CN113072754A - 一种可降解防滑垫及其制备方法 - Google Patents

一种可降解防滑垫及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及橡胶防滑垫技术领域，具体涉及一种可降解防滑垫及其制备方法。本发明的可降解防滑垫，以天然橡胶为主要原料，加入有机硅改性橡胶、改性植物纤维、紫外线吸收剂、抗氧剂、硅烷偶联剂、促进剂、碳酸氢钠和润滑剂等，获得的可降解防滑垫既具有防滑性、弹性、抗氧化、抗紫外线和可降解性，而且比现有的橡胶防滑垫成本更低、力学性能更好。

Description

一种可降解防滑垫及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶防滑垫技术领域，具体涉及一种可降解防滑垫及其制备方法。
背景技术
浴室防滑垫(又称卫生间垫门垫、环保地垫)，主要用于浴室、浴缸、卫生间等地方，具有很好的防滑作用。运用于浴室或者卫生间的一种地垫。目的是防止人们在湿滑的环境中跌倒。
现有的防滑垫大多采用塑料制作，其触感差，防滑效果不高，且丢弃后容易造成白色污染；若采用橡胶制作，其成本高，若掺杂填料降低成本，容易导致力学性能变差等缺陷。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种可降解防滑垫。
本发明的另一目的在于提供一种可降解防滑垫的制备方法，该制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，可用于大规模生产。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种可降解防滑垫，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0003031412690000011
Figure BDA0003031412690000021
本发明以天然橡胶为主要原料，加入有机硅改性橡胶、改性植物纤维、紫外线吸收剂、抗氧剂、硅烷偶联剂、促进剂、碳酸氢钠和润滑剂等，获得的可降解防滑垫既具有防滑性、弹性、抗氧化、抗紫外线和可降解性，而且比现有的橡胶防滑垫成本更低、力学性能更好。其中，加入的天然橡胶在促进剂作用下硫化，再结合有机硅改性橡胶共同作用，以便于提高橡胶强度和防滑性；天然橡胶本身即有一定的可降解效果，而加入的改性植物纤维也具有可降解效果，而且加入植物纤维的成本低，再加上碳酸氢钠在注塑过程中分解气体使体系中存在泡孔，碳酸氢钠分解成碳酸钠后作为填料填充于可降解防滑垫，且硅烷偶联剂作用下提高了植物纤维和填料在体系中的相容性，从而避免填料降低可降解防滑垫的力学性能。进一步的，所述碳酸氢钠的粒径为1-5μm。
优选的，所述天然橡胶为SCR5、SCR10和SCR20中的至少一种；所述有机硅改性橡胶为SEP1171-U、SEP1411-U、SEP1721-U、SEP1421-U、SEPX617-U、SEPX677-U、SEP362-U和SEP363-U中的至少一种。
采用上述技术方案，上述天然橡胶杂质含量较低，对可降解防滑垫的不良影响较低。采用上述有机硅改性橡胶其机械强度高，且本身具有开放的多孔结构，吸附性能强，提高防滑效果。优选的，所述有机硅改性橡胶为SEP1171-U和SEP1721-U按重量比1：3-5混合而成，表现出更佳的耐候性、防滑性和抗拉强度。
优选的，每份所述改性植物纤维的制备方法包括步骤：
(A1)、按重量份取35-50份植物纤维、5-10份聚乳酸纤维、20-30份聚酯橡胶、2-5份聚乙二醇和0.1-0.3份乙烯基三甲氧基硅烷，备用；
(A2)、将植物纤维、聚乳酸纤维、聚乙二醇和乙烯基三甲氧基硅烷混合后，加入聚酯橡胶搅拌均匀，得到预混料；
(A3)、将所述预混料加入至挤出设备中熔融挤出、造粒，即得所述改性植物纤维。
采用上述技术方案，制得的改性植物纤维既具有可降解性，而且与天然橡胶体系的相容性更好，保证橡胶的力学性能，而且加入的聚酯橡胶在乙烯基三甲氧基硅烷和聚乙二醇作用下与植物纤维和聚乳酸纤维的相容性更好，提高橡胶体系的抗撕裂性和耐磨性。植物纤维和聚乳酸纤维相互掺杂以加速可降解防滑垫丢弃后的降解效率。进一步的，步骤(A3)中采用的挤出设备为双螺杆挤出机，其从加料段开始各段的加工温度分别为：200-215℃、205-220℃、205-225℃、230-245℃、240-250℃，机头温度为230℃，螺杆转速为300-360r/min，螺杆长径比为20-26：1。
优选的，所述植物纤维为谷物纤维、木纤维和竹纤维中的至少一种，所述植物纤维的目数为80-150目。
采用上述技术方案，采用上述植物纤维以提高降解效果，且节省原料成本，设置目数在80-150目，保证橡胶的力学性能。
优选的，所述聚酯橡胶为WRT-155、杜邦4556或EM550；所述聚乙二醇为PEG-400、PEG-600或PEG-800。
采用上述技术方案，上述聚酯橡胶具有较高强度、弹性和柔韧性。采用上述聚乙二醇，促进植物纤维与聚酯橡胶的润湿性、相容性和润滑性，提高加工性能。
优选的，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9、紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UV-327、紫外线吸收剂UV-P和紫外线吸收剂UV-320中的至少一种。
采用上述技术方案，以提高防滑垫的抗紫外老化性。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂168中的至少一种；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷和γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
采用上述技术方案，上述抗氧剂以提高防滑垫的耐候老化性，更优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1：2-3混合；采用上述硅烷偶联剂促进改性植物纤维和碳酸氢钠在体系中的相容性，从而保证防滑垫的力学性能。
优选的，所述促进剂为2-硫醇基苯骈噻唑、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、二硫化四丁基秋兰姆和四硫化二吗啡啉中的至少一种。
采用上述技术方案，与天然橡胶作用后提高可降解防滑垫的拉伸强度和撕裂强度。更优选的，所述促进剂为2-硫醇基苯骈噻唑和二硫化四甲基秋兰姆按重量比1：3-5混合，针对天然橡胶的双键起作用，其作用效果更好。
优选的，所述润滑剂为氧化锌和硬脂酸类润滑剂按重量比1：3-5混合而成。
采用上述技术方案，提高加工性能的同时，与促进剂共同对天然橡胶作用，提高整体强度。进一步的，所述硬脂酸类润滑剂为硬脂酸、硬脂酸镁和硬脂酸锌中的至少一种。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现：上述的可降解防滑垫的制备方法，包括如下步骤：
(S1)、按重量份取天然橡胶、有机硅改性橡胶、改性植物纤维、紫外线吸收剂、抗氧剂、硅烷偶联剂、促进剂、碳酸氢钠和润滑剂，备用；
(S2)、将改性植物纤维、碳酸氢钠和硅烷偶联剂混合后，再加入天然橡胶、有机硅改性橡胶、紫外线吸收剂、抗氧剂、促进剂和润滑剂搅拌均匀，经110-125℃、8-12min的混炼后注塑成型，即得所述可降解防滑垫。
本发明的有益效果在于：本发明的可降解防滑垫，以天然橡胶为主要原料，加入有机硅改性橡胶、改性植物纤维、紫外线吸收剂、抗氧剂、硅烷偶联剂、促进剂、碳酸氢钠和润滑剂等，获得的可降解防滑垫既具有防滑性、弹性、抗氧化、抗紫外线和可降解性，而且比现有的橡胶防滑垫成本更低、力学性能更好。
本发明的制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，可用于大规模生产。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种可降解防滑垫，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0003031412690000051
所述天然橡胶为SCR5；所述有机硅改性橡胶为SEP1171-U和SEP1721-U按重量比1：4混合而成。
所述碳酸氢钠的粒径为3μm。
每份所述改性植物纤维的制备方法包括步骤：
(A1)、按重量份取43份植物纤维、8份聚乳酸纤维、25份聚酯橡胶、3份聚乙二醇和0.2份乙烯基三甲氧基硅烷，备用；
(A2)、将植物纤维、聚乳酸纤维、聚乙二醇和乙烯基三甲氧基硅烷混合后，加入聚酯橡胶搅拌均匀，得到预混料；
(A3)、将所述预混料加入至双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒，即得所述改性植物纤维。
双螺杆挤出机从加料段开始各段的加工温度分别为：210℃、215℃、220℃、230℃、240℃，机头温度为230℃，螺杆转速为350r/min，螺杆长径比为23：1。
所述植物纤维为木纤维，所述植物纤维的目数为100目。
所述聚酯橡胶为WRT-155；所述聚乙二醇为PEG-400。
所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9。
所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1：2.5混合；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
所述促进剂为2-硫醇基苯骈噻唑和二硫化四甲基秋兰姆按重量比1：4混合。
所述润滑剂为氧化锌和硬脂酸类润滑剂按重量比1：4混合而成；所述硬脂酸类润滑剂为硬脂酸镁。
所述可降解防滑垫的制备方法，包括如下步骤：
(S1)、按重量份取天然橡胶、有机硅改性橡胶、改性植物纤维、紫外线吸收剂、抗氧剂、硅烷偶联剂、促进剂、碳酸氢钠和润滑剂，备用；
(S2)、将改性植物纤维、碳酸氢钠和硅烷偶联剂混合后，再加入天然橡胶、有机硅改性橡胶、紫外线吸收剂、抗氧剂、促进剂和润滑剂搅拌均匀，经118℃、10min的混炼后注塑成型，即得所述可降解防滑垫。
实施例2
一种可降解防滑垫，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0003031412690000061
Figure BDA0003031412690000071
所述天然橡胶为SCR10；所述有机硅改性橡胶为SEP1171-U和SEP1721-U按重量比1：3混合而成。
所述碳酸氢钠的粒径为1μm。
每份所述改性植物纤维的制备方法包括步骤：
(A1)、按重量份取35份植物纤维、5份聚乳酸纤维、20份聚酯橡胶、2份聚乙二醇和0.1份乙烯基三甲氧基硅烷，备用；
(A2)、将植物纤维、聚乳酸纤维、聚乙二醇和乙烯基三甲氧基硅烷混合后，加入聚酯橡胶搅拌均匀，得到预混料；
(A3)、将所述预混料加入至双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒，即得所述改性植物纤维。
双螺杆挤出机从加料段开始各段的加工温度分别为：210℃、215℃、220℃、230℃、240℃，机头温度为230℃，螺杆转速为350r/min，螺杆长径比为23：1。
所述植物纤维为谷物纤维，所述植物纤维的目数为80目。
所述聚酯橡胶为杜邦4556；所述聚乙二醇为PEG-600。
所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-327。
所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1：2混合；所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
所述促进剂为2-硫醇基苯骈噻唑和二硫化四甲基秋兰姆按重量比1：3混合。
所述润滑剂为氧化锌和硬脂酸类润滑剂按重量比1：3混合而成；所述硬脂酸类润滑剂为硬脂酸锌。
所述可降解防滑垫的制备方法，包括如下步骤：
(S1)、按重量份取天然橡胶、有机硅改性橡胶、改性植物纤维、紫外线吸收剂、抗氧剂、硅烷偶联剂、促进剂、碳酸氢钠和润滑剂，备用；
(S2)、将改性植物纤维、碳酸氢钠和硅烷偶联剂混合后，再加入天然橡胶、有机硅改性橡胶、紫外线吸收剂、抗氧剂、促进剂和润滑剂搅拌均匀，经110℃、12min的混炼后注塑成型，即得所述可降解防滑垫。
实施例3
一种可降解防滑垫，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0003031412690000081
所述天然橡胶为SCR5和SCR20按重量比1：1混合；所述有机硅改性橡胶为SEP1171-U和SEP1721-U按重量比1：5混合而成。
所述碳酸氢钠的粒径为5μm。
每份所述改性植物纤维的制备方法包括步骤：
(A1)、按重量份取50份植物纤维、10份聚乳酸纤维、30份聚酯橡胶、5份聚乙二醇和0.3份乙烯基三甲氧基硅烷，备用；
(A2)、将植物纤维、聚乳酸纤维、聚乙二醇和乙烯基三甲氧基硅烷混合后，加入聚酯橡胶搅拌均匀，得到预混料；
(A3)、将所述预混料加入至双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒，即得所述改性植物纤维。
双螺杆挤出机从加料段开始各段的加工温度分别为：210℃、215℃、220℃、230℃、240℃，机头温度为230℃，螺杆转速为350r/min，螺杆长径比为23：1。
所述植物纤维为竹纤维，所述植物纤维的目数为150目。
所述聚酯橡胶为EM550；所述聚乙二醇为PEG-800。
所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-P和紫外线吸收剂UV-320按重量份1：1混合。
所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1：3混合；所述硅烷偶联剂为γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷。
所述促进剂为2-硫醇基苯骈噻唑和二硫化四甲基秋兰姆按重量比1：5混合。
所述润滑剂为氧化锌和硬脂酸类润滑剂按重量比1：5混合而成；所述硬脂酸类润滑剂为硬脂酸和硬脂酸锌按重量比1：1混合而成。
所述可降解防滑垫的制备方法，包括如下步骤：
(S1)、按重量份取天然橡胶、有机硅改性橡胶、改性植物纤维、紫外线吸收剂、抗氧剂、硅烷偶联剂、促进剂、碳酸氢钠和润滑剂，备用；
(S2)、将改性植物纤维、碳酸氢钠和硅烷偶联剂混合后，再加入天然橡胶、有机硅改性橡胶、紫外线吸收剂、抗氧剂、促进剂和润滑剂搅拌均匀，经125℃、8min的混炼后注塑成型，即得所述可降解防滑垫。
实施例4
一种可降解防滑垫，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0003031412690000101
所述天然橡胶为SCR10；所述有机硅改性橡胶为SEP1171-U和SEP1721-U按重量比1：3.5混合而成。
所述碳酸氢钠的粒径为4μm。
每份所述改性植物纤维的制备方法包括步骤：
(A1)、按重量份取48份植物纤维、6份聚乳酸纤维、22份聚酯橡胶、3份聚乙二醇和0.15份乙烯基三甲氧基硅烷，备用；
(A2)、将植物纤维、聚乳酸纤维、聚乙二醇和乙烯基三甲氧基硅烷混合后，加入聚酯橡胶搅拌均匀，得到预混料；
(A3)、将所述预混料加入至双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒，即得所述改性植物纤维。
双螺杆挤出机从加料段开始各段的加工温度分别为：210℃、215℃、220℃、230℃、240℃，机头温度为230℃，螺杆转速为350r/min，螺杆长径比为23：1。
所述植物纤维为谷物纤维，所述植物纤维的目数为120目。
所述聚酯橡胶为EM550；所述聚乙二醇为PEG-600。
所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-327。
所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1：2.8混合；所述硅烷偶联剂为γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷。
所述促进剂为2-硫醇基苯骈噻唑和二硫化四甲基秋兰姆按重量比1：3.2混合。
所述润滑剂为氧化锌和硬脂酸类润滑剂按重量比1：3.8混合而成；所述硬脂酸类润滑剂为硬脂酸。
所述可降解防滑垫的制备方法，包括如下步骤：
(S1)、按重量份取天然橡胶、有机硅改性橡胶、改性植物纤维、紫外线吸收剂、抗氧剂、硅烷偶联剂、促进剂、碳酸氢钠和润滑剂，备用；
(S2)、将改性植物纤维、碳酸氢钠和硅烷偶联剂混合后，再加入天然橡胶、有机硅改性橡胶、紫外线吸收剂、抗氧剂、促进剂和润滑剂搅拌均匀，经118℃、9min的混炼后注塑成型，即得所述可降解防滑垫。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：
所述可降解防滑垫不含有机硅改性橡胶。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于：
所述有机硅改性橡胶为SEP1171-U。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于：
所述改性植物纤维替换为植物纤维。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于：
所述聚酯橡胶替换为有机硅改性橡胶。
对比例5
本对比例与实施例1的区别在于：
所述润滑剂为硬脂酸镁。
实施例5
取实施例1-4和对比例1-5的防滑垫，测试其拉伸强度、撕裂强度和防滑性能，测试方法如下：
拉伸强度：依据《GB/T528-2009》的规定，采用哑铃状试验进行测试，单位为MPa；
撕裂强度：依据《GB/T528-2009》的规定，采用哑铃状试验进行测试，单位为kN/m；
防滑性能：依据《DIN 51097》的规定，测定防滑垫的临界角度，单位为°；测试结果如下表所示：
拉伸强度(MPa) 撕裂强度(kN/m) 防滑临界角度(°)
实施例1 25.2 57.6 20
实施例2 23.7 55.3 18
实施例3 26.9 59.5 24
实施例4 24.5 58.1 21
对比例1 18.1 50.3 11
对比例2 23 54.1 16
对比例3 17.3 51.8 18
对比例4 19.8 53.5 20
对比例5 22.5 53.8 17
由上表1可知，本发明加入的天然橡胶在促进剂作用下硫化，再结合有机硅改性橡胶共同作用，以便于提高橡胶强度和防滑性；天然橡胶本身即有一定的可降解效果，而加入的改性植物纤维也具有可降解效果，而且加入植物纤维的成本低，再加上碳酸氢钠在注塑过程中分解气体使体系中存在泡孔，碳酸氢钠分解成碳酸钠后作为填料填充于可降解防滑垫，且硅烷偶联剂作用下提高了植物纤维和填料在体系中的相容性，从而避免填料降低可降解防滑垫的力学性能。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可降解防滑垫，其特征在于：包括如下重量份的原料：
Figure FDA0003031412680000011
2.根据权利要求1所述的一种可降解防滑垫，其特征在于：所述天然橡胶为SCR5、SCR10和SCR20中的至少一种；所述有机硅改性橡胶为SEP1171-U、SEP1411-U、SEP1721-U、SEP1421-U、SEPX617-U、SEPX677-U、SEP362-U和SEP363-U中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种可降解防滑垫，其特征在于：每份所述改性植物纤维的制备方法包括步骤：
(A1)、按重量份取35-50份植物纤维、5-10份聚乳酸纤维、20-30份聚酯橡胶、2-5份聚乙二醇和0.1-0.3份乙烯基三甲氧基硅烷，备用；
(A2)、将植物纤维、聚乳酸纤维、聚乙二醇和乙烯基三甲氧基硅烷混合后，加入聚酯橡胶搅拌均匀，得到预混料；
(A3)、将所述预混料加入至挤出设备中熔融挤出、造粒，即得所述改性植物纤维。
4.根据权利要求3所述的一种可降解防滑垫，其特征在于：所述植物纤维为谷物纤维、木纤维和竹纤维中的至少一种，所述植物纤维的目数为80-150目。
5.根据权利要求3所述的一种可降解防滑垫，其特征在于：所述聚酯橡胶为WRT-155、杜邦4556或EM550；所述聚乙二醇为PEG-400、PEG-600或PEG-800。
6.根据权利要求1所述的一种可降解防滑垫，其特征在于：所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-9、紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UV-327、紫外线吸收剂UV-P和紫外线吸收剂UV-320中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种可降解防滑垫，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂168中的至少一种；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷和γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种可降解防滑垫，其特征在于：所述促进剂为2-硫醇基苯骈噻唑、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、二硫化四丁基秋兰姆和四硫化二吗啡啉中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种可降解防滑垫，其特征在于：所述润滑剂为氧化锌和硬脂酸类润滑剂按重量比1：3-5混合而成。
10.一种如权利要求1-9任意一项所述的可降解防滑垫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(S1)、按重量份取天然橡胶、有机硅改性橡胶、改性植物纤维、紫外线吸收剂、抗氧剂、硅烷偶联剂、促进剂、碳酸氢钠和润滑剂，备用；
(S2)、将改性植物纤维、碳酸氢钠和硅烷偶联剂混合后，再加入天然橡胶、有机硅改性橡胶、紫外线吸收剂、抗氧剂、促进剂和润滑剂搅拌均匀，经110-125℃、8-12min的混炼后注塑成型，即得所述可降解防滑垫。
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