CN108276625B - 一种抗高温安全鞋及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗高温安全鞋及其制造方法。该抗高温安全鞋包括鞋底和鞋面，所述鞋底包括如下重量份数的组分：丁苯橡胶50‑60份、硅橡胶10‑15份、硅烷偶联剂15‑18份、白炭黑3‑5份、氧化锡2‑4份、双叔丁基过氧化二异丙基苯1‑2份、助交联剂0.2‑0.4份、活化剂1‑3份、防老剂1‑2份、阻燃剂1‑3份、紫外线吸收剂1‑5份。本发明有益效果为：该抗高温安全鞋具有良好的耐高温性能。

Description

一种抗高温安全鞋及其制造方法

技术领域

本发明涉及鞋，特别涉及一种抗高温安全鞋及其制造方法。

背景技术

安全鞋一般指人们在不同工作场合中穿着以用于保护脚部和腿部免受可预见伤害的鞋类，广泛应用于工业生产中。

公开号为CN107236164A的中国专利公开了一种耐高温绝缘防刺穿防滑多功能安全鞋。该安全鞋的鞋底由如下重量份的原料制成：丁苯橡胶30-50份，丙烯酸丁酯10-15份，环氧树脂15-25份，三氟过氧乙酸1-2份，三氧化钼3-5份，硫磺1-2份，骨粉2-5份。

该安全鞋能够在300℃下保持60s而不出现鞋底或者鞋面软化、熔融、开裂的情况。但是，在部分行业例如冶金行业，工作范围内存在温度超过300℃的区域。因此，该安全鞋的耐高温性能仍然需要进一步提升，以增强对人们的防护作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗高温安全鞋。该抗高温安全鞋具有良好的耐高温性能。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种抗高温安全鞋，包括鞋底和鞋面，所述鞋底包括如下重量份数的组分：

丁苯橡胶50-60份、硅橡胶10-15份、硅烷偶联剂15-18份、白炭黑3-5份、氧化锡2-4份、双叔丁基过氧化二异丙基苯1-2份、助交联剂0.2-0.4份、活化剂1-3份、防老剂1-2份、阻燃剂1-3份、紫外线吸收剂1-5份。

通过采用上述技术方案，丁苯橡胶具有较好的力学性能、耐老化性能，但高低温性不佳，硫化速度慢，与硅橡胶并用困难。硅橡胶具有优异的耐高低温性能和耐候性能，可在-100℃～250℃范围内长期使用，且在-60～200℃范围内性能非常稳定，但是力学性能较差，与丁苯橡胶的相容性较差。

白炭黑表面的羟基能够与硅氧烷分子间通过氢键结合，形成三维网络结构，有效地限制硅氧烷分子链的运动，从而能够作为补强填料，起到补强效果，增强硅橡胶的强度，提升硅橡胶的耐热性能。但是当白炭黑用量过多时，过量的白炭黑分散困难，产生团聚，反而影响硅橡胶的强度。同时，过量的硅羟基会使硅氧键断裂而引起硅橡胶的降解，从而降低耐热性能。白炭黑的加入能够增强丁苯橡胶和硅橡胶之间的相容性。

氧化锡本身具有补强作用，分散较均匀，能够增强硅橡胶的强度，但过量的氧化锡会导致应力集中点，降低力学性能。氧化锡能够抑制硅橡胶侧链的氧化过程，从而改善硅橡胶的耐热性。但是氧化锡本身也具有氧化性，添加量过多时，氧化性对硅橡胶的氧化作用大于通过阻止硅橡胶侧链氧化的作用。

双叔丁基过氧化二异丙基苯能够同时对丁苯橡胶和硅橡胶进行交联，从而提高丁苯橡胶和硅橡胶的相容性。

硅烷偶联剂的加入一方面能够对丁苯橡胶和硅橡胶进行改性，增强丁苯橡胶和硅橡胶的相容性，另一方面能够对白炭黑进行改性，从而减少因为白炭黑的加入引起双叔丁基过氧化二异丙基苯分解而降低丁苯橡胶和硅橡胶的交联。

助交联剂能够提高双叔丁基过氧化二异丙基苯的交联效率，加快硫化速度，降低分解温度，提高丁苯橡胶和硅橡胶的硬度。活化剂能够增强双叔丁基过氧化二异丙基苯的交联作用。

防老剂能够提升抗老化性能，阻燃剂能够提升阻燃性能，紫外线吸收剂能够提升抗紫外性能，进而提升抗老化性能。

本发明进一步设置为：所述硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570。

通过采用上述技术方案，KH-550、KH560和KH570均为硅烷偶联剂。KH-550为氨基官能团硅烷，KH560为含环氧基官能团硅烷，KH-570为甲基丙烯酰氧基官能团硅烷。KH550、KH560和KH570均为无色或微黄色透明液体。

本发明进一步设置为：所述助交联剂为三丙烯酸三羟甲基丙烷酯或三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯。

通过采用上述技术方案，三丙烯酸三羟甲基丙烷酯为低气味型无色或微黄色透明液体。三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯为无色或微黄色透明液体。三丙烯酸三羟甲基丙烷酯和三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯在促进双叔丁基过氧化二异丙基苯进行交联反应时能够提高丁苯橡胶和硅橡胶的强度。

本发明进一步设置为：所述活化剂为乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。

通过采用上述技术方案，乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺属于氨基醇类活化剂，能够增加碱性，减少白炭黑对双叔丁基过氧化二异丙基苯的不利影响，从而充分发挥双叔丁基过氧化二异丙基苯的效能。

本发明进一步设置为：所述防老剂为4，4′-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺。

通过采用上述技术方案，4，4′-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺为白色至浅灰色粉末或晶体小颗粒，易溶于橡胶，具有低挥发性，能够防护丁苯橡胶因热、光、臭氧所引起的老化。

本发明进一步设置为：所述阻燃剂为十溴二苯乙烷或溴化聚苯乙烯。

通过采用上述技术方案，十溴二苯乙烷为白色粉末，溴含量高，热稳定性好，抗紫外线性能佳，较其他溴系阻燃剂渗出性低。溴化聚苯乙烯具有高阻燃性、热稳定性及光稳定性等良好的机械物理和化学性质，与材料相容性好，无析出，不起霜，电性能好，对材料力学性能影响小。

本发明进一步设置为：所述紫外线吸收剂为UV-P或UV-327。

通过采用上述技术方案，UV-P的化学名称为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑，能够强烈吸收波长为270-340nm的紫外线；外观为无色或淡黄色结晶；能溶于汽油、苯、丙酮等多种有机溶剂，在水中溶解度极小，不被浓碱、浓酸分解，它可以和重金属离子化合成盐；能吸收270～280nm波长的紫外线；在透明制品中的稳定性较在着色制品更好。UV-327的化学名称为2-(2’-羟基-3′，5′-二叔丁基苯基)-5-氯苯并***，淡黄色粉末，熔点为156℃，具有毒性低，吸收紫外线能力强等特点。

本发明另一发明目的在于提供一种抗高温安全鞋的制造方法，包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取丁苯橡胶50-60份、硅橡胶10-15份、硅烷偶联剂15-18份、白炭黑3-5份、氧化锡2-4份、双叔丁基过氧化二异丙基苯1-2份、助交联剂0.2-0.4份、活化剂1-3份、防老剂1-2份、阻燃剂1-3份、紫外线吸收剂1-5份，混炼制得生胶片；

步骤2：将生胶片放入模具内进行硫化，制得鞋底；

步骤3：将帆布依次经过缝纫、胶粘、裁剪的方法与鞋底结合，制得安全鞋。

通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂对丁苯橡胶、硅橡胶和白炭黑进行表面改性，双叔丁基过氧化二异丙基苯使丁苯橡胶和硅橡胶发生交联，再加入氧化锡、助交联剂、活化剂、防老剂、阻燃剂、紫外线吸收剂，从而使制备得到的安全鞋具有良好的抗高温性能和抗老化性能。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、硅烷偶联剂不仅对丁苯橡胶和硅橡胶进行表面改性，增加丁苯橡胶和硅橡胶的相容性，而且硅橡胶对白炭黑机械能表面改性，减少白炭黑对双叔丁基过氧化二异丙基苯的不利影响；

2、白炭黑一方面增强硅橡胶的强度和耐热性能，一方面增强丁苯橡胶和硅橡胶的相容性；

3、利用白炭黑和氧化锡增强硅橡胶的强度和耐热性能，丁苯橡胶和硅橡胶进行优势互补，白炭黑、硅烷偶联剂、双叔丁基过氧化二异丙基苯、助交联剂、活化剂促进丁苯橡胶和硅橡胶的相容，再通过防老剂、阻燃剂和紫外线吸收剂提升综合性能。

具体实施方式

表1、实施例1-5抗高温安全鞋的鞋底组分表

注：单位中的“份”指重量份。

实施例1-5一种抗高温安全鞋的制造方法，包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取丁苯橡胶、硅橡胶、硅烷偶联剂、白炭黑、氧化锡、双叔丁基过氧化二异丙基苯、助交联剂、活化剂、4，4’-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺、阻燃剂、紫外线吸收剂，混炼制得生胶片；

步骤2：将生胶片放入模具内，采用油压机向胶片施以85公斤的压力，并在105℃下进行硫化，硫化时间为10min，制得鞋底；

步骤3：将帆布依次经过缝纫、胶粘、裁剪的方法与鞋底结合，制得安全鞋。

其中，帆布采用公开号为CN107236164A的中国专利的实施例5中的帆布。

对比例1

选取公开号为CN107236164A的中国专利的实施例4作为对比例1。

耐高温试验

步骤1：取按照实施例1生产的安全鞋10双，置于300℃的烘箱中放置60s后取出，冷却1h后观察并记录每双鞋的鞋底是否出现软化、熔融和开裂；

步骤2：取按照实施例2-5和对比例1生产的安全鞋各10双，重复步骤1，观察并记录每双鞋的鞋底是否出现软化、熔融和开裂；

步骤3：将烘箱温度调为500℃后，重复步骤1和步骤2，观察并记录每双鞋的鞋底是否出现软化、熔融和开裂。

表2、实施例1-5和对比例1耐高温试验记录表

	300℃	500℃
			实施例1	无软化、熔融或者开裂	无软化、熔融或者开裂
实施例2	无软化、熔融或者开裂	无软化、熔融或者开裂
			实施例3	无软化、熔融或者开裂	无软化、熔融或者开裂
实施例4	无软化、熔融或者开裂	无软化、熔融或者开裂
			实施例5	无软化、熔融或者开裂	无软化、熔融或者开裂
对比例1	无软化、熔融或者开裂	10双均出现软化、熔融和开裂

从表2可知，虽然实施例1-5和对比例1在300℃下放置60s后均无软化、熔融或者开裂，但是实施例1-5在500℃下放置60s后无软化、熔融或者开裂，而对比文件1在500℃下放置60s后10双安全鞋均出现软化、熔融或者开裂。由此可知，本发明在耐高温性能上均优于现有技术，能够增强对人们的防护作用。

拉伸强度试验

参照GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》对按照实施例1-5和对比例1生产的安全鞋进行试验并进行记录。

表3、实施例1-5和对比例1拉伸强度试验记录表

	拉伸强度/MPa
		实施例1	4.08
实施例2	4.25
		实施例3	4.51
实施例4	4.16
		实施例5	4.31
对比例1	2.23

从表3可知，实施例1-5的拉伸强度均高于对比例1。由此可见，本发明具有良好的拉伸强度。

抗老化试验

参照GB/T 16585-1996《硫化橡胶人工气候老化(荧光紫外灯)试验方法》对按照实施例1-5和对比例1生产的安全鞋进行试验并进行记录。

表4、实施例1-5和对比例1抗老化试验记录表

	拉伸强度保持率/％	拉断伸长率保持率/％
			实施例1	92.37	88.71
实施例2	92.41	88.43
			实施例3	94.33	90.35
实施例4	93.46	89.39
			实施例5	93.55	89.12
对比例1	79.48	73.12

从表4可知，实施例1-5的拉伸强度保持率和拉断伸长率保持率均高于对比例1。由此可见，本发明具有良好的抗老化性能。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种抗高温安全鞋，包括鞋底和鞋面，其特征是：所述鞋底包括如下重量份数的组分：

丁苯橡胶50-60份、硅橡胶10-15份、硅烷偶联剂15-18份、白炭黑3-5份、氧化锡2-4份、双叔丁基过氧化二异丙基苯1-2份、助交联剂0.2-0.4份、活化剂1-3份、防老剂1-2份、阻燃剂1-3份、紫外线吸收剂1-5份。

2.根据权利要求1所述的一种抗高温安全鞋，其特征是：所述硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570。

3.根据权利要求1所述的一种抗高温安全鞋，其特征是：所述助交联剂为三丙烯酸三羟甲基丙烷酯或三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯。

4.根据权利要求1所述的一种抗高温安全鞋，其特征是：所述活化剂为乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。

5.根据权利要求1所述的一种抗高温安全鞋，其特征是：所述防老剂为4，4’-双（α，α-二甲基苄基）二苯胺。

6.根据权利要求1所述的一种抗高温安全鞋，其特征是：所述阻燃剂为十溴二苯乙烷或溴化聚苯乙烯。

7.根据权利要求1所述的一种抗高温安全鞋，其特征是：所述紫外线吸收剂为UV-P或UV-327。

8.一种抗高温安全鞋的制造方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取丁苯橡胶50-60份、硅橡胶10-15份、硅烷偶联剂15-18份、白炭黑3-5份、氧化锡2-4份、双叔丁基过氧化二异丙基苯1-2份、助交联剂0.2-0.4份、活化剂1-3份、防老剂1-2份、阻燃剂1-3份、紫外线吸收剂1-5份，混炼制得生胶片；

步骤2：将生胶片放入模具内进行硫化，制得鞋底；

步骤3：将帆布依次经过缝纫、胶粘、裁剪的方法与鞋底结合，制得安全鞋。