CN103012871B - 一种天然橡胶发泡材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然橡胶发泡材料及其制备方法，按重量份计，该材料成分包括：天然橡胶70～90份、弹性体15～25份、增强剂30～50份、促进剂2～6份、硫化剂3～4份、交联剂0.1～0.5份、发泡剂2～6份和发泡助剂4～10份；通过配料、捏炼机捏炼、混炼、开炼后成型得到成品；解决了制备橡胶发泡材料采用在天然橡胶中加入各种类型合成橡胶，由于存在相容性、橡胶硫化与发泡匹配等因素，使得到发泡材料存在泡孔较大且分布不均匀，回弹性不能达到产品技术要求，同时成本居高不下等问题。

Description

一种天然橡胶发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明属于发泡天然橡胶材料技术领域，尤其涉及一种天然橡胶发泡材料及其制备方法。 

背景技术

发泡天然橡胶材料由于其密度小、质量轻、比面积大、比强度高、能量吸收能力强，阻尼、隔音以及隔热性能好等特点，所以广泛应用在各种生产和生活领域上。但天然橡胶成本较高，且发泡材料密度较大，影响最终制品的泡孔质量、力学性能的因素很多且较为复杂，从而限制其工业化应用。目前可用于制备橡胶发泡材料的方法有：在天然橡胶中加入各种类型合成橡胶，可是由于相容性、橡胶硫化与发泡匹配等问题，最终得到发泡制品泡孔较大且分布不均匀，回弹性不能达到产品技术要求，同时成本居高不下。因此，在不降低其原有良好力学性能的条件下，开发一种方便简单、成本低廉、泡孔小、泡孔密度大，能够规模化生产橡胶发泡材料的方法对扩大其应用范围具有重要的意义。 

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种天然橡胶发泡材料及其制备方法，以解决制备橡胶发泡材料采用在天然橡胶中加入各种类型合成橡胶，由于存在相容性、橡胶硫化与发泡匹配等因素，使得到发泡材料存在泡孔较大且分布不均匀，回弹性不能达到产品技术要求，同时成本居高不下等问题。 

本发明技术方案： 

一种天然橡胶发泡材料，按重量份计，该材料成分包括：天然橡胶70～90份、弹性体15～25份、增强剂30～50份、促进剂2～6份、硫化剂3～4份、交联剂0.1～0.5份、发泡剂2～6份和发泡助剂4～10份。

弹性体为低密度聚乙烯，重量份为：20份。 

发泡剂为4,4-氧代双苯磺酰肼或偶氮二甲酰胺重量份为：3份。 

促进剂为四甲基秋兰姆二硫化物或硫醇基苯骈噻唑，重量份为3份。 

所述的天然橡胶发泡材料的制备方法：它包括下述步骤： 

步骤1、配料：在组分配比范围内，根据需要配置发泡材料的总量，算成各个组分所需的重量并配置材料；

步骤2、捏炼：在室温条件下，将配置好的天然橡胶放入捏炼机中捏炼至威氏可塑度值达0.5-0.8，得到橡胶A；

步骤3、混炼：将步骤2得到的橡胶A与配置好的弹性体在转矩流变仪中混合均匀，混合温度为80℃，转速为60转/分钟，时间10-20分钟，得到混炼胶B，按顺序依次加入增强剂、促进剂、发泡助剂、发泡剂、交联剂、硫化剂，在捏炼机中捏炼均匀，混合后在23℃条件下捏炼至可塑度0.5-0.8，得到混炼胶C；

步骤4、开炼：将混炼胶C在开炼机上薄通3-5次，辊距小于1mm，然后用开炼机将其压延为厚度为3-3.5mm的胶片，裁剪成形得半成品；

步骤5、成型：将半成品放入模具中，在热压温度为150℃时，在平板硫化机中热压发泡成型，硫化时间为10min，压力为10MPa。

本发明有益效果： 

本发明技术方案的原理为：将天然橡胶、弹性体、发泡剂、促进剂等混合后制备发泡材料时，弹性体选低密度聚乙烯(LDPE)，通过相容性机理改善制品回弹性降低成本，用发泡剂增加产气速度及产气量，促进剂的添加扩宽硫化速率范围，使硫化速率与发泡速率相匹配，获得理想发泡质量的橡胶制品，本发明与现有技术相比，本发明在天然橡胶中加入弹性体低密度聚乙烯（LDPE）、发泡剂、促进剂等材料通过不同配方设计起到硫化速率与发泡速率很好匹配的作用，从而达到很好的发泡效果，发泡倍率较大；同时加入低密度聚乙烯（LDPE）后在降低制备成本条件下，回弹性下降较小；与目前市场上添加合成橡胶和弹性体相比，是一种性价比较好的技术，解决了制备橡胶发泡材料采用在天然橡胶中加入各种类型合成橡胶，由于存在相容性、橡胶硫化与发泡匹配等因素，使得到发泡材料存在泡孔较大且分布不均匀，回弹性不能达到产品技术要求，同时成本居高不下等问题。

附图说明：

图1为促进剂四甲基秋兰姆二硫化物（TT）和硫醇基苯骈噻唑（M）在不同含量下对天然橡胶发泡材料泡孔尺寸影响曲线图；

图2为促进剂四甲基秋兰姆二硫化物（TT）和硫醇基苯骈噻唑（M）在不同含量下对天然橡胶发泡材料泡孔尺寸分布的影响曲线图；

图3为不同含量下发泡剂偶氮二甲酰胺（AC）和4,4-氧代双苯磺酰肼（OBSH）对天然橡胶发泡材料泡孔尺寸影响曲线图；

图4为不同含量下发泡剂偶氮二甲酰胺（AC）和4,4-氧代双苯磺酰肼（OBSH）对天然橡胶发泡材料泡孔尺寸分布影响曲线图。

具体实施方式：

一种天然橡胶发泡材料，按重量份计，该材料成分包括：天然橡胶70～90份、弹性体15～25份、增强剂30～50份、促进剂2～6份、硫化剂3～4份、交联剂0.1～0.5份、发泡剂2～6份和发泡助剂4～10份。

实施例1：

步骤1、原料选取：天然橡胶选1#标准天然胶，牌号SCR ，西双版纳南博有限责任公司，天然橡胶，含量80份

          弹性体选低密度聚乙烯(LDPE)，含量20份

增强剂选白陶土，含量40份；

促进剂选2-硫醇基苯骈噻唑（M），安阳市伟博化工有限责任公司；促进剂M分别以2份、3份、4份、5份、6份加入；

硫化剂选硫黄，含量3.5份；

交联剂选过氧化二异丙苯(DCP),含量0.3份

发泡剂选4,4-氧代双苯磺酰肼（OBSH），含量为：3份；

发泡助剂选硬脂酸，含量为：5份。

步骤2、捏炼：在室温条件下，将配置好的天然橡胶放入捏炼机中捏炼至威氏可塑度使其值达0.5-0.8，得到橡胶A； 

步骤3、混炼：将步骤2得到的橡胶A与配置好的弹性体在转矩流变仪中混合均匀，混合温度为80℃，转速为60转/分钟，时间10-20分钟，得到混炼胶B，按顺序依次加入增强剂、促进剂、发泡助剂、发泡剂、交联剂、硫化剂，在捏炼机中捏炼均匀，混合后在23℃条件下捏炼至可塑度05-0.8，得到混炼胶C；

步骤4、开炼：将混炼胶C在开炼机上薄通3-5次，辊距小于1mm，然后用开炼机将其压延为厚度为3-3.5mm的胶片，经过裁剪成形得半成品；

步骤5、成型：将半成品放入模具中，在热压温度为150℃时，在平板硫化机中热压发泡成型，硫化时间为10min，压力为10MPa。

实施例2： 

步骤1、原料选取：天然橡胶选1#标准天然胶，牌号SCR ，西双版纳南博有限责任公司，；天然橡胶，含量80份

          弹性体选：低密度聚乙烯(LDPE)，含量20份

增强剂选白陶土，含量40份；

促进剂选四甲基秋兰姆二硫化物（TT），安阳市伟博化工有限责任公司；促进剂TT分别以2份、3份、4份、5份、6份加入；

硫化剂选硫黄，含量3.5份；

交联剂选过氧化二异丙苯(DCP),含量0.3份

发泡剂选4,4-氧代双苯磺酰肼（OBSH），含量为：3份；

发泡助剂选硬脂酸，含量为：5份。

重复实施例1中步骤2-5即得成品。 

图1～图2是不同类型促进剂及其含量对天然橡胶发泡复合材料的发泡质量的影响，从图1、2可以得出：无论是促进剂M还是TT，随促进剂含量的增加，天然橡胶发泡材料的泡孔平均直径及尺寸分布呈现先减小后增大的趋势，促进剂含量在3-4份范围时，泡孔结构、泡孔平均直径及泡孔分布适合于天然橡胶发泡复合材料制品制备；天然橡胶的硫化特性与发泡特性匹配最好，可获得泡孔平均直径小且均匀性好，泡孔密度较大的微孔发泡天然橡胶发泡材料，适合于微发泡橡胶制品开发，当促进剂含量超过4份后发泡质量有变差的趋势，泡孔平均尺寸增大，泡孔尺寸分布变宽，材料的表观密度较大。 

实施例3 

步骤1、原料选取：天然橡胶选1#标准天然胶，牌号SCR ，西双版纳南博有限责任

天然橡胶，含量80份 

      弹性体选：低密度聚乙烯(LDPE)，含量20份

增强剂选白陶土，含量40份；

促进剂选TT，安阳市伟博化工有限责任公司；促进剂TT含量：3份

硫化剂选硫黄，含量3份；

交联剂选过氧化二异丙苯(DCP),含量0.3份

发泡剂选选4,4-氧代双苯磺酰肼（OBSH），含量为：分别以2份、3份、4份、5份、6份加入；

发泡助剂选硬脂酸，含量为：5份。

重复实施例1中步骤2-5即得成品。 

实施例4： 

步骤1、原料选取：天然橡胶选1#标准天然胶，牌号SCR ，西双版纳南博有限责任公司，天然橡胶，含量80份；

          弹性体选：低密度聚乙烯(LDPE)，含量20份；

增强剂选白陶土，含量40份；

促进剂选TT，安阳市伟博化工有限责任公司；促进剂TT3份

硫化剂选硫黄，含量3份；

交联剂选过氧化二异丙苯(DCP),含量0.3份

发泡剂选偶氮二甲酰胺（AC）分别以2份、3份、4份、5份、6份加入；

发泡助剂选硬脂酸，含量为：5份。

重复实施例1中步骤2-5即得成品。 

图3～图4是不同类型发泡剂及其含量对天然橡胶发泡复合材料的发泡质量的影响，从图3、4可以得出，添加发泡剂AC或OBSH后的泡孔平均直径较小，泡孔尺寸分布均匀，泡孔密度大；发泡剂OBSH或AC含量为3份时，材料的泡孔质量最好，泡孔平均直径较小，泡孔尺寸较均匀，泡孔密度较大，适合于微发泡橡胶制品开发。 

实施例5： 

步骤1、原料选取：天然橡胶选1#标准天然胶，牌号SCR ，西双版纳南博有限责任公司，天然橡胶，含量70份；

          弹性体选：低密度聚乙烯(LDPE)，含量15份；

增强剂选白陶土，含量30份；

促进剂选TT，安阳市伟博化工有限责任公司；含量2份

硫化剂选硫黄，含量3份；

交联剂选选过氧化二异丙苯(DCP),含量0.1份

发泡剂选OBSH或AC，含量2份；

发泡助剂选硬脂酸，含量为：4份。

重复实施例1中步骤2-5即得成品。 

表1、表2结果表明：按照上述配比添加制成的天然橡胶复合发泡材料，其发泡质量理想，泡孔平均直径、泡孔直径分布以及泡孔密度分别为168.2μm、82.6μm、2288083个/cm-3从发泡行为方面考虑明显优于市场橡胶发泡制品。对于力学性能方面，本发明的橡胶发泡制品，邵尔硬度和回弹率较大，而冲击回弹性发生部分程度减低，但同市场橡胶发泡制品相比，其综合性能较理想。 

实施例6： 

步骤1、原料选取：天然橡胶选1#标准天然胶，牌号SCR ，西双版纳南博有限责任公司，天然橡胶，含量80份；

          弹性体选：低密度聚乙烯(LDPE)，含量20份；

增强剂选白陶土，含量40份；

促进剂选TT，安阳市伟博化工有限责任公司；含量4份

硫化剂选硫黄，含量3.5份；

交联剂选过氧化二异丙苯(DCP),含量0.3份

发泡剂选OBSH或AC，含量4份；

发泡助剂选硬脂酸，含量为：7份。

重复实施例1中步骤2-5即得成品。 

表3、表4结果表明：按照上述配比添加制成的天然橡胶复合发泡材料，其发泡质量理想，泡孔平均直径、泡孔直径分布以及泡孔密度分别为131.3μm、52.6μm、3243082个/cm-3从发泡行为方面考虑明显优于市场橡胶发泡制品，对于力学性能方面，本发明的橡胶发泡制品，邵尔硬度较低，回弹率和冲击回弹性较大，与同市场橡胶发泡制品相比，无论是发泡质量还是综合性能更适合于橡胶发泡制品开发。 

实施例7： 

步骤1、原料选取：天然橡胶选1#标准天然胶，牌号SCR ，西双版纳南博有限责任公司，天然橡胶，含量90份；

          弹性体选：低密度聚乙烯(LDPE)，含量25份；

增强剂选白陶土，含量50份；

促进剂选TT，安阳市伟博化工有限责任公司；含量6份

硫化剂选硫黄，含量4份；

交联剂选过氧化二异丙苯(DCP),含量0.5份

发泡剂选OBSH或AC，含量6份；

发泡助剂选硬脂酸，含量为：10份。

重复实施例1中步骤2-5即得成品。 

见下表5、表6结果表明：按照上述配比添加制成的天然橡胶复合发泡材料，其发泡质量理想，泡孔平均直径、泡孔直径分布以及泡孔密度分别为181.3μm、73.4μm、1843011个/cm-3从发泡行为方面考虑优于市场橡胶发泡制品。对于力学性能方面，本发明的橡胶发泡制品，邵尔硬度较低，回弹率较大，冲击回弹性发生部分程度降低，与同市场橡胶发泡制品相比，此配方设计也适合于橡胶发泡制品开发。 

Claims (4)

1.一种天然橡胶发泡材料的制备方法，其特征在于：它包括下属步骤：

步骤1、配料：按照组分为天然橡胶70～90份、弹性体15～25份、增强剂30～50份、促进剂2～6份、硫化剂3～4份、交联剂0.1～0.5份、发泡剂2～6份和发泡助剂4～10份的配比范围选择各个组分并配置材料；其中所述弹性体为低密度聚乙烯，所述促进剂为四甲基秋兰姆二硫化物或硫醇基苯骈噻唑，所述发泡剂为 4,4- 氧代双苯磺酰肼或偶氮二甲酰胺，所述发泡助剂为硬脂酸，所述增强剂为白陶土；

步骤2、捏炼：在室温条件下，将配置好的天然橡胶放入捏炼机中捏炼至威氏可塑度使其值达0.5-0.8，得到橡胶A；

步骤3、混炼：将步骤2得到的橡胶A与配置好的弹性体在转矩流变仪中混合均匀，混合温度为80℃，转速为60转/分钟，时间10-20分钟，得到混炼胶B，按顺序依次加入增强剂、促进剂、发泡助剂、发泡剂、交联剂和硫化剂，在捏炼机中捏炼均匀，混合后在23℃条件下捏炼至可塑度0.5-0.8，得到混炼胶C；

步骤4、开炼：将混炼胶C在开炼机上薄通3-5次，辊距小于1mm，然后用开炼机将其压延为厚度为3-3.5mm的胶片，裁剪成形得半成品；

步骤5、成型：将半成品放入模具中，在热压温度为150℃时，在平板硫化机中热压发泡成型，硫化时间为10min，压力为10MPa。

2.根据权利要求1所述的天然橡胶发泡材料的制备方法，其特征在于：弹性体为低密度聚乙烯，重量份为20份。

3.根据权利要求1所述的天然橡胶发泡材料的制备方法，其特征在于：发泡剂为4,4-氧代双苯磺酰肼或偶氮二甲酰胺，重量份为3份。

4.根据权利要求1所述的天然橡胶发泡材料的制备方法，其特征在于：促进剂为四甲基秋兰姆二硫化物或硫醇基苯骈噻唑，重量份为3份。

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