CN111154153A - 石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：天然橡胶55～65份、顺丁橡胶12～18份、丁腈橡胶12～18份、白炭黑4～6份、纳米介质4～6份、石墨烯1.5～2.5份、氧化锌1.2～1.6份、热稳定剂3.5～4.5份、流动助剂5～7份、发泡剂1.8～2.8份。本发明的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料通过精选原料组成，并优化各原料含量，使本发明的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的密度低，具有超轻性；且具有耐磨性能优异，拉伸强度高，力学性能好，耐用性好；此外，硬度高；适合作为皮鞋底材料使用。

Description

石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子复合发泡材料技术领域，具体涉及一种石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料及其制备方法。
背景技术
目前的各种鞋底大多由EVA或橡胶材料制成，成本都较为可控，并且弹性，硬度等性能都可根据需要进行调整，基本已经满足人们的要求。
天然橡胶是橡胶材料中物理力学性能与工艺加工性能协调性最好的品种，目前已被广泛应用于日常生活、医疗卫生、交通运输、农业、科学试验、国防等领域。随着社会的发展，人们对产品的性能提出了更高的要求，比如：橡胶发泡鞋底，传统橡胶发泡鞋底重量大、耐磨性能达不到要求，并且抗热收缩差，往往需要对其进行改性。
石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。
但是，目前所使用的鞋底发泡材料还存在以下问题：
1、通常皮鞋鞋底密度高，比较沉重，穿着舒适度不够高，而鞋底发泡材料太过柔软，容易变形，且耐磨性能较差，不适合作为皮鞋鞋底材料使用时；
2、经发泡后，拉伸强度大大降低，力学性能差，不耐用，综合使用性能差；或者发泡程度低，不具有良好的轻便性。
发明内容
基于上述情况，本发明的目的在于提供一种石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料及其制备方法，可有效解决以上问题。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
天然橡胶55～65份、顺丁橡胶12～18份、丁腈橡胶12～18份、白炭黑4～6份、纳米介质4～6份、石墨烯1.5～2.5份、氧化锌1.2～1.6份、热稳定剂3.5～4.5份、流动助剂5～7份、发泡剂1.8～2.8份。
优选的，所述石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料包括以下重量份的原料：
天然橡胶60份、顺丁橡胶15份、丁腈橡胶15份、白炭黑5份、纳米介质5份、石墨烯2份、氧化锌1.4份、热稳定剂4份、流动助剂6份、发泡剂2.3份。
优选的，所述流动助剂为氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合物。
优选的，所述氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合物中氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的质量之比为1：(0.6～0.7)。
优选的，所述交联剂为橡胶交联剂MMG。
优选的，所述热稳定剂为硬脂酸和硬脂酸锌的混合物。
优选的，所述硬脂酸和硬脂酸锌的混合物中硬脂酸和硬脂酸锌的质量之比为1：(0.7～0.8)。
优选的，所述发泡剂为AC发泡剂。
优选的，所述纳米介质为纳米碳酸钙。
本发明还提供一种所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的制备方法，包括下列步骤：
1)按重量份分别称取所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的各原料；
2)将天然橡胶送入密炼机，在温度为120～125℃的条件下进行素炼10～15min，出料，素炼完毕后的天然橡胶室温存放48h以上，备用；
3)将除交联剂、发泡剂以外的原料组分倒入密炼机里进行混炼，当温度到达温度为100～105℃时进行第一次翻料；当温度到达110～115℃时进行第二次翻料，并继续混炼7～10min；
4)继续升温，当温度到达120～125℃时进行第三次翻料时，将交联剂加入密炼机中继续混炼，混炼时间为4～6min；
5)再将发泡剂加入密炼机中充分混炼均匀，混炼时间为7～9min，得到混合物；
6)然后将所述混合物采用模压发泡或注射发泡，得到所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的天然橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、白炭黑、纳米介质、石墨烯、氧化锌、热稳定剂、流动助剂、发泡剂，使本发明的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的密度低，具有超轻性；且具有耐磨性能优异，拉伸强度高，力学性能好，耐用性好；此外，硬度高；适合作为皮鞋底材料使用。
本发明的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的原料中，添加了适当比例的天然橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶作为基体材料，保证了良好的力学性能等。
本发明的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的原料中，添加了适当比例的白炭黑、纳米介质、石墨烯，配合热稳定剂、流动助剂(优选为氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合物)、交联剂(优选为橡胶交联剂MMG)、发泡剂，白炭黑、纳米介质、石墨烯在本发明的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的原料体系中分散均匀，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，使本发明的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的耐磨性能得到显著提升，拉伸强度显著提高，硬度显著提高，保证了本发明的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的适合作为皮鞋底材料使用。
本发明的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料主要用做鞋底材料，其应用领域不限于鞋材领域，还可用于其他领域。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
天然橡胶55～65份、顺丁橡胶12～18份、丁腈橡胶12～18份、白炭黑4～6份、纳米介质4～6份、石墨烯1.5～2.5份、氧化锌1.2～1.6份、热稳定剂3.5～4.5份、流动助剂5～7份、发泡剂1.8～2.8份。
在本实施例中，所述石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料包括以下重量份的原料：
天然橡胶60份、顺丁橡胶15份、丁腈橡胶15份、白炭黑5份、纳米介质5份、石墨烯2份、氧化锌1.4份、热稳定剂4份、流动助剂6份、发泡剂2.3份。
在本实施例中，所述流动助剂为氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合物。
在本实施例中，所述氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合物中氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的质量之比为1：(0.6～0.7)。
在本实施例中，所述交联剂为橡胶交联剂MMG。。
在本实施例中，所述热稳定剂为硬脂酸和硬脂酸锌的混合物。
在本实施例中，所述硬脂酸和硬脂酸锌的混合物中硬脂酸和硬脂酸锌的质量之比为1：(0.7～0.8)。
在本实施例中，所述发泡剂为AC发泡剂。
在本实施例中，所述纳米介质为纳米碳酸钙。
本实施例还提供一种所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的制备方法，包括下列步骤：
1)按重量份分别称取所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的各原料；
2)将天然橡胶送入密炼机，在温度为120～125℃的条件下进行素炼10～15min，出料，素炼完毕后的天然橡胶室温存放48h以上，备用；
3)将除交联剂、发泡剂以外的原料组分倒入密炼机里进行混炼，当温度到达温度为100～105℃时进行第一次翻料；当温度到达110～115℃时进行第二次翻料，并继续混炼7～10min；
4)继续升温，当温度到达120～125℃时进行第三次翻料时，将交联剂加入密炼机中继续混炼，混炼时间为4～6min；
5)再将发泡剂加入密炼机中充分混炼均匀，混炼时间为7～9min，得到混合物；
6)然后将所述混合物采用模压发泡或注射发泡，得到所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料。
实施例2：
一种石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
天然橡胶55份、顺丁橡胶12份、丁腈橡胶12份、白炭黑4份、纳米介质4份、石墨烯1.5份、氧化锌1.2份、热稳定剂3.5份、流动助剂5份、发泡剂1.8份。
在本实施例中，所述流动助剂为氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合物。
在本实施例中，所述氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合物中氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的质量之比为1：0.6。
在本实施例中，所述交联剂为橡胶交联剂MMG。。
在本实施例中，所述热稳定剂为硬脂酸和硬脂酸锌的混合物。
在本实施例中，所述硬脂酸和硬脂酸锌的混合物中硬脂酸和硬脂酸锌的质量之比为1：0.7。
在本实施例中，所述发泡剂为AC发泡剂。
在本实施例中，所述纳米介质为纳米碳酸钙。
在本实施例中，所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的制备方法，包括下列步骤：
1)按重量份分别称取所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的各原料；
2)将天然橡胶送入密炼机，在温度为120℃的条件下进行素炼15min，出料，素炼完毕后的天然橡胶室温存放48h以上，备用；
3)将除交联剂、发泡剂以外的原料组分倒入密炼机里进行混炼，当温度到达温度为100℃时进行第一次翻料；当温度到达110℃时进行第二次翻料，并继续混炼10min；
4)继续升温，当温度到达120℃时进行第三次翻料时，将交联剂加入密炼机中继续混炼，混炼时间为6min；
5)再将发泡剂加入密炼机中充分混炼均匀，混炼时间为9min，得到混合物；
6)然后将所述混合物采用模压发泡或注射发泡，得到所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料。
实施例3：
一种石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
天然橡胶65份、顺丁橡胶18份、丁腈橡胶18份、白炭黑6份、纳米介质6份、石墨烯2.5份、氧化锌1.6份、热稳定剂4.5份、流动助剂7份、发泡剂2.8份。
在本实施例中，所述流动助剂为氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合物。
在本实施例中，所述氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合物中氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的质量之比为1：0.7。
在本实施例中，所述交联剂为橡胶交联剂MMG。。
在本实施例中，所述热稳定剂为硬脂酸和硬脂酸锌的混合物。
在本实施例中，所述硬脂酸和硬脂酸锌的混合物中硬脂酸和硬脂酸锌的质量之比为1：0.8。
在本实施例中，所述发泡剂为AC发泡剂。
在本实施例中，所述纳米介质为纳米碳酸钙。
在本实施例中，所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的制备方法，包括下列步骤：
1)按重量份分别称取所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的各原料；
2)将天然橡胶送入密炼机，在温度为125℃的条件下进行素炼10min，出料，素炼完毕后的天然橡胶室温存放48h以上，备用；
3)将除交联剂、发泡剂以外的原料组分倒入密炼机里进行混炼，当温度到达温度为105℃时进行第一次翻料；当温度到达115℃时进行第二次翻料，并继续混炼7min；
4)继续升温，当温度到达125℃时进行第三次翻料时，将交联剂加入密炼机中继续混炼，混炼时间为4min；
5)再将发泡剂加入密炼机中充分混炼均匀，混炼时间为7min，得到混合物；
6)然后将所述混合物采用模压发泡或注射发泡，得到所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料。
实施例4：
一种石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
天然橡胶60份、顺丁橡胶15份、丁腈橡胶15份、白炭黑5份、纳米介质5份、石墨烯2份、氧化锌1.4份、热稳定剂4份、流动助剂6份、发泡剂2.3份。
在本实施例中，所述流动助剂为氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合物。
在本实施例中，所述氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合物中氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的质量之比为1：0.65。
在本实施例中，所述交联剂为橡胶交联剂MMG。。
在本实施例中，所述热稳定剂为硬脂酸和硬脂酸锌的混合物。
在本实施例中，所述硬脂酸和硬脂酸锌的混合物中硬脂酸和硬脂酸锌的质量之比为1：0.75。
在本实施例中，所述发泡剂为AC发泡剂。
在本实施例中，所述纳米介质为纳米碳酸钙。
在本实施例中，所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的制备方法，包括下列步骤：
1)按重量份分别称取所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的各原料；
2)将天然橡胶送入密炼机，在温度为122℃的条件下进行素炼13min，出料，素炼完毕后的天然橡胶室温存放48h以上，备用；
3)将除交联剂、发泡剂以外的原料组分倒入密炼机里进行混炼，当温度到达温度为102℃时进行第一次翻料；当温度到达113℃时进行第二次翻料，并继续混炼8min；
4)继续升温，当温度到达122℃时进行第三次翻料时，将交联剂加入密炼机中继续混炼，混炼时间为5min；
5)再将发泡剂加入密炼机中充分混炼均匀，混炼时间为8min，得到混合物；
6)然后将所述混合物采用模压发泡或注射发泡，得到所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料。
下面对本发明实施例2至实施例4得到的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料以及普通缓震发泡材料进行性能测试，测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002367365000000061
Figure BDA0002367365000000071
从上表分析可知，本发明的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的密度低，具有超轻性；且具有耐磨性能优异，拉伸强度高，力学性能好，耐用性好；此外，硬度高；适合作为皮鞋底材料使用。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
天然橡胶55～65份、顺丁橡胶12～18份、丁腈橡胶12～18份、白炭黑4～6份、纳米介质4～6份、石墨烯1.5～2.5份、氧化锌1.2～1.6份、热稳定剂3.5～4.5份、流动助剂5～7份、发泡剂1.8～2.8份。
2.根据权利要求1所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料，其特征在于，所述石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料包括以下重量份的原料：
天然橡胶60份、顺丁橡胶15份、丁腈橡胶15份、白炭黑5份、纳米介质5份、石墨烯2份、氧化锌1.4份、热稳定剂4份、流动助剂6份、发泡剂2.3份。
3.根据权利要求1所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料，其特征在于，所述流动助剂为氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合物。
4.根据权利要求3所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料，其特征在于，所述氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合物中氧化聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的质量之比为1：(0.6～0.7)。
5.根据权利要求1所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料，其特征在于，所述交联剂为橡胶交联剂MMG。
6.根据权利要求1所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料，其特征在于，所述热稳定剂为硬脂酸和硬脂酸锌的混合物。
7.根据权利要求6所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料，其特征在于，所述硬脂酸和硬脂酸锌的混合物中硬脂酸和硬脂酸锌的质量之比为1：(0.7～0.8)。
8.根据权利要求1所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料，其特征在于，所述发泡剂为AC发泡剂。
9.根据权利要求1所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料，其特征在于，所述纳米介质为纳米碳酸钙。
10.一种如权利要求1～9任一项所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
1）按重量份分别称取所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料的各原料；
2）将天然橡胶送入密炼机，在温度为120～125℃的条件下进行素炼10～15min，出料，素炼完毕后的天然橡胶室温存放48h以上，备用；
3）将除交联剂、发泡剂以外的原料组分倒入密炼机里进行混炼，当温度到达温度为100～105℃时进行第一次翻料；当温度到达110～115℃时进行第二次翻料，并继续混炼7～10min；
4）继续升温，当温度到达120～125℃时进行第三次翻料时，将交联剂加入密炼机中继续混炼，混炼时间为4～6min；
5）再将发泡剂加入密炼机中充分混炼均匀，混炼时间为7～9min，得到混合物；
然后将所述混合物采用模压发泡或注射发泡，得到所述的石墨烯天然橡胶高分子皮鞋底复合发泡材料。
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