鞋底用超轻石墨烯橡胶发泡胶粒及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201910017847.3 | 申请日 | 2019-01-08 | 公开(公告)号 | CN109627512A | 公开(公告)日 | 2019-04-16 |
| 申请人 | 福建五持恒科技发展有限公司; | 发明人 | 丁天宁; 丁德材; 丁幼丝; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 鞋 底用超轻 石墨 烯 橡胶 发泡胶粒，由如下重量份数的组分组成：天然橡胶60‑65份；异戊橡胶8‑12份；顺丁橡胶8‑12份；丁苯橡胶6‑8份；改性 石墨烯 0.8‑1.0份；聚N‑乙烯基乙酰胺0.08‑0.12份； 硅 酮 油0.8‑1.0份；无机 纳米粒子 3.0‑3.5份； 活性 氧 化锌1.2‑1.5份； 硬脂酸 锌0.8‑1.0份；硬脂酸1.0‑1.2份；交联剂0.8‑1.0份；流动助剂2.0‑3.0份；发泡剂1.5‑1.8份。采用本发明，使改性石墨烯均匀分散于各橡胶料中，同时赋予本发明橡胶发泡胶粒优良的热 稳定性 、 耐磨性 、拉伸强度，改善永久压缩 变形 性能及抗热收缩性能，并可减轻50％以上重量。 | ||||||
| 权利要求 | 1.鞋底用超轻石墨烯橡胶发泡胶粒，其特征在于，该发泡胶粒由如下重量份数的组分组成：天然橡胶60-65份；异戊橡胶8-12份；顺丁橡胶8-12份；丁苯橡胶6-8份；改性石墨烯 |
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| 说明书全文 | 鞋底用超轻石墨烯橡胶发泡胶粒及其制备方法技术领域背景技术[0002] 天然橡胶是橡胶材料中物理力学性能与工艺加工性能协调性最好的品种，目前已被广泛应用于日常生活、医疗卫生、交通运输、农业、科学试验、国防等领域。随着社会的发展，人们对产品的性能提出了更高的要求，尤其是橡胶发泡鞋底，传统橡胶发泡鞋底重量大、耐磨性能达不到要求，并且抗热收缩差，往往需要对其进行改性。 [0003] 近年来有不少利用石墨烯对橡胶材料进行改性的研究，但在石墨烯的应用过程中发现，石墨烯片层结构存在较强的范德华力或者氢键灯相互作用，使其极易发生团聚而不能均匀稳定的分散。通常，人们通过化学接枝将羧基、羟基、氨基等一些有机官能团街道石墨烯表面对其进行改性，从而提高石墨烯在高分子聚合物中的分散性。但这种方法破坏了石墨烯的晶体结构，极大地影响了石墨烯本身的性能。 发明内容[0004] 本发明目的在于提供一种鞋底用超轻石墨烯橡胶发泡胶粒及其制备方法，减轻重量，增强耐磨性，改善抗热收缩性能。 [0005] 本发明采用的技术解决方案是： [0006] 鞋底用超轻石墨烯橡胶发泡胶粒，由如下重量份数的组分组成：天然橡胶60-65份；异戊橡胶8-12份；顺丁橡胶8-12份；丁苯橡胶6-8份；改性石墨烯0.8-1.0份；聚N-乙烯基乙酰胺0.08-0.12份；硅酮油0.8-1.0份；无机纳米粒子3.0-3.5份；活性氧化锌1.2-1.5份；硬脂酸锌0.8-1.0份；硬脂酸1.0-1.2份；交联剂0.8-1.0份；流动助剂2.0-3.0份；发泡剂 1.5-1.8份。 [0008] 优选地，所述交联剂为不溶性硫磺。 [0009] 优选地，所述流动助剂为石蜡。 [0010] 优选地，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。 [0011] 优选地，所述改性石墨烯为层叠状功能化石墨烯。 [0012] 本发明还进一步提供一种鞋底用超轻石墨烯橡胶发泡胶粒的制备方法，具体包括如下步骤： [0014] 二、混炼：把已素炼好的天然橡胶加上所述重量份数的异戊橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、改性石墨烯、聚N乙烯基乙酰胺、硅酮油、无机纳米粒子一起放入密炼机内进行混炼15min～20min，温度控制在120℃～125℃，经混炼完毕后的混炼胶存放24小时后方可使用； [0015] 三、密炼：把已存放超过24小时的混炼胶放入密炼机内，再加入所述重量份数的活性氧化锌、硬脂酸锌、硬脂酸、交联剂、流动助剂和发泡剂一起进行密炼，控制升温速率，待温度达到110℃～112℃停止密炼，倒出密炼胶； [0016] 四、开炼：把密炼后倒出的密炼胶在开炼机上打薄2次，出片； [0017] 五、造粒：把开炼好的开炼胶上造粒机进行造粒。 [0018] 优选地，所述步骤三中的升温速率控制为：快速升温至95℃～100℃并保温低速密炼7min～8min后以1.0℃/min～1.2℃/min逐渐升温至110℃～112℃，排料。 [0019] 本发明的有益效果：本发明以天然橡胶为主胶，并配合异戊橡胶、顺丁橡胶和丁苯橡胶以及改性石墨烯对其改性，并辅以具有两亲性的螺旋形非离子型分散剂以及无机纳米粒子、硅酮油等成分，使改性石墨烯均匀分散于各橡胶料中，同时赋予本发明橡胶发泡胶粒优良的热稳定性、耐磨性、拉伸强度，改善永久压缩变形性能及抗热收缩性能，并可减轻50％以上重量；并且，本发明采用不溶性硫磺，可确保硫化的均匀性，大大缩短硫化时间，利于改善发泡胶粒耐老化性能；本发明采用层叠状功能化石墨烯形状规整、结构致密并以层叠状、稳固而又均匀分布的特殊结构方式稳固地存在于橡胶基料中，又由于石墨烯具有独特的二维片层结构，由于其极高的径厚比、表现出柔软的形态，含有Si-O-C，C＝C，C＝0等活性基团，其在硫化过程中保持与橡胶基料的良好界面结合力情况下包覆在发泡微孔表面，增强发泡微孔的抗热收缩性能及强度，且外力作用下易于产生相对滑移，能够产生能量耗散，从而起到分散对发泡微孔的破坏冲击影响。 具体实施方式[0020] 实施例1 [0021] 本实施例提供一种鞋底用超轻石墨烯橡胶发泡胶粒，由如下重量份数的组分组成：天然橡胶60份；异戊橡胶10份；顺丁橡胶9份；丁苯橡胶8份；层叠状功能化石墨烯0.85份；聚N乙烯基乙酰胺0.08份；硅酮油1.0份；纳米钙3.0份；活性氧化锌1.5份；硬脂酸锌1.0份；硬脂酸1.2份；不溶性硫磺0.8份；石蜡2.0份；偶氮二甲酰胺1.5份。 [0022] 实施例2 [0023] 本实施例提供一种鞋底用超轻石墨烯橡胶发泡胶粒，由如下重量份数的组分组成：天然橡胶65份；异戊橡胶8份；顺丁橡胶10份；丁苯橡胶6份；层叠状功能化石墨烯1.0份；聚N乙烯基乙酰胺0.12份；硅酮油1.0份；纳米钙3.2份；活性氧化锌1.5份；硬脂酸锌0.8份； 硬脂酸1.2份；不溶性硫磺1.0份；石蜡3.0份；偶氮二甲酰胺1.6份。 [0024] 实施例3 [0025] 本实施例提供一种鞋底用超轻石墨烯橡胶发泡胶粒，由如下重量份数的组分组成：天然橡胶62份；异戊橡胶12份；顺丁橡胶8份；丁苯橡胶8份；层叠状功能化石墨烯1.0份；聚N乙烯基乙酰胺0.1份；硅酮油0.8份；纳米钙3.5份；活性氧化锌1.2份；硬脂酸锌1.0份；硬脂酸1.0份；不溶性硫磺1.0份；石蜡2.5份；偶氮二甲酰胺1.8份。 [0026] 所述无机纳米粒子为、或中的至少一种。 [0027] 实施例4 [0028] 本实施例提供一种鞋底用超轻石墨烯橡胶发泡胶粒，由如下重量份数的组分组成：天然橡胶60份；异戊橡胶12份；顺丁橡胶8份；丁苯橡胶6份；层叠状功能化石墨烯0.8份；聚N-乙烯基乙酰胺0.1份；硅酮油0.8份；高岭土3.0份；活性氧化锌1.5份；硬脂酸锌0.8份； 硬脂酸1.2份；不溶性硫磺1.0份；石蜡2.5份；偶氮二甲酰胺1.5份。 [0029] 实施例5 [0030] 本实施例提供一种鞋底用超轻石墨烯橡胶发泡胶粒，由如下重量份数的组分组成：天然橡胶62份；异戊橡胶8份；顺丁橡胶10份；丁苯橡胶7份；层叠状功能化石墨烯1.0份；聚N乙烯基乙酰胺0.12份；硅酮油1.0份；纳米蒙脱土3.5份；活性氧化锌1.2份；硬脂酸锌1.0份；硬脂酸1.0份；不溶性硫磺0.8份；石蜡3.0份；偶氮二甲酰胺1.5份。 [0031] 上述实施例1-5的鞋底用超轻石墨烯橡胶发泡胶粒的制备方法，均采用如下方法，具体包括如下步骤： [0032] 一、天然橡胶的素炼：将所述重量份数的天然橡胶放入密炼机进行素炼15min～20min，温度控制在150℃～155℃，经素炼完毕后的天然橡胶存放72小时后方可使用； [0033] 二、混炼：把已素炼好的天然橡胶加上所述重量份数的异戊橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、改性石墨烯、聚N-乙烯基乙酰胺、硅酮油、无机纳米粒子一起放入密炼机内进行混炼15min～20min，温度控制在120℃～125℃，经混炼完毕后的混炼胶存放24小时后方可使用； [0034] 三、密炼：把已存放超过24小时的混炼胶放入密炼机内，再加入所述重量份数的活性氧化锌、硬脂酸锌、硬脂酸、交联剂、流动助剂和发泡剂一起进行密炼，控制升温速率，快速升温至95℃～100℃并保温低速密炼7min～8min后以1.0℃/min～1.2℃/min逐渐升温至1I0℃～112℃，排料、倒出密炼胶； [0035] 四、开炼：把密炼后倒出的密炼胶在开炼机上打薄2次，出片； [0036] 五、造粒：把开炼好的开炼胶上造粒机进行造粒。 [0037] 其中，本发明的所述层叠状功能化石墨烯SF-GNRs的制备方法为：将适量的GONRs加入无水乙醇中，GONRs与无水乙醇的比例为1∶500，超声1小时形成均匀分散液，随后加入一定量HCl调节体系pH＝3～4；称量适量的KH-570分散于无水乙醇中，KH-570与无水乙醇的比例为3∶100，超声30min后加入上述分散液中，搅拌均匀后，将混合体系升温至60℃反应24h；然后用无水乙醇和去离子水在聚四氟乙烯滤膜上过滤洗涤多次以除去体系中未反应完全的KH-570并调节体系至中性，在冷干机中干燥得到层叠状功能化石墨烯F-GONRs；将制得的F-GONRs分散于去离子水中，超声1.5小时形成均匀分散液，随后加入一定量的氨水调节体系pH＝9～10，并在一定转速下搅拌均匀。接着加入水合肼并搅拌1小时，搅拌均匀后，将上述反应体系移至90℃的油浴锅中反应12小时；待反应结束并自然冷却至室温后，用无水乙醇和去离子水在聚四氟乙烯滤膜上过滤洗涤多次以充分除去体系中的微量杂质并调节体系至中性，在冷干机中干燥得到SF-GNRs。 [0038] 对比例1 [0039] 该对比例1提供一种鞋底用超轻石墨烯橡胶发泡胶粒，由如下重量份数的组分组成：天然橡胶60份；异戊橡胶10份；顺丁橡胶9份；丁苯橡胶8份；层叠状功能化石墨烯0.85份；聚N-乙烯基乙酰胺0.08份；硅酮油1.0份；纳米钙3.0份；活性氧化锌1.5份；硬脂酸锌1.0份；硬脂酸1.2份；普通硫磺0.8份；石蜡2.0份；偶氮二甲酰胺1.5份。制备方法参照实施例1的制备方法，但步骤三的低速密炼时间要10min以上。 [0040] 对比例2 [0041] 该对比例3的胶粒配方与上述实施例1相同，而制备方法的区别也仅在于步骤二制得的混炼胶在炼好2小时内直接参与步骤三的密炼过程。 [0042] 对比例3 [0043] 该对比例4的胶粒配方与上述实施例1相同，而制备方法的区别也仅在于步骤三密炼的升温速率达到1.5℃/min并且排料温度达115℃。 [0044] 将实施例1-5和对比例1-3做出样品，并进行物性测试，其测试结果见表1。 [0045] 表1：实施例1-5和对比例1-3制得样品物性测试结果 [0046]物性 拉伸强度MPa 断裂伸长率％ DIN磨耗mm3 压缩变形％ 热收缩％ 实施1 22.3 425 46 32 1.2 实施2 21.2 432 42 33 1.4 实施3 22.9 421 51 35 1.2 实施4 20.4 418 48 32 1.1 实施5 19.8 408 50 34 1.3 对比1 21.1 410 48 34 1.4 对比2 16.8 383 58 40 1.8 对比3 19.2 378 60 40 2.0 方法 GB/T528 GB/T528 GB/T9867 HG/T2876 HG/T2874 |
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