CN104693494A - 一种发泡橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发泡橡胶及其制备方法，它是以丁晴橡、聚氯乙烯、补强剂、填充剂、软化剂、防老剂、发泡剂、硫磺、促进剂、促进助剂等按照一定比例提炼而成。对于现有技术，本发明的有益效果是：橡胶的发泡孔充足，摩擦力较大、耐磨性能高、耐油性出色、橡胶的硬度、密度及橡胶的黏度较高，弹力适中，可塑性强且结构稳定，对于适应温度跨度大，应用领域广泛如纺织领域搓皮板，各种胶辊、胶垫、胶圈等或其它领域及高精密仪器的制造。

Description

一种发泡橡胶及其制备方法

[技术领域]

本发面属于橡胶领域，尤其设计一种发泡橡胶及其制备方法。 

背景技术

橡胶作为现在生活、工业不可或缺的生产和设备零部件原料，与社会发展息息相关，尤其以发泡橡胶尤为突出，发泡橡胶在纺织领域、精密仪器制造领域都有着不可取代的重要地位。但是由于发泡橡胶在制造工艺难度大，科技含量高，使其严重滞后现有需求。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种克服上述缺点的一种发泡橡胶及其制备方法，本发明所采用的技术方案如下： 

1.一种发泡橡胶及其制备方法：其特征在于：由原胶、聚氯乙烯、补强剂、填充剂、软化剂、防老剂、发泡剂、硫磺、促进剂、促进助剂等按照一定比例提炼而成，及其炼制过程，其中： 

（1）原胶可以使用：天然橡胶、异戊橡胶、SBR、BR、CR、NBR等，但以NBR（丁晴橡胶）为佳，又以丙烯晴含量30%-40%,门尼粘度为40-60的丁晴橡胶为最佳，所占比例为35%-55%。 

（2）聚氯乙烯所占比例为5%-30%。 

（3）补强剂可以为：陶土、硅酸镁、碳酸钙、海泡石、氢氧化铝、硫化胶、木质素、炭黑、白炭黑、钛白粉等中一种或几种混合而成，其 中以陶土、白炭黑和钛白粉混合使用效果最优所占比例为8%-20%。 

（4）软化剂为丁苯胶或顺丁胶，其所占比例为3%-10%。 

（5）防老剂可使用A或D所占比例为0.5%-1%。 

（6）硫化剂可以使用硫化物（硫磺）、过氧化物、金属氧化物，其中以硫化物（硫磺）为最优，比例为0.5%-1.5%。 

（7）硫化促进剂使用可使用有机促进剂和无机促进剂，其中以有机促进剂中DC、DM、TMTD效果最优，所占比例为0.3%-1.2%。 

（8）硫化促进助剂使用氧化锌或硬脂酸，所占比例0.1%-0.3%。 

（9）发泡剂可使用AC、H、OBSH、D、P、T、尿素等，其中以AC和H的混合物效果最佳。所占比例为0.3%-2.8%。 

2.根据权利要求1所述：其特征在于，炼制过程分为： 

原胶塑炼—混炼—加促进剂—回压—过滤—下片包粘—硫化，其中 

（1）原胶塑炼：原胶塑炼经过压胶机走30-40个薄通； 

（2）混炼：橡胶与聚录乙烯混炼，在电热压胶机下进行，辊温设置在165℃-170℃，并拉薄片。 

具体实施方式

1.配方设计 

（3）橡胶是满足产品内在质量的保证，合理选择原材物料及科学的配合是配方的关键所在。第一步先将橡胶与塑料截接枝共混，第二步再选择发泡剂进行科学的配方设计满足性能要求。 

（4）1.1材料的选择： 

（5）高分子材料各有各的独特性能，但又有各自的不足。橡胶 和塑料作为高分子材料也不例外。橡胶和塑料就物理机械性能而言，它仍各据特点，又各有所短。橡胶和塑料共混，取长补短，使并用胶满足单一聚合物不能达到的物理性能要求。根据产品的要求，我们选择了丁晴橡胶和聚氯乙烯两种高分子材料并用。 

（6）丁晴橡胶是极性不饱和橡胶，对非极性和弱极性的油类和溶剂具有优异的抗耐性。随着丙烯晴含量的增加耐油性增加，但工艺性能变差，曲挠性变差。所以我们选择了中丙烯晴含量的丁晴橡胶。它具有良好的耐油，耐老化，耐磨等优点，但加工性能差，耐臭氧不好，动态性能差。聚氯乙烯有较高的物理机械性能，良好的化学稳定性，但对光热的稳定性差，我们根据优点和不足选用中丙烯晴含量的丁晴橡胶和疏松型聚氯乙烯进行共混并用。 

（7）丁晴橡胶和聚氯乙烯溶解度参数相近，都是极性高聚物。丁晴橡胶结构中的晴基和聚氯乙烯分子中的氯原子有类似的化学性质，两者具有很好的相容性。这两种材料的并用其性能不仅是相互之间的取长补短，而是超越他们各自原有的性能。因为共混体是微观多相体，是结合得很好的理想体系。我们把丁晴橡胶和聚氯乙烯用机械的方法在特定的条件和温度下共混，取得宏观均匀的混合物，橡胶为连续相，聚氯乙烯为分散相，在加上硫磺等橡胶配合剂均匀掺入，既有理想的物理界面，又有稳定的化学结合。共混胶物理机械性能远远大于丁晴橡胶和聚氯乙烯本身的性能。抗张强力，耐磨，耐老化，耐臭氧性能都大大提高。用干胶制造发泡橡胶时，胶料应具有足够的可塑度。威式可塑度的值应控制在0.5以上。由于纺织用橡胶制品接触油脂较多，应选用耐油的且 门尼粘度相对少的丁晴橡胶。根据目前国内现有丁晴橡胶牌号，我们选用丙烯晴含量为33%—35%，门尼粘度为45—55的普通丁晴橡胶作为发泡橡胶的主体材料。 

（8）1.2选择发泡剂进行科学的配方设计满足性能要求： 

（9）国内发泡剂有无机发泡剂和有机发泡剂两大类。我们选用有机发泡剂使用在本产品中。有机发泡剂粒子较小，发气量大，分解的气体以氮气为主，无毒，无臭，分解温度稳定。当达到一定温度时，就会迅速分解，发气量稳定，能够用量来计算发泡倍率。常用的发泡剂有发泡剂H,发泡剂AC,OBSH,尿素等。我们选用发泡剂H和发泡剂AC在设计配方及制作小样时使用。发泡剂H和发泡剂AC的分解温度都比较高，在通常的硫化温度下不能分解发泡，因此必须加入发泡助剂以调节其分解温度，同时还可以减少气味和改善发泡橡胶制品的表面层厚度。 

（10）1.3硫化体系的选择： 

（11）发泡橡胶的硫化过程中，同时发生两个过程，即橡胶的交联过程和发泡剂的分解过程。设计基本原则为：硫化速度与发泡剂的发泡速度相匹配。如果硫化速度慢，气体相形成的速度过快，胶料来不及交联，刚形成的气泡就会被冲破，导致气体从各个孔眼扩散逸出，使发泡压力降低，很难形成满意的泡孔结构；反之，若硫化速度过快或气体相形成速度过慢，则胶料就会在形成泡孔之前已完全交联，得不到所期望的多孔结构。而且为了保证橡胶硫化后的强力要求，我们选用了硫磺—促进剂硫化体系，在设计配方时采用简化的二变量中心复合配方实验设计法，对硫化***进行了DM和S用量影响实验，目的是为了测试橡胶 的基本性能。在此试验中并没有加入发泡剂。 

（12）基本配方：丁晴橡胶100，聚氯乙烯30，硬脂酸1，氧化物4，补强剂55，防老剂1，软化剂20，DM和S变量。实验变量如下： 

表一    水平及基本配合量 

	-1	0	+1	间距
					X1(硫磺)	1.2	1.5	1.8	0.3
X2(促进剂DM)	0.5	1.0	1.5	0.5

表二      配方设计 

配合剂	配方编号	1	2	3	4	5	6	7	8	9
											X1(硫磺)	水平	-1	-1	-1	0	0	0	+1	+1	+1
质量份	基本配合量	2.0	2.0	2.0	2.3	2.3	2.3	2.6	2.6	2.6
											X2(促进剂DM)	水平	-1	0	+1	-1	0	+1	-1	0	+1
质量份	基本配合量	0.5	1	1.5	0.5	1	1.5	0.5	1	1.5

表三   橡胶物理机械性能实验结果 

根据测试的橡胶物理性能，针对弹性通过计算回归系数，代入回归方程式， 我们选定8号配方为投产配方，再选择两种发泡剂不同用量与该配方进行发泡实验，做了大量工作，终于取得了满意的泡孔结构，达到了发泡速度与硫化速率相匹配的效果。 

1.4填充体系的选择：填充体系要求密度小，分散好，不会使胶料硬化，能调整胶料的可塑度和流动性，有助于橡胶的发泡过程。我们采用白炭黑、钛白粉、陶土等几种填充剂并用，以达到降低成本的目的。 

1.5软化剂的选择：发泡橡胶的发泡倍率和泡孔结构与胶料的门尼粘度有密切关系。选用的软化剂与橡胶要有较好的相容性。我们选用适合于丁晴橡胶的二辛酯或二丁酯作为软化剂效果很好。 

1.6耐油耐溶胀特性配方设计 

某些行业在加工时，需要喷洒一定数量的油会对发泡橡胶浸润造成侵蚀，加上设备运转生热时表面温度不断升高，使侵蚀的程度加快，导致表面溶胀龟裂起鼓变形不能使用。 

溶胀与橡胶的交联密度有关，与材料耐油和耐化学腐蚀有关。我们翻阅了大量资料，了解到丁晴橡胶和聚氯乙烯共用比例是7比3时，其性能最好。我们根据聚氯乙烯具有良好的化学稳定性这一特点，打破了7比3的禁区，加大了聚氯乙烯的用量比例，经多次试验证明，确定了耐溶胀性最好的丁晴橡胶和聚氯乙烯共用比例。 

另外我们还调整加强了胶料的硫化***，提高了胶料的交联密度。并用胶分子随交联程度的增加而增加。胶料的渗透压递减，溶胀程度也随之减少了。就这样通过两个途径解决了胶料短期内的溶胀问题。 

1.7产品的选定配方：丁晴橡胶100，聚氯乙烯20～40，补强剂20～30，其 它填充剂20～30，软化剂10～20，防老剂1～2，发泡剂1～5，硫磺1～3，促进剂1～2，其它4～5。 

2.制作工艺 

2.1产品制作工艺流程： 

原胶塑炼→开炼机混炼→加促进剂→回压→过滤→硫化→下片包粘→硫化→车削表面→成品检验→装箱入库 

2.2主要工艺制作过程： 

由于发泡制品对橡胶要求严格，特别是可塑度要求较高，因此原胶的塑炼必须在压胶机走30～40个薄通才行。橡胶与聚氯乙烯并用共混时，必须在专用电热压胶机进行，辊温应在165℃--170℃范围内，掺和均匀达到工艺要求方可拉薄片完成。混炼时填充剂与软化剂一同加入，特别是软化剂要缓缓加入。胶料中的配和剂应分散均匀，不得有结团现象，也不得混入杂质。胶片下片时由于橡胶有一定的收缩，应调整压胶机辊温和辊距，掌握好胶片工艺厚度。要求胶片薄厚均匀，按规定尺寸执行。在制作产品过程中，加硫工序是关建环节，气孔的大小均匀主要在这一阶段。应控制好硫化时间和压力。在车削过程中用普通车床专用刀具车削，根据客户需求用60粒大气孔砂轮磨制规定尺寸。在发泡橡胶的生产中，它的工艺范围很窄，必须控制好加工工艺。工艺条件的控制比选用原材料更困难。只有掌握主要工艺要点方可生产出气孔均匀，孔径大小适合的发泡橡塑制品。 

本发明提供的发泡橡胶的发泡孔充足，摩擦力较大、耐磨性能高、耐油性出色、橡胶的硬度、密度及橡胶的黏度较高，弹力适中，可塑性强且结构稳定，对于适应温度跨度大，应用领域广泛如纺织领域搓皮板，各种胶辊、胶垫、 胶圈等或其它领域及高精密仪器的制造。 

本发明的有益效果是：橡胶的发泡孔充足，摩擦力较大、耐磨性能高、耐油性出色、橡胶的硬度、密度及橡胶的黏度较高，弹力适中，可塑性强且结构稳定，对于适应温度跨度大，应用领域广泛如纺织领域搓皮板，各种胶辊、胶垫、胶圈等或其它领域及高精密仪器的制造。 

对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。 

Claims (2)

1.一种发泡橡胶及其制备方法：其特征在于：由原胶、聚氯乙烯、补强剂、填充剂、软化剂、防老剂、发泡剂、硫磺、促进剂、促进助剂等按照一定比例提炼而成，及其炼制过程，其中：

A原胶可以使用：天然橡胶、异戊橡胶、SBR、BR、CR、NBR等，但以NBR（丁晴橡胶）为佳，又以丙烯晴含量30%-40%,门尼粘度为40-60的丁晴橡胶为最佳，所占比例为35%-55%。

B聚氯乙烯所占比例为5%-30%。

C补强剂可以为：陶土、硅酸镁、碳酸钙、海泡石、氢氧化铝、硫化胶、木质素、炭黑、白炭黑、钛白粉等中一种或几种混合而成，其中以陶土、白炭黑和钛白粉混合使用效果最优所占比例为8%-20%。

D软化剂为丁苯胶或顺丁胶，其所占比例为3%-10%。

E防老剂可使用A或D所占比例为0.5%-1%。

F硫化剂可以使用硫化物（硫磺）、过氧化物、金属氧化物，其中以硫化物（硫磺）为最优，比例为0.5%-1.5%。

G硫化促进剂使用可使用有机促进剂和无机促进剂，其中以有机促进剂中DC、DM、TMTD效果最优，所占比例为0.3%-1.2%。

H硫化促进助剂使用氧化锌或硬脂酸，所占比例0.1%-0.3%。

i发泡剂可使用AC、H、OBSH、D、P、T、尿素等，其中以AC和H的混合物效果最佳。所占比例为0.3%-2.8%。

2.根据权利要求1所述：其特征在于，炼制过程分为：

原胶塑炼—混炼—加促进剂—回压—过滤—下片包粘—硫化，其中

A原胶塑炼：原胶塑炼经过压胶机走30-40个薄通；

B混炼：橡胶与聚录乙烯掺和，在电热压胶机下进行，辊温设置在165℃-170℃，并拉薄片，薄片加入各种填充剂，在普通压胶机进行混炼。

C硫化：蒸汽硫化温度100-150度，气压：3-4个，时间：80-120分钟。