脚轮轮体外包层专用彩色橡胶组合物及其制备工艺制造技术

脚轮轮体外包层专用彩色橡胶组合物，包括基体橡胶、填料及添加助剂，其中基体橡胶100份；白炭黑25～60份；界面活性剂3～8份；着色剂0.3～5份；金属氧化物5～8份；防老剂0.5～5份；交联剂及交联助剂5～8份；超细轻质碳酸钙0～40份；硬脂酸2～4份；古马隆树脂3～6份。本发明专利技术的彩色脚轮外包层组合物与现有塑料、弹性体、橡胶等脚彩色脚轮外包层材料相比，具有成本低、无污染，强度高、弹性大、抗撕裂性、耐热性、耐寒冷性、耐磨性、耐龟裂性、耐湿滑性、加工性能好的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及脚轮配件生产
，具体涉及一种脚轮轮体外包层专用彩色橡胶组合物及其制备工艺。
技术介绍
脚轮广泛应用于工业、商业、医疗器械、机械、物流运输、环保清洁用品、家电、家具、箱包、美容器械、五金生产、餐饮等行业。脚轮轮体部分的结构一般由轮芯和外包层组成。目前，国产脚轮外包层绝大部分采用塑料材料，少数采用热塑性弹性体材料，塑料与地面摩擦系数小，弹性差，滚动噪音大，颠簸振动严重，大大限制了脚轮的使用范围；热塑性弹性体性能优于塑料，但其强度、弹性、与地面摩擦系数特别是耐高温性能远不如橡胶材料，而且价格昂贵，制约了其在脚轮行业的推广应用。因此，近年来，国内部分企业相继研发并生产橡胶脚轮，但几乎都是高硬度低强度低弹性脚轮，仍然存在弹性差、颠簸振动严重、同时存在使用寿命短、使用成本高的问题。经专利与文献检索发现：国内对橡胶脚轮的研究甚少，特别是脚轮专用橡胶组合材料的专利技术更是空白，中国没有一项关于橡胶组合材料的专利申请，这无疑是造成中国橡胶脚轮技术水平远远落后于国外的主要原因。因此，研究具有高强度、高弹性，而且具备较低的成本、制造工艺简便易行的橡胶脚轮专业组合材料(配方)具有巨大的技术与经济价值。
技术实现思路
本专利技术提供了一种脚轮轮体外包层专用彩色橡胶组合物及其制备工艺，以解决现有技术存在的橡胶脚轮硬度和弹性不理想问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种脚轮轮体外包层专用彩色橡胶组合物，包括基体橡胶、填料及添加助剂，组合材料中的各组分及其质量份数配比如下：(1)基体橡胶100份；(2)白炭黑25～60份；(3)界面活性剂3～8份；(4)着色剂0.3～5份；(5)金属氧化物5～8份；(6)防老剂0.5～5份；(7)交联剂及交联助剂5～8份；(8)超细轻质碳酸钙0～40份；(9)硬脂酸2～4份；(10)古马隆树脂3～6份。所述的基体橡胶为天然NR橡胶/溶聚丁苯橡胶的组合胶，其中天然NR橡胶质量份数为65～95份，溶聚丁苯橡胶质量份数为5～35份；所述的白炭黑为气相白炭黑或超细沉淀白炭黑；所述的界面活性剂为硅烷类、钛酸酯、铝酸酯偶联剂或多元醇类活性剂。本专利技术的基体橡胶，采用天然橡胶(代号：NR、分子式：C5H8)/溶聚丁苯橡胶(代号：SSBR、分子式：C12H14)复合胶，二种橡胶市面有售。由于天然橡胶具有强度高、弹性大、抗撕裂、耐寒冷、耐磨性好等优点，特别是具有自补强特性，适合于制造浅色、彩色等用白色无机补强剂的制品。溶聚丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯在烃类溶剂中采用有机锂引发阴离子聚合而制得的共聚物，是一种新型合成橡胶。溶聚丁苯橡胶具有耐磨、耐寒、生热低、回弹性高、收缩性低、色泽好，而且耐龟裂性、对湿滑路面抓着力好，耐寒、耐热性及在高温下长时间暴露后的耐屈挠性良好等优点，近年来在发达国家发展较快，国内还处在试验阶段，使用很少，脚轮行业没有应用。本专利技术采用的白炭黑为气相二氧化硅或超细沉淀二氧化硅，其中，气相二氧化硅是无定型合成硅酸类产品，分子式：SiO2·nH20，是具有无定型结构的高度分散的白色微粉末，比表面积可达380±15m2/g以上，二氧化硅含量99.5％以上。气相二氧化硅制工艺复杂，成本高，价格昂贵，除硅橡胶以外其他橡胶中较少使用。本专利技术采用的超细沉淀二氧化硅是水合无定型硅酸的白色粉末，分子式：SiO2·nH20，比表面积为170±15m2/g，二氧化硅含量90％左右，少数可达95％以上。超细沉淀二氧化硅替代黑色炭黑进行补强，满足白色或彩色橡胶制品中的需要，具有高强度、高弹性和超强的粘合力、抗撕裂，在彩色橡胶脚轮中选用国内属首次。本专利技术采用硅烷类、钛酸酯、铝酸酯偶联剂、多元醇类为界面活性剂，优选二甘醇DEG(C4H10O3)或聚乙二醇PEG(HO(CH2CH20)nH)或/和Si-69(双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物，分子式：C18H42O6Si2S4)或/和Si-75(双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]二硫化物，分子式：C18H42O6S2Si2。界面活性剂加入是针对超细沉淀白炭黑的表面极性和亲水性较强，与烃类橡胶的相容性不如炭黑好的缺陷而采取的技术措施。二甘醇或聚乙二醇的作用是通过分子中亲水基团定向被超细沉淀白炭黑粒子表面吸附形成单分子层，使促进剂等硫化体系被吸附的机会大大减少，从而减少延迟硫化，提高硫化胶性能；硅烷偶联剂含有性质不同的双官能团，分子中既含有亲无机材料的官能团，也含有亲有机材料的官能团。在橡胶混炼的过程中，含硫硅烷偶联剂两端的乙氧基与超细沉淀白炭黑表面的硅羟基产生化学键合，硅烷偶联剂分子在超细沉淀白炭黑表面富集成膜，使超细沉淀白炭黑的表面由极性向非极性转化，从而提高了超细沉淀白炭黑与橡胶的相容性，促进了超细沉淀白炭黑分散。在硫化过程中，含硫硅烷偶联剂分子中的四硫键或二硫键先与硫黄反应形成多硫键，多硫键断裂后参与橡胶的硫化交联。这样，含硫硅烷偶联剂通过化学键将超细沉淀白炭黑与橡胶连接在一起，最终结果是超细沉淀白炭黑与橡胶的结合力大大加强，随之胶料的模量、耐磨性和拉伸强度都得到提高。因此，含硫硅烷偶联剂在橡胶中起到分散剂、硫化剂、润湿剂等多重作用。硅烷偶联剂不仅能在超细沉淀白炭黑和橡胶的界面之间架起分子桥，增加材料之间的黏合强度，提高橡胶复合材料的性能，而且作为特殊的硫载体，替代部分硫磺并与硫磺组成平衡硫化体系，交联密度提高，既避免了硫化工艺过程的硫化返原(部分降解)和实际使用过程中的返原，又保留了硫磺硫化体系的优点，避免了采取有效硫化体系和半有效硫化体系所导致的硫化橡胶性能下降的缺点，特别适用于厚制品、高温硫化、制品高温使用的场合。橡胶脚轮属于厚制品，近年采用的注射工艺属于高温硫化，有些橡胶脚轮在一定的高温环境下使用，所以选用硅烷偶联剂在多方面收到提高材料性能、改善工艺的效果。本专利技术采用的着色剂为钛白粉(主要成分：二氧化钛、分子式：TiO2)或/和酞菁蓝(分子式：C32H16CuN8)或/和酞菁红(分子式：C20H12N2O2)或/和炭黑(分子式：C)。钛白粉被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、化妆品等工业，橡胶制品多用于制鞋业，在橡胶脚轮上尚未应用。酞菁蓝、酞菁红是重要的有机颜料，色泽鲜艳，着色力强。具有优良的耐候性、耐热性、耐溶剂性、耐酸性和耐碱性。广泛应用于油漆、油墨、塑料的着色，涂料印花，合成纤维的原浆着色等，应用在橡胶脚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脚轮轮体外包层专用彩色橡胶组合物，其特征是包括基体橡胶、填料及添加助剂，组合材料中的各组分及其质量份数配比如下：(1)基体橡胶100份；(2)白炭黑25～60份；(3)界面活性剂3～8份；(4)着色剂0.3～5份；(5)金属氧化物5～8份；(6)防老剂0.5～5份；(7)交联剂及交联助剂5～8份；(8)超细轻质碳酸钙0～40份；(9)硬脂酸2～4份；(10)古马隆树脂3～6份。

【技术特征摘要】
1.一种脚轮轮体外包层专用彩色橡胶组合物，其特征是包括基体橡胶、填
料及添加助剂，组合材料中的各组分及其质量份数配比如下：
(1)基体橡胶100份；
(2)白炭黑25～60份；
(3)界面活性剂3～8份；
(4)着色剂0.3～5份；
(5)金属氧化物5～8份；
(6)防老剂0.5～5份；
(7)交联剂及交联助剂5～8份；
(8)超细轻质碳酸钙0～40份；
(9)硬脂酸2～4份；
(10)古马隆树脂3～6份。
2.根据权利要求1所述的脚轮轮体外包层专用彩色橡胶组合物，其特征是
基体橡胶为天然橡胶/溶聚丁苯橡胶的组合胶，其中天然橡胶质量份数为65～
95份，溶聚丁苯橡胶质量份数为5～35份。
3.根据权利要求1所述的脚轮轮体外包层专用彩色橡胶组合物，其特征是
白炭黑为气相白炭黑或超细沉淀白炭黑。
4.根据权利要求1所述的脚轮轮体外包层专用彩色橡胶组合物，其特征是
界面活性剂为硅烷类、钛酸酯、铝酸酯偶联剂或多元醇类活性剂。
5.根据权利要求1所述的脚轮轮体外包层专用彩色橡胶组合物，其特征是
防老剂为2-巯基苯并咪唑和苯乙烯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘希春，
申请(专利权)人：河北冠鹏橡胶脚轮制造有限公司，徐州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：河北;13