CN111825894B - 一种止滑材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种止滑材料及其制备方法，止滑材料由以下重量份的原料制成：15‑20份稀土丁二橡胶、35‑45份顺丁橡胶、6‑10份纳米棒材料、1‑1.2份氧化钙、0.5‑1.0份硬脂酸锌、0.7‑0.9份促进剂BZ、1‑1.5份碳纳米管、3‑5份白炭黑、1.0‑1.5份过氧化二异丙苯本发明克服了现有技术的不足，本发明的止滑材料，在干湿状态下的摩擦系数都大于1.0，具有较强的防滑能力。
Description
技术领域
本发明涉及止滑材料技术领域，具体属于一种止滑材料及其制备方法。
背景技术
运动鞋是根据人们参加运动或旅游的特点设计制造的鞋子。运动鞋的鞋底和普通的皮鞋、胶鞋不同，一般都是柔软而富有弹性的，能起一定的缓冲作用。运动时能增强弹性，有的还能防止脚踝受伤。所以，在进行体育运动时，大都要穿运动鞋，尤其是高烈度体能运动，如：篮球、跑步等。为了增加运动鞋在穿戴后运动的安全性，防止人们滑倒摔伤，现有运动鞋的鞋底普遍采用了防滑设计和防滑材料。但是，现有的防滑材料的防滑性能仍然不足，特别是湿状态下的防滑性能，因此，需要开发一种止滑材料，具有较好的防滑性能，能应用与运动鞋和其他防滑领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种止滑材料及其制备方法，克服了现有技术的不足，增强了材料的防滑性能。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种止滑材料，由以下重量份的原料制成：
15-20份稀土丁二橡胶、35-45份顺丁橡胶、6-10份纳米棒材料、1-1.2份氧化钙、0.5-1.0份硬脂酸锌、0.7-0.9份促进剂BZ、1-1.5份碳纳米管、3-5份白炭黑、1.0-1.5份过氧化二异丙苯。
其中，所述的原料还包括2-3份聚丙烯酰胺凝胶。
其中，所述的纳米棒材料为氧化锌纳米棒，氧化锌纳米棒的长度为3-10um、直径为100-2000nm。
制备止滑材料的方法，包括以下步骤：
S1，将稀土丁二橡胶和顺丁橡胶混炼后，依次加入纳米棒材料、氧化钙、硬脂酸锌、促进剂BZ、碳纳米管和白炭黑进行混炼，然后加入过氧化二异丙苯后，混炼均匀，制得混炼胶；
S2，将混炼胶使用单螺杆挤出机进行挤出，挤出后采用拉伸取向，然后硫化，得到硫化橡胶片；
S3，将硫化橡胶片使用取向辊进行取向，取向后压平，得到止滑材料。
其中，所述的单螺杆挤出机各段的温服为：给料段75℃、压缩段80℃、熔融段85℃、计量段80℃、口模75℃。
其中，所述的取向辊包括针辊，所述的针辊表面针长为2.5cm，取向辊在硫化橡胶片表面取向的深度为2.5cm。
为解决上述问题，本发明还采取了以下技术方案如下：
止滑材料由以下重量份的原料制成：15-20份稀土丁二橡胶、35-45份顺丁橡胶、6-10份纳米棒材料、2-3份聚丙烯酰胺凝胶、1-1.2份氧化钙、0.5-1.0份硬脂酸锌、0.7-0.9份促进剂BZ、1-1.5份碳纳米管、3-5份白炭黑、1.0-1.5份过氧化二异丙苯；制备方法为：首先，将稀土丁二橡胶和顺丁橡胶混炼后，依次加入纳米棒材料、氧化钙、硬脂酸锌、聚丙烯酰胺凝胶、促进剂BZ、碳纳米管和白炭黑进行混炼，然后加入过氧化二异丙苯后，混炼均匀，制得混炼胶；然后，将混炼胶使用单螺杆挤出机进行挤出，挤出后采用拉伸取向，然后硫化，得到硫化橡胶片；最后，将硫化橡胶片使用取向辊进行取向，取向后压平，得到止滑材料。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
1、本发明的止滑材料使用线性材料碳纳米管和纳米棒材料作为填充材料，在与稀土丁二橡胶和顺丁橡胶进行密炼的过程中，由于在密炼过程中开炼机单向转动使碳纳米管和纳米棒材料在稀土丁二橡胶和顺丁橡胶基体内发生取向分布，密炼驱使碳纳米管与纳米棒材料的长度方向与开炼机的转动方向相同，使密炼后的混炼胶具有各向异性；
2、本发明还通过单螺杆挤出机进行挤出，使混炼胶在单螺杆挤出机内，在螺杆的挤压下再次进行取向，然后挤出，得到内部碳纳米棒和碳纳米管取向分布的硫化橡胶片；
3、本发明通过将针辊对硫化橡胶片进行取向，使硫化橡胶片表面的橡胶在针辊的转动下被定向取向，针辊对硫化橡胶片表面内的碳纳米管起到了梳理作用，使硫化橡胶片表面取向度得到大幅提升，从而使橡胶的止滑能力得到增强；
4、本发明的碳纳米管和纳米棒材料在橡胶基体内取向分布后，使橡胶在碳纳米管和纳米棒材料取向的方向上具有较大的硬度，使橡胶表面产生了各向异性，而取向分布的碳纳米管和纳米棒材料在橡胶形变时，阻碍橡胶的进一步变形，同时橡胶受力与碳纳米管和纳米棒材料垂直时，碳纳米管和纳米棒材料产生的支撑作用，使橡胶与受力面接触更加紧密，使止滑能力得到提高；
5、本发明加入的碳纳米管属于碳材料，其具有润滑能力，会导致橡胶的止滑能力严重下降，但是本发明利用了碳纳米管的微观结构，使碳纳米管与纳米棒材料配合，进行取向分布，增强了橡胶的止滑能力；
6、另外本发明在止滑材料的基体内还加入了聚丙烯酰胺凝胶材料，聚丙烯酰胺凝胶与稀土丁二橡胶和顺丁橡胶混合后，聚丙烯酰胺凝胶起到了软化作用，使本发明的止滑材料橡胶的强度发生了下降，但是是纳米棒材料和碳纳米管的取向特性充分得到发挥，使该止滑材料的止滑性能得到了显著的提升；
7、本发明的止滑材料，在干湿状态下的摩擦系数都大于1.0，具有较强的防滑能力。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的稀土丁二橡胶和顺丁橡胶来源于东莞市鼎信塑胶原料有限公司；本发明的聚丙烯酰胺凝胶来源于巩义市金源化工有限公司；本发明的碳纳米管来源于陕西六元碳晶股份有限公司；白炭黑来源于株洲市兴隆超细纳米材料有限公司；本发明的氧化锌纳米棒来源于上海紫一试剂厂，长度为3-10um、直径为100-2000nm。
实施例1
本发明的止滑材料的制备采用以下步骤：
首先，在双辊开炼机上将15kg稀土丁二橡胶和40kg顺丁橡胶60℃混炼30min，然后依次加入8kg氧化锌纳米棒、1kg氧化钙、0.7kg硬脂酸锌、0.9kg促进剂BZ、1kg碳纳米管、4kg白炭黑，继续混炼30min，最后加入过氧化二异丙苯1.3kg，混炼均匀，制得混炼胶；
其次，将混炼胶立即使用单螺杆挤出机进行挤出，挤出工艺参数为：给料段75℃、压缩段80℃、熔融段85℃、计量段80℃、口模温度75℃；将挤出后的混炼胶在60℃下进行拉伸取向，拉伸取向后压成厚度为10cm的橡胶片，然后将在平板硫化机中160℃进行硫化8小时，得到硫化橡胶片；
最后，将硫化橡胶片在60℃下使用取向辊再次取向，取向辊为配合设置的相距7cm的针辊和钢辊，所述的针辊表面针长为2.5cm，经取向辊取向后经压辊压平，得到止滑材料。
实施例2
本发明的止滑材料的制备采用以下步骤：
首先，在双辊开炼机上将20kg稀土丁二橡胶和45kg顺丁橡胶60℃混炼30min，然后依次加入10kg纳米棒材料、1.2kg氧化钙、0.9kg硬脂酸锌、3kg聚丙烯酰胺凝胶、0.6kg促进剂BZ、1.5kg碳纳米管、5kg白炭黑，继续混炼30min，最后加入过氧化二异丙苯1.5kg，混炼均匀，制得混炼胶；
其次，将混炼胶立即使用单螺杆挤出机进行挤出，挤出工艺参数为：给料段75℃、压缩段80℃、熔融段85℃、计量段80℃、口模温度75℃；将挤出后的混炼胶在60℃下进行拉伸取向，拉伸取向后压成厚度为10cm的橡胶片，然后将在平板硫化机中160℃进行硫化8小时，得到硫化橡胶片；
最后，将硫化橡胶片在60℃下使用取向辊再次取向，取向辊为配合设置的相距7cm的针辊和钢辊，所述的针辊表面针长为2.5cm，经取向辊取向后经压辊压平，得到止滑材料。
对照例1
与实施例1的区别在于，不使用取向辊进行取向操作。
对照例2
与实施例1的区别在于，纳米棒材料的加入量为0。
对照例3
与实施例1的区别在于，碳纳米管的加入量为0。
将实施例1-2和对照例1-3中的材料按照HG/T 2729-1995中的方法测试干湿环境下的动摩擦系数，结果如下表所示：
由表中的摩擦系数的变化可以明显看出，本发明的止滑材料具有较大的摩擦系数，说明取向操作和线性材料的加入，对橡胶的止滑性能具有显著的影响，同时聚丙烯酰胺凝胶的加入，对该止滑材料的止滑性能起到了增强作用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种止滑材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
15-20份稀土丁二橡胶、35-45份顺丁橡胶、2-3份聚丙烯酰胺凝胶、6-10份纳米棒材料、1-1.2份氧化钙、0.5-1.0份硬脂酸锌、0.7-0.9份促进剂BZ、1-1.5份碳纳米管、3-5份白炭黑、1.0-1.5份过氧化二异丙苯；
制备止滑材料的方法，包括以下步骤：
S1，将稀土丁二橡胶和顺丁橡胶混炼后，依次加入纳米棒材料、氧化钙、硬脂酸锌、聚丙烯酰胺凝胶、促进剂BZ、碳纳米管和白炭黑进行混炼，然后加入过氧化二异丙苯后，混炼均匀，制得混炼胶；
S2，将混炼胶使用单螺杆挤出机进行挤出，挤出后采用拉伸取向，然后硫化，得到硫化橡胶片；
S3，将硫化橡胶片使用取向辊进行取向，取向后压平，得到止滑材料；
所述的取向辊为针辊，所述的针辊表面针长为2.5cm，取向辊在硫化橡胶片表面取向的深度为2.5cm。
2.根据权利要求1所述的一种止滑材料，其特征在于，所述的纳米棒材料为氧化锌纳米棒，氧化锌纳米棒的长度为3-10um、直径为100-2000nm。
3.根据权利要求1所述的一种止滑材料，其特征在于，所述的单螺杆挤出机各段的温度为：给料段75℃、压缩段80℃、熔融段85℃、计量段80℃、口模75℃。
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