CN107200872A - 一种耐磨微孔发泡材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨微孔发泡材料，其配方如下：天然橡胶(NR)50-100份，丁苯橡胶(SBR)0-50份，顺丁橡胶(BR)0-50份，其中，NR、SBR、BR含量之和为100份，填料0-100份，增塑剂0-20份，活性剂0-15份，硫黄0.5-5份；硫化促进剂0-5份，防老剂1-5份；并以上述配方提供了制备方法。本发明具有无毒环保、质轻、介电常数低、热传导系数低、热稳定性高等优异性能，可用于制造鞋底材料、运动器材护套、瑜伽垫、地垫，轻质高强隔音的飞机和汽车部件，建筑夹心保温材料、外墙保温材料等。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种耐磨微孔发泡材料。
背景技术
发泡材料具有密度小、隔热性好、缓冲性好、比强度高、价格低廉等特点，因此被广泛应用于医疗、包装、工业、交通运输业、航空航天业及日用品等众多领域。然而，普通化学发泡材料在加工过程中需要添加大量的化学助剂，这些化学助剂会在产品使用过程中逐步释放，对人体产生不确定性危害，难以防范；其次，由于普通发泡材料泡孔尺寸较大(大于50μm，泡孔密度小于106cells/cm3)、泡孔均匀性较差导致其力学性能、耐磨性等较差，大大限制了其应用；从技术上讲，发明一种力学性能优异、耐磨性佳的发泡材料，不仅必要而且迫切。
但是由于聚合物材料中普遍存在缺陷，导致聚合物实际力学性能较差，经发泡后，泡孔尺寸较大，更是难以获得理想的物理机械性能，使其应用受到严重制约；微孔发泡材料由于其小泡孔尺寸(泡孔尺寸小于缺陷尺寸)、高泡孔密度、性能各向同性，使得微孔发泡的天然橡胶及其共混物可以实现理想的泡孔结构，从而获得优异的物理机械性能。其次，物理流体发泡耐磨材料，是以天然橡胶等为基体、惰性气体(CO2，N2等)为发泡剂，所需化学助剂添加量相对较少或无添加。因此用此法制得的材料，具有无毒环保、加工性能好、力学性能优异、耐磨性、耐候性出色等普通化学发泡材料无法比拟的优异性能。性能上的改善，大大拓展了发泡耐磨材料的应用范围。
从需求上分析，高分子材料等新材料领域一直是国家重点支持的高技术产业，尤其是在2010年发布的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中，更是将“新材料”行业列入战略性新兴产业，并出台了多项技术研发、财政等方面的鼓励政策。另外，近年来我国在高分子发泡材料生产工艺上实现了多项创新，产品性能逐渐提升，应用领域也日益拓宽，这些都将进一步助推高分子发泡材料行业实现更快的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐磨微孔发泡材料，可用于制造鞋底材料、运动器材护套、瑜伽垫、地垫，绝缘材料，食品包装材料，轻质高强隔音的飞机和汽车部件，建筑夹心保温材料、外墙保温材料和生物医学制品等。
一种耐磨微孔发泡材料，其特征在于，其配方如下：天然橡胶(NR)50-100份，丁苯橡胶(SBR)0-50份，顺丁橡胶(BR)0-50份，其中，NR、SBR、BR含量之和为100份，填料0-100份，增塑剂0-20份，活性剂5-15份，硫黄0.5-5份；硫化促进剂0-5份，防老剂1-5份。
其中，填料为炭黑、白炭黑、碳酸钙、高岭土、短纤维中的一种或多种。
其中，增塑剂为芳烃油、石蜡油、环烷油、有机酯中的一种或多种；
其中，活性剂为氧化锌、氧化镁、硬脂酸锌中的一种或多种。
其中，硫化剂为硫磺。
其中，硫化促进剂为NOBS、DZ、TMTD、DPTT中的一种或多种。
一种耐磨微孔发泡材料，其特征在于，其步骤如下：
1)混炼胶制备
按重量分别称取所需生胶、填料及增塑剂；密炼机温度设置为60-100℃，转速为40-60rpm，将生胶、填料、增塑剂投入密炼机中，混炼均匀，控制排胶温度低于120℃；混炼胶排胶、压片、冷却停放12h；将停放后的胶料在开炼机上加硫化体系。
2)预硫化
(1)挤出成型预硫化
将混炼胶放入100-160℃的烘道进行预硫化，预硫化时间为1-15min，硫化方式为热空气硫化、微波辐射交联或者红外辐射交联等。
(2)模压成型预硫化
将混炼胶放入所需模具中，热压机压力为5-20MPa，温度100-180℃，预硫化时间为1-12min，之后将胶料从模具中取出，得到预硫化材料。
3)物理发泡
预硫化好的样品放入高压反应釜中，通入物理发泡剂并升温、加压使其处于超临界状态，将预硫化胶在超临界流体中饱和一段时间后，采用快速降压法或快速升温法，制得微孔发泡材料。其中物理发泡剂为CO2，N2中的一种或两种气体的混合气体。
升温法：将预硫化材料装入高压容器内，密封后用少量CO2吹洗5-300s，高压容器温度为室温至170℃，用注气***将气体注入容器内，使压力升至5-60MPa，恒压饱和0.5-4h。然后，按规定泄压速度迅速卸压至常压，将试样放在100-200℃的热烘道加热发泡，一定时间后将发泡样品放入水或空气中冷却，得到发泡材料。
降压法：将预硫化材料装入高压容器内，密封后用少量CO2吹洗5-300s，高压容器温度为室温至170℃，用注气***将气体注入容器内，使压力升至5-60MPa，恒压饱和0.5-4h。然后，按规定泄压速度迅速卸压至常压，卸压时间为0-80s，得到发泡材料。
4)二次硫化、定型；
将物理发泡剂饱和后预硫化材料放入另一烘道中二次硫化、定型，其中烘道温度为100-180℃，硫化时间为10-60min，硫化方式为热空气硫化。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：天然橡胶中加入丁苯橡胶或顺丁橡胶或三者并用，来提高胶种的耐磨性；加入补强填料-炭黑以及各种防老剂等，通过预硫化后超临界发泡，再经过二次硫化后定型，制备得到质轻、高耐磨的微孔发泡材料。此材料与传统化学发泡橡胶材料相比，具有无毒环保、质轻、疲劳寿命高、介电常数低、热传导系数低、热稳定性高等优异性能，可用于制造鞋底材料、运动器材护套、瑜伽垫、地垫，绝缘材料，食品包装材料，轻质高强隔音的飞机和汽车部件，建筑夹心保温材料、外墙保温材料和生物医学制品等。
附图说明
图1为本发明中实施例1的扫描电镜图；
图2为本发明中实施例2的扫描电镜图；
图3为本发明中实施例3的扫描电镜图；
图4为本发明中实施例4的扫描电镜图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，但是本发明的范围不受这些实施例的限制。
一种耐磨微孔发泡材料，其步骤如下：
1)混炼胶制备
按重量分别称取所需生胶、填料及增塑剂；密炼机温度设置为70℃，转速为50rpm，将生胶、填料、增塑剂投入密炼机中，混炼均匀，控制排胶温度低于120℃；混炼胶排胶、压片、冷却停放12h；将停放后的胶料在开炼机上加硫化体系。
2)预硫化
将混炼胶放入所需模具中，热压机压力为10MPa，温度120℃，预硫化时间为15min，之后将胶料从模具中取出，得到预硫化材料。
3)物理发泡
预硫化好的样品放入高压反应釜中，升温至130℃，通入N2加压至16Mpa，将预硫化胶反应釜中饱和4h后，泄除压力，泄压时间为30s，制得微孔发泡材料。
4)二次硫化、定型；
将超临界流体饱和后预硫化材料放入另一烘道中二次硫化、定型，其中烘道温度为150℃，硫化时间为10min。
实施例1至实施例4的配方及性能
以上所述仅为本发明的一实施例，并不限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种耐磨微孔发泡材料，其特征在于，其配方如下：天然橡胶(NR)50-100份，丁苯橡胶(SBR)0-50份，顺丁橡胶(BR)0-50份，其中，NR、SBR、BR含量之和为100份，填料0-100份，增塑剂0-20份，活性剂5-15份，硫黄0.5-5份；硫化促进剂0-5份，防老剂1-5份。
2.根据权利要求书1所述的一种耐磨微孔发泡材料，其特征在于，天然橡胶包括NR和合成天然橡胶IR。
3.根据权利要求书1所述的一种耐磨微孔发泡材料，其特征在于，填料为炭黑、白炭黑、碳酸钙、高岭土、短纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求书1所述的一种耐磨微孔发泡材料，其特征在于，增塑剂为芳烃油、石蜡油、环烷油、有机酯中的一种或多种。
5.根据权利要求书1所述的一种耐磨微孔发泡材料，其特征在于，活性剂为氧化锌、氧化镁、硬脂酸锌中的一种或多种。
6.根据权利要求书1所述的一种耐磨微孔发泡材料，其特征在于，硫化剂为硫磺。
7.根据权利要求书1所述的一种耐磨微孔发泡材料，其特征在于，硫化促进剂为NOBS、DZ、TMTD、DPTT中的一种或多种。
8.一种耐磨微孔发泡材料，其特征在于，其步骤如下：
1)混炼胶制备
按重量分别称取所需生胶、填料及增塑剂；密炼机温度设置为60-100℃，转速为40-60rpm，将生胶、填料、增塑剂投入密炼机中，混炼均匀，控制排胶温度低于120℃；混炼胶排胶、压片、冷却停放12h；将停放后的胶料在开炼机上加硫化体系。
2)预硫化
(1)挤出成型预硫化
将混炼胶放入100-160℃的烘道进行预硫化，预硫化时间为1-15min，硫化方式为 热空气硫化、微波辐射交联或者红外辐射交联等。
(2)模压成型预硫化
将混炼胶放入所需模具中，热压机压力为5-20MPa，温度100-180℃，预硫化时间为1-12min，之后将胶料从模具中取出，得到预硫化材料。
3)超临界流体发泡
预硫化好的样品放入高压反应釜中，通入超临界流体并升温、加压使其处于超临界状态，将预硫化胶在超临界流体中饱和一段时间后，采用快速降压法或快速升温法，制得微孔发泡材料。其中物理发泡剂为CO2，N2中的一种或两种气体的混合气体。
升温法：将预硫化材料装入高压容器内，密封后用少量CO2吹洗5-300s，高压容器温度为60-170℃，用注气***将气体注入容器内，使压力升至5-60MPa，恒压饱和0.5-4h。然后，按规定泄压速度迅速卸压至常压，将将试样放在100-200℃的热烘道加热发泡，一定时间后将发泡样品放入水或空气中冷却，得到发泡材料。
降压法：将预硫化材料装入高压容器内，密封后用少量CO2吹洗5-300s，高压容器温度为60-170℃，用注气***将气体注入容器内，使压力升至5-60MPa，恒压饱和0.5-4h。然后，按规定泄压速度迅速卸压至常压，卸压时间为0-80s，得到发泡材料。
4)二次硫化、定型；
将超临界流体饱和后预硫化材料放入另一烘道中二次硫化、定型，其中烘道温度为130-180℃，硫化时间为10-60min，硫化方式为热空气硫化。
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