CN112662019A - 一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，包括以下原料：天然橡胶，POE弹性体，三元乙丙胶，石墨烯，纳米粉，氧化锌，硬脂酸锌，硬脂酸，无味交联剂，发泡剂。所述鞋垫材料制备流程如下：将石墨烯用硬脂酸和纳米粉处理后和天然橡胶，POE弹性体，三元乙丙胶在混炼机中进行混炼，混炼得到混合原胶；向混合原胶中加入氧化锌，硬脂酸锌，无味交联剂，发泡剂进行混炼硫化交联，即得石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫材料；然后将鞋垫材料根据需要裁减成相应的尺寸和厚度，该鞋垫可释放远红外线，具有能有效改善血液循环、促进新陈代谢增强机体抗病能力的功效，同时还具有抗菌、弹性高、耐磨性好，无毒，不易变形，易清洁等优点。
Description
技术领域
本发明属于橡胶基复合材料技术领域，具体涉及一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫。
背景技术
鞋垫大量应用于制鞋业、保健、特殊功用；一般分为制鞋业应用型鞋厂应用型鞋垫和市场商品型两种模式。制鞋业应用的鞋垫主要是配合鞋子大底、中底、做出相应的型体；按照楦底板或者面板制作尺码板，并制作出相应的形状。市场商品型鞋垫主要是把鞋垫直接作为一种商品出售，由开发师设计，在市场上流通的产品。
远红外线有较强的渗透力和辐射力，具有显著的温控效应和共振效应，它易被物体吸收并转化为物体的内能。远红外线被人体吸收后，可使体内水分子产生共振，使水分子活化，增强其分子间的结合力，从而活化蛋白质等生物大分子，使生物体细胞处于最高振动能级。由于生物细胞产生共振效应，可将远红外热能传递到人体皮下较深的部分，以下深层温度上升，产生的温热由内向外散发。这种作用强度，使毛细血管扩张，促进血液循环，强化各组织之间的新陈代谢，增加组织的再生能力，提高机体的免疫能力，调节精神的异常兴奋状态，从而起到医疗保健的作用。
产生远红外线主要方法选择热交换能力强、能放射特定波长远红外线的材料，然后加工制造成各种形式、各种用途的的产品。远红外线纤维产品所采用的材料能有效放射5μm～15μm的远红外线，占整体波长90％以上。常用发生远红外线的材料和产品有如下种类：生物炭、碳纤维制品、电气石、远红外陶瓷、远红外陶瓷制品、金属氧化物及碳化硅。
目前市面常见的鞋垫，主要是有几种，保健鞋垫，就是对人身体有健康益处的鞋垫，如：抗菌鞋垫，除臭鞋垫，中药鞋垫等；功能鞋垫：就是具备特殊功用的鞋来垫，如：抗静电鞋垫，增高鞋垫，防水鞋垫，空气循环鞋垫等；常规鞋垫：就是不具备以上2点的鞋垫，这个很常见。很少有具有的鞋垫。
为了解决以上问题，开发一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，不仅具有能有效改善血液循环、促进新陈代谢增强机体抗病能力的功效，还具有抗菌、弹性高、耐磨性好，无毒，不易变形，易清洁等特点。
发明内容
基于以上现有技术，本发明的目的在于提供一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，该鞋垫具有能有效改善血液循环、促进新陈代谢增强机体抗病能力的功效，还具有抗菌、弹性高、耐磨性好，无毒，不易变形，易清洁等特点，可有效改善足部健康情况，而且舒适度和外观都得到了提升。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，所述鞋垫材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶65～75份，POE弹性体15～25份，三元乙丙胶5～15份，石墨烯2～8份，纳米粉3～8份，氧化锌5～10份，硬脂酸锌1～4份，硬脂酸1～3份，无味交联剂0.5～2.0份，发泡剂1～4份。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述鞋垫材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶70份，POE弹性体20份，三元乙丙胶10份，石墨烯5份，纳米粉5份，氧化锌8份，硬脂酸锌3份，硬脂酸3份，无味交联剂1.5份，发泡剂3份。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述POE弹性体为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物中的一种或几种混合。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述纳米粉为纳米活性炭、纳米电气石微粉、纳米陶瓷粉的一种或几种。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述无味交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯；发泡剂为偶氮二甲酰胺、二苯磺酰肼醚、对甲苯磺酰肼中的一种或几种。
一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，包括以下步骤：
步骤1、将石墨烯用硬脂酸和纳米粉处理后和天然橡胶，POE弹性体，三元乙丙胶在混炼机中进行混炼，混炼得到混合原胶；
步骤2、向混合原胶中加入氧化锌，硬脂酸锌，无味交联剂，发泡剂进行混炼硫化交联，即得石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫材料；
步骤3、然后将鞋垫材料根据需要裁减成相应的尺寸和厚度，得到石墨烯添加物天然橡胶远红外鞋垫。
为了更好的实现本发明，进一步的，步骤1中石墨烯处理的具体步骤为，将纳米粉、硬脂酸和去离子水按照3～8:1～3:100的重量比进行配比，混合均匀后加热至120～180℃，缓慢逐步加入石墨烯，加入时不断搅拌，加入一半石墨烯后维持120～180℃搅拌1～3h，在将剩余石墨烯缓慢加入，全部加入后搅拌1～3h，石墨烯总加入量为2～8mg/ml，得到处理后的石墨烯。
为了更好的实现本发明，进一步的，步骤1中混炼温度为140～180℃，混炼时间为4～8h。
为了更好的实现本发明，进一步的，步骤2中硫化交联时，先在平板硫化机上在140～180℃，8～10Mpa压力下，热压30～50min，然后在烘箱中进行二次硫化，硫化条件为180～200℃，3～5h，210～230℃，2～4h，得到所述石墨烯远红外鞋垫材料。
有益效果
本发明的有益效果如下：
(1)本发明的材料中含有石墨烯，其作为一种新型材料，少量填充即可大幅度提高橡胶的机械性能，具有快速导热特性与快速散热特性，石墨烯能吸收和辐射高达40％的远红外线，是一种非常理想的橡胶纳米材料，在鞋垫中加入石墨烯不仅增加弹性，韧性和抗撕力，还能释放一定的远红外线，有很好的保健作用；POE弹性体具有杰出的低温抗冲击性，低比重、洁净，能够和各种基础聚合物相容，柔顺性和抗刺穿性优异，伸长率和高弹性性能优越，还有良好的透光率以及极佳的电绝缘性能。
(2)本发明的材料具有远红外效果，除石墨烯的作用外，选用的纳米粉，具有与人体辐射吸收相应波长的高远红外辐射率，是良好的人体保健用远红外辐射材料，具有抗紫外线、杀菌消除异味、防病治病等功能，可以有效地改善人体微循环，促使正常微循环血流增加2～3倍，提高组织供氧，改善新陈代谢，增强免疫力。其产生的远红外线的热效应和使人体共振吸收后主要产生以下几方面功能：激活生物大分子的活性，使生物体的分子能够被激发而处于较高振动状态，促进和改善血液循环，增强新陈代谢功能，提高人体免疫力，具有消炎，消肿的作用，镇痛作用。
(3)本发明的鞋垫制备过程先将石墨烯均匀分散于橡胶中，其先用纳米粉和硬脂酸进行石墨烯处理，然后利用了POE弹性体的具有的低温抗冲击性，低比重、洁净，能够和各种基础聚合物相容，柔顺性和抗刺穿性优异，伸长率和高弹性性能优越，还有良好的透光率以及极佳的电绝缘性能，在进行硫化交联，从而得到的鞋垫材料具有能有效改善血液循环、促进新陈代谢增强机体抗病能力的功效，还具有抗菌、弹性高、耐磨性好，无毒，不易变形，易清洁等特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，所述鞋垫材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶65份，POE弹性体15份，三元乙丙胶5份，石墨烯2份，纳米粉3份，氧化锌5份，硬脂酸锌1份，硬脂酸1份，无味交联剂0.5份，发泡剂1份。
一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将纳米粉、硬脂酸和去离子水按照3:1:100的重量比进行配比，混合均匀后加热至120℃，缓慢逐步加入石墨烯，加入时不断搅拌，加入一半石墨烯后维持120℃搅拌3h，在将剩余石墨烯缓慢加入，全部加入后搅拌3h，石墨烯总加入量为2mg/ml，得到处理后的石墨烯；然后依次加入天然橡胶，POE弹性体，三元乙丙胶，在混炼机中进行混炼，混炼温度为140℃，混炼时间为8h，得到混合原胶；
步骤2、向混合原胶中加入氧化锌，硬脂酸锌，无味交联剂，发泡剂进行再次混炼硫化交联，先在平板硫化机上在140℃，10Mpa压力下，热压50min，然后在烘箱中进行二次硫化，硫化条件为180℃，5h，210℃，4h，得到所述石墨烯远红外鞋垫材料。
步骤3、然后将鞋垫材料根据需要裁减成相应的尺寸和厚度，得到石墨烯添加物天然抗静电鞋垫。
实施例2
本实施例提供一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，所述鞋垫材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶68份，POE弹性体18份，三元乙丙胶8份，石墨烯4份，纳米粉4份，氧化锌7份，硬脂酸锌2份，硬脂酸2份，无味交联剂1.0份，发泡剂2份。
一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将纳米粉、硬脂酸和去离子水按照4:2:100的重量比进行配比，混合均匀后加热至130℃，缓慢逐步加入石墨烯，加入时不断搅拌，加入一半石墨烯后维持130℃搅拌3h，在将剩余石墨烯缓慢加入，全部加入后搅拌3h，石墨烯总加入量为4mg/ml，得到处理后的石墨烯；然后依次加入天然橡胶，POE弹性体，三元乙丙胶，在混炼机中进行混炼，混炼温度为150℃，混炼时间为7h，得到混合原胶；
步骤2、向混合原胶中加入氧化锌，硬脂酸锌，无味交联剂，发泡剂进行再次混炼硫化交联，先在平板硫化机上在150℃，10Mpa压力下，热压45min，然后在烘箱中进行二次硫化，硫化条件为185℃，5h，215℃，4h，得到所述石墨烯远红外鞋垫材料。
步骤3、然后将鞋垫材料根据需要裁减成相应的尺寸和厚度，得到石墨烯添加物天然抗静电鞋垫。
实施例3
本实施例提供一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，所述鞋垫材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶70份，POE弹性体20份，三元乙丙胶10份，石墨烯5份，纳米粉5份，氧化锌8份，硬脂酸锌3份，硬脂酸3份，无味交联剂1.5份，发泡剂3份。
一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将纳米粉、硬脂酸和去离子水按照5:3:100的重量比进行配比，混合均匀后加热至150℃，缓慢逐步加入石墨烯，加入时不断搅拌，加入一半石墨烯后维持150℃搅拌2h，在将剩余石墨烯缓慢加入，全部加入后搅拌2h，石墨烯总加入量为5mg/ml，得到处理后的石墨烯；然后依次加入天然橡胶，POE弹性体，三元乙丙胶，在混炼机中进行混炼，混炼温度为160℃，混炼时间为6h，得到混合原胶；
步骤2、向混合原胶中加入氧化锌，硬脂酸锌，无味交联剂，发泡剂进行再次混炼硫化交联，先在平板硫化机上在160℃，9Mpa压力下，热压40min，然后在烘箱中进行二次硫化，硫化条件为190℃，4h，220℃，3h，得到所述石墨烯远红外鞋垫材料。
步骤3、然后将鞋垫材料根据需要裁减成相应的尺寸和厚度，得到石墨烯添加物天然抗静电鞋垫。
实施例4
本实施例提供一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，所述鞋垫材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶72份，POE弹性体22份，三元乙丙胶12份，石墨烯6份，纳米粉6份，氧化锌8份，硬脂酸锌3份，硬脂酸2份，无味交联剂1.8份，发泡剂3.6份。
一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将纳米粉、硬脂酸和去离子水按照6:2:100的重量比进行配比，混合均匀后加热至160℃，缓慢逐步加入石墨烯，加入时不断搅拌，加入一半石墨烯后维持160℃搅拌2h，在将剩余石墨烯缓慢加入，全部加入后搅拌2h，石墨烯总加入量为6mg/ml，得到处理后的石墨烯；然后依次加入天然橡胶，POE弹性体，三元乙丙胶，在混炼机中进行混炼，混炼温度为170℃，混炼时间为5h，得到混合原胶；
步骤2、向混合原胶中加入氧化锌，硬脂酸锌，无味交联剂，发泡剂进行再次混炼硫化交联，先在平板硫化机上在170℃，9Mpa压力下，热压35min，然后在烘箱中进行二次硫化，硫化条件为195℃，4h，225℃，3h，得到所述石墨烯远红外鞋垫材料。
步骤3、然后将鞋垫材料根据需要裁减成相应的尺寸和厚度，得到石墨烯添加物天然抗静电鞋垫。
实施例5
本实施例提供一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，所述鞋垫材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶75份，POE弹性体25份，三元乙丙胶15份，石墨烯8份，纳米粉8份，氧化锌10份，硬脂酸锌4份，硬脂酸3份，无味交联剂2.0份，发泡剂4份。
一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将纳米粉、硬脂酸和去离子水按照8:3:100的重量比进行配比，混合均匀后加热至180℃，缓慢逐步加入石墨烯，加入时不断搅拌，加入一半石墨烯后维持180℃搅拌1h，在将剩余石墨烯缓慢加入，全部加入后搅拌1h，石墨烯总加入量为8mg/ml，得到处理后的石墨烯；然后依次加入天然橡胶，POE弹性体，三元乙丙胶，在混炼机中进行混炼，混炼温度为180℃，混炼时间为4h，得到混合原胶；
步骤2、向混合原胶中加入氧化锌，硬脂酸锌，无味交联剂，发泡剂进行再次混炼硫化交联，先在平板硫化机上在180℃，8Mpa压力下，热压30min，然后在烘箱中进行二次硫化，硫化条件为200℃，3h，230℃，2h，得到所述石墨烯远红外鞋垫材料。
步骤3、然后将鞋垫材料根据需要裁减成相应的尺寸和厚度，得到石墨烯添加物天然抗静电鞋垫。
对上述实施例1至5制得的石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫进行性能够测试，测试方法和结果如下：
(1)按照GB/T30127-2013纺织品远红外性能的检测和评价进行远红外发射率检测，其标准规定其他材料可参照使用。
(2)撕裂强度：根据GB 6039-85，撕裂强度的定义为：在于试样主轴平行的方向上，拉伸试样直至开裂时的最大力，按照GB529和GB530的方法准备试样，测试步骤(1)硫化后的试片(厚2.0±0.3mm)应在标准室温下停放(不少于6小时，不超过15天)；(2)采取试样时，裁刀撕裂角等分线的方向与压延方向一致；(3)将试样垂直夹于上下夹持器重一定深度，并且使其在平等的位置上充分均匀夹紧；(4)调好拉伸速度(夹持器中以500±100mm/min的速度在运行)开动试验机，即可对试样施加一个逐渐增加的牵引力，直至试样被撕断后停机。
(3)拉伸强度：按照ASTM D-412标准的方法进行。
测试结果如下：
表1测试结果
| 测试结果 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 远红外发射率 | 0.90 | 0.92 | 0.95 | 0.93 | 0.91 |
| 撕裂强度kN/m | 90 | 102 | 110 | 105 | 99 |
| 拉伸强度Mpa | 52 | 53 | 57 | 56 | 54 |
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (9)
1.一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，其特征在于，所述鞋垫材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶65~75份，POE弹性体15~25份，三元乙丙胶5~15份，石墨烯2~8份，纳米粉3~8份，氧化锌5~10份，硬脂酸锌1~4份，硬脂酸1~3份，无味交联剂0.5~2.0份，发泡剂1~4份。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，其特征在于，所述鞋垫材料的基本组成包括以下重量份原料：天然橡胶70份，POE弹性体20份，三元乙丙胶10份，石墨烯5份，纳米粉5份，氧化锌8份，硬脂酸锌3份，硬脂酸3份，无味交联剂1.5份，发泡剂3份。
3.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，其特征在于，所述POE弹性体为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物中的一种或几种混合。
4.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，其特征在于，所述纳米粉为纳米活性炭、纳米电气石微粉、纳米陶瓷粉的一种或几种。
5.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，其特征在于，所述无味交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯；发泡剂为偶氮二甲酰胺、二苯磺酰肼醚、对甲苯磺酰肼中的一种或几种。
6.一种权利要求1或2所述的石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将石墨烯用硬脂酸和纳米粉处理后和天然橡胶，POE弹性体，三元乙丙胶在混炼机中进行混炼，混炼得到混合原胶；
步骤2、向混合原胶中加入氧化锌，硬脂酸锌，无味交联剂，发泡剂进行混炼硫化交联，即得石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫材料；
步骤3、然后将鞋垫材料根据需要裁减成相应的尺寸和厚度，得到石墨烯添加物天然橡胶远红外鞋垫。
7.根据权利要求6所述的一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，其特征在于，步骤1中石墨烯处理的具体步骤为，将纳米粉、硬脂酸和去离子水按照3~8:1~3:100的重量比进行配比，混合均匀后加热至120~180℃，缓慢逐步加入石墨烯，加入时不断搅拌，加入一半石墨烯后维持120~180℃搅拌1~3h，在将剩余石墨烯缓慢加入，全部加入后搅拌1~3h，石墨烯总加入量为2~8mg/ml，得到处理后的石墨烯。
8.根据权利要求6所述的一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，其特征在于，步骤1中混炼温度为140~180℃，混炼时间为4~8h。
9.根据权利要求6所述的一种石墨烯添加物的天然橡胶远红外鞋垫，其特征在于，步骤2中硫化交联时，先在平板硫化机上在140~180℃，8~10Mpa压力下，热压30~50min，然后在烘箱中进行二次硫化，硫化条件为180~200℃，3~5h， 210~230℃，2~4h，得到所述石墨烯远红外鞋垫材料。
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