪酸二乙醇酰胺、油酸、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚对羟基苯甲酸酯中的一种或几种的组合；
所述的发泡剂为偶氮二异丁睛、偶氮二甲酰胺、4,4’-氧代双苯磺酰肼、N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢钙、碳酸氢铵、碳酸铵、亚碳酸铵、水玻璃、碳化硅中的一种或几种的组合；
所述的补强剂为炭黑、白炭黑、蒙脱土、凹凸棒土、陶土、碳酸钙、纤维、粉煤灰、酚醛树脂、苯乙烯树脂、木质素、钛白粉、叶蜡石、海泡石、滑石粉、硫酸钡、立德粉中的一种或几种的组合。
2.根据权利要求1所述的含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其特征在于，按重量份计，包括以下原料：三元乙丙橡胶65～85份、丁苯橡胶40～60份、润滑剂1～2份、促进剂1～2份、助剂1～2份、交联剂2～4份、发泡剂2～4份、补强剂5～7份和气凝胶2～4份。
3.根据权利要求1所述的含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其特征在于，所述的三元乙丙橡胶与丁苯橡胶的重量比为(1～2)：1。
4.根据权利要求1所述的含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其特征在于，所述的机油的粘度等级为SAE0W-30。
5.根据权利要求1所述的含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其特征在于，所述的润滑硅脂的锥入度为(210～240)×(0.1mm)，其中0.1mm表示锥入度的单位。
6.根据权利要求1所述的含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其特征在于，所述的机油与润滑硅脂的重量比为(1～3)：1。
7.根据权利要求1所述的含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其特征在于，所述的4,4’-氧代双苯磺酰肼和碳酸氢钠的重量比为(1～3)：1。
8.根据权利要求1所述的含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其特征在于，所述的碳酸钙为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、胶质碳酸钙中的一种或几种的组合。
9.根据权利要求1所述的含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶的制备方法，其特征在于，所述的补强剂和润滑剂的重量比为(2～6)：1。
10.一种根据权利要求1～9任一项所述的制备方法制得的含有气凝胶的高耐候性发泡橡胶。
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