CN115975300A - 一种低硬度橡胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及橡胶材料技术领域，具体涉及一种低硬度橡胶及其制备方法和应用。该低硬度橡胶包括以下重量份数的下述组份：橡胶基材30‑50份、聚己烯40‑55份、炭黑20‑30份、石蜡油5‑10份、氧化锌3‑5份、硬脂酸2‑5份、过氧化二异丙苯1‑3份、硫磺0.5‑2份、增韧剂0.5‑1份和促进剂1‑3份。本发明的上述配方及配比协同作用下，可得到硬度为25‑30HS，物理力学性能优良的低硬度橡胶。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶材料技术领域，具体涉及一种低硬度橡胶及其制备方法和应用。
背景技术
橡胶制品的硬度多为50～80度邵尔硬度，20～30度的低硬度橡胶制品相对较少。低硬度橡胶具有回弹性好、触感好等独特的优点，被广泛用作阻尼、鞋底、防噪声材料。但低硬度橡胶制品混炼工艺困难，常常存在以下问题：混炼材料分散不均匀；混炼时间长，胶料门尼粘度低导致炼胶工序粘辊、胶片难以成型；产品硫化工序不易称量、装料、排气，导致产品废品较多等问题。
因此，寻求一种物理力学性能优异，加工性能好的低硬度橡胶势在必行。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供一种低硬度橡胶及其制备方法和应用。该低硬度橡胶具有优异的物理力学性能，良好加工性能，可用作阻尼、鞋底、防噪声材料。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种低硬度橡胶，包括以下重量份数的下述组份：橡胶基材30-50份、聚己烯40-55份、炭黑20-30份、石蜡油5-10份、氧化锌3-5份、硬脂酸2-5份、过氧化二异丙苯1-3份、硫磺0.5-2份、增韧剂0.5-1份和促进剂1-3份。
本发明的上述配方及配比的协同作用下，可得到硬度为25-30HS，物理力学性能优良的低硬度橡胶。
本发明的上述配比的橡胶基材和聚己烯能够相互融合，再与炭黑、石蜡油、氧化锌、硬脂酸充分地分散，避免混炼黏辊；再在过氧化二异丙苯产生的游离基的作用下，使得橡胶基材和聚己烯的聚合物链发生分解，然后在交联助剂硫磺的作用下，发生交联反应形成立体网状结构，从而得到交联的硫化胶；再通过增韧剂增大胶料的粘度，从而增大胶料分子间作用力，提高橡胶的加工性；同时通过促进剂加速硫磺与橡胶分子间的交联反应，能够缩短反应时间，降低橡胶成型温度；最终在上述各成分的协同作用下得到物理力学性能优良的低硬度橡胶。
本发明的炭黑作为橡胶的补强剂，可提高橡胶的强度与耐磨性，可选为N550、N774或N330的任意一种。
可选地，所述橡胶基材包括硅胶、乙丙橡胶或天然橡胶。
本发明的橡胶基材能与聚己烯能够相互融合，而得到性能优良的低硬度橡胶。
可选地，所述增韧剂包括液体聚硫橡胶、液体聚丁二烯橡胶或丁腈橡胶。
本发明的上述增韧剂能够增大胶料的粘度，从而增大胶料分子间作用力，提高橡胶的可加工性。
可选地，所述促进剂包括噻唑类、二硫代氨基甲酸盐类或胍类。
本发明的上述促进剂可加速硫磺与橡胶分子间的交联反应，缩短橡胶成型时间，降低橡胶成型温度。
第二方面，本发明还提供上述低硬度橡胶的制备方法，包括：将炭黑、石蜡油、氧化锌和硬脂酸加入密炼机中，充分搅拌分散均匀后，再加入橡胶基材和聚己烯进行混炼，冷却，得到软胶料；
再将所述软胶料、过氧化二异丙苯、硫磺、增韧剂和促进剂加入开炼机中，搅拌均匀，混炼后，辊压，薄通，三角包，即得低硬度橡胶。
本发明先将炭黑、石蜡油、氧化锌和硬脂酸混合均匀，再加入橡胶基材和聚己烯混炼，能够均匀地分散各物料，缩短混炼时间，提高胶料性能，得到质量优越的软胶料，避免了传统的低硬度橡胶混炼存在的炭黑分散不均匀的问题。再将软胶料与过氧化二异丙苯、硫磺发生交联反应，形成立体网状结构，并在促进剂的作用下缩短反应时间，从而得到交联的硫化胶，同时在增韧剂的作用下，增大胶料的粘度，从而增大胶料分子间作用力，提高橡胶的可加工性；最终在上述各组分的协同作用下得到物理力学性能优良的低硬度橡胶。
可选地，所述密炼机的温度为60-80℃，搅拌速度为50-65r/min，混炼时间为20-60min，冷却时间为8-12h。
可选地，所述开炼机的搅拌速度50-65r/min，混炼温度为150-160℃，混炼时间为1-2h。
可选地，所述辊压的辊距为0.3-0.5mm。
可选地，所述三角包的次数为3-5次。
第三方面，本发明还提供上述低硬度橡胶或按上述制备方法得到的低硬度橡胶在阻尼、鞋底、防噪声材料制备中的应用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供一种低硬度橡胶，包括以下重量份数的下述组份：硅胶30份、聚己烯40份、炭黑N550 20份、石蜡油5份、氧化锌3份、硬脂酸2份、过氧化二异丙苯1份、硫磺0.5份、液体聚硫橡胶增韧剂(JLY-121)0.5份和2-硫醇基苯并噻唑促进剂1份。
上述低硬度橡胶的制备方法，包括以下步骤：
先将密炼机预热至60℃，称取上述重量份的原料，将炭黑N550、石蜡油、氧化锌和硬脂酸加入密炼机中，在50r/min下，充分搅拌分散均匀后，再加入硅胶和聚己烯进行混炼20min，冷却8h，得到软胶料；
将上述软胶料、过氧化二异丙苯、硫磺、液体聚硫橡增韧剂JLY-121和2-硫醇基苯并噻唑促进剂加入开炼机中，在50r/min下，搅拌均匀，在150℃下，混炼1h后，在辊距0.3mm下，薄通，三角包3次，即得低硬度橡胶。
实施例2
本发明实施例提供一种低硬度橡胶，包括以下重量份数的下述组份：乙丙橡胶40份、聚己烯50份、炭黑N774 25份、石蜡油8份、氧化锌4份、硬脂酸3份、过氧化二异丙苯2份、硫磺1份、端羧基聚丁二稀增韧剂0.8份和二硫代氨基甲酸锌促进剂2份。
上述低硬度橡胶的制备方法，包括以下步骤：
先将密炼机预热至70℃，称取上述重量份的原料，将炭黑N774、石蜡油、氧化锌和硬脂酸加入密炼机中，在60r/min下，充分搅拌分散均匀后，再加入乙丙橡胶和聚己烯进行混炼40min，冷却10h，得到软胶料；
将上述软胶料、过氧化二异丙苯、硫磺、端羧基聚丁二稀增韧剂和二硫代氨基甲酸锌促进剂加入开炼机中，在60r/min下，搅拌均匀，在155℃下，混炼1.5h后，在辊距0.4mm下，薄通，三角包4次，即得低硬度橡胶。
实施例3
本发明实施例提供一种低硬度橡胶，包括以下重量份数的下述组份：天然橡胶50份、聚己烯55份、炭黑N330 30份、石蜡油10份、氧化锌5份、硬脂酸5份、过氧化二异丙苯3份、硫磺2份、羧基丁腈橡胶增韧剂1份和二邻甲苯胍促进剂3份。
上述低硬度橡胶的制备方法，包括以下步骤：
先将密炼机预热至80℃，称取上述重量份的原料，将炭黑N330、石蜡油、氧化锌和硬脂酸加入密炼机中，在65r/min下，充分搅拌分散均匀后，再加入天然橡胶和聚己烯进行混炼60min，冷却12h，得到软胶料；
将上述软胶料、过氧化二异丙苯、硫磺、羧基丁腈橡胶增韧剂和二邻甲苯胍促进剂加入开炼机中，在65r/min下，搅拌均匀，在160℃下，混炼2h后，在辊距0.5mm下，薄通，三角包5次，即得低硬度橡胶。
对比例1
将实施例2中的聚己烯替换为等量的乙丙橡胶，其他成分及制备方法不变。
对比例2
将实施例1的硅胶替换为等量的聚己烯，其他成分及制备方法不变。
对比例3
对比例3的低硬度橡胶的配比与实施例1-3不同，其包括以下重量份数的下述组份：乙丙橡胶60份、聚己烯70份、炭黑N774 30份、石蜡油10份、氧化锌6份、硬脂酸5份、过氧化二异丙苯5份、硫磺8份、端羧基聚丁二稀增韧剂2份和二硫代氨基甲酸锌促进剂3份。
该低硬度橡胶的制备方法同实施例2。
验证例1
将实施例1-3及对比例1-3所制备的低硬度橡胶进行加工性能和力学性能测试，测试结果如表1所示。
表1加工性能和力学性能测试结果
从表1可知，实施例1-3的低硬度橡胶的邵氏硬度低于对比例1-3。
门尼粘度反映橡胶的加工性能，实施例1-3的门尼粘度为78-81，均高于对比例1-3的门尼粘度，因此，实施例1-3的门尼粘度更有利于橡胶的混炼、压延、挤出、硫化等加工工艺；对比例1-3的门尼粘度过低，胶料易粘辊，且硫化后橡胶制品的抗拉强度低。
实施例1-3断裂伸长率和拉伸强度、300％定伸应力、500％定伸应力等物理力学性能均高于对比例1-3。
实施例1-3的加工性能及各力学性能均优于对比例1-3，这也表明，本发明实施例1-3的配方中的橡胶基材和聚己烯具有相互协同的作用，且对比例3的数据表明，只有在本发明实施例1-3的配比下，才能得到物理力学性能优良的低硬度橡胶。对比例1-3没有采用本发明的方案，因而无法取得本发明的优良效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低硬度橡胶，其特征在于，包括以下重量份数的下述组份：橡胶基材30-50份、聚己烯40-55份、炭黑20-30份、石蜡油5-10份、氧化锌3-5份、硬脂酸2-5份、过氧化二异丙苯1-3份、硫磺0.5-2份、增韧剂0.5-1份和促进剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的低硬度橡胶，其特征在于，所述橡胶基材包括硅胶、乙丙橡胶或天然橡胶。
3.根据权利要求1所述的低硬度橡胶，其特征在于，所述增韧剂包括液体聚硫橡胶、液体聚丁二烯橡胶或丁腈橡胶。
4.根据权利要求1所述的低硬度橡胶，其特征在于，所述促进剂包括噻唑类、二硫代氨基甲酸盐类或胍类。
5.权利要求1-4任一项所述低硬度橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将炭黑、石蜡油、氧化锌和硬脂酸加入密炼机中，充分搅拌分散均匀后，再加入橡胶基材和聚己烯进行混炼，冷却，得到软胶料；
再将所述软胶料、过氧化二异丙苯、硫磺、增韧剂和促进剂加入开炼机中，搅拌均匀，混炼后，辊压，薄通，三角包，即得低硬度橡胶。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述密炼机的温度为60-80℃，搅拌速度为50-65r/min，混炼时间为20-60min，冷却时间为8-12h。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述开炼机的搅拌速度50-65r/min，混炼温度为150-160℃，混炼时间为1-2h。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述辊压的辊距为0.3-0.5mm。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述三角包的次数为3-5次。
10.权利要求1-4任一项所述的低硬度橡胶或按权利要求5-9任一项所述的制备方法得到的低硬度橡胶在阻尼、鞋底、防噪声材料制备中的应用。
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