TW201837101A

TW201837101A - 橡膠組成物

Info

Publication number: TW201837101A
Application number: TW106110364A
Authority: TW
Inventors: 高振益; 高上傑; 黃淑真; 唐吉弘
Original assignee: 簡單綠能股份有限公司
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2018-10-16
Also published as: TWI617617B

Abstract

一種橡膠組成物包含基材組分、發泡劑及促進劑。該基材組分包括黏土及天然橡膠，以該基材組分的總重為100wt%計，該黏土的含量範圍為50~90wt%，該天然橡膠的含量範圍為10~50wt%。本發明的橡膠組成物能有效降低原料成本及符合環保需求，且能使後續所製得的成品維持機械特性外，還能提高成品的耐燃性。

Description

橡膠組成物

本發明是有關於一種橡膠組成物，特別是指一種包括黏土的橡膠組成物。

橡膠為常見用於製鞋的材料，近年來，於現有應用於製鞋材料的橡膠組成物中，大多會添加黏土作為填充劑或耐燃劑，但因顧及後續成品的機械特性，故黏土的使用含量至多控制在20wt%以下(以橡膠與黏土的總重為100wt%計)；或者因考量相容性問題而將黏土置換為其它有機添加劑或有機耐燃劑。然而，隨著環保回收需求的增加，加上部份有機耐燃劑(如溴系耐燃劑)也被限制使用，所以現有橡膠組成物已逐漸捨棄使用有機耐燃劑。

因此，基於環保回收需求的考量，如何讓橡膠組成物兼具後續應用所需的機械特性及耐燃性等，同時能有效降低原料成本，成為目前致力發展方向。

鑒於現有作為製鞋材料之橡膠組成物的缺點，本案發明人首先思及在不影響後續所製得成品之機械特性的前提下，提高組成物中黏土的含量，並藉以減少橡膠用量及有效降低原料成本，同時使組成物是以天然材料為主而更能符合環保需求，又由於黏土還具有耐燃性，因而提高黏土含量同時也能提高組成物後續所製得成品之耐燃性。

因此，本發明之目的，即在提供一種能有效降低原料成本及符合環保需求，且能使後續所製得的成品維持機械特性外，還能提高成品之耐燃性的橡膠組成物。

於是，本發明橡膠組成物包含基材組分、發泡劑及促進劑。

該基材組分包括黏土及天然橡膠，以該基材組分的總重為100wt%計，該黏土的含量範圍為50~90wt%，該天然橡膠的含量範圍為10~50wt%。

本發明之功效是由於以該基材組分的總重為100wt%計，該黏土的含量範圍為50~90wt%，因而使本發明的橡膠組成物，在不影響後續所製得成品之機械特性的前提下，除了能有效降低原料成本及更符合環保需求外，同時還能提高後續所製得成品之耐燃性。

以下將就本發明內容進行詳細說明：

本發明橡膠組成物包含基材組分、發泡劑及促進劑。較佳地，本發明的橡膠組成物還包含添加劑。以下再就基材組分、發泡劑、促進劑及添加劑進一步詳細說明。

[基材組分]

本發明組成物中的基材組分，以該基材組分的總重為100wt%計，該黏土的含量範圍為50~90wt%，該天然橡膠的含量範圍為10~50wt%。較佳地，以該基材組分的總重為100wt%計，該黏土的含量範圍為60~90wt%，該天然橡膠的含量範圍為10~40wt%。

較佳地，該黏土是選自於經改質黏土、微米級黏土、奈米級黏土或前述的組合。更佳地，該黏土為經改質黏土、或微米級黏土與奈米級黏土的組合。

又更佳地，該經改質黏土是選自於高嶺土、石脂、蒙脫石、蛭石、伊利石、水鋁英石或前述的組合。

又更佳地，該微米級黏土與奈米級黏土的組合，若以該微米級黏土與奈米級黏土的總重為100wt%計，該奈米級黏土的含量範圍為3~5wt%。特別值得一提的是，當該奈米級黏土的含量範圍為3~5wt%時，可使後續所製得成品之耐磨性(機械特性)增加20~30%。

[發泡劑]

該發泡劑例如但不限於是偶氮二甲醯胺(azodicarbonamide，簡稱ADCA)、4,4'-氧代雙苯磺醯肼(4,4'-oxydibenzenesulfonyl hydrazide，簡稱OBSH)、N,N'-二亞硝基五亞甲基四胺(N,N'-dinitrosopentamethylene tetramine，簡稱DPT)或前述的組合。

較佳地，以該基材組份的總重為100重量份計，該發泡劑的含量範圍為4~8重量份。

[促進劑]

較佳地，該促進劑是選自於噻唑(thiazole)類促進劑、次磺醯胺(sulfenamide)類促進劑、秋蘭姆(thiuram)類促進劑、二硫代胺基甲酸鹽(dithiocarbamate)類促進劑、胍類(guanidine)促進劑或前述的組合。

該噻唑類促進劑例如但不限於是2-硫醇基苯并噻唑(2-mercaptobenzothiazole，又稱M促進劑)或二硫化二苯并噻唑[2,2'-dithiobis(benzothiazole)，又稱DM促進劑]；該次磺醯胺類促進劑例如但不限於是N-環己基-2-苯并噻唑次磺醯胺(N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide，又稱CBS促進劑)、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺醯胺 (N-tert-butyl-benzothiazolesulfenamide，又稱TBBS促進劑)、N-氧聯二亞乙基-2-苯并噻唑次磺醯胺(N-oxydiethylene-2-benzothiazole sulfenamide，又稱NOBS促進劑)或N,N'-二環己基-2-苯并噻唑次磺醯胺(N,N'-dicyclohexyl-2-benzothiazolesulfenamide，又稱DZ促進劑)；該秋蘭姆類促進劑例如但不限於是二硫化四甲基秋蘭姆(tetramethylthiuram disulfide，又稱TMTD促進劑)、一硫化四甲基秋蘭姆(tetramethylthiuram monosulfide，又稱TMTM促進劑)、二硫化四乙基秋蘭姆(tetraethylthiuram disulfide，又稱TETD促進劑)或四硫化雙五亞甲基秋蘭姆(dipentamethylenethiuram tetrasulfide，又稱DPTT促進劑)；該二硫代胺基甲酸鹽類促進劑例如但不限於是二乙基二硫代胺基甲酸鋅(diethyldithiocarbamic acid zinc salt，又稱ZDC促進劑)、二丁基二硫代胺基甲酸鋅(dibutyldithiocarbamic acid zinc salt，又稱BZ促進劑)或二甲基二硫代胺基甲酸鋅(dimethyldithiocarbamic acid zinc salt，又稱PZ促進劑)；該胍類促進劑例如但不限於是二苯胍(1,3-diphenylguanidine，又稱D促進劑)。

更佳地，該促進劑是選自於2-硫醇基苯并噻唑(M促進劑)、N-環已基-2-苯并噻唑次磺醯胺(CBS促進劑)、二硫化四甲基秋蘭姆(TMTD促進劑)或前述的組合。

較佳地，以該基材組份的總重為100重量份計，該促進劑的含量範圍為1~6重量份。

[添加劑]

較佳地，以該基材組份的總重為100重量份計，該添加劑的含量範圍為0.5~27重量份。更佳地，以該基材組份的總重為100重量份計，該添加劑的含量範圍為19~23重量份。

該添加劑是選自任何習知適於與橡膠混合之試劑，較佳地，該添加劑是選自於架橋劑、架橋助劑、發泡助劑、硫化劑、填充劑、抗氧化劑、分散劑、軟化劑或前述的組合。更佳地，該添加劑是選自於發泡助劑、硫化劑、抗氧化劑、分散劑、軟化劑或前述的組合。

該架橋劑例如但不限於是過氧化二異丙苯(dicumyl peroxide)、二(第三丁基過氧異丙基)苯[di(t-butylperoxyisopropyl)benzene]、4,4-二(第三丁基過氧化)戊酸丁酯[n-butyl-4,4-di(t-butylperoxy)valerate]或前述的組合。

該架橋助劑例如但不限於是三烯丙基三聚氰酸酯(triallyl cyanurate，簡稱TAC)、三烯丙基異三聚氰酸酯(triallyl isocyanurate，簡稱TAIC)、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(trimethylolpropane trimethacrylate，簡稱TMPTMA)或前述的組合。

該發泡助劑例如但不限於是硬脂酸鹽[如硬脂酸鋅(zinc stearate)等]、金屬氧化物[如氧化鋅(ZnO)等]、尿素衍生物或前述的組合。在本發明的具體實施例中，該發泡助劑為氧化鋅。

較佳地，以該基材組份的總重為100重量份計，該發泡助劑的含量範圍為4~6重量份。

該硫化劑可為任何習知能使橡膠進行硫化的成分，該硫化劑例如但不限於是元素硫(如硫磺等)、含硫化合物(如一氯化硫等)、非含硫化合物(如硒元素或碲元素等)或前述的組合。在本發明的具體實施例中，該硫化劑為硫磺。

較佳地，以該基材組份的總重為100重量份計，該硫化劑的含量範圍為1~4重量份。

該填充劑例如但不限於是碳酸鈣、二氧化矽(白煙)、黑煙、滑石粉或前述的組合。

該抗氧化劑可為任何習知能抑制橡膠氧化的成分，該抗氧化劑例如但不限於是胺類抗氧化劑(如酮胺類、二芳基仲胺類或對苯二胺類等)、酚類抗氧化劑或前述的組合。在本發明的具體實施例中，該抗氧化劑為聚(1,2-二氫化-2,2,4-三甲基喹啉)[poly(1,2-dihydro-2,2,4-trimethylquinoline)，又稱抗氧化劑RD]。

較佳地，以該基材組份的總重為100重量份計，該抗氧化劑的含量範圍為1~3重量份。

該分散劑例如但不限於是聚乙烯蠟(PE wax)、Aflux 16、Aflux 25、Aflux 42、Aflux 54、聚羥胺縮水劑、W33或前述的組合。在本發明的具體實施例中，該分散劑為聚乙烯蠟。

較佳地，以該基材組份的總重為100重量份計，該分散劑的含量範圍為0.5~3重量份。

該軟化劑例如但不限於是芳香族軟化劑。

較佳地，以該基材組份的總重為100重量份計，該軟化劑的含量範圍為9~11重量份。

本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

<實施例1~3、比較例1~3>

製備橡膠組成物

根據下表1選擇所需的成分及各成分含量，並混合所有成分進行攪拌後，即製得實施例1~3與比較例1~3的橡膠組成物。

<比較例4~7>

製備橡膠組成物

根據下表2選擇所需的成分及各成分含量，並混合所有成分進行攪拌後，即製得比較例4~7的橡膠組成物。

<比較例8~11>

製備橡膠組成物

根據下表3選擇所需的成分及各成分含量，並混合所有成分進行攪拌後，即製得比較例8~11的橡膠組成物。

<應用例1~3、比較應用例1~11>

製備橡膠成品

應用例1~3與比較應用例1~11的橡膠成品是依據下列步驟所製得。

步驟(1)：將橡膠組成物(實施例1~3或比較例1~11)分為5次(即每次放入的量為所放入之組成物總量的20wt%)放入混煉機中並均勻攪拌後，製得一前驅物。

步驟(2)：使前述步驟(1)所得的前驅物進行壓出，形成一壓出片。

步驟(3)：使前述步驟(2)所得的壓出片於100~250℃的烤箱內，經硫化結合、硫化發泡，以及硫化熟成後，製得一發泡體。

步驟(4)：使前述步驟(3)所得的發泡體經冷卻後，製得該橡膠成品。

<橡膠成品的耐磨性測試>

A.測試方法：

先分別從應用例1~3與比較應用例1~11的橡膠成品取出200g且直徑為3mm的圓形測試樣品，接著將該等測試樣品分別根據ASTM D5963標準測試方法進行耐磨性測試。

應用例1~3與比較應用例1~11分別在基材組分中所添加天然橡膠以外之成分的種類、該天然橡膠以外之成分的含量(以基材組分為100wt%計)，以及應用例1~3與比較應用例1~11的測試樣品分別於100℃下經耐磨性測試後，由式I計算所得因磨耗損失的重量(g)與由式II計算所得因磨耗損失的重量比例(%)之結果，整理於下表4中。

[式I]因磨耗損失的重量(g)=經耐磨性測試前的樣品重量(g)-經耐磨性測試後的樣品重量(g)

B.結果與討論：

參閱表4，以碳酸鈣作為填充劑來替代天然橡膠的比較應用例4~7，隨著碳酸鈣於基材組分中的含量增加，其因磨耗損失的重量比例也會增加，且當碳酸鈣含量於50wt%以上時，因磨耗損失的重量比例更會明顯增加，說明碳酸鈣雖具有填充的效果，能大量替代天然橡膠以降低原料成本，但當碳酸鈣含量於50wt%以上時卻無法有效維持橡膠成品的耐磨性(機械特性)。

此外，以二氧化矽作為填充劑來替代天然橡膠的比較應用例8~11，雖能有效維持橡膠成品的耐磨性(機械特性)，但當二氧化矽含量於40wt%以上時，便無法製成橡膠成品，說明添加二氧化矽雖能維持橡膠成品的耐磨性(機械特性)，但卻無法大量替代天然橡膠，所以無法有效降低原料成本。

而以黏土作為填充劑來替代天然橡膠的比較應用例2~3與應用例1~3，隨著黏土於基材組分中的含量增加，其因磨耗損失的重量比例並不會明顯上升，特別是黏土含量於50wt%以上的應用例1~3，除了用大量黏土替代天然橡膠而能有效降低原料成本外，且其因磨耗損失的重量比例與僅添加少量黏土的比較應用例例2~3相較，並無產生大幅變化，甚至低於未添加任何填充劑的比較應用例1，所以黏土含量於50wt%以上的應用例1~3也能維持橡膠的耐磨性(機械特性)。

由前述說明可知，本發明以50~90wt%黏土來替代天然橡膠的橡膠組成物(如實施例1~3)與僅含小於50wt%黏土的組成物(如比較例2~3)或是以碳酸鈣或二氧化矽替代天然橡膠的組成物(如比較例4~11)不同，本發明以50~90wt%黏土來替代天然橡膠的組成物除了能有效將低原料成本外，還能使後續製得的橡膠成品維持耐磨性(機械特性)，又由於黏土具有耐燃性，所以本發明具有高黏土含量的橡膠組成物同時還能提高後續所製得橡膠成品的耐燃性。

綜上所述，本發明的橡膠組成物由於黏土的含量範圍為50~90wt%(以基材組分的總重為100wt%計)，因而在不影響後續所製得成品之機械特性的前提下，除了能有效降低原料成本及更符合環保需求外，同時還能提高後續所製得成品之耐燃性，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims

一種橡膠組成物，包含：基材組分，包括黏土及天然橡膠，以該基材組分的總重為100wt%計，該黏土的含量範圍為50~90wt%，該天然橡膠的含量範圍為10~50wt%；發泡劑；及促進劑。
如請求項1所述的橡膠組成物，其中，以該基材組分的總重為100wt%計，該黏土的含量範圍為60~90wt%，該天然橡膠的含量範圍為10~40wt%。
如請求項1所述的橡膠組成物，其中，該黏土是選自於經改質黏土、微米級黏土、奈米級黏土或前述的組合。
如請求項1所述的橡膠組成物，其中，以該基材組份的總重為100重量份計，該發泡劑的含量範圍為4~8重量份。
如請求項1所述的橡膠組成物，其中，以該基材組份的總重為100重量份計，該促進劑的含量範圍為1~6重量份。
如請求項1所述的橡膠組成物，還包含添加劑。
如請求項6所述的橡膠組成物，其中，該添加劑是選自於架橋劑、架橋助劑、發泡助劑、硫化劑、填充劑、抗氧化劑、分散劑、軟化劑或前述的組合。
如請求項6所述的橡膠組成物，其中，以該基材組份的總重為100重量份計，該添加劑的含量範圍為0.5~27重量份。