高摩擦系數(shù)橡膠復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】高摩擦系數(shù)橡膠復(fù)合材料。一種橡膠復(fù)合材料，包括：100質(zhì)量份NR，30-70質(zhì)量份改性SiO2，其中NR為天然橡膠，從三葉橡膠樹的乳膠制得，基本化學(xué)成分為順-聚異戊二烯；改性SiO2為：TDI接枝白炭黑；TDI表示甲苯二異氰酸酯。
【專利說明】高摩擦系數(shù)橡膠復(fù)合材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，尤其涉及一種高摩擦系數(shù)橡膠復(fù)合材料，更具體地涉及一種鞋底用防滑橡膠復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]橡膠是一種非常重要且用量很大的戰(zhàn)略資源。作為衡量橡膠性能的重要指標，橡膠制品的摩擦性能與其他性能一樣越來越能引起人們的重視。對于鞋用橡膠來說，良好的防滑性是鞋底用橡膠制品應(yīng)具備的基本功能之一，也是衡量鞋類品質(zhì)優(yōu)劣的一項重要指標。鞋底的防滑性能是指鞋底對地面的防滑效果或抓地力，防滑性能的好壞直接關(guān)系到鞋穿著時的安全與否。鞋底的防滑性能不好，在濕滑、結(jié)冰的路面上行走時很容易打滑摔跤，在我國北方大部分地區(qū)冬季氣溫較低，路面較容易積水結(jié)冰，人走上去更容易滑倒。
[0003]另外，隨著經(jīng)濟的繁榮發(fā)展，社會的不斷進步，人們將路面和室內(nèi)地面建設(shè)的越來越光滑，這就更加導(dǎo)致使摔傷事故的經(jīng)常發(fā)生，因此有效提升鞋底材料的防滑性能刻不容緩。鞋底的防滑性能的好壞可以用鞋底和路基摩擦系數(shù)的大小來評判。對于不同的材料、在不同的濕度環(huán)境中、以及路面的不同都會造成鞋底的防滑性能的差異。所以在制作鞋底材料時，要綜合考慮各方面的因素對鞋底防滑性能的影響，根據(jù)鞋類不同的用途，針對性的提升其防滑性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0006]一種橡膠復(fù)合材料，包括:100質(zhì)量份NR，30-70質(zhì)量份改性SiO2，其中NR為天然橡膠，從三葉橡膠樹的乳膠制得，基本化學(xué)成分為順-聚異戊二烯；改性SiO2為:TDI接枝白炭黑；TDI表示甲苯二異氰酸酯。
[0007]優(yōu)選地，改性SiO2為40份或60份。
[0008]優(yōu)選地，所述TDI接枝白炭黑通過如下方法制備:稱取10份TDI和9.93份SiO2,加入三口燒瓶中，再加入適量的無水丁酮，通N2保護，先將反應(yīng)物在室溫下磁力攪拌分散，再在油浴鍋中加熱至80°C反應(yīng)4h，降溫，用乙醇離心洗滌后在50°C真空干燥箱中真空干燥24h 即得 Si02-g-TDI。
[0009]優(yōu)選地，還包括:氧化鋅5份，硬脂酸2份，以上份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。
[0010]優(yōu)選地，還包括:防老劑4010NA1份，促CZl.5份，以上份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。
[0011]優(yōu)選地,還包括:促DM0.5份,硫磺1.5份，以上份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。
【具體實施方式】
[0012]為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施例僅僅用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。[0013]如無具體說明，本發(fā)明的各種原料均可以通過市售得到；或根據(jù)本領(lǐng)域的常規(guī)方法制備得到。除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業(yè)與科學(xué)用語與本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本發(fā)明方法中。
[0014]下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照國家標準測定。若沒有相應(yīng)的國家標準，則按照通用的國際標準、常規(guī)條件、或按照制造廠商所建議的條件進行。除非另外說明，否則所有的份數(shù)為重量份，所有的百分比為重量百分比。
[0015]影響鞋底防滑性能的兩個主要因素就是鞋底材料和鞋底花紋。鞋底花紋在很大程度上可以影響鞋底的防滑性能，尤其在路面有水膜潤滑的情況下，鞋底與路面間的摩擦系數(shù)非常低，而鞋底花紋的設(shè)計則有助于排除接觸面的水，增大鞋底與路面的有效接觸面積。對鞋底花紋的研究，前人也做過了不少的工作。
[0016]隨著全球制鞋業(yè)的飛速發(fā)展，鞋底材料在過去70年里也出現(xiàn)了一個戲劇化的蓬勃發(fā)展過程，從早期的皮革、木板到后來的硫化膠、聚氨酯、EVA等等，各類材料琳瑯滿目，發(fā)展到目前，各類材料的使用量所占的比例分別為:橡膠30%、PVC28%、PU6%、TPR15%、皮革8%、EVA7%、其他6%。PVC樹脂是我國產(chǎn)量最大的合成樹脂品種，由于其價格低廉、加工簡便等特點，能夠在中低檔鞋底材料市場上占有比較大比例，但是近幾年來，由于受了生態(tài)環(huán)保方面的壓力，PVC作為鞋底材料的市場份額開始逐漸減少；而EVA發(fā)泡材料具有相對密度低、穿著輕盈舒適的特點，加上近年來注塑發(fā)泡EVA技術(shù)的應(yīng)用，使得EVA材料有了一定的上升趨勢。橡膠是常用的鞋底材料之一，雖然近年來不斷受到了一些新興熱塑性材料的挑戰(zhàn)，使得一部分橡膠鞋底材料的市場被其他新型材料所取代，但橡膠鞋底優(yōu)良的耐折性、耐磨性、防寒性、保暖性和防水性能等是其它材料所遠不能及的，因此目前它仍然是目前使用量最大的鞋底材料。
[0017]鞋底材料對鞋子防滑性能的影響非常顯著，鞋底材料的防滑性能還會因為路面材料、路面粗糙程度、路面污染物等外界因素的變化而改變。在研究鞋底防滑性能時，要充分考慮到鞋子穿著時的環(huán)境溫度，在設(shè)計和`生產(chǎn)防滑鞋時，要充分考慮各方面因素的影響，不能單獨考慮依靠鞋底花紋來增加鞋底摩`擦系數(shù)，還要考慮改善鞋底材料的組成來改善鞋底材料的防滑性能，尤其是在冰雪路面這樣特殊的路面上使用的時候更要注意材料組成的影響。此外，材料的硬度對鞋底的防滑性能也有一定的影響但是這種影響不穩(wěn)定有研究證實硬度和鞋底的摩擦系數(shù)之間不存在線性相關(guān)性因此硬度不能作為影響鞋底摩擦系數(shù)的理想?yún)?shù)值
[0018]白炭黑，其主要成份為SiO2，是一種白色無定形的微細粉狀物。白炭黑與炭黑有著相類似的結(jié)構(gòu)和聚集體狀態(tài)，并且在橡膠中有著相近的補強性能，所以被稱為白炭黑。白炭黑的補強效果僅次于炭黑，也是橡膠工業(yè)中重要的白色補強劑之一。因其具有比表面積大、密度小和分散性好的特點，因此對橡膠的補強效果比較顯著，另外，白炭黑還可以有效地改善硫化膠的撕裂性能、降低疲勞生熱，并能提高與其他部件的粘合性能。
[0019]白炭黑按照其生產(chǎn)方法可分為氣相法白炭黑和沉淀法白炭黑。沉淀法白炭黑主要用于輪胎、鞋類以及其它淺色橡膠制品作為橡膠補強的原材料。自1948年白炭黑開始被生產(chǎn)并作為填料應(yīng)用于橡膠工業(yè)，直到20世紀80年代，大約有67%的沉淀法白炭黑被用于橡膠工業(yè)中，其中有45%用于鞋類，16%用于輪胎，6%用于其它橡膠制品，在胎面膠中白炭黑替代炭黑的用量已經(jīng)超過60%，這說明白炭黑在橡膠中的使用越來越普遍，有著廣泛的應(yīng)用前景。[0020]白炭黑的主要是在橡膠中起交聯(lián)作用，所以被用著作橡膠的補強助劑。白炭黑補強橡膠時，能夠減小膠料滯后、降低輪胎滾動阻力且耐磨耗性能和耐濕滑性能都較好，此外，橡膠中加人適量的白炭黑，其拉伸強度、撕裂強度、扯斷伸長率、硬度等都會有不同程度的提高。超細白炭黑用于混煉膠中可明顯提高其物理機械性能。白炭黑白度高，粒子細，可提高膠料的綜合性能，因此白炭黑可作為橡膠的填充劑，用于制造透明或者不透明的淺色的鞋底，不但可以改善橡膠制品的耐磨性，而且耐撕裂強度以及硬度都會有所提高，在鞋大底的配方中白炭黑可完全替代炭黑使用，所以，橡膠用白炭黑中絕大部分都被制鞋工業(yè)所消耗。另外，在輪胎胎面膠料中加入白炭黑可大大提高膠料的抗撕裂性能、抗臭氧老化性能以及防滑輪胎中最重要的冰面抓著性能。這使得白炭黑表面的極性較大，且為親水性，這是因為在白炭黑表面存在著大量的羥基，所以當白炭黑充當普通非極性或者極性較小的聚合物材料的填充補強劑的時候，就會產(chǎn)生與聚合物材料的相容性差等問題，所以，通常工業(yè)上在使用之前都會對白炭黑進行一些表面的改性處理，以改善其同聚合物材料之間的界面結(jié)合力。通常是選擇合適的化學(xué)試劑，通過與白炭黑表面活性較高的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，一方面減少極性羥基的量，另一方面還可引入所需要的基團或者鏈段，使白炭黑由親水性變?yōu)槭杷?，填充到聚合物中時與聚合物材料的相容性就會有所改善。有機硅烷、醇等物質(zhì)都可以與白炭黑的表面羥基反應(yīng)，從而消耗白炭黑表面大量自由的活性羥基，改變其表面性能。聚合物接枝法是目前使用最為普遍的一種白炭黑表面改性的方法。
[0021]主要原材料
[0022]主要原料如下所示
[0023]主要原料
[0024]
原料名稱純度生產(chǎn)廠家
泰國3#煙片膠工業(yè)用品廣州橡膠研究所
沉淀法白炭黑518工業(yè)用品江西萬載輝明化工有限公司
氧化鋅分析純天津啟輪化學(xué)科技有限公司
硬脂酸分析純上海凌峰化學(xué)試劑有限公司
401ONA工業(yè)用品廣州橡膠工業(yè)研究所提供
促進劑CZ工業(yè)用品廣州橡膠工業(yè)研究所提供
促進劑DM工業(yè)用品廣州橡膠工業(yè)研究所提供
硫磺工業(yè)用品廣州橡膠工業(yè)研究所提供
[0025]甲苯二異氰酸酯(TDI)工業(yè)用品德國BASF公司產(chǎn)品
丁酮分析純廣州化學(xué)試劑廠
[0026]注:白炭黑使用前置于鼓風烘箱中，溫度為120°C，干燥24h ;丁酮使用前加入一定量的4A分子篩靜置24h。
[0027]實驗儀器
[0028]
儀器名稱儀器型號生產(chǎn)廠家IKA高速電動攪拌機RW20 IKA公司
電子天平JJ2000精確度為0.01g常熟雙杰儀器廠
恒溫磁力攪拌器85-2型上海閔行紅浦儀器廠
真空干燥箱DZF-6021型上海齊欣科學(xué)儀器有限公司
電熱鼓風干燥箱JClOl型上海成順儀器儀表有限公司
臺式高速離心機 TG16-WS型湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司
[0029]TDI接枝白炭黑材料的制備
[0030]稱取IOgTDI和9.93gSi02，加入250ml三口燒瓶中，再加入適量的無水丁酮，通N2保護，先將反應(yīng)物在室溫下磁力攪拌分散，再在油浴鍋中加熱至80°C反應(yīng)4h，降溫，用乙醇離心洗滌后在50°C真空干燥箱中真空干燥24h即得Si02-g-TDI。
[0031]NR/Si02-g-TDI復(fù)合材料的制備
[0032]配方設(shè)計:
【權(quán)利要求】
1.一種橡膠復(fù)合材料，包括:100質(zhì)量份NR，30-70質(zhì)量份改性SiO2，其中NR為天然橡膠，從三葉橡膠樹的乳膠制得，基本化學(xué)成分為順-聚異戊二烯；改性SiO2為:TDI接枝白炭黑；TDI表示甲苯二異氰酸酯。
2.如權(quán)利要求1所述的橡膠復(fù)合材料，改性SiO2為40份或60份。
3.如權(quán)利要求1所述的橡膠復(fù)合材料，所述TDI接枝白炭黑通過如下方法制備:稱取10份TDI和9.93份SiO2,加入三口燒瓶中，再加入適量的無水丁酮，通N2保護，先將反應(yīng)物在室溫下磁力攪拌分散，再在油浴鍋中加熱至80°C反應(yīng)4h，降溫，用乙醇離心洗滌后在50°C真空干燥箱中真空干燥24h即得Si02-g-TDI。
4.如權(quán)利要求1所述的橡膠復(fù)合材料，還包括:氧化鋅5份，硬脂酸2份，以上份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的橡膠復(fù)合材料，還包括:防老劑4010NA1份，促CZl.5份，以上份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的橡膠復(fù)合材料，還包括:促DM0.5份，硫磺1.5份，以上份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。
【文檔編號】A43B13/04GK103497367SQ201310474520
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】黃海勝 申請人:昆山純柏精密五金有限公司