一种高硬度橡胶发泡材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高硬度橡胶发泡材料，包括以下重量份比的原料：乙烯‑辛烯共聚物，VA含量为36～40％的乙烯‑醋酸乙烯共聚物，塑化橡胶，聚乙烯，无机填料，硬脂酸，快熟剂，流动剂，耐磨剂，发泡剂，氧化锌，硬脂酸锌，交联剂，软化剂和颜料。还公开了其制备方法，包括：(1)制作发泡颗粒；(2)将发泡颗粒在射出机料筒中预热，将熔体注入到模具中成型，其中，模具预抽真空预热预压；(3)将步骤(2)中成型的材料放入定型烘道，经定型得所述的高硬度橡胶发泡材料。本发明专利技术方法制备的橡胶发泡材料具有轻量化、高硬度、高回弹、低压缩形变的优势，可以应用于自行车发泡一体胎、低速电动车发泡一体胎等领域。

A high hardness rubber foamed material and its preparation method

The invention discloses a high hardness rubber foam material, including the weight ratio of raw materials: ethylene octene copolymer, the content of VA is 36 ~ 40% ethylene vinyl acetate copolymer, plasticized rubber, polyethylene, inorganic filler, stearic acid, instant agent, flow agent, wear resistant agent, foaming agent. Zinc Oxide, zinc stearate, crosslinking agent, softening agent and pigment. Also discloses the preparation method, including: (1) making foam particles; (2) the foaming granules preheating in the injection machine, will melt into the mold, the mold preheating pre vacuum preloading; (3) the step (2) in the molding material into the fixing oven by the way, the high hardness of rubber foam type to the. The rubber foaming material prepared by the method has the advantages of light weight, high hardness, high resilience and low compression deformation, and can be applied to the fields of bicycle foaming integrated tire, low speed electric vehicle foaming integrated tire, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种高硬度橡胶发泡材料及其制备方法
本专利技术涉及橡胶发泡材料领域，具体涉及一种高硬度橡胶发泡材料及其制备方法。
技术介绍
聚合物软质发泡材料具有轻量化、缓冲、避震、隔热、隔音等优异性能，已广泛应用于鞋材、座垫、密封、阻尼、体育运动器材、家具等领域。EVA、PU、橡胶发泡材料可以应用于上述领域。相比于EVA、PU发泡材料，橡胶发泡材料具有优异的拉伸、撕裂、耐磨、耐温、耐老化性能，因而可用于使用工况复杂苛刻的领域。不同的应用环境要求发泡材料具有不同的硬度范围。对于鞋材领域，发泡材料的邵氏硬度范围一般为40-60C，对于童车用EVA、PU轮胎的邵氏硬度为60-70C，当橡胶发泡材料应用于自行车发泡一体胎、低速电动车发泡一体胎时，发泡材料的邵氏硬度应为75-90度，否则轮胎在高负载状况下会发生显著的形变，这增加了轮胎的滚阻，造成了更多的能量消耗。高硬度EVA发泡材料存在反弹差、压缩形变大等问题，高硬度PU发泡材料存在耐水解、撕裂性能差、耐老化性能差的问题，很难应用于载荷较大的发泡一体胎领域。橡胶发泡材料的制备方法已经公开，其主要采用化学发泡剂和微球物理发泡剂，化学交联，通过模压发泡的方法制备。通过降低发泡材料膨胀率，无机填料可以提高橡胶发泡制品的硬度。不过，橡胶模压发泡时，需要预先制备混合坯料，然后在模具中边硫化边发泡，为了稳定材料性能，甚至需要二次硫化，因此存在效率低的问题，对于某些结构复杂的制件，坯料制备困难，导致应用领域受到限制；其次，对于轮胎等模压发泡橡胶制品，存在接头，而接头处材料性能差，易导致废品率高的问题。
技术实现思路
为了改善橡胶发泡材料的加工性能，提高橡胶发泡制品的生产效率和外观质量，赋予橡胶发泡制品良好的外观设计效果，本专利技术提供一种高硬度橡胶发泡材料的注射发泡制备方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种高硬度橡胶发泡材料，包括以下重量份比的原料：乙烯-辛烯共聚物20～40份，VA含量为36～40％的乙烯-醋酸乙烯共聚物15～30份，塑化橡胶20～50份，聚乙烯5～20份，无机填料1～10份，硬脂酸0.5～3.5份，快熟剂2～4份，流动剂2～4份，耐磨剂5～10份，发泡剂0.5～2.0份，氧化锌2～6份，硬脂酸锌2～4份，交联剂1～4份，软化剂0～6份，颜料0～30份。所述的高硬度橡胶发泡材料在室温下的表皮邵氏硬度为75～90C、芯层邵氏硬度为70～85C，温度为70℃下的表皮邵氏硬度为70～85C、芯层邵氏硬度为65～80C，温度为80℃下的表皮邵氏硬度为60～80C、芯层邵氏硬度为60～80C。所述的高硬度橡胶发泡材料的密度为0.25～0.65g/cm3，泡孔尺寸为50～300μm，泡孔密度为106～108个/cm3。所述的塑化橡胶为丁苯橡胶(SBR)、异戊橡胶(IR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、二元乙丙橡胶(EPM)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)和氯化聚乙烯橡胶(CPE)中的一种或者多种，塑化橡胶的门尼粘度为[ML(1+4)100℃]为30～80。所述的聚乙烯(PE)的熔点为95～120℃、结晶温度为75～100℃，可以为高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、金属茂聚乙烯(MPE)等。所述的无机填料表面经过硅烷偶联剂改性，尺寸为0.5～5μm，具体可以为滑石、轻钙、陶土等。所述的快熟剂为三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)。所述的流动剂为脂肪酸衍生物(JPL-12)和有机脂及脂肪酸衍生物的加成物(EBS)中的至少一种。所述的耐磨剂为聚四氟乙烯(PTFE)。所述的发泡剂为AC发泡剂，即偶氮二甲酰胺，所述发泡剂的分解温度为160～200℃。所述的交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯(BIPB)。所述的软化剂为聚乙烯蜡(PE蜡)和白油中的至少一种，所述软化剂的软化温度不高于80℃，100℃的熔融指数为100～400g/10min。所述颜料为无机颜料或有机颜料，其中无机颜料可以为炭黑、钛白粉等，其中有机颜料为高温颜料，如偶氮颜料等，高温颜料的挥发温度不低于180℃。作为优选，所述的高硬度橡胶发泡材料，包括以下重量份比的原料：乙烯-辛烯共聚物23～35份，VA含量为36～40％的乙烯-醋酸乙烯共聚物18～25份，塑化橡胶25～45份，聚乙烯5～15份，无机填料3～7份，硬脂酸0.5～3.5份，快熟剂2～4份，流动剂2～4份，耐磨剂5～10份，发泡剂0.5～2.0份，氧化锌2～6份，硬脂酸锌2～4份，交联剂1～4份，软化剂1～6份，颜料0～30份。本专利技术还提供了所述高硬度橡胶发泡材料的制备方法，包括以下步骤：(1)制作发泡颗粒，所述发泡颗粒包括以下原料：乙烯-辛烯共聚物，VA含量为36～40％的乙烯-醋酸乙烯共聚物，塑化橡胶，聚乙烯，无机填料，硬脂酸，快熟剂，流动剂，耐磨剂，发泡剂，氧化锌，硬脂酸锌，交联剂，软化剂和颜料；(2)将发泡颗粒在射出机料筒中预热，将熔体注入到模具中成型，其中，模具预抽真空预热预压；(3)将步骤(2)中成型的材料放入定型烘道，经定型得所述的高硬度橡胶发泡材料。步骤(1)中，所述的发泡颗粒的制备包括：将除了交联剂和发泡剂以外的其他原料混合进行密炼，调整密炼温度控制为110～120℃，保持10～30min，然后加入交联剂和发泡剂，继续密炼升温，出料温度为120～125℃，密炼结束后进行开炼、造粒，得所述的高硬度橡胶发泡材料。优选地，所述的发泡颗粒的长度为3～6mm。步骤(2)中，射出机料筒的温度为120～135℃，发泡颗粒在该温度下熔化为熔体。作为优选，为了防止料筒中发泡剂分散和交联剂发生交联，所述射出机料筒的温度为120～128℃。所述模具预抽真空预热预压至真空度为-0.1～-0.3MPa，模具的温度为175～190℃，硫化时间为450～600s，发泡剂受热在模具中分解为N2、CO、CO2等，发泡剂分解产物以高压气体溶解在聚合物复合物基体中，发泡剂分解产物的溶解度为2～5wt％，交联剂受热分解使聚合物分子链发生交联反应。作为优选，所述模具的真空度为-0.15～-0.25MPa，温度为180～185℃。步骤(2)中，所述模具的泄压速度为0.5～5.0MPa/s，将模具迅速打开，发泡剂处于过饱和状态，从而引发泡孔成核、增长。作为优选，所述模具的泄压速度为0.8～4.0MPa/s。步骤(3)中，所述定型烘道的温度阶梯下降，依次为130℃，120℃，100℃，停留时间为1～15min。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术方法通过添加PE、软化剂、无机填料、选择高温发泡剂及配合高的料筒温度、选择可抽真空模具等方法来提供配方流动性，采用注射发泡的方法制备了橡胶组份高达30～50重量份的发泡材料，高的橡胶含量赋予发泡材料优异的拉伸、撕裂、耐磨、回弹、压缩性能。本专利技术采用注射发泡工艺，具有加工效率高的优势。本专利技术可以选择无机或者高温有机颜料，发泡制品具有颜色鲜艳的优势。(2)本专利技术方法制备的橡胶发泡材料具有轻量化、高硬度、高回弹、低压缩形变的优势，可以应用于自行车发泡一体胎、低速电动车发泡一体胎等领域。具体实施方式为了进一步解释本专利技术的技术方案，下面通过具体实施例来对本专利技术进行详细阐述。实施例1本实施例中，发泡橡胶材料由以下重量份比的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高硬度橡胶发泡材料，其特征在于，包括以下重量份比的原料：乙烯‑辛烯共聚物20～40份，VA含量为36～40％的乙烯‑醋酸乙烯共聚物15～30份，塑化橡胶20～50份，聚乙烯5～20份，无机填料1～10份，硬脂酸0.5～3.5份，快熟剂2～4份，流动剂2～4份，耐磨剂5～10份，发泡剂0.5～2.0份，氧化锌2～6份，硬脂酸锌2～4份，交联剂1～4份，软化剂0～6份，颜料0～30份。

【技术特征摘要】
1.一种高硬度橡胶发泡材料，其特征在于，包括以下重量份比的原料：乙烯-辛烯共聚物20～40份，VA含量为36～40％的乙烯-醋酸乙烯共聚物15～30份，塑化橡胶20～50份，聚乙烯5～20份，无机填料1～10份，硬脂酸0.5～3.5份，快熟剂2～4份，流动剂2～4份，耐磨剂5～10份，发泡剂0.5～2.0份，氧化锌2～6份，硬脂酸锌2～4份，交联剂1～4份，软化剂0～6份，颜料0～30份。2.根据权利要求1所述的高硬度橡胶发泡材料，其特征在于，所述的塑化橡胶为丁苯橡胶、异戊橡胶、三元乙丙橡胶、二元乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶和氯化聚乙烯橡胶中的一种或者多种，塑化橡胶的门尼粘度为[ML(1+4)100℃]为30～80。3.根据权利要求1所述的高硬度橡胶发泡材料，其特征在于，所述的聚乙烯的熔点为95～120℃、结晶温度为75～100℃。4.根据权利要求1所述的高硬度橡胶发泡材料，其特征在于，所述的软化剂为聚乙烯蜡和白油中的至少一种，所述软化剂的软化温度不高于80℃，100℃的熔融指数为100～400g/10min。5.一种根据权利要求1～4任一项所述的高硬度橡胶发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制作发泡颗粒，所述发泡颗粒包括以下原料：乙烯-辛烯共聚物，VA含量为36～40％的乙烯-醋酸乙烯共聚物，塑化橡胶，聚乙烯，无机填料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟文涛，郑文革，任倩，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33