一種高彈減震鞋底橡膠復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】一種高彈減震鞋底橡膠復(fù)合材料及其制備方法，其配方中的組分及質(zhì)量百分比分別為：天然橡膠55%～65%，炭黑10%～15%，白炭黑（SiO2）10%～15%，硬脂酸（SA）1.5%～2%，氧化鋅（ZnO）3.5%～4.5%，氧化鎂（MgO）3%～4%，四硫化雙硅烷（Si-69）1.5%～2.5%，硫磺（S）2%～5%。將上述配方配料后，由短纖維橡膠混煉專用密煉機(jī)混煉制備成混煉膠，然后由開煉機(jī)或壓延機(jī)下片，再由帶有短纖維定向取向機(jī)頭的銷釘冷喂料擠出機(jī)進(jìn)行擠出，最后在鞋底模具中進(jìn)行硫化，得到高彈減震鞋底制品。本發(fā)明使鞋底具備高彈減震性能的同時(shí)，也具備了較好的耐磨性能，制品的損耗因子指標(biāo)可達(dá)0.49～0.55，DIN磨耗性能指標(biāo)可達(dá)112mm3～125mm3，在一定程度上提高了鞋的舒適性及其使用壽命，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種高彈減震鞋底橡膠復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高彈減震鞋底橡膠復(fù)合材料及其制備方法，具體地說(shuō)是一種用于鞋底并提高鞋底高彈減震性能的纖維橡膠復(fù)合材料及該復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鞋，是人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵分?。市?chǎng)上的鞋類品種繁多，外觀樣式美觀大方。人們?cè)谧非竺烙^大方的基礎(chǔ)上，對(duì)鞋的舒適性也格外關(guān)心。由于鞋底是鞋的重要組成部分之一，是承受全部人體重力并直接與地面接觸的，因此，鞋的舒適性除了與鞋底的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)外，還與鞋底的性能尤其是彈性及減震性能密切相關(guān)。目前，市場(chǎng)上較好的具有高彈減震性能的鞋底是采用EVA (乙烯-醋酸乙烯共聚物)及其共混物發(fā)泡材料、聚氨酯發(fā)泡材料等。上述材料隨提高了鞋底的高彈減震性，卻在耐磨性能方面有所不足。
[0003]近年來(lái)，短纖維橡膠復(fù)合材料作為一種新型的高分子材料得到了深入研究和廣泛應(yīng)用，它將短纖維的剛性和橡膠的高彈性結(jié)合在一起，可賦予橡膠制品高彈性、耐磨性等優(yōu)良的綜合性能。如果短纖維在橡膠基體中適當(dāng)定向取向，則更能提高橡膠制品的上述性能。因此，這為聞彈減震鞋底材料的開發(fā)，提供了一種技術(shù)思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為滿足鞋底的高彈減震性，且同時(shí)具備較好的耐磨性，本發(fā)明提供了一種高彈減震鞋底橡膠復(fù)合材料及其制備方法，以滿足鞋底的高彈減震性的同時(shí)，具備較好的耐磨性倉(cāng)泛。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種高彈減震鞋底橡膠復(fù)合材料，其配方中組分及其質(zhì)量百分比為:
[0007]天然橡膠，55%~65% ；
[0008]短纖維，3%~5%;
[0009]炭黑，10%~15%;
[0010]白炭黑(SiO2),10% ~15%;
[0011]硬脂酸(SA)，I.5% ~2% ；
[0012]氧化鋅(ZnO)，3.5% ~4.5% ；
[0013]氧化鎂(MgO), 3% ~4% ；
[0014]四硫化雙硅烷(S1-69)，1.5% ~2.5% ；
[0015]硫磺(S)，2%~5%。
[0016]所述的短纖維為芳綸短纖維，或聚酯短纖維，或尼龍短纖維，其長(zhǎng)度為1mm~3mm ;
[0017]一種高彈減震鞋底橡膠復(fù)合材料及其制備方法，所述的制備方法包括工藝步驟和工藝條件，如下:
[0018]I)步驟I，按上述配方配料。
[0019]2)步驟2，將所配物料在密煉機(jī)上進(jìn)行混煉，所述密煉機(jī)為短纖維橡膠混煉專用密煉機(jī)。由于短纖維易聚集，難分散，因此，用短纖維橡膠混煉專用密煉機(jī)，實(shí)現(xiàn)短纖維以及添加劑與硫化劑在橡膠基體中的均勻分散和分布。具體混煉工藝流程和工藝條件為:
[0020]先加入天然橡膠，然后加入短纖維，除天然橡膠、短纖維和硫磺外的所有組分分兩次加入，最后加入硫磺，制得混煉膠。
[0021]混煉工藝條件為:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，50rpm~80rpm ;冷卻水溫度，40°C~50°C ;上頂栓壓力，0.55MPa~0.65MPa ;填充系數(shù)，0.5~0.6 ;混煉時(shí)間，150s~200s。
[0022]3)步驟3，在開煉機(jī)或壓延機(jī)上對(duì)步驟2所制得的混煉膠進(jìn)行下片，下片厚度為5mm~IOmm,并將片膠裁切成寬度為50mm~IOOmm寬的膠條。
[0023]下片工藝條件為:開煉機(jī)或壓延機(jī)輥筒溫度為50°C~60°C。
[0024]4)步驟4，將步驟3所制得的膠條在擠出機(jī)上進(jìn)行擠出，制得短纖維定向取向膠。所述的擠出機(jī)為帶有短纖維定向取向機(jī)頭的銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)。研究發(fā)現(xiàn)，短纖維的定向取向能夠顯著提高制品的在短纖維取向方向上的高彈減震性，因此，利用短纖維定向取向機(jī)頭實(shí)現(xiàn)擠出過(guò)程中短纖維在天然橡膠基體中的定向取向。
[0025]擠出工藝條件為:螺桿轉(zhuǎn)速，Irpm~25rpm ;機(jī)筒溫度，70°C~80°C ;機(jī)頭溫度，75?~85?。
[0026]5)步驟5，將步驟4所制得的短纖維定向取向膠在鞋底模具中進(jìn)行硫化，制得高彈減震鞋底，得到制品。
[0027]硫化工藝條件為:硫化時(shí)間，6min~12min ;硫化壓力，20MPa~25MPa ;硫化溫度，150。。~160。。。
[0028]本發(fā)明所得制品的·損耗因子指標(biāo)可達(dá)0.49~0.55，DIN磨耗性能指標(biāo)可達(dá)112mm3~125mm3。本發(fā)明使鞋底具備高彈減震性能的同時(shí)，也具備了較好的耐磨性能，在一定程度上提高了鞋的舒適性及其使用壽命，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1:本發(fā)明材料的組成示意圖。
[0030]圖中標(biāo)記:I一天然橡膠，2—短纖維(芳綸短纖維，或聚酯短纖維，或尼龍短纖維)，3一炭黑、白炭黑、硬脂酸、氧化鋒、氧化續(xù)、四硫化雙硅烷，4一硫橫。
【具體實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施例1:
[0032]一種高彈減震鞋底橡膠復(fù)合材料，其配方中組分及其質(zhì)量百分比為:
[0033]天然橡膠，60%;
[0034]芳綸短纖維，3%;
[0035]炭黑，12%;
[0036]白炭黑(SiO2),12%;
[0037]硬脂酸(SA)，1.5% ;
[0038]氧化鋅(ZnO)，3.5% ;
[0039]氧化鎂(MgO)，3.5% ;
[0040]四硫化雙硅烷(S1-69)，2.5% ；[0041]硫磺(S)，2%。[0042]1)步驟I，按上述配方配料。[0043]2 )步驟2，將所配物料在短纖維橡膠混煉專用密煉機(jī)上進(jìn)行混煉，具體混煉工藝流程和工藝條件為:[0044]先加入天然橡膠1，然后加入芳綸短纖維2，除天然橡膠1、芳綸短纖維2和硫磺4外的所有組分3分兩次加入，最后加入硫磺4，制得混煉膠。[0045]混煉工藝條件為:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，70rpm ;冷卻水溫度，50°C ;上頂栓壓力，0.6MPa ;填充系數(shù)，0.6 ;混煉時(shí)間，160s。[0046]3)步驟3，在開煉機(jī)或壓延機(jī)上對(duì)步驟2所制得的混煉膠進(jìn)行下片，下片厚度為5mm~100mm,并將片膠裁切成寬度為50mm~100mm寬的膠條。[0047]下片工藝條件為:開煉機(jī)或壓延機(jī)輥筒溫度為50°C。[0048]4)步驟4，將步驟3所制得的膠條在帶有短纖維定向取向機(jī)頭的銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)上進(jìn)行擠出，制得短纖維定向取向膠。[0049]擠出工藝條件為:螺桿轉(zhuǎn)速，20rpm ;機(jī)筒溫度，75°C ;機(jī)頭溫度，85°C。[0050]5)步驟5，將步驟4所制得的短纖維定向取向膠在鞋底模具中進(jìn)行硫化，制得高彈減震鞋底，得到制品。[0051 ] 硫化工藝條件為:硫化時(shí)間，6min ;硫化壓力，25MPa ;硫化溫度，160°C。[0052]測(cè)試制品的的損耗因子指標(biāo)為0.55，DIN磨耗性能指標(biāo)為112mm3。[0053]實(shí)施例2:[0054]一種高彈減震鞋底橡膠復(fù)合材料，其配方中組分及其質(zhì)量百分比為:[0055]天然橡膠，55%;[0056]聚酯短纖維，4%;[0057] 炭黑，15%;[0058] 白炭黑(SiO2),10%;[0059 硬脂酸(SA)，2%;[0060] 氧化鋅(ZnO)，3.8% ;[0061] 氧化鎂(MgO),3.2% ;[0062]四硫化雙硅烷(S1-69)，2% ;[0063] 硫磺(S)，5%。[0064]1)步驟1，按上述配方配料。[0065]2)步驟2，將所配物料在短纖維橡膠混煉專用密煉機(jī)上進(jìn)行混煉，具體混煉工藝流程和工藝條件為:[0066]先加入天然橡膠1，然后加入聚酯短纖維2，除天然橡膠1、聚酯短纖維2和硫磺4外的所有組分3分兩次加入，最后加入硫磺4，制得混煉膠。[0067]混煉工藝條件為:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，60rpm ;冷卻水溫度，40°C ;上頂栓壓力，0.65MPa ;填充系數(shù)，0.55 ;混煉時(shí)間，185s。[0068]3)步驟3，在開煉機(jī)或壓延機(jī)上對(duì)步驟2所制得的混煉膠進(jìn)行下片，下片厚度為5mm~10mm,并將片膠裁切成寬度為50mm~100mm寬的膠條。[0069]下片工藝條件為:開煉機(jī)或壓延機(jī)輥筒溫度為60°C。[0070]4)步驟4，將步驟3所制得的膠條在帶有短纖維定向取向機(jī)頭的銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)上進(jìn)行擠出，制得短纖維定向取向膠。
[0071]擠出工藝條件為:螺桿轉(zhuǎn)速，15rpm ;機(jī)筒溫度，75°C ;機(jī)頭溫度，80°C。
[0072]5)步驟5，將步驟4所制得的短纖維定向取向膠在鞋底模具中進(jìn)行硫化，制得高彈減震鞋底，得到制品。
[0073]硫化工藝條件為:硫化時(shí)間，IOmin ;硫化壓力，23MPa ;硫化溫度，155°C。
[0074]測(cè)試制品的的損耗因子指標(biāo)為0.51，DIN磨耗性能指標(biāo)為119_3。
[0075]實(shí)施例3:
[0076]一種高彈減震鞋底橡膠復(fù)合材料，其配方中組分及其質(zhì)量百分比為:
[0077]天然橡膠，65%;
[0078]尼龍短纖維，2%;
[0079]炭黑，10%;
[0080]白炭黑(SiO2),10%;
[0081]硬脂酸(SA)，1.8%;
[0082]氧化鋅(ZnO)，4.5% ;
[0083]氧化鎂(MgO)，3%;
[0084]四硫化雙硅烷(S1-69)，1.7% ；
[0085]硫磺(S),2%。
[0086]I)步驟I，按上述配方配料:
[0087]2)步驟2，將所配物料在短纖維橡膠混煉專用密煉機(jī)上進(jìn)行混煉，具體混煉工藝流程和工藝條件為:
[0088]先加入天然橡膠1，然后加入尼龍短纖維2，除天然橡膠1、尼龍短纖維2和硫磺4外的所有組分3分兩次加入，最后加入硫磺4，制得混煉膠。
[0089]混煉工藝條件為:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，50rpm ;冷卻水溫度，50°C ;上頂栓壓力，0.55MPa ;填充系數(shù)，0.65 ;混煉時(shí)間，195s。
[0090]3)步驟3，在開煉機(jī)或壓延機(jī)上對(duì)步驟2所制得的混煉膠進(jìn)行下片，下片厚度為5mm~IOmm,并將片膠裁切成寬度為50mm~IOOmm寬的膠條。
[0091]下片工藝條件為:開煉機(jī)或壓延機(jī)輥筒溫度為50°C。
[0092]4)步驟4，將步驟3所制得的膠條在帶有短纖維定向取向機(jī)頭的銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)上進(jìn)行擠出，制得短纖維定向取向膠。
[0093]擠出工藝條件為:螺桿轉(zhuǎn)速，IOrpm ;機(jī)筒溫度，70°C ;機(jī)頭溫度，80°C。
[0094]5)步驟5，將步驟4所制得的短纖維定向取向膠在鞋底模具中進(jìn)行硫化，制得高彈減震鞋底，得到制品。
[0095]硫化工藝條件為:硫化時(shí)間，12min ;硫化壓力，20MPa ;硫化溫度，150°C。
[0096]測(cè)試制品的的損耗因子指標(biāo)為0.49，DIN磨耗性能指標(biāo)為125mm3。
【權(quán)利要求】
1.一種高彈減震鞋底橡膠復(fù)合材料，其特征在于，配方中組分及其質(zhì)量百分比如下: 天然橡膠，55%~65% ； 短纖維，3%~5% ； 炭黑，10%~15% ； 白炭黑(SiO2), 10% ~15% ； 硬脂酸(SA)，1.5%~2% ； 氧化鋅(ZnO)，3.5% ~4.5% ； 氧化鎂(MgO)，3%~4% ； 四硫化雙硅烷(S1-69)，1.5%~2.5% ； 硫磺(S)，2%~5%。
2.權(quán)利要求1所述的短纖維為芳綸短纖維，或聚酯短纖維，或尼龍短纖維，其特征在于，短纖維長(zhǎng)度為1mm~3mm。
3.一種高彈減震鞋底橡膠復(fù)合材料及其制備方法，所述的制備方法，其特征在于，包括工藝步驟和工藝條件，如下: 步驟I，按權(quán)利要求1所述的配方配料； 步驟2，將步驟I所配物料在密煉機(jī)上進(jìn)行混煉，所述密煉機(jī)為短纖維橡膠混煉專用密煉機(jī)，以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述組分的均勻混合，混煉工藝流程和工藝條件如下: 所述的混煉工藝流程為:先加入權(quán)利要求1所述的天然橡膠，然后加入權(quán)利要求2所述的短纖維，并分兩次加入權(quán)利要求1所述的除天然橡膠、短纖維和硫磺外的所有組分，最后加入權(quán)利要求1所述的硫磺，制得混煉膠； 所述的混煉工藝條件為:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，50rpm~80rpm ;冷卻水溫度，40°C~50°C ;上頂栓壓力，0.55MPa~0.65MPa ;填充系數(shù)，0.5~0.6 ;混煉時(shí)間，150s~200s ； 步驟3，在開煉機(jī)或壓延機(jī)上對(duì)步驟2所制得的混煉膠進(jìn)行下片，其特征在于，下片厚度為5mm~IOmm,并將片膠裁切成膠條,其特征在于，寬度為50mm~IOOmm ； 下片工藝條件為:開煉機(jī)或壓延機(jī)輥筒溫度為50°C~60°C ； 步驟4，將步驟3所制得的膠條在擠出機(jī)上進(jìn)行擠出，制得短纖維定向取向膠，所述的擠出機(jī)為帶有短纖維定向取向機(jī)頭的銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)，以實(shí)現(xiàn)擠出過(guò)程中權(quán)利要求2所述的短纖維在天然橡膠基體中的定向取向； 擠出工藝條件為:螺桿轉(zhuǎn)速，Irpm~25rpm ;機(jī)筒溫度，70°C~80°C ;機(jī)頭溫度，75°C~85 0C ； 步驟5，將步驟4所制得的短纖維定向取向膠在鞋底模具中進(jìn)行硫化，制得高彈減震鞋底，得到制品； 硫化工藝條件為:硫化時(shí)間，6min~12min ;硫化壓力，20MPa~25MPa ;硫化溫度，150。。~160。。。
【文檔編號(hào)】A43B13/04GK103570982SQ201310494648
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】汪傳生, 張德偉, 李紹明, 沈波, 付平, 邊慧光, 曾憲奎 申請(qǐng)人:青島科技大學(xué)