CN110204803B - 一种轻比重橡胶制品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及橡胶加工技术领域，提供一种轻比重橡胶制品及其制备方法，解决现有技术橡胶制品重量较重的问题。包括以下重量份的原料：天然橡胶10～32份、顺丁橡胶30～95份、丁苯橡胶0～20份、空心玻璃微珠4～20份、活性剂6～10份、导热剂8～12份、填充剂10～80份、硫化剂1.2～2份、促进剂0.8～1.5份、防老剂1～2份、耐磨剂2～6份、软化剂0～50份。

Description

一种轻比重橡胶制品及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶加工技术领域，尤其涉及一种轻比重橡胶制品及其制备方法。

背景技术

橡胶制品是以天然橡胶以及合成橡胶为原料生产的各种橡胶产品，其种类繁多，包括日常生活不可或缺的日用、医用等轻工橡胶产品，以及采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业所采用各种橡胶制生产设备或橡胶部件。橡胶鞋底就是其中一种重要的橡胶制品，具有防滑、高弹性、不易断裂、伸延性好、弯曲性好,防水等特性。为了提高橡胶鞋底的性能，人们对鞋底材料的制备进行了优化改进。中国专利CN 109369978A公开了一种耐磨橡胶鞋底的加工工艺，该耐磨橡胶鞋底的加工工艺在制备过程中，向橡胶原料内添加高耐磨炭黑、混合金属粉以及耐磨剂，从而有效提高该鞋底的耐磨性能，但是制备得到的鞋底重量较重，行走时脚部负重较大，穿着不够轻便舒适。除橡胶鞋底之外，还有许多橡胶制品也存在着质量较重，使用不方便的问题。

发明内容

因此，针对以上内容，本发明提供一种轻比重橡胶制品及其制备方法，解决现有技术橡胶制品比较笨重的问题。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种轻比重橡胶制品，包括以下重量份的原料：天然橡胶10～32份、顺丁橡胶30～95份、丁苯橡胶0～20份、空心玻璃微珠4～20份、活性剂6～10份、导热剂8～12份、填充剂10～80份、硫化剂1.2～2份、促进剂0.8～1.5份、防老剂1～2份、耐磨剂2～6份、软化剂0～50份，所述空心玻璃微珠的粒径为55～65μm。

进一步的改进是：所述活性剂由硬脂酸与下述原料中的至少一种以任意比混合而成：氧化锌、碳酸锌、氧化镁、碳酸镁。

进一步的改进是：所述导热剂为碳纳米管，所述填充剂由二氧化硅与下述原料中的任意一种以任意比混合而成：碳酸钙、陶土、硅铝炭黑。

进一步的改进是：所述硫化剂为硫磺、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧)己烷、N,N'-双肉桂醛缩-1,6-己二胺中的任意一种；所述的促进剂为二硫化二苯并噻唑、二-硫醇基苯并噻唑、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧联二(1,2-亚乙基)-2-苯并噻唑次磺酰胺、六次甲基四胺中的一种或者两种以上以任意比混合的混合物。

进一步的改进是：所述防老剂为酮胺类防老剂、对苯二胺类防老剂、杂环类防老剂、酚类防老剂中的一种或者两种以上以任意比混合的混合物。

进一步的改进是：所述耐磨剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、聚四氟乙烯微粉、有机硅改性丙烯酸树脂中的一种或者两种以任意比混合的混合物。

进一步的改进是：所述软化剂为石油系软化剂、煤焦油系软化剂、脂肪油系软化剂、松油系软化剂中的任意一种。

轻比重橡胶制品的制备方法包括以下步骤：

(1)原料的准备称量：按照上述橡胶制品配方称取各重量份的原料；

(2)塑炼：将称量好的天然橡胶在密炼机上进行塑炼获得塑炼胶；

(3)密炼：然后向密炼机中加入顺丁橡胶、丁苯橡胶、空心玻璃微珠、活性剂、导热剂、填充剂、防老剂、偶联剂、耐磨剂，搅拌混合后加入软化剂，密炼5～10min，密炼机内温度设置为100～120℃；

(4)开炼：将步骤(3)密炼后的材料冷却静置20～30h，然后在双辊开炼机上混炼，并加入称量好的硫化剂和促进剂，混炼均匀后，以均匀片状出料，得到轻比重橡胶胶片；

(5)硫化：将轻比重橡胶胶片放入硫化机模具内硫化成型，硫化温度为120～155℃，硫化时间为5～10min，硫化压力为13～16MPa，制得轻比重橡胶制品。

进一步的改进是：所述步骤(5)替换为将轻比重橡胶胶片通过螺杆挤出机挤出，然后经高温段烘道处理后硫化成型，制得轻比重橡胶制品。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的轻比重橡胶鞋底，采用以下配方制成：天然橡胶10～32份、顺丁橡胶30～95份、丁苯橡胶0～20份、空心玻璃微珠4～20份、活性剂6～10份、导热剂8～12份、填充剂10～80份、硫化剂1.2～2份、促进剂0.8～1.5份、防老剂1～2份、耐磨剂2～6份、软化剂0～50份。空心玻璃微珠是种尺寸微小的空心玻璃球体，具有质轻、低导热、强度高和良好的化学稳定性等优点，现有技术中空心玻璃微珠常用于涂料、油田水泥浆和胶黏剂等领域，起隔热、调节密度等方面的作用。本申请将空心玻璃微珠用于降低橡胶制品的重量，同时增强了橡胶制品的隔热性能。进一步改进，将空心玻璃微珠的粒径控制在55～65μm，既可以满足降低橡胶制品的重量需求，在密炼过程中又不容易被压碎。但空心玻璃微珠的导热系数低，从而使橡胶材料的硫化速度变慢，本申请将硫化温度由原先常规设置的165℃降为120～155℃，硫化时间延长，从而很好地控制硫化体系的反应进程，本申请配方中加入导热剂能够提高硫化体系的导热性，添加的活性剂在活化硫化体系、提高硫化胶的交联密度和耐老化性能的同时，也能够提高硫化胶的导热性，使硫化反应顺利进行。现有技术橡胶制品中常添加发泡剂，硫化过程中的发泡倍率不好控制，后续需要对橡胶进行裁剪修边，造成材料的浪费，并多增加了修边的工序，同时制得的橡胶制品容易受大小、温度、压力的影响而有所变化。本申请采用空心玻璃微珠且不添加发泡剂，无需发泡，产品的形状体积稳定，不受大小、温度、压力的影响，硫化后无需进行修边处理，提高了原料的利用率和生产效率。所述顺丁橡胶选用日本宇部UBE厂家生产的型号为VCR617的顺丁橡胶，其具有轻比重的特点，能进一步降低橡胶制品的重量。软化剂能够提高胶料的黏着性和有利于各原料的分散，其中松油系列软化剂含有有机酸基团，对硫化过程有延缓作用，防止橡胶加工过程中局部出现焦烧现象。密炼时若先将软化剂与耐磨剂混合后再加入橡胶中，将使橡胶-耐磨剂相互作用减弱而损害橡胶的耐磨性能，这是由于软化剂油分子首先吸附于填料表面而干扰了聚合物分子对填料的吸附，本发明采用分批加入的方式，先将耐磨剂与橡胶混合均匀后，再加入软化剂能够有效地提高橡胶制品的耐磨性能。

具体实施方式

以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。

实施例一

一种轻比重橡胶鞋底，其特征在于：包括以下重量份的原料：天然橡胶10份、顺丁橡胶VCR61730份(日本宇部UBE)、丁苯橡胶10份、空心玻璃微珠20份、硬脂酸锌5份、氧化锌3份、碳纳米管8份、二氧化硅30份、碳酸钙15份、硫磺1.2份、二硫化二苯并噻唑0.8份、2-巯基苯并咪唑1份、钛酸酯偶联剂2份、环烷油2份。所述空心玻璃微珠的粒径为55μm。

轻比重橡胶鞋底的制备方法包括以下步骤：

(1)原料的准备称量：按照上述橡胶鞋底配方称取各重量份的原料；

(2)塑炼：将称量好的天然橡胶在密炼机上进行塑炼获得塑炼胶；

(3)密炼：然后向密炼机中加入顺丁橡胶、丁苯橡胶、空心玻璃微珠、硬脂酸锌、氧化锌、碳纳米管、二氧化硅、碳酸钙、2-巯基苯并咪唑、钛酸酯偶联剂，搅拌混合后加入环烷油，密炼5min，密炼机内温度设置为120℃；

(4)开炼：将步骤(3)密炼后的材料冷却静置20h，然后在双辊开炼机上混炼，并加入称量好的硫磺和二硫化二苯并噻唑，混炼均匀后，以均匀片状出料，得到轻比重橡胶胶片；

(5)硫化：将轻比重橡胶胶片放入硫化机模具内硫化成型，硫化温度为120℃，硫化时间为10min，硫化压力为13MPa，制得轻比重橡胶鞋底。

实施例二

一种轻比重橡胶鞋底，其特征在于：包括以下重量份的原料：天然橡胶20份、顺丁橡胶VCR61762份(日本宇部UBE)、丁苯橡胶2份、空心玻璃微珠12份、硬脂酸7份、碳酸锌3份、碳纳米管10份、二氧化硅55份、陶土25份、过氧化二异丙苯1.6份、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.2份、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚1.5份、硅烷偶联剂6份、松节油25份。所述空心玻璃微珠的粒径为60μm。

轻比重橡胶鞋底的制备方法包括以下步骤：

(1)原料的准备称量：按照上述橡胶鞋底配方称取各重量份的原料；

(2)塑炼：将称量好的天然橡胶在密炼机上进行塑炼获得塑炼胶；

(3)密炼：然后向密炼机中加入顺丁橡胶、丁苯橡胶、空心玻璃微珠、硬脂酸锌、碳酸锌、碳纳米管、二氧化硅、陶土、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、硅烷偶联剂，搅拌混合后加入松节油，密炼7min，密炼机内温度设置为110℃；

(4)开炼：将步骤(3)密炼后的材料冷却静置25h，然后在双辊开炼机上混炼，并加入称量好的过氧化二异丙苯和N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺，混炼均匀后，以均匀片状出料，得到轻比重橡胶胶片；

(5)硫化：将轻比重橡胶胶片放入硫化机模具内硫化成型，硫化温度为135℃，硫化时间为7min，硫化压力为15MPa，制得轻比重橡胶鞋底。

实施例三

一种轻比重橡胶鞋底，其特征在于：包括以下重量份的原料：天然橡胶32份、顺丁橡胶VCR61795份(日本宇部UBE)、丁苯橡胶20份、空心玻璃微珠4份、硬脂酸4份、氧化镁2份、碳纳米管12份、二氧化硅份8、陶土2份、2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧)己烷2份、二-硫醇基苯并噻唑0.8份、六次甲基四胺1.2份、2-巯基苯并咪唑2份、硅烷偶联剂4份、环烷油50份。所述空心玻璃微珠的粒径为65μm。

轻比重橡胶鞋底的制备方法包括以下步骤：

(1)原料的准备称量：按照上述橡胶鞋底配方称取各重量份的原料；

(2)塑炼：将称量好的天然橡胶在密炼机上进行塑炼获得塑炼胶；

(3)密炼：然后向密炼机中加入顺丁橡胶、丁苯橡胶、空心玻璃微珠、硬脂酸锌、氧化镁、碳纳米管、二氧化硅、陶土、2-巯基苯并咪唑、硅烷偶联剂，搅拌混合后加入环烷油，密炼10min，密炼机内温度设置为100℃；

(4)开炼：将步骤(3)密炼后的材料冷却静置30h，然后在双辊开炼机上混炼，并加入称量好的2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧)己烷、二-硫醇基苯并噻唑和六次甲基四胺，混炼均匀后，以均匀片状出料，得到轻比重橡胶胶片；

(5)硫化：将轻比重橡胶胶片放入硫化机模具内硫化成型，硫化温度为155℃，硫化时间为5min，硫化压力为16MPa，制得轻比重橡胶鞋底。

对比例

以市售的橡胶鞋底材料为对比例。

本发明实施例一至三的轻比重橡胶鞋底以及对比例的橡胶鞋底材料进行性能测试，测试结果见表1。

表1橡胶鞋底的性能测试结果

由表1可以看出，本发明制备的橡胶鞋底材料的比重小于现有的橡胶鞋底材料，重量更轻；在改善橡胶鞋底比重的同时，产品的磨耗、直角撕裂强度、伸长率方面的性能也有所提升；产品的硬度基本与现有的橡胶鞋底材料相当。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (8)

1.一种轻比重橡胶制品，其特征在于：包括以下重量份的原料：天然橡胶10～32份、顺丁橡胶30～95份、丁苯橡胶0～20份、空心玻璃微珠4～20份、活性剂6～10份、导热剂8～12份、填充剂10～80份、硫化剂1.2～2份、促进剂0.8～1.5份、防老剂1～2份、耐磨剂2～6份、软化剂0～50份，所述空心玻璃微珠的粒径为55～65μm，所述填充剂由二氧化硅与下述原料中的任意一种以任意比混合而成：碳酸钙、陶土、硅铝炭黑，所述耐磨剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。

2.根据权利要求1所述的一种轻比重橡胶制品，其特征在于：所述活性剂由硬脂酸与下述原料中的至少一种以任意比混合而成：氧化锌、碳酸锌、氧化镁、碳酸镁。

3.根据权利要求1所述的一种轻比重橡胶制品，其特征在于：所述导热剂为碳纳米管。

4.根据权利要求1所述的一种轻比重橡胶制品，其特征在于：所述硫化剂为硫磺、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧)己烷、N,N'-双肉桂醛缩-1,6-己二胺中的任意一种；所述的促进剂为二硫化二苯并噻唑、二-硫醇基苯并噻唑、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧联二(1,2-亚乙基)-2-苯并噻唑次磺酰胺、六次甲基四胺中的一种或者两种以上以任意比混合的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种轻比重橡胶制品，其特征在于：所述防老剂为酮胺类防老剂、对苯二胺类防老剂、杂环类防老剂、酚类防老剂中的一种或者两种以上以任意比混合的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种轻比重橡胶制品，其特征在于：所述软化剂为石油系软化剂、煤焦油系软化剂、脂肪油系软化剂、松油系软化剂中的任意一种。

7.根据权利要求1-6任一项所述的轻比重橡胶制品的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)原料的准备称量：按照上述橡胶制品配方称取各重量份的原料；

(2)塑炼：将称量好的天然橡胶在密炼机上进行塑炼获得塑炼胶；

(3)密炼：然后向密炼机中加入顺丁橡胶、丁苯橡胶、空心玻璃微珠、活性剂、导热剂、填充剂、防老剂、偶联剂、耐磨剂，搅拌混合后加入软化剂，密炼5～10min，密炼机内温度设置为100～120℃；

(4)开炼：将步骤(3)密炼后的材料冷却静置20～30h，然后在双辊开炼机上混炼，并加入称量好的硫化剂和促进剂，混炼均匀后，以均匀片状出料，得到轻比重橡胶胶片；

(5)硫化：将轻比重橡胶胶片放入硫化机模具内硫化成型，硫化温度为120～155℃，硫化时间为5～10min，硫化压力为13～16MPa，制得轻比重橡胶制品。

8.根据权利要求7所述的轻比重橡胶制品的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)替换为将轻比重橡胶胶片通过螺杆挤出机挤出，然后经高温段烘道处理后硫化成型，制得轻比重橡胶制品。