CN112831175B - 一种耐磨、止滑热塑性弹性体及其制备方法 - Google Patents
一种耐磨、止滑热塑性弹性体及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112831175B CN112831175B CN202110024699.5A CN202110024699A CN112831175B CN 112831175 B CN112831175 B CN 112831175B CN 202110024699 A CN202110024699 A CN 202110024699A CN 112831175 B CN112831175 B CN 112831175B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- resistant
- rubber
- thermoplastic elastomer
- accelerator
- slip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 40
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 47
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 42
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 42
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 claims description 53
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims description 39
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 25
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 13
- 239000004636 vulcanized rubber Substances 0.000 claims description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 10
- OWRCNXZUPFZXOS-UHFFFAOYSA-N 1,3-diphenylguanidine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC(=N)NC1=CC=CC=C1 OWRCNXZUPFZXOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims description 9
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims description 9
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 9
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 9
- YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 1,3-benzothiazole-2-thiol Chemical compound C1=CC=C2SC(S)=NC2=C1 YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 claims description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 7
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 claims description 6
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims description 5
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 64
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 6
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 6
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 6
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 description 5
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 5
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 5
- BGYHLZZASRKEJE-UHFFFAOYSA-N [3-[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxy]-2,2-bis[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxymethyl]propyl] 3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoate Chemical compound CC(C)(C)C1=C(O)C(C(C)(C)C)=CC(CCC(=O)OCC(COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)(COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)=C1 BGYHLZZASRKEJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000000071 blow moulding Methods 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L75/04—Polyurethanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
- C08L9/02—Copolymers with acrylonitrile
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
- C08K2003/2241—Titanium dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2296—Oxides; Hydroxides of metals of zinc
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开一种耐磨、止滑热塑性弹性体及其制备方法，采用热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、丁腈橡胶(NBR)、氧化锌、硬脂酸、白炭黑、钛白粉、三氧化二铝、抗氧剂、促进剂和硫化剂，在橡塑密炼机中共混均匀，通过双螺杆挤出机动态硫化，制得的一种丁腈橡胶硫化橡胶颗粒分散在聚氨酯弹性体中的改性热塑性弹性体。该热塑性弹性体不但保持了热塑性聚氨酯弹性体的力学性能和耐磨性，同时显著提高了材料的表面摩擦系数和损耗因子，并且可重复加工，回收再利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子共混材料及其制备方法，具体涉及一种耐磨、止滑热塑性弹性体材料、制备方法及其用途。
背景技术
热塑性弹性体既具备传统硫化橡胶的高强度、高弹性、耐老化等优异性能，同时又具备普通塑料加工方便、加工方式多样的特点。可采用注塑、挤出、吹塑等加工方式生产，边角料粉碎后100％直接二次使用。既简化加工过程，又降低加工成本，因此热塑性弹性体材料已成为取代传统硫化橡胶的最新材料，其环保、无毒、手感舒适、外观精美，使产品更具创意。
热塑性弹性体主要性能指标与橡胶基本相似，有力学性能、耐高低温性能等等，而摩擦性能是热塑性弹性体实际应用中的一个重要的性能指标。鞋材及轮胎等制品都对抗干湿滑性能有着较高的要求，材料具有良好的摩擦性能才能为鞋子和轮胎等制品带来较好的防滑效果和抓地力，防滑性能的好坏直接关系到了鞋子穿着和轮胎行驶是否安全。除此之外，材料的摩擦性能和材料疲劳、磨损磨耗、生热及使用寿命之间也有着密切的联系。
目前国内外在止滑性方面的研究归纳起来主要集中在两个方面，止滑性能影响因素和估测鞋子止滑性能标准。国内对鞋底止滑性能的研究主要集中在止滑性能影响因素的探索和鞋底材料、花纹和路面对鞋底止滑性的影响等，鞋底的止滑性直接影响着鞋子穿用时的舒适性和安全性，止滑性主要由摩擦系数来表示，在一定范围内，摩擦系数越大，止滑性越好。杨永杰等对鞋底摩擦系数的测控***进行设计，初步探讨和实验，***通过测量作用于鞋的拉力和压力，求得摩擦系数，从而来判断各种鞋子的安全性能。
当前鞋材用材料主要以丁苯橡胶和顺丁橡胶为主，虽然在止滑、耐磨性能方面可以满足人们日常生活的需要，但因其难以回收再利用造成极大的环境污染和资源浪费，而常用的热塑性弹性体材料如热塑性聚氨酯，虽然可回收重复使用，耐磨性能可达到要求，但是止滑性难以达到用于鞋底、传动带的要求。本发明利用聚氨酯材料作为基材制备的热塑性弹性体不但可以大幅度提高材料的摩擦系数，满足极端条件的应用，而且提高制品的耐磨性能，替代硫化橡胶实现回收再利用。
发明内容
本发明涉及一种耐磨、止滑热塑性弹性体及其制备方法，显著提高材料的摩擦系数，大幅度提高材料的止滑性能。使用热塑性聚氨酯作为动态硫化中的热塑性基体材料，选用摩擦系数高的丁腈橡胶作为动态硫化的橡胶材料，配合使用各类填料和加工助剂制备出了热塑性弹性体，该热塑性弹性体不但保持了热塑性聚氨酯弹性体的力学性能和耐磨性，同时显著提高了材料的表面摩擦系数和损耗因子，并且可以替代硫化橡胶实现回收再利用。
本发明解决其技术问题所采用具体技术方案：
一种耐磨、止滑热塑性弹性体及其制备方法，以质量份计包含以下组分：热塑性聚氨酯弹性体：100、丁腈橡胶：50-150、氧化锌：3-5、硬脂酸：1-3、白炭黑：10-50、钛白粉：2-5、三氧化二铝：5-10、抗氧剂：1-3促进剂：1-3、硫化剂：0.5-2。
本发明采用高耐磨的热塑性聚氨酯作为塑性基材，既具有良好的流变特性和加工性能，又具有好的力学性能，并具有可重复加工性；该类弹性体包括聚酯型热塑性聚氨酯和聚醚型热塑性聚氨酯，可以一种或多种并用。
采用中高丙烯腈含量丁腈橡胶作为橡胶基材，提高材料在0℃的损耗因子，提高材料的抗湿滑性和材料的摩擦系数。可以采用一种或多种丙烯腈含量的丁腈橡胶并用，当丙烯腈含量为37-38％时，该类橡胶具有较好的抗湿滑性和较大的损耗因子。
如采用丙烯腈含量为33％、41％的丁腈橡胶共混，制备出丙烯腈含量为37-38％的丁腈橡胶，进一步提高材料在0℃的损耗因子，提高材料的摩擦系数，相应增加材料的抗湿滑性。
在橡胶中加入白炭黑作为补强剂和硬质三氧化二铝颗粒为填充剂，在材料表面能生成硬质颗粒，利用填料颗粒在材料表面的凸起来增加材料的表面摩擦系数，从而增大材料的摩擦系数和提高抗湿滑性能。
本发明还要求保护上述耐磨、止滑热塑性弹性体材料的制备方法，包括以下步骤：
a)在密炼加工设备中先把丁腈橡胶塑炼，然后加入氧化锌、硬脂酸、白炭黑、三氧化二铝、钛白粉、抗氧剂、促进剂、硫化剂，混炼均匀下片备用；
b)将混炼好的丁腈橡胶胶条通过橡胶挤出机中挤出，切粒；挤出温度60-100℃；
c)将热塑性聚氨酯颗粒和丁腈橡胶混炼胶的颗粒混合均匀后加入双螺杆挤出机中，动态硫化、挤出、造粒，即得到本发明的材料。
双螺杆加料区185℃，塑化区195℃，机头温度205℃，螺杆转速80rpm。
本发明还要求保护上述热塑性弹性体材料的用途，该发明材料的摩擦系数比纯热塑性聚氨酯提高40％以上，对应0℃时的损耗因子提高200％以上，说明该材料的抗湿滑性能大幅提高。该热塑性弹性体材料可以用于鞋底、传动带等，替代硫化橡胶实现回收再利用。
本发明在丁腈橡胶中加入促进剂和硫黄，在动态硫化过程中生成交联的橡胶颗粒，在高剪切作用下细化分散在热塑性聚氨酯弹性体中；同时要考虑加工过程中的安全性和生产效率相结合，促进剂选用准速级促进剂和慢速级促进剂并用。
1)在橡胶加入合适的促进剂和硫黄用量，在动态硫化过程中，生成交联橡胶颗粒在高剪切作用下细化分散在聚氨酯基材中。本发明中选用促进剂为2-硫醇基苯并噻唑(M)和二苯胍(DPG)与硫黄并用，在本材料中优选促进剂M、DPG和硫黄在100份橡胶中比例为1:0.5:1.5。
2)制备方法综合了橡胶与塑料的加工工艺，先把橡胶与各种配合剂在橡胶密炼机中混炼均匀，然后将混炼胶采用橡胶挤出机挤出造粒，最后将热塑性聚氨酯颗粒和丁腈橡胶混炼胶的颗粒混合均匀后加入双螺杆挤出机动态硫化、挤出造粒。
本发明的有益效果如下：
利用中高丙烯腈含量丁腈橡胶高阻尼高摩擦系数的特性，作为动态硫化的橡胶材料，可以改善材料的摩擦性能和减震性能。选用热塑性聚氨酯作为动态硫化的塑性基材，利用其高耐磨、高强度的特性，配合利用中高丙烯腈含量丁腈橡胶高阻尼高摩擦系数的特性，以及使用各类填料和加工助剂制备出了热塑性弹性体，该热塑性弹性体不但保持了热塑性聚氨酯弹性体的力学性能和耐磨性，同时显著提高了材料的表面摩擦系数和损耗因子，材料的摩擦系数比纯热塑性聚氨酯提高40％以上，对应0℃时的损耗因子提高200％以上，替代硫化橡胶实现回收再利用。
附图说明
图1是本发明共混材料的动态力学性能tanδ-温度关系图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是所描述的实施例是本发明一部分实验例，而不是全部的实验例。
实施例一：
a)先把丁腈橡胶(牌号为3350，丙烯腈含量为33％)投入橡胶密炼机中热炼，然后加入氧化锌、硬脂酸、白炭黑、钛白粉、三氧化二铝、抗氧剂1010、促进剂M、促进剂DPG、硫黄混炼均匀后在开炼机上下片，制成丁腈橡胶母炼胶备用，其用量配比为100:5:2:30:5:10:1:1:0.5:1.5。
b)将混炼好的丁腈橡胶胶条通过橡胶挤出机中挤出，切粒；挤出温度80℃；
c)将热塑性聚氨酯颗粒(牌号为1180)和丁腈橡胶混炼胶的颗粒混合均匀后加入双螺杆挤出机中，动态硫化、挤出、造粒，即得到本发明的材料。热塑性聚氨酯与丁腈橡胶混炼胶质量比例为1:1，双螺杆加料区185℃，塑化区195℃，机头温度205℃，螺杆转速80rpm。
实施例二：
a)先把丁腈橡胶(牌号为4155，丙烯腈含量为41％)投入橡胶密炼机中热炼，然后加入氧化锌、硬脂酸、白炭黑、钛白粉、三氧化二铝、抗氧剂1010、促进剂M、促进剂DPG、硫黄混炼均匀后在开炼机上下片，制成丁腈橡胶母炼胶备用，其用量配比为100:5:2:30:5:10:1:1:0.5:1.5。
b)将混炼好的丁腈橡胶胶条通过橡胶挤出机中挤出，切粒；挤出温度80℃；
c)将热塑性聚氨酯颗粒(牌号为1180)和丁腈橡胶混炼胶的颗粒混合均匀后加入双螺杆挤出机中，动态硫化、挤出、造粒，即得到本发明的材料。热塑性聚氨酯与丁腈橡胶混炼胶比例为1:1，双螺杆加料区185℃，塑化区195℃，机头温度205℃，螺杆转速80rpm。
实施例三：
a)先把两种丁腈橡胶(牌号为3350、4155，两者比例为1：1)投入橡胶密炼机中热炼制备出丙烯腈含量为37％左右的丁腈橡胶，然后加入氧化锌、硬脂酸、白炭黑、钛白粉、三氧化二铝、抗氧剂1010、促进剂M、促进剂DPG、硫黄混炼均匀后在开炼机上下片，制成丁腈橡胶母炼胶备用，其用量配比为100:5:2:30:5:10:1:1:0.5:1.5。
b)将混炼好的丁腈橡胶胶条通过橡胶挤出机中挤出，切粒；挤出温度80℃；
c)将热塑性聚氨酯颗粒(牌号为1180)和丁腈橡胶混炼胶的颗粒混合均匀后加入双螺杆挤出机中，动态硫化、挤出、造粒，即得到本发明的材料。热塑性聚氨酯与丁腈橡胶混炼胶比例为1:1，双螺杆加料区185℃，塑化区195℃，机头温度205℃，螺杆转速80rpm。
实施例四：
a)先把两种丁腈橡胶(牌号为3350、4155，两者比例为3：5)投入橡胶密炼机中热炼制备出丙烯腈含量为38％左右的丁腈橡胶，然后加入氧化锌、硬脂酸、白炭黑、钛白粉、三氧化二铝、抗氧剂1010促进剂M、促进剂DPG、硫黄混炼均匀后在开炼机上下片，制成丁腈橡胶母炼胶备用，其用量配比为100:5:2:30:5:10:1:1:0.5:1.5。
b)将混炼好的丁腈橡胶胶条通过橡胶挤出机中挤出，切粒；挤出温度80℃；
c)将热塑性聚氨酯颗粒(牌号为1180)和丁腈橡胶混炼胶的颗粒混合均匀后加入双螺杆挤出机中，动态硫化、挤出、造粒，即得到本发明的材料。热塑性聚氨酯牌号选用1180，热塑性聚氨酯与丁腈橡胶混炼胶比例为1:1.1，双螺杆加料区180℃，塑化区190℃，机头温度205℃，螺杆转速80rpm。
为了更加充分了解本发明制备的热塑性弹性体的各项性能，设置两组对比例进行对比：
对比例0#：为常用硫化橡胶鞋底胶，配方为SBR 70，BR 30，SILICA 70，Si-697，白矿油15，ZnO 3，SA 1,，防老剂MB 1，促进剂M1.3，促进剂DPG 2，S 1.6。SBR选用牌号1502，BR选用牌号9000。
对比例1#：为纯热塑性聚氨酯，牌号为1180，市售级产品，将热塑性聚氨酯颗粒直接投入注塑机中制样测试。
表1实施例与对比例的力学性能比较
所制得热塑性弹性体的性能如表1所示，可以看出不同丙烯腈含量的丁腈橡胶与热塑性聚氨酯共混制备的热塑性弹性体的性能相近。与1#纯热塑性聚氨酯相比，本发明制备材料的拉伸强度、撕裂强度降低，磨耗体积增加，回弹率降低。与0#硫化橡胶鞋底胶相比，本发明制备材料的各项性能与传统鞋底胶相近，磨耗体积显著降低。
硫化橡胶无法回收利用，但热塑性弹性体可以反复加工。几种热塑性弹性体二次加工后，其力学性能整体上变化不大，并且还出现上升趋势，这是因为在动态硫化过程中，有些硫化胶颗粒尺寸不均匀或交联不完善，在二次加工时，材料受到强剪切作用使得聚集的橡胶粒子能够进一步均匀分散，从而使得共混胶料整体的性能有所提升。从材料的二次加工和力学性能上看，该共混胶料符合热塑性弹性体的标志特征。
理论研究表明，阻尼因子tanδ作为动态性能的表征参数与抗湿滑的相关性较好。在0℃时阻尼因子tanδ与抗湿滑性能的相关系数高达0.97，损耗因子的提高会使得材料粘附作用和滞后阻力增大，进而会增大材料的摩擦力，提高材料的摩擦系数。
由图1和表2的数据可以看出，采用SBR/BR硫化胶在0℃时的tanδ值仅为0.31，纯热塑性聚氨酯在0℃时的tanδ值仅为0.19，所以单独采用热塑性聚氨酯为鞋底材料时止滑性能差。
单独采用丙烯腈含量33％和41％的丁腈橡胶与热塑性聚氨酯动态硫化制备的热塑性弹性体材料在温度为0℃时对应的tanδ值为0.33和0.31，与采用SBR/BR硫化胶在0℃时的tanδ值相当。
将丙烯腈含量33％和41％的两种丁腈橡胶按照比例共混，得到丙烯腈含量大约为38％的丁腈橡胶混炼胶与热塑性聚氨酯动态硫化制备的热塑性弹性体材料的tanδ峰恰好在0℃附近，在0℃对应的tanδ数值高达0.57和0.62，比纯热塑性聚氨酯弹性体提高了200％，比SBR/BR硫化胶提高了近100％。
表2实施例与对比例阻尼因子tanδ的比较
为了更好的表征材料的止滑性能，表3为本发明实施例材料的摩擦性能，由表3可以看出相比纯TPU，本发明制备的热塑性弹性体可以大幅度提高材料的静摩擦力和静摩擦系数，提高幅度40％以上；对材料动摩擦力和动摩擦系数提高幅度60％以上。同时可以看出随着丁腈橡胶中丙烯腈含量的增加，摩擦系数先增加后减小，在丙烯腈含量为38％左右时的共混材料的摩擦系数最大，止滑性能最好。
表3共混材料对橡胶摩擦性能的影响
显然，上述实验例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种耐磨、止滑热塑性弹性体，其特征在于：以质量份计包含以下组分：热塑性聚氨酯弹性体：100、中高丙烯腈含量的丁腈橡胶：50-150、氧化锌：3-5、硬脂酸：1-3、白炭黑：10-50、钛白粉：2-5、三氧化二铝：5-10、抗氧剂：1-3促进剂：1-3、硫化剂：0.5-2；所述丁腈橡胶的丙烯腈含量为37-38%；所述促进剂选用准速级促进剂和慢速级促进剂并用；所述耐磨、止滑热塑性弹性体的制备方法包括以下步骤：
a）在密炼加工设备中先把丁腈橡胶塑炼，然后加入氧化锌、硬脂酸、白炭黑、三氧化二铝、钛白粉、抗氧剂、促进剂、硫化剂，混炼均匀下片备用；
b）将混炼好的丁腈橡胶胶条通过橡胶挤出机中挤出，切粒；挤出温度60-100℃；
c）将热塑性聚氨酯颗粒和丁腈橡胶混炼胶的颗粒混合均匀后加入双螺杆挤出机中，动态硫化、挤出、造粒，即得到热塑性弹性体。
2.根据权利要求1所述的耐磨、止滑热塑性弹性体，其特征在于，所述的热塑性聚氨酯弹性体包括聚酯型热塑性聚氨酯和聚醚型热塑性聚氨酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的耐磨、止滑热塑性弹性体，其特征在于，所述丁腈橡胶为多种丙烯腈含量的丁腈橡胶并用。
4.根据权利要求1所述的耐磨、止滑热塑性弹性体，其特征在于，所述促进剂为2-硫醇基苯并噻唑M和二苯胍DPG与硫黄并用。
5.根据权利要求4所述的耐磨、止滑热塑性弹性体，其特征在于，促进剂M、DPG和硫黄比例为1:0.5:1.5。
6.权利要求1-5任一项所述的耐磨、止滑热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：
a）在密炼加工设备中先把丁腈橡胶塑炼，然后加入氧化锌、硬脂酸、白炭黑、三氧化二铝、钛白粉、抗氧剂、促进剂、硫化剂，混炼均匀下片备用；所述促进剂选用准速级促进剂和慢速级促进剂并用；
b）将混炼好的丁腈橡胶胶条通过橡胶挤出机中挤出，切粒；挤出温度60-100℃；
c）将热塑性聚氨酯颗粒和丁腈橡胶混炼胶的颗粒混合均匀后加入双螺杆挤出机中，动态硫化、挤出、造粒，即得到热塑性弹性体。
7.根据权利要求6所述的耐磨、止滑热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的双螺杆加料区185℃，塑化区195℃，机头温度205℃，螺杆转速80rpm。
8.权利要求1-5任一项所述的耐磨、止滑热塑性弹性体的用途，其特征在于，用于鞋底、传动带，替代硫化橡胶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110024699.5A CN112831175B (zh) | 2021-01-08 | 2021-01-08 | 一种耐磨、止滑热塑性弹性体及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110024699.5A CN112831175B (zh) | 2021-01-08 | 2021-01-08 | 一种耐磨、止滑热塑性弹性体及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112831175A CN112831175A (zh) | 2021-05-25 |
| CN112831175B true CN112831175B (zh) | 2022-11-04 |
Family
ID=75928848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110024699.5A Active CN112831175B (zh) | 2021-01-08 | 2021-01-08 | 一种耐磨、止滑热塑性弹性体及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112831175B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113388161A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-09-14 | 鞍山市宏图防腐工程有限公司 | 一种丁腈橡胶耐磨剂及其制备方法和应用 |
| CN113755003A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-12-07 | 浙江人本鞋业有限公司 | 帆布鞋的轻量化防滑橡胶大底的加工工艺 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5376723A (en) * | 1988-10-07 | 1994-12-27 | Firma Carl Freudenberg | Thermoplastic polyurethane elastomer blend and process for its manufacture |
| CN108219224A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-06-29 | 茂联橡胶制品（深圳）有限公司 | 复合橡胶及其制备方法 |
| CN108641202A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-10-12 | 青岛科技大学 | 一种提高橡胶材料摩擦系数的共混物及其制备方法 |
| CN109265969A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-01-25 | 长春云创空间科技有限公司 | 丁腈橡胶聚氨酯复合材料及其制备方法 |
| CN111732770A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-10-02 | 中裕软管科技股份有限公司 | 一种橡胶软管及其制造方法 |
-
2021
- 2021-01-08 CN CN202110024699.5A patent/CN112831175B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5376723A (en) * | 1988-10-07 | 1994-12-27 | Firma Carl Freudenberg | Thermoplastic polyurethane elastomer blend and process for its manufacture |
| CN108219224A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-06-29 | 茂联橡胶制品（深圳）有限公司 | 复合橡胶及其制备方法 |
| CN108641202A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-10-12 | 青岛科技大学 | 一种提高橡胶材料摩擦系数的共混物及其制备方法 |
| CN109265969A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-01-25 | 长春云创空间科技有限公司 | 丁腈橡胶聚氨酯复合材料及其制备方法 |
| CN111732770A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-10-02 | 中裕软管科技股份有限公司 | 一种橡胶软管及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112831175A (zh) | 2021-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ciullo et al. | The rubber formulary | |
| CN112831175B (zh) | 一种耐磨、止滑热塑性弹性体及其制备方法 | |
| US5346934A (en) | Footwear additive made from recycled materials | |
| Mangaraj | Elastomer blends | |
| CN101670771B (zh) | 汽车玻璃导槽密封条用组合热塑性弹性体及其生产方法 | |
| CN102276887B (zh) | 止滑耐折耐磨橡胶鞋底胶及其制备方法 | |
| CN102276884B (zh) | 高强伸抗磨环保橡胶鞋底胶及其制备方法 | |
| KR100901561B1 (ko) | 연속 압출 방식에 의한 폐고무의 탈황처리 방법 | |
| CN103589000A (zh) | 一种高弹减震、耐磨防滑鞋底复合材料及其制备方法 | |
| CN104861318A (zh) | 一种可再生利用的橡胶发泡鞋底材料及其制备方法 | |
| CN107189307A (zh) | 一种轮胎用胎面胶及其制备 | |
| US5350804A (en) | Rubber composition containing reclaimed silicone rubber | |
| CN1226339C (zh) | 原位改性废橡胶粉复合材料及其制备方法 | |
| CN108641202B (zh) | 一种提高橡胶材料摩擦系数的共混物及其制备方法 | |
| CN112194852A (zh) | 高穿刺强度压延膜用tpv弹性体及其制备方法 | |
| CN1066665A (zh) | 轮胎胎面组合物 | |
| Rajeev et al. | Thermoplastic elastomers based on waste rubber and plastics | |
| US4343727A (en) | Polyvinyl chloride shoe sole molding composition containing cellulosic fibrous flock | |
| CN110204803B (zh) | 一种轻比重橡胶制品及其制备方法 | |
| US20100210770A1 (en) | Elastomeric composite | |
| CN101633752A (zh) | 聚烯烃类热塑性弹性体及其制造方法 | |
| CN112795065B (zh) | 一种鞋底橡胶组合物及其制备方法 | |
| US20230083416A1 (en) | A rubber formulation | |
| US3824206A (en) | Rubber tread compositions | |
| CN110157134A (zh) | 一种改性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240111 Address after: 251100 Economic Development Zone of Qihe County, Dezhou City, Shandong Province Patentee after: SHANDONG TAIRUIFENG NEW MATERIAL Co.,Ltd. Address before: 266061 Songling Road, Laoshan District, Qingdao, Shandong Province, No. 99 Patentee before: QINGDAO University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY |