CN109233115B - 一种具有高耐磨性的橡胶组合物、制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有高耐磨性的橡胶组合物，包含以下组分：30‑50份橡胶基体、5‑15份分散剂、2‑8份抗氧化剂、0.5‑1份过氧化物交联剂及30‑40份填料；所述橡胶基体包括天然橡胶、三元乙丙橡胶以及丁苯橡胶；所述分散剂包括聚氧乙基蓖麻油、硬脂酸、醇酸树脂及硅烷偶联剂；所述填料包括二氧化硅、硅灰石及硫酸钡。本发明的橡胶组合物合理的将分散剂配伍，使得组合物加入了粒径较小的填料，在开炼时具有低粘度和良好的加工性，制备的橡胶具有优良的耐磨性。

Description

一种具有高耐磨性的橡胶组合物、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种鞋底用橡胶，特别涉及一种鞋底用的高耐磨橡胶。
背景技术
目前在鞋大底中应用的材料多为硫化橡胶，硫化橡胶大底用硫磺做交联剂，产品经常出现发粘、缺胶、缩孔喷霜、分层和撕裂等情况，且硫化橡胶制品不耐高温老化。橡胶制品的另一缺点是填充物多为炭黑，炭黑在生产过程中会对周围环境造成严重破坏，同时炭黑作为橡胶补强剂所获得的硫化橡胶存在着生热较高、弹性低的问题。
申请人一直致力于提高鞋底材料的耐磨性，如中国专利201710541395.X中制备了一种利用EVA材料代替传统橡胶的耐磨性鞋底，改变了发泡组合物在鞋底材料中应用的耐磨性和韧性的要求。但是在高温场合，发泡材料的耐磨性下降明显。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种在高温条件下，耐磨性较高的耐磨橡胶。本发明的另一目的为提供了该耐磨橡胶组合物制备橡胶的方法。本发明还提供了该耐磨橡胶的用途。
技术方案：本发明所述的一种具有高耐磨性的橡胶组合物，包含以下组分：30-50份橡胶基体、5-15份分散剂、2-8份抗氧化剂、0.5-1份过氧化物交联剂及30-40份填料；所述橡胶基体包括天然橡胶、三元乙丙橡胶以及丁苯橡胶；所述分散剂包括聚氧乙基蓖麻油、硬脂酸、醇酸树脂及硅烷偶联剂；所述填料包括二氧化硅、硅灰石及硫酸钡。
所述橡胶基体包括质量比为1-5:2-3:1-4的天然橡胶、三元乙丙橡胶及丁苯橡胶；所述分散剂包括质量比为1-3:1-1.5:2-3:3-4的聚氧乙基蓖麻油、硬脂酸、醇酸树脂及硅烷偶联剂；所述填料包括质量比为:1-3:1-2:4-5的二氧化硅、硅灰石及硫酸钡。
所述橡胶基体包括质量比为2:3:1的天然橡胶、三元乙丙橡胶及丁苯橡胶；所述分散剂包括质量比为1:1.5:3:4的聚氧乙基蓖麻油、硬脂酸、醇酸树脂及硅烷偶联剂；所述填料包括质量比为2:1:5的二氧化硅、硅灰石及硫酸钡。
所述抗氧化剂为抗氧剂T501。
所述填料中的二氧化硅的粒径为20-60nm；所述填料中的硅灰石的粒径为15-20μm；所述填料中的硫酸钡粒径为0.5-0.8μm。
所述填料中的二氧化硅的粒径为40nm；所述填料中的硅灰石的粒径为20μm；所述填料中的硫酸钡粒径为0.6μm。
所述硅烷偶联剂为KH560或KH550。
所述过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯。
上述具有高耐磨性的橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)密炼：将包含有30-50份橡胶基体、5-15份分散剂、2-8份抗氧化剂、0.5-1份过氧化物交联剂及30-40份填料的原料倒入密炼机中，未压入重锤的情况下搅拌均匀后，再进行混炼，密炼机的水温控制在70℃以下，压缩空气压力0.7-0.9MPa，料温为105-115℃时排出物料；所述橡胶基体包括质量比为1-5:2-3:1-4的天然橡胶、三元乙丙橡胶及丁苯橡胶；所述分散剂包括质量比为1-3:1-1.5:2-3:3-4的聚氧乙基蓖麻油、硬脂酸、醇酸树脂及硅烷偶联剂；所述填料包括质量比为:1-3:1-2:4-5的二氧化硅、硅灰石及硫酸钡；
(2)开炼：将密炼机排出物料送入开炼机开炼，前辊温度80-90℃，后辊温度70-80℃，辊距0.3-0.7mm，补炼3-5遍；
(3)出片：将开炼后的物料送入出片机加工，得到料片后冷却，冷却水温≤35℃；
(4)硫化：将料片送入平板硫化机进行硫化处理，蒸汽压力0.7-0.75MPa，硫化时间为12-15分钟；
(5)加工：将硫化好的片材放置冷却36-48小时后，切片修边，再冲裁成橡胶大底。
上述具有高耐磨性的橡胶组合物在鞋底中的应用。
有益效果：本发明的橡胶组合物合理的将分散剂配伍，使得组合物加入了粒径较小的填料，在开炼时具有低粘度和良好的加工性，制备的橡胶具有优良的耐磨性。
具体实施方式
一、原料来源
本发明实施例中所用的天然橡胶为越南的3L天然橡胶；
本发明实施例中所用的三元乙丙橡胶购自陶氏化学(中国)有限公司，牌号为EPDM725P；
本发明实施例中所用的丁苯橡胶为充油丁苯橡胶，牌号为1712；
本发明实施例中所用的聚氧乙基蓖麻油型号为RH40；
本发明实施例中所用的硬脂酸为市购所得；
本发明实施例中所用的醇酸树脂牌号为HKP-3180；
本发明实施例中，二氧化硅的平均粒径为40nm，硅灰石的平均粒径为20μm，硫酸钡的平均粒径为0.6μm；
其余材料均为市售所得。
二、样品检测方法
2.1硬度
参照《GB/T 2411-1989塑料邵尔硬度试验方法》
2.2磨耗性能测定
采用标准《DIN 53516GB 9867》测定样品耐磨耗性能。
三、样品制备
3.1制备方法
实施例1：密炼：按重量份计，将30份橡胶基体、5份分散剂、2份抗氧剂T501、0.5份过氧化物交联剂过氧化二异丙苯及30份填料的原料倒入密炼机中，未压入重锤的情况下搅拌均匀后，再进行混炼，密炼机的水温控制在70℃以下，压缩空气压力0.7-0.9MPa，料温为105-115℃时排出物料；橡胶基体包括质量比为2:3:1的天然橡胶、三元乙丙橡胶及丁苯橡胶；分散剂包括质量比为1:1.5:3:4的聚氧乙基蓖麻油、硬脂酸、醇酸树脂及硅烷偶联剂KH560；填料包括质量比为2:1:5的二氧化硅、硅灰石及硫酸钡；
开炼：将密炼机排出物料送入开炼机开炼，前辊温度80-90℃，后辊温度70-80℃，辊距0.3-0.7mm，补炼3-5遍；
出片：将开炼后的物料送入出片机加工，得到料片后冷却，冷却水温≤35℃；
硫化：将料片送入平板硫化机进行硫化处理，蒸汽压力0.7-0.75MPa，硫化时间为12-15min；
加工：将硫化好的片材放置冷却36-48小时后，切片修边，再冲裁成橡胶大底。
实施例2：密炼：按重量份计，将50份橡胶基体、15份分散剂、8份抗氧剂T501、1份过氧化物交联剂过氧化二异丙苯及40份填料的原料倒入密炼机中，未压入重锤的情况下搅拌均匀后，再进行混炼，密炼机的水温控制在70℃以下，压缩空气压力0.7-0.9MPa，料温为105-115℃时排出物料；橡胶基体包括质量比为2:3:1的天然橡胶、三元乙丙橡胶及丁苯橡胶；分散剂包括质量比为1:1.5:3:4的聚氧乙基蓖麻油、硬脂酸、醇酸树脂及硅烷偶联剂KH560；填料包括质量比为2:1:5的二氧化硅、硅灰石及硫酸钡；
开炼：将密炼机排出物料送入开炼机开炼，前辊温度80-90℃，后辊温度70-80℃，辊距0.3-0.7mm，补炼3-5遍；
出片：将开炼后的物料送入出片机加工，得到料片后冷却，冷却水温≤35℃；
硫化：将料片送入平板硫化机进行硫化处理，蒸汽压力0.7-0.75MPa，硫化时间为12-15min；
加工：将硫化好的片材放置冷却36-48小时后，切片修边，再冲裁成橡胶大底。
实施例3：密炼：按重量份计，将40份橡胶基体、10份分散剂、6份抗氧剂T501、0.8份过氧化物交联剂过氧化二异丙苯及35份填料的原料倒入密炼机中，未压入重锤的情况下搅拌均匀后，再进行混炼，密炼机的水温控制在70℃以下，压缩空气压力0.7-0.9MPa，料温为105-115℃时排出物料；橡胶基体包括质量比为2:3:1的天然橡胶、三元乙丙橡胶及丁苯橡胶；分散剂包括质量比为1:1.5:3:4的聚氧乙基蓖麻油、硬脂酸、醇酸树脂及硅烷偶联剂KH560；填料包括质量比为2:1:5的二氧化硅、硅灰石及硫酸钡；
开炼：将密炼机排出物料送入开炼机开炼，前辊温度80-90℃，后辊温度70-80℃，辊距0.3-0.7mm，补炼3-5遍；
出片：将开炼后的物料送入出片机加工，得到料片后冷却，冷却水温≤35℃；
硫化：将料片送入平板硫化机进行硫化处理，蒸汽压力0.7-0.75MPa，硫化时间为12-15min；
加工：将硫化好的片材放置冷却36-48小时后，切片修边，再冲裁成橡胶大底。
对比例1：35份填料为25份二氧化硅和10份硅灰石组成，其余同实施例3。
对比例2：35份填料为10份二氧化硅和25份硫酸钡组成，其余同实施例3。
对比例3：35份填料为6份硅灰石和29份硫酸钡组成，其余同实施例3。
四、性能测定结果
4.1原料粘度测定
体系基础组分：
试样1-9的橡胶基体：质量比为2:3:1的天然橡胶、三元乙丙橡胶及丁苯橡胶组成橡胶基体；
试样1-5的分散剂体系：质量比为1:1.5:3:4的聚氧乙基蓖麻油、硬脂酸、醇酸树脂及硅烷偶联剂的混合分散剂体系；
试样6的分散剂体系为聚氧乙基蓖麻油；
试样7的分散剂体系为硬脂酸；
试样8的分散剂体系为醇酸树脂；
试样9的分散剂体系为硅烷偶联剂；
试样1-9的抗氧化剂为抗氧剂T501；
试样1-9的过氧化物交联剂：过氧化二异丙苯；
试样1-9的填料体系：质量比为2:1:5的二氧化硅、硅灰石及硫酸钡；
表1填充剂对样品粘度的影响结果
Figure BDA0001780862130000051
将试样1-9的样品混合，熔融后测定液体的粘度，测定结果见表2
表2不同试样粘度测定结果
Figure BDA0001780862130000052
Figure BDA0001780862130000061
从表2的结果可以看出，本发明中填充剂在试样中基础体系中，用量在25-45份时，粘度变化范围较小，考虑到基体范围的变化，优选填充剂的用量在30-40份。在从试样5-9可以看出，单一分散剂无法调控体系粘度的效果，故根据无机填充剂体系，合理地选择分散剂体系为聚氧乙基蓖麻油、硬脂酸、醇酸树脂及硅烷偶联剂的混合分散剂体系。
4.2样品性能测定
表3样品性能测定结果
样品 硬度(邵氏C) 磨耗(mm<sup>3</sup>)
实施例1 31 151
实施例2 25 167
实施例3 28 143
对比例1 36 278
对比例2 25 245
对比例3 27 267
样品性能测定结果见表3，本发明通过填充剂的筛选，得到了耐磨性能优异的橡胶材料，此外，通过对橡胶基体的筛选，产品的物理性能如弹性、断裂伸长率、撕裂强度和柔韧性都得到了很大的提高。本发明产品硬度得到了很大程度的提高，且同时产品的柔韧性能和弹性优异。

Claims (5)

1.一种具有高耐磨性的橡胶组合物，其特征在于，包含以下组分：30-50份橡胶基体、5-15份分散剂、2-8份抗氧化剂、0.5-1份过氧化物交联剂及30-40份填料；所述橡胶基体包括质量比为2:3:1的天然橡胶、三元乙丙橡胶及丁苯橡胶；所述分散剂包括质量比为1:1.5:3:4的聚氧乙基蓖麻油、硬脂酸、醇酸树脂及硅烷偶联剂；所述填料包括质量比为2:1:5的二氧化硅、硅灰石及硫酸钡；所述硅烷偶联剂为KH560或KH550；所述过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯；所述抗氧化剂为抗氧剂T501。
2.根据权利要求1所述的具有高耐磨性的橡胶组合物，其特征在于，所述填料中的二氧化硅的粒径为20-60nm；所述填料中的硅灰石的粒径为15-20μm；所述填料中的硫酸钡的粒径为0.5-0.8μm。
3.根据权利要求1所述的具有高耐磨性的橡胶组合物，其特征在于，所述填料中的二氧化硅的粒径为40nm；所述填料中的硅灰石的粒径为20μm；所述填料中的硫酸钡的粒径为0.6μm。
4.如权利要求1-3任一所述的具有高耐磨性的橡胶组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)密炼：将包含有30-50份橡胶基体、5-15份分散剂、2-8份抗氧化剂、0.5-1份过氧化物交联剂及30-40份填料的原料倒入密炼机中，未压入重锤的情况下搅拌均匀后，再进行混炼，密炼机的水温控制在70℃以下，压缩空气压力0.7-0.9MPa，料温为105-115℃时排出物料；所述橡胶基体包括质量比为2:3:1的天然橡胶、三元乙丙橡胶及丁苯橡胶；所述分散剂包括质量比为1:1.5:3:4的聚氧乙基蓖麻油、硬脂酸、醇酸树脂及硅烷偶联剂；所述填料包括质量比为2:1:5的二氧化硅、硅灰石及硫酸钡；
(2)开炼：将密炼机排出物料送入开炼机开炼，前辊温度80-90℃，后辊温度70-80℃，辊距0.3-0.7mm，补炼3-5遍；
(3)出片：将开炼后的物料送入出片机加工，得到料片后冷却，冷却水温≤35℃；
(4)硫化：将料片送入平板硫化机进行硫化处理，蒸汽压力0.7-0.75MPa，硫化时间为12-15分钟；
(5)加工：将硫化好的片材放置冷却36-48小时后，切片修边，再冲裁成橡胶大底。
5.如权利要求1-3任一所述的具有高耐磨性的橡胶组合物在鞋底中的应用。
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