本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于超臨界注塑成型技術(shù)制備微孔橡膠泡沫材料的方法。

背景技術(shù)：

橡膠泡沫材料是一種多孔高分子彈性材料，它將橡膠與泡沫材料的特性結(jié)合于一體，不僅具有橡膠良好的耐高低溫性、耐老化性和耐輻射等優(yōu)點(diǎn)，還具有泡沫材料的低密度、高彈性、良好的吸收機(jī)械振動(dòng)或沖擊的物理特性，其在交通運(yùn)輸、國防和航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，特別是用于復(fù)雜環(huán)境下的精密部件的減振。

目前橡膠泡沫材料制備方法主要分為化學(xué)發(fā)泡法、溶析成孔發(fā)泡法和混合發(fā)泡法三種。這三種橡膠發(fā)泡技術(shù)所制備的泡孔材料其泡孔孔徑與發(fā)泡劑粒徑和顆粒狀惰性物質(zhì)大小直接相關(guān)。但由于發(fā)泡劑和顆粒狀惰性物質(zhì)的自身尺寸以及團(tuán)聚等問題，其所制備的橡膠泡沫材料的泡孔孔徑范圍一般在100～800μm。

隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)等要求的提高，以超臨界流體等物理發(fā)泡劑為主的發(fā)泡方法得到應(yīng)用。其中，超臨界二氧化碳被廣泛應(yīng)用于熱塑性塑料和熱塑性彈性體的微孔泡沫材料的制備。美國專利US005158986A提供了一種超臨界流體制備微孔熱塑性塑料的方法，其制備的材料泡孔孔徑小于2μm。中國專利CN200410067058.4提供了一種超臨界二氧化碳發(fā)泡通用型聚丙烯樹脂的方法。

但由于橡膠是高彈性材料，直接使用現(xiàn)有的塑料超臨界發(fā)泡技術(shù)難以獲得微孔橡膠泡沫材料。中國專利CN 102010517A提供了一種超臨界二氧化碳技術(shù)制備硅橡膠泡沫材料的方法。而該方法所制備的硅橡膠泡沫材料是采用間歇式的實(shí)驗(yàn)室方法，難以實(shí)現(xiàn)工程化生產(chǎn)。目前，在熱塑性材料領(lǐng)域，已有商業(yè)化的超臨界注塑技術(shù)制備熱塑性微孔泡沫材料，但對(duì)于橡膠材料的超臨界注塑發(fā)泡技術(shù)，目前尚未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于超臨界注塑成型技術(shù)制備微孔橡膠泡沫材料的方法。本發(fā)明利用超臨界注塑技術(shù)制備微孔橡膠泡沫材料，并克服基于溶析成孔和化學(xué)發(fā)泡方法無法獲得微孔橡膠泡沫材料的難題，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了微孔橡膠泡沫材料的高效制備，滿足有關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的需求。

為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于超臨界注塑成型技術(shù)制備微孔橡膠泡沫材料的方法，所述的方法包括以下步驟：

步驟一、在橡膠開煉機(jī)中混煉制備混煉膠

按重量份數(shù)計(jì)算將100份橡膠生膠，0～80份填料，0.5～1.5份交聯(lián)劑，0-8份分散劑，0～2份活性劑，0～3份硫化促進(jìn)劑，0～3份抗氧劑，0～10份增粘劑在橡膠開煉機(jī)中混煉制得混煉膠；

步驟二、利用橡膠注塑機(jī)將混煉膠注塑進(jìn)入模具中

將所述步驟一得到的混煉膠放入橡膠注塑機(jī)的料筒中，然后將混煉膠注塑到模具中；

步驟三、混煉膠在模具中實(shí)現(xiàn)預(yù)硫化定型

將模具溫度快速升至預(yù)定溫度，并維持預(yù)定時(shí)間，使混煉膠在模具中預(yù)硫化定型；然后通過快速降溫方式對(duì)模具進(jìn)行快速降溫；

步驟四、超臨界流體進(jìn)入模具中實(shí)現(xiàn)橡膠發(fā)泡

將超臨界二氧化碳引入模具中，使發(fā)泡劑二氧化碳進(jìn)入步驟三中預(yù)硫化定型的橡膠中，并通過模具溫度和壓力控制，使得預(yù)硫化橡膠與超臨界二氧化碳在設(shè)定溫度和壓力下溶脹和滲透預(yù)定時(shí)間；然后卸掉模具中的壓力，使橡膠在模具中進(jìn)行發(fā)泡；

步驟五、橡膠泡沫材料全硫化定型

將模具溫度快速升高至指定溫度，使發(fā)泡的橡膠進(jìn)行完全硫化和熱處理，最后得到微孔橡膠泡沫材料。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述步驟三中所述混煉膠在模具中預(yù)硫化定型溫度為70℃～140℃。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述步驟三中通過快速降溫方式將模具快速降溫至20℃。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述步驟四中所述預(yù)硫化橡膠與超臨界二氧化碳溶脹和滲透的溫度條件為40～100℃，壓力條件為：8～20MPa，時(shí)間為：10～30min；所述卸掉模具中的壓力步驟中的卸壓速率為5～20MPa/s。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述步驟五中發(fā)泡的橡膠進(jìn)行完全硫化和熱處理的溫度條件為：120～190℃。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述步驟一中所述橡膠生膠為硅橡膠、三元乙丙橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠、天然橡膠、乙丙橡膠中的一種；所述填料為沉淀法白炭黑、氣相法白炭黑、炭黑、碳納米管、石墨烯、有機(jī)蒙脫土中的一種或幾種復(fù)配而成。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述步驟一中所述交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯(DCP)、2，5-二甲基-2，5-二叔基過氧基己烷(DBPMH)、硫磺、過氧化二苯甲酰(BPO)中的一種。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述步驟一中所述分散劑為羥基硅油、二苯基硅二醇、八甲基環(huán)四硅氧烷或硅烷偶聯(lián)劑中的一種。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述步驟一中所述活性劑為氧化鋅、氧化鎂或氧化鎘中的一種；所述硫化促進(jìn)劑為二環(huán)己基次磺酰胺、二苯胍、2-巰醇基苯丙噻唑或氨基甲酸鎘中的一種。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述步驟一中所述防老劑為2,6-二叔基丁基-4-甲基苯酚、對(duì)苯二胺和巰基苯并咪唑中的一種；所述增粘樹脂為石油樹脂、酚醛樹脂或松香樹脂中的一種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的有益效果之一是：本發(fā)明將超臨界注塑成型技術(shù)進(jìn)入橡膠發(fā)泡過程中，不僅克服基于溶析成孔和化學(xué)發(fā)泡方法無法獲得微孔橡膠泡沫材料的難題，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜橡膠泡沫制件的高效和精密制備。

具體實(shí)施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

將硅橡膠100g，沉淀法白炭黑40g，羥基硅油3份，BPO0.5份在橡膠開煉機(jī)中混煉制得混煉膠。煉制好的混煉膠加入橡膠注塑機(jī)料筒，然后將混煉膠注塑到模具中。將模具溫度快速升至70℃，并維持10min，使其在模具中預(yù)硫化定型。然后通過快速降溫使模具溫度快速降至20℃。將超臨界二氧化碳引入模具中，使發(fā)泡劑二氧化碳進(jìn)入預(yù)硫化定型的橡膠中，模具溫度和壓力控制，使得預(yù)硫化橡膠與超臨界二氧化碳在60℃，10MPa條件下溶脹和滲透15min，然后以8MPa/s的卸壓速率快速卸掉模具中的壓力，使橡膠在模具中進(jìn)行發(fā)泡。并將模具溫度快速升高至160℃，使其進(jìn)行完全硫化和熱處理，最后得到微孔硅橡膠泡沫材料。

實(shí)施例2

將三元乙丙橡膠100g，沉淀法白炭黑30g，碳納米管0.5份，硅烷偶聯(lián)劑份2份，DCP1份，2-巰醇基苯丙噻唑1份，2,6-二叔基丁基-4-甲基苯酚1.5份在橡膠開煉機(jī)中混煉制得混煉膠。煉制好的混煉膠加入橡膠注塑機(jī)料筒，然后將混煉膠注塑到模具中。將模具溫度快速升至130℃，并維持8min，使其在模具中預(yù)硫化定型。然后通過快速降溫使模具溫度快速降至20℃。將超臨界二氧化碳引入模具中，使發(fā)泡劑二氧化碳進(jìn)入預(yù)硫化定型的橡膠中，模具溫度和壓力控制，使得預(yù)硫化橡膠與超臨界二氧化碳在50℃，15MPa條件下溶脹和滲透20min，然后以15MPa/s的卸壓速率快速卸掉模具中的壓力，使橡膠在模具中進(jìn)行發(fā)泡。并將模具溫度快速升高至190℃，使其進(jìn)行完全硫化和熱處理，最后得到微孔三元乙丙橡膠泡沫材料。

實(shí)施例3

將天然橡膠100g，炭黑50g，硫磺1.5份，氧化鋅1.5份，二環(huán)己基次磺酰胺1.5份，對(duì)苯二胺2份，石油樹脂5份在橡膠開煉機(jī)中混煉制得混煉膠。煉制好的混煉膠加入橡膠注塑機(jī)料筒，然后將混煉膠注塑到模具中。將模具溫度快速升至100℃，并維持10min，使其在模具中預(yù)硫化定型。然后通過快速降溫使模具溫度快速降至20℃。將超臨界二氧化碳引入模具中，使發(fā)泡劑二氧化碳進(jìn)入預(yù)硫化定型的橡膠中，模具溫度和壓力控制，使得預(yù)硫化橡膠與超臨界二氧化碳在40℃，12MPa條件下溶脹和滲透30min，然后以18MPa/s的卸壓速率快速卸掉模具中的壓力，使橡膠在模具中進(jìn)行發(fā)泡。并將模具溫度快速升高至120℃，使其進(jìn)行完全硫化和熱處理，最后得到微孔天然橡膠泡沫材料。

在本說明書中所談到的“一個(gè)實(shí)施例”、“另一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”等，指的是結(jié)合該實(shí)施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)包括在本申請(qǐng)概括性描述的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說明書中多個(gè)地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個(gè)實(shí)施例。進(jìn)一步來說，結(jié)合任一個(gè)實(shí)施例描述一個(gè)具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)時(shí)，所要主張的是結(jié)合其他實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

盡管這里參照發(fā)明的多個(gè)解釋性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請(qǐng)公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請(qǐng)公開權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對(duì)主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對(duì)組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。