CN111286094A - 一种运动鞋底用橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种运动鞋底用橡胶材料及其制备方法，制备运动鞋底用橡胶材料的原料按其重量份包括：异戊橡胶、氢化丁腈橡胶、顺丁橡胶、改性硫酸钙晶须、改性木粉、氮化硅晶须、纳米二氧化硅、硬脂酸、石蜡、棕榈油、纳米碳化硅、硅藻土、硬质陶土、活性碳酸钙、硅烷偶联剂、硫磺、促进剂。本发明制备的运动鞋底用橡胶材料的硬度大，耐磨耐折性能优异，回弹性好，并且制备方法简单，操作周期短，具有较大的经济效益。

Description

一种运动鞋底用橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及鞋底材料技术领域，具体涉及一种运动鞋底用橡胶材料及其制备方法。
背景技术
随着制鞋业的迅速发展，鞋底材料主要向舒适性和功能性方面发展。运动鞋底由于其特殊的运动性，对鞋底的耐磨性能、耐折性能和弹性提出更高的要求。然而目前运动橡胶鞋底材料虽然具有优异的耐磨性和耐折性，但硬度较大，穿着舒适性差，而硬度较小的鞋底材料不仅耐磨性较差，在穿着一定时间会出现被变形的情况。
中国专利CN105524310A公开了一种高耐磨橡胶鞋底材料，包括以下组分：丁腈橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、聚丁二酸丁二醇酯、聚对苯乙烯磺酸钠、改性蒙脱土、棕榈油、促进剂、交联剂和抗氧剂。但是该专利制备的高耐磨橡胶鞋底材料的耐折性不佳。
中国专利CN108192162A公开了一种运动鞋底用耐磨橡胶，包括顺丁橡胶、环氧异戊橡胶、氢化丁腈橡胶、均匀剂、硅烷偶联剂、补强剂、锌氧粉、聚乙二醇、硬脂酸锌、硫化剂、促进剂、增粘剂、软化油、防老剂和石蜡。但是该专利制备的运动鞋底用耐磨橡胶的回弹性不佳。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种运动鞋底用橡胶材料及其制备方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种运动鞋底用橡胶材料，制备运动鞋底用橡胶材料的原料按其重量份包括：异戊橡胶10份～25份、氢化丁腈橡胶25份～45份、顺丁橡胶30份～50份、改性硫酸钙晶须1.2份～3.5份、改性木粉1.6份～3.2份、氮化硅晶须0.8份～1.6份、纳米二氧化硅1.2份～3.5份、硬脂酸2份～5份、石蜡1.2份～2.5份、棕榈油3份～6份、纳米碳化硅1份～4份、硅藻土1.5份～4.5份、硬质陶土2.2份～5份、活性碳酸钙2.5份～6.5份、硅烷偶联剂0.2份～0.5份、硫磺1.3份～2.7份、促进剂0.6份～1.4份。
其中，氮化硅晶须作为橡胶材料的增强剂可以提高材料的力学性能，补充其他增强材料带来的间隙，使复合材料的强度更加均匀；硫酸钙晶须和氮化硅晶须可承受大于3％的应变而不产生永久变形的材料，将其添加到橡胶材料中，可以提高橡胶材料的弹性，并采用壳聚糖对硫酸钙晶须进行包裹改性，增加材料的回弹效果，使材料的质地更加柔软，长时间压制也不会变形变薄；硅藻土、硬质陶土、活性碳酸钙、改性木粉作为填充剂，具有价格低廉，与橡胶的分散混合性好，不影响加工性的特点，而木粉经改性处理提高了与橡胶材料的相容性；纳米碳化硅、氮化硅晶须、纳米二氧化硅还可以提高材料的强度和耐磨性。
进一步的，改性硫酸钙晶须的制备方法包括：将4g～8g的壳聚糖加入到1L的醋酸溶液中，超声分散3分钟，制成浓度为4g/L～8g/L的壳聚糖的醋酸溶液；将硫酸钙晶须加入到壳聚糖的醋酸溶液中，搅拌混合20分钟，经烘干得到改性硫酸钙晶须。
更进一步的，硫酸钙晶须的平均长度在50微米～100微米之间。
更进一步的，醋酸溶液的浓度为15wt％～30wt％。
进一步的，改性木粉的制备方法包括：将10份的木粉放到氢氧化钠溶液中浸泡2小时，烘干至含水量在2％～5％后，加入0.4份～0.6份的氯化石蜡混合均匀，再加入0.5份～0.8份的羟甲基纤维素，混合均匀后，造粒，烘干，得到改性木粉。其中，改性处理后的木粉与橡胶的相容性增加。
更进一步的，氢氧化钠溶液的浓度为10wt％～20wt％。
进一步的，制备运动鞋底用橡胶材料的原料按其重量份包括：异戊橡胶18份、氢化丁腈橡胶35份、顺丁橡胶40份、改性硫酸钙晶须2.3份、改性木粉2.4份、氮化硅晶须1.2份、纳米二氧化硅2.3份、硬脂酸3.5份、石蜡1.8份、棕榈油4.5份、纳米碳化硅2.5份、硅藻土3.0份、硬质陶土3.6份、活性碳酸钙4.5份、硅烷偶联剂0.35份、硫磺2.0份、促进剂1.0份。
本发明的另一发明目的在于提供一种运动鞋底用橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S10，按上述重量份称取制备运动鞋底用橡胶材料的原料；
步骤S20，将上述重量份的氮化硅晶须、纳米二氧化硅、纳米碳化硅、棕榈油和硅烷偶联剂混合，并放到搅拌机中搅拌20分钟，得到预混料1；
步骤S30，将上述重量份的硅藻土、硬质陶土、活性碳酸钙加入到异戊橡胶中，混炼10分钟，得到预混料2；
步骤S40，将上述重量份的氢化丁腈橡胶、顺丁橡胶、改性硫酸钙晶须、改性木粉、硬脂酸和石蜡放到高速混合机中，110℃～125℃下搅拌5分钟后，冷却至50℃，加入上述重量份的硫磺、促进剂、步骤S20得到的预混料1和步骤S30得到的预混料2，搅拌5分钟，转移至密炼机中，密炼5分钟～10分钟，再经造粒机造粒，得到运动鞋底用橡胶材料。
进一步的，步骤S20中，搅拌机的转速为1400r/min～1600r/min。
进一步的，步骤S30中，混炼的温度为30℃～40℃。
本发明的优点是：
(1)本发明制备的运动鞋底用橡胶材料以氢化丁腈橡胶和顺丁橡胶为基体材料，氢化丁腈橡胶和顺丁橡胶赋予材料较高的强度、耐磨性和抗撕裂性能，配合添加适量的异戊橡胶，改善产品的弹性和加工性能；
(2)本发明制备的运动鞋底用橡胶材料添加硫酸钙晶须和氮化硅晶须，可以提高橡胶材料的弹性，并采用壳聚糖对硫酸钙晶须进行包裹改性，增加材料的回弹效果，使材料的质地更加柔软，长时间压制也不会变形变薄；
(3)本发明制备的运动鞋底用橡胶材料的硬度大，耐磨耐折性能优异，回弹性好，并且制备方法简单，操作周期短，具有较大的经济效益。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明一种运动鞋底用橡胶材料的实施例1～5和对比例配方如表1所示：
表1、
Figure BDA0002410858990000041
Figure BDA0002410858990000051
实施例1
一种运动鞋底用橡胶材料，通过以下方法制备：
步骤S10，改性硫酸钙晶须的制备：将6g的壳聚糖加入到1L浓度为20wt％的醋酸溶液中，超声分散3分钟，制成浓度为6g/L的壳聚糖的醋酸溶液；将平均长度在50微米～100微米之间的硫酸钙晶须加入到壳聚糖的醋酸溶液中，搅拌混合20分钟，经过滤、烘干得到改性硫酸钙晶须；
步骤S20，改性木粉的制备：将10份的木粉放到浓度为15wt％的氢氧化钠溶液中浸泡2小时，烘干至含水量在3.5％后，加入0.5份的氯化石蜡混合均匀，再加入0.65份的羟甲基纤维素，混合均匀后，造粒，烘干，得到改性木粉；
步骤S30，按上述重量份称取制备运动鞋底用橡胶材料的原料；
步骤S40，将上述重量份的氮化硅晶须、纳米二氧化硅、纳米碳化硅、棕榈油和硅烷偶联剂混合，并放到搅拌机中，1500r/min搅拌20分钟，得到预混料1；
步骤S50，将上述重量份的硅藻土、硬质陶土、活性碳酸钙加入到异戊橡胶中，35℃混炼10分钟，得到预混料2；
步骤S60，将上述重量份的氢化丁腈橡胶、顺丁橡胶、改性硫酸钙晶须、改性木粉、硬脂酸和石蜡放到高速混合机中，115℃下搅拌5分钟后，冷却至50℃，加入上述重量份的硫磺、促进剂、步骤S40得到的预混料1和步骤S50得到的预混料2，搅拌5分钟，转移至密炼机中，密炼8分钟，再经造粒机造粒，得到运动鞋底用橡胶材料。
实施例2
一种运动鞋底用橡胶材料，通过以下方法制备：
步骤S10，改性硫酸钙晶须的制备：将4g的壳聚糖加入到1L浓度为15wt％的醋酸溶液中，超声分散3分钟，制成浓度为4g/L的壳聚糖的醋酸溶液；将平均长度在50微米～100微米之间的硫酸钙晶须加入到壳聚糖的醋酸溶液中，搅拌混合20分钟，经烘干得到改性硫酸钙晶须；
步骤S20，改性木粉的制备：将10份的木粉放到浓度为10wt％的氢氧化钠溶液中浸泡2小时，烘干至含水量在2％后，加入0.4份的氯化石蜡混合均匀，再加入0.5份的羟甲基纤维素，混合均匀后，造粒，烘干，得到改性木粉；
步骤S30，按上述重量份称取制备运动鞋底用橡胶材料的原料；
步骤S40，将上述重量份的氮化硅晶须、纳米二氧化硅、纳米碳化硅、棕榈油和硅烷偶联剂混合，并放到搅拌机中，1400r/min搅拌20分钟，得到预混料1；
步骤S50，将上述重量份的硅藻土、硬质陶土、活性碳酸钙加入到异戊橡胶中，30℃混炼10分钟，得到预混料2；
步骤S60，将上述重量份的氢化丁腈橡胶、顺丁橡胶、改性硫酸钙晶须、改性木粉、硬脂酸和石蜡放到高速混合机中，110℃下搅拌5分钟后，冷却至50℃，加入上述重量份的硫磺、促进剂、步骤S40得到的预混料1和步骤S50得到的预混料2，搅拌5分钟，转移至密炼机中，密炼5分钟，再经造粒机造粒，得到运动鞋底用橡胶材料。
实施例3
一种运动鞋底用橡胶材料，通过以下方法制备：
步骤S10，改性硫酸钙晶须的制备：将8g的壳聚糖加入到1L浓度为30wt％的醋酸溶液中，超声分散3分钟，制成浓度为8g/L的壳聚糖的醋酸溶液；将平均长度在50微米～100微米之间的硫酸钙晶须加入到壳聚糖的醋酸溶液中，搅拌混合20分钟，经烘干得到改性硫酸钙晶须；
步骤S20，改性木粉的制备：将10份的木粉放到浓度为20wt％的氢氧化钠溶液中浸泡2小时，烘干至含水量在5％后，加入0.6份的氯化石蜡混合均匀，再加入0.8份的羟甲基纤维素，混合均匀后，造粒，烘干，得到改性木粉；
步骤S30，按上述重量份称取制备运动鞋底用橡胶材料的原料；
步骤S40，将上述重量份的氮化硅晶须、纳米二氧化硅、纳米碳化硅、棕榈油和硅烷偶联剂混合，并放到搅拌机中，1600r/min搅拌20分钟，得到预混料1；
步骤S50，将上述重量份的硅藻土、硬质陶土、活性碳酸钙加入到异戊橡胶中，40℃混炼10分钟，得到预混料2；
步骤S60，将上述重量份的氢化丁腈橡胶、顺丁橡胶、改性硫酸钙晶须、改性木粉、硬脂酸和石蜡放到高速混合机中，125℃下搅拌5分钟后，冷却至50℃，加入上述重量份的硫磺、促进剂、步骤S40得到的预混料1和步骤S50得到的预混料2，搅拌5分钟，转移至密炼机中，密炼10分钟，再经造粒机造粒，得到运动鞋底用橡胶材料。
实施例4
一种运动鞋底用橡胶材料，通过以下方法制备：
步骤S10，改性硫酸钙晶须的制备：将5g的壳聚糖加入到1L浓度为20wt％的醋酸溶液中，超声分散3分钟，制成浓度为5g/L的壳聚糖的醋酸溶液；将平均长度在50微米～100微米之间的硫酸钙晶须加入到壳聚糖的醋酸溶液中，搅拌混合20分钟，经烘干得到改性硫酸钙晶须；
步骤S20，改性木粉的制备：将10份的木粉放到浓度为12wt％的氢氧化钠溶液中浸泡2小时，烘干至含水量在3％后，加入0.5份的氯化石蜡混合均匀，再加入0.6份的羟甲基纤维素，混合均匀后，造粒，烘干，得到改性木粉；
步骤S30，按上述重量份称取制备运动鞋底用橡胶材料的原料；
步骤S40，将上述重量份的氮化硅晶须、纳米二氧化硅、纳米碳化硅、棕榈油和硅烷偶联剂混合，并放到搅拌机中，1450r/min搅拌20分钟，得到预混料1；
步骤S50，将上述重量份的硅藻土、硬质陶土、活性碳酸钙加入到异戊橡胶中，35℃混炼10分钟，得到预混料2；
步骤S60，将上述重量份的氢化丁腈橡胶、顺丁橡胶、改性硫酸钙晶须、改性木粉、硬脂酸和石蜡放到高速混合机中，115℃下搅拌5分钟后，冷却至50℃，加入上述重量份的硫磺、促进剂、步骤S40得到的预混料1和步骤S50得到的预混料2，搅拌5分钟，转移至密炼机中，密炼6分钟，再经造粒机造粒，得到运动鞋底用橡胶材料。
实施例5
一种运动鞋底用橡胶材料，通过以下方法制备：
步骤S10，改性硫酸钙晶须的制备：将7g的壳聚糖加入到1L浓度为25wt％的醋酸溶液中，超声分散3分钟，制成浓度为7g/L的壳聚糖的醋酸溶液；将平均长度在50微米～100微米之间的硫酸钙晶须加入到壳聚糖的醋酸溶液中，搅拌混合20分钟，经烘干得到改性硫酸钙晶须；
步骤S20，改性木粉的制备：将10份的木粉放到浓度为18wt％的氢氧化钠溶液中浸泡2小时，烘干至含水量在4％后，加入0.5份的氯化石蜡混合均匀，再加入0.7份的羟甲基纤维素，混合均匀后，造粒，烘干，得到改性木粉；
步骤S30，按上述重量份称取制备运动鞋底用橡胶材料的原料；
步骤S40，将上述重量份的氮化硅晶须、纳米二氧化硅、纳米碳化硅、棕榈油和硅烷偶联剂混合，并放到搅拌机中，1550r/min搅拌20分钟，得到预混料1；
步骤S50，将上述重量份的硅藻土、硬质陶土、活性碳酸钙加入到异戊橡胶中，40℃混炼10分钟，得到预混料2；
步骤S60，将上述重量份的氢化丁腈橡胶、顺丁橡胶、改性硫酸钙晶须、改性木粉、硬脂酸和石蜡放到高速混合机中，120℃下搅拌5分钟后，冷却至50℃，加入上述重量份的硫磺、促进剂、步骤S40得到的预混料1和步骤S50得到的预混料2，搅拌5分钟，转移至密炼机中，密炼8分钟，再经造粒机造粒，得到运动鞋底用橡胶材料。
对比例1
一种运动鞋底用橡胶材料，通过以下方法制备：
步骤S10，按上述重量份称取制备运动鞋底用橡胶材料的原料；
步骤S20，将上述重量份的氮化硅晶须、纳米二氧化硅、纳米碳化硅、棕榈油和硅烷偶联剂混合，并放到搅拌机中，1500r/min搅拌20分钟，得到预混料1；
步骤S30，将上述重量份的硅藻土、硬质陶土、活性碳酸钙加入到异戊橡胶中，35℃混炼10分钟，得到预混料2；
步骤S40，将上述重量份的氢化丁腈橡胶、顺丁橡胶、硫酸钙晶须、木粉、硬脂酸和石蜡放到高速混合机中，115℃下搅拌5分钟后，冷却至50℃，加入上述重量份的硫磺、促进剂、步骤S20得到的预混料1和步骤S30得到的预混料2，搅拌5分钟，转移至密炼机中，密炼8分钟，再经造粒机造粒，得到运动鞋底用橡胶材料。
对比例2
一种运动鞋底用橡胶材料，通过以下方法制备：
步骤S10，按上述重量份称取制备运动鞋底用橡胶材料的原料；
步骤S20，将上述重量份的纳米二氧化硅、纳米碳化硅、棕榈油和硅烷偶联剂混合，并放到搅拌机中，1500r/min搅拌20分钟，得到预混料1；
步骤S30，将上述重量份的硅藻土、硬质陶土、活性碳酸钙加入到异戊橡胶中，35℃混炼10分钟，得到预混料2；
步骤S40，将上述重量份的氢化丁腈橡胶、顺丁橡胶、木粉、硬脂酸和石蜡放到高速混合机中，115℃下搅拌5分钟后，冷却至50℃，加入上述重量份的硫磺、促进剂、步骤S20得到的预混料1和步骤S30得到的预混料2，搅拌5分钟，转移至密炼机中，密炼8分钟，再经造粒机造粒，得到运动鞋底用橡胶材料。
实验例
为了进一步说明本发明的技术进步性，现采用实验进一步说明。
实验方法：对本发明实施例1～5和对比例1、2制备的运动鞋底用橡胶材料进行性能检测，结果如表2所示。
表2.运动鞋底用橡胶材料的性能
Figure BDA0002410858990000101
以上仅为本发明的优选实施例而已，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)

1.一种运动鞋底用橡胶材料，其特征在于，制备所述运动鞋底用橡胶材料的原料按其重量份包括：异戊橡胶10份～25份、氢化丁腈橡胶25份～45份、顺丁橡胶30份～50份、改性硫酸钙晶须1.2份～3.5份、改性木粉1.6份～3.2份、氮化硅晶须0.8份～1.6份、纳米二氧化硅1.2份～3.5份、硬脂酸2份～5份、石蜡1.2份～2.5份、棕榈油3份～6份、纳米碳化硅1份～4份、硅藻土1.5份～4.5份、硬质陶土2.2份～5份、活性碳酸钙2.5份～6.5份、硅烷偶联剂0.2份～0.5份、硫磺1.3份～2.7份、促进剂0.6份～1.4份。
2.根据权利要求1所述的运动鞋底用橡胶材料，其特征在于，所述改性硫酸钙晶须的制备方法包括：将壳聚糖加入到的醋酸溶液中，超声分散3分钟，制成浓度为4g/L～8g/L的壳聚糖的醋酸溶液；将硫酸钙晶须加入到壳聚糖的醋酸溶液中，搅拌混合20分钟，经烘干得到改性硫酸钙晶须。
3.根据权利要求2所述的运动鞋底用橡胶材料，其特征在于，所述硫酸钙晶须的平均长度在50微米～100微米之间。
4.根据权利要求2所述的运动鞋底用橡胶材料，其特征在于，所述醋酸溶液的浓度为15wt％～30wt％。
5.根据权利要求1所述的运动鞋底用橡胶材料，其特征在于，所述改性木粉的制备方法包括：将10份的木粉放到氢氧化钠溶液中浸泡2小时，烘干至含水量在2％～5％后，加入0.4份～0.6份的氯化石蜡混合均匀，再加入0.5份～0.8份的羟甲基纤维素，混合均匀后，造粒，烘干，得到改性木粉。
6.根据权利要求5所述的运动鞋底用橡胶材料，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的浓度为10wt％～20wt％。
7.根据权利要求1所述的运动鞋底用橡胶材料，其特征在于，制备所述运动鞋底用橡胶材料的原料按其重量份包括：异戊橡胶18份、氢化丁腈橡胶35份、顺丁橡胶40份、改性硫酸钙晶须2.3份、改性木粉2.4份、氮化硅晶须1.2份、纳米二氧化硅2.3份、硬脂酸3.5份、石蜡1.8份、棕榈油4.5份、纳米碳化硅2.5份、硅藻土3.0份、硬质陶土3.6份、活性碳酸钙4.5份、硅烷偶联剂0.35份、硫磺2.0份、促进剂1.0份。
8.一种根据权利要求1～7中任一项所述的运动鞋底用橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10，按所述重量份称取制备运动鞋底用橡胶材料的原料；
步骤S20，将所述重量份的氮化硅晶须、纳米二氧化硅、纳米碳化硅、棕榈油和硅烷偶联剂混合，并放到搅拌机中搅拌20分钟，得到预混料1；
步骤S30，将所述重量份的硅藻土、硬质陶土、活性碳酸钙加入到异戊橡胶中，混炼10分钟，得到预混料2；
步骤S40，将所述重量份的氢化丁腈橡胶、顺丁橡胶、改性硫酸钙晶须、改性木粉、硬脂酸和石蜡放到高速混合机中，110℃～125℃下搅拌5分钟后，冷却至50℃，加入所述重量份的硫磺、促进剂、步骤S20得到的预混料1和步骤S30得到的预混料2，搅拌5分钟，转移至密炼机中，密炼5分钟～10分钟，再经造粒机造粒，得到运动鞋底用橡胶材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤S20中，所述搅拌机的转速为1400r/min～1600r/min。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤S30中，所述混炼的温度为30℃～40℃。
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