本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種丁苯橡膠微孔發(fā)泡材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

發(fā)泡橡膠材料具有柔軟舒適、密度小、質(zhì)量輕、隔音降噪、緩沖減震性能好等一系列特點，與人們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)變得密不可分，然而關(guān)于發(fā)泡橡膠的研究報道卻相當(dāng)少，gibson在《cellularsolids》一書中曾經(jīng)提到：“發(fā)泡材料是一類重要的工程材料，但也是被出奇地忽略的一種材料。就經(jīng)濟(jì)角度而言，它們遠(yuǎn)比纖維復(fù)合材料更重要。但相比之下，關(guān)于這種材料的文獻(xiàn)卻少得可憐，絕大多數(shù)的大學(xué)教科書甚至根本就未提及它們。目前，發(fā)泡材料正被大規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用，其商業(yè)經(jīng)濟(jì)性可與鋁業(yè)或玻璃業(yè)相比擬。然而，幾乎相對于其他任何一種材料來說，人們對其研究甚少，知之不多，文獻(xiàn)資料也欠充分。”這種理論研究與實際需要的巨大反差，促使我們對發(fā)泡橡膠進(jìn)行更加廣泛和深入的研究。

丁苯橡膠是最大的通用合成橡膠品種，也是最早實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的橡膠之一。它是丁二烯與苯乙烯的無規(guī)共聚物，簡稱sbr。其物理機(jī)械性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡膠，然而耐磨性、耐老化、耐熱性及硫化速度都較天然橡膠優(yōu)良，質(zhì)地也較天然橡膠均勻。但是彈性較低，耐屈撓、撕裂性能較差，加工性能差，特別是自粘性差，生膠強(qiáng)度低等。sbr主要用于制造海綿橡膠、浸漬纖維和織物，還可以直接用作膠黏劑、涂料等；用于鋁塑復(fù)合管、無油密封、工具制造、圓珠筆握手套、汽車電器塑料等；也可與天然橡膠及多種合成橡膠并用，廣泛用于輪胎、膠帶、膠管、電線電纜、醫(yī)療器具及各 種橡膠制品的生產(chǎn)等領(lǐng)域。

丁苯橡膠高發(fā)泡彈型材料是一種閉孔結(jié)構(gòu)的新型高分子發(fā)泡材料，屬于新材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，該產(chǎn)品具有質(zhì)輕柔軟、回彈率高、減震緩沖性佳、拉伸還原性好等特點，可廣泛應(yīng)用于健身器材、運動護(hù)具、精密儀器包裝、汽車內(nèi)飾件等領(lǐng)域。丁苯橡膠價格低廉性能優(yōu)良，但在發(fā)泡橡膠領(lǐng)域的相關(guān)研究較少，可以將丁苯橡膠發(fā)泡產(chǎn)品用于潛水制品，不僅可以打破高檔潛水衣產(chǎn)業(yè)被國際資本壟斷的格局，提高我國潛水制品的市場競爭力，并以較低的成本，較高的質(zhì)量使我國的潛水制品工業(yè)邁上一個新的臺階，這對于我國制造業(yè)的帶動和提升作用也都是非常明顯的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種丁苯橡膠微孔發(fā)泡材料及其制備方法，本發(fā)明采用超臨界發(fā)泡方法，制備丁苯橡膠發(fā)泡材料具有更好的力學(xué)性能，壓縮強(qiáng)度、回彈性能，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，泡孔可控，無論在制備過程中還是發(fā)泡材料成品均無毒、環(huán)保；無化學(xué)發(fā)泡劑殘留，可用于環(huán)保高端領(lǐng)域。

一種丁苯橡膠微孔發(fā)泡材料，其配方如下：丁苯橡膠100份，填料0-100份，增塑劑0-20份，活性劑5-15份，硫化劑0.5-5份；硫化促進(jìn)劑0-5份，防老劑1-5份。

丁苯橡膠為溶聚丁苯橡膠或乳聚丁苯橡膠中的任一種。

填料為炭黑、白炭黑、碳酸鈣、高嶺土中的一種或多種。

增塑劑為凡士林、石蠟油、環(huán)烷油中的一種或多種。

活性劑為氧化鋅、氧化鎂、硬脂酸中的一種或多種。

硫化劑為硫磺或dcp。

硫化促進(jìn)劑為nobs、dz、taic、hva-2中的一種或多種。

防老劑為2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹(rd)、n-苯基-n`-環(huán)己基對苯二胺(4010)中的任一種。

其中，所述丁苯橡膠可以采用混合丁苯橡膠，所述丁苯橡膠50-100份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)0-50份或者聚氯乙烯(pvc)0-50份；sbr與eva或pvc含量之和為100份。

一種丁苯橡膠微孔發(fā)泡材料的制備方法，其步驟如下：

1)混煉膠制備

(1)按重量分別稱取所需生膠、填料及增塑劑；(2)密煉機(jī)溫度設(shè)置為60-160℃，轉(zhuǎn)速為40-60rpm，將生膠、填料、增塑劑投入密煉機(jī)中，混煉均勻，控制排膠溫度低于120℃；(3)混煉膠排膠、壓片、冷卻停放12h；(4)將停放后的膠料在開煉機(jī)上加硫化體系。

2)預(yù)硫化

(1)擠出成型預(yù)硫化

將混煉膠放入100-160℃的烘道進(jìn)行預(yù)硫化，預(yù)硫化時間為1min-15min，硫化方式為熱空氣硫化、微波輻射交聯(lián)或者紅外輻射交聯(lián)等。

(2)模壓成型預(yù)硫化

將混煉膠放入所需模具中，熱壓機(jī)壓力為5-20mpa，溫度100-180℃，預(yù)硫化時間為1-20min，之后將膠料從模具中拿出，得到預(yù)硫化材料。

3)超臨界發(fā)泡

預(yù)硫化好的樣品放入高壓反應(yīng)釜中，通入超臨界流體并升溫、加壓使其變?yōu)槌R界狀態(tài)，當(dāng)超臨界流體在預(yù)硫化物膠中達(dá)到飽和后，采用快速降壓法、或快速升溫法，制得微孔材料。其中超臨界流體為co2，n2或兩種氣體的混合氣體。

升溫法：將預(yù)硫化材料裝入高壓釜內(nèi)，先用少量co2吹洗2-3min，然后密封，反應(yīng)釜溫度為40-140℃，用超臨界注氣系統(tǒng)將超臨界流體注入高壓釜內(nèi)，使壓力達(dá)到5-60mpa，恒壓飽和0.5-4h。然后迅速卸壓至常壓，最后在100-150℃溫度的平板硫化機(jī)或烘箱中加熱樣品一定時間使之發(fā)泡后冷卻，得到發(fā)泡材料。

降壓法：將預(yù)硫化材料裝入高壓釜內(nèi)，先用少量co2吹洗2-3min，然后密封，反應(yīng)釜溫度為40-140℃，用超臨界注氣系統(tǒng)將超臨界流體注入高壓釜內(nèi)，使壓力達(dá)到5-60mpa，恒壓飽和0.5-4h。然后迅速卸壓至常壓，卸壓時間為0-80s，得到發(fā)泡材料。

4)二次硫化、定型；

將預(yù)硫化微發(fā)泡材料放入另一烘道中二次硫化、定型，其中烘道溫度為100-180℃，硫化時間為10-30min，硫化方式為熱空氣硫化、微波輻射交聯(lián)或者紅外輻射交聯(lián)等。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明采用超臨界發(fā)泡方法，制備丁苯橡膠發(fā)泡材料，與傳統(tǒng)化學(xué)發(fā)泡法制備的材料相比，此材料具有更好的力學(xué)性能，壓縮強(qiáng)度、回彈性能，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，泡孔可控，無論在制備過程中還是發(fā)泡材料成品均無毒、環(huán)保；無化學(xué)發(fā)泡劑殘留。

eva與sbr并用，制備超臨界發(fā)泡復(fù)合材料，可以減小發(fā)泡材料的收縮率、提高強(qiáng)度，得到泡孔均勻，力學(xué)性能較好的發(fā)泡材料。

附圖說明

圖1本發(fā)明制備方法中，實施例1的掃描電鏡圖；

圖2本發(fā)明制備方法中，實施例2的掃描電鏡圖；

圖3本發(fā)明制備方法中，實施例3的掃描電鏡圖；

圖4本發(fā)明制備方法中，實施例4的掃描電鏡圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

一種丁苯橡膠微孔發(fā)泡材料的制備方法，其步驟如下：

1)混煉膠制備

(1)按重量分別稱取所需生膠、填料及增塑劑；(2)密煉機(jī)溫度設(shè)置為60-100℃，轉(zhuǎn)速為40-60rpm，將生膠、填料、增塑劑投入密煉機(jī)中，混煉均勻，控制排膠溫度低于120℃；(3)混煉膠排膠、壓片、冷卻停放12h；(4)將停放后的膠料在開煉機(jī)上加硫化體系。

2)預(yù)硫化

(1)擠出成型預(yù)硫化

將混煉膠放入100-160℃的烘道進(jìn)行預(yù)硫化，預(yù)硫化時間為1min-15min，硫化方式為熱空氣硫化、微波輻射交聯(lián)或者紅外輻射交聯(lián)等。

(2)模壓成型預(yù)硫化

將混煉膠放入所需模具中，熱壓機(jī)壓力為5-20mpa，溫度100-180℃，預(yù)硫化時間為1-12min，之后將膠料從模具中拿出，得到預(yù)硫化材料。

3)超臨界發(fā)泡

預(yù)硫化好的樣品放入高壓反應(yīng)釜中，通入超臨界流體并升溫、加壓使其變?yōu)槌R界狀態(tài)，當(dāng)超臨界流體在預(yù)硫化物膠中達(dá)到飽和后，采用快速降壓法、或快速升溫法，制得微孔材料。其中超臨界流體為co2，n2或兩種氣體的混合氣體。

升溫法：將預(yù)硫化材料裝入高壓釜內(nèi)，先用少量co2吹洗2-3min，然后密封，反應(yīng)釜溫度為40-140℃，用超臨界注氣系統(tǒng)將超臨界流體注入高壓釜內(nèi)， 使壓力達(dá)到5-60mpa，恒壓飽和0.5-4h。然后迅速卸壓至常壓，最后在100-150℃溫度的油浴中加熱樣品一定時間使之發(fā)泡后放入水中冷卻，得到發(fā)泡材料。

降壓法：將預(yù)硫化材料裝入高壓釜內(nèi)，先用少量co2吹洗2-3min，然后密封，反應(yīng)釜溫度為40-140℃，用超臨界注氣系統(tǒng)將超臨界流體注入高壓釜內(nèi)，使壓力達(dá)到5-60mpa，恒壓飽和0.5-4h。然后迅速卸壓至常壓，卸壓時間為0-80s，得到發(fā)泡材料。

4)二次硫化、定型；

將預(yù)硫化微發(fā)泡材料放入另一烘道中二次硫化、定型，其中烘道溫度為100-180℃，硫化時間為10-60min，硫化方式為熱空氣硫化、微波輻射交聯(lián)或者紅外輻射交聯(lián)等。

實施例1

丁苯橡膠100份，填料30份，增塑劑1份，活性劑3份，硫化劑1.5份；硫化促進(jìn)劑2份，防老劑1份。

填料為炭黑；

增塑劑為凡士林；

活性劑為氧化鋅和硬脂酸鋅；

硫化劑為硫磺；

硫化促進(jìn)劑為nobs；

防老劑為2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹(rd)。

實施例2

丁苯橡膠100份，填料100份，增塑劑20份，活性劑7份，硫化劑2份；硫化促進(jìn)劑1份，防老劑5份。

填料為高嶺土；

增塑劑為石蠟油；

活性劑為氧化鎂；

硫化劑為dcp；

硫化促進(jìn)劑為taic；

防老劑為n-苯基-n`-環(huán)己基對苯二胺(4010)。

實施例3

丁苯橡膠70，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)30份；sbr、eva含量之和為100份，填料80份，增塑劑10份，活性劑4份，硫化劑1份；硫化促進(jìn)劑2份，防老劑3份。

填料為高嶺土；

增塑劑為凡士林；

活性劑為硬脂酸；

硫化劑為dcp；

硫化促進(jìn)劑為hva-2；

防老劑為2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹(rd)。

實施例4

丁苯橡膠85份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)15份；sbr、eva含量之和為100份，填料30份，增塑劑10份，活性劑10份，硫化劑3份；硫化促進(jìn)劑1份，防老劑3份。

填料為白炭黑；

增塑劑為芳烴油；

活性劑為氧化鋅；

硫化劑為dcp；

硫化促進(jìn)劑為hva-2；

防老劑為n-苯基-n`-環(huán)己基對苯二胺(4010)。

將上述實施例1至實施例4制得樣品，并對其進(jìn)行物性進(jìn)行檢測，其結(jié)果見表1。

以上所述僅為本發(fā)明的一實施例，并不限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。