橡胶发泡珠粒与橡胶泡沫制品的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种橡胶发泡珠粒，以橡胶作为基体材料，基体材料中含有填料，橡胶发泡珠粒的泡孔孔径为0.1～500μm。该橡胶发泡珠粒的制备方法为：①将橡胶生胶、填料、结构控制剂和硫化剂混炼制成混炼胶；②将混炼胶热压成型形成橡胶片并切粒，或者将混炼胶经挤出成型并切粒，得到预硫化橡胶粒料；③将预硫化橡胶粒料置于高压反应釜中，通入作为发泡剂的流体，当发泡剂在预硫化橡胶粒料中达到饱和后，通过卸压法或升温法使预硫化橡胶粒料发泡，得到预硫化橡胶发泡珠粒；④对预硫化橡胶发泡珠粒完全硫化即得橡胶发泡珠粒。将上述橡胶发泡珠粒与胶粘剂混合均匀，加入模具中，固化成型即得橡胶泡沫制品。

【技术实现步骤摘要】
橡胶发泡珠粒与橡胶泡沫制品的制备方法
本专利技术属于橡胶泡沫材料领域，涉及一种橡胶发泡珠粒及其制备方法，以及以橡胶发泡珠粒为基础制备橡胶泡沫制品的方法。
技术介绍
橡胶泡沫材料是橡胶经发泡后形成的多孔高分子弹性材料，根据泡孔结构的不同可分为闭孔、开孔和混合孔橡胶泡沫材料。橡胶泡沫材料将橡胶的特性与泡沫材料的特性结合于一体，不仅具有耐高温和低温、耐老化、耐油、耐溶剂、耐辐射、化学稳定性好等优良特性，还具有高柔软性、高延展性、高弹性、高孔隙度、良好的吸收机械震动及冲击和高频减震等物理特性，在交通运输、国防和航空航天等领域具有重要的作用，特别是用于复杂环境下的精密部件减震。目前，橡胶泡沫材料的制备方法主要有化学发泡法、溶析成孔发泡法和混合发泡法。这三种橡胶发泡方法制备的泡孔尺寸与采用的发泡剂及颗粒状惰性物质的尺寸密切相关。发泡剂和颗粒状惰性物质的自身尺寸以及团聚等问题都会影响所制备的橡胶泡沫材料的泡孔孔径。采用化学发泡剂制备橡胶发泡材料时，化学发泡剂的分解成份一般具有刺激性气味，同时发泡剂会残留在发泡材料中，制得的产品一般具有易燃性，泡孔结构难以控制，这极大地限制了发泡材料的应用范围。采用溶析法制备橡胶泡沫材料时，物理发泡剂的浪费严重，工艺过程复杂，工艺时间较长，生产效率低。随着人们对制品性能、环保等要求的提高，以CO2、N2、氩气、空气等物理发泡剂为主的物理发泡方法得到了广泛重视。珠粒发泡材料具有质轻、抗冲缓震、隔热、隔音以及可用于制备复杂形状制品等优良特性，广泛应用于汽车、包装、建筑以及运动护具等领域。目前，珠粒发泡主要应用于几种热塑性塑料，如聚丙烯、聚氨酯、聚乙烯、聚苯乙烯等。CN103923382A公开了一种低熔点高可粘接性发泡聚丙烯珠粒及其制备方法，采用石油树脂、乙烯-丙烯酸共聚物作为增粘剂和降温剂，通过加入发泡剂、成核剂等挤出得到一次发泡聚丙烯珠粒，在经过釜压二次发泡得到发泡聚丙烯珠粒，因采用化学发泡剂，该方法存在添加剂在发泡制品中残留，影响制品使用性能以及对环境和人体造成负面的影响的不足，同时，该方法需要添加大量的水作为加热介质和发泡剂进行二次发泡，成型工艺复杂且对设备的要求较高。CN104194030A公开了热塑性聚氨酯弹性体发泡珠粒及其制备法，采用两次发泡+熟化的方案，虽然该方法采用超临界二氧化碳发泡，避免了加入有机发泡剂、泡孔尺寸稳定剂或成核剂来实现发泡，但仍然需要加入水作为加热介质，发泡后还需要去除珠粒表面水分并且需要历经48小时以上的常温常压熟化，成型周期过长。由以上内容可知，目前的珠粒发泡主要针对于热塑性塑料，尚未见针对橡胶材料的珠粒发泡技术，也没有相应的橡胶发泡珠粒产品出现，以橡胶发泡珠粒为基础制备橡胶泡沫制品的方法也未见报道。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一是提供一种橡胶发泡珠粒及其制备方法，以弥补现有技术尚无橡胶珠粒发泡材料的不足，丰富珠粒发泡材料的种类，同时简化现有珠粒发泡方法的工艺流程，本专利技术的目的之二是提供一种以橡胶发泡珠粒为基础的橡胶泡沫制品的制备方法，以为橡胶泡沫制品的制备提供新的思路。本专利技术提供的橡胶发泡珠粒，以橡胶作为基体材料，基体材料中含有填料，填料的含量不超过基体材料质量的200％，橡胶发泡珠粒的泡孔孔径为0.1～500μm。上述橡胶发泡珠粒的技术方案中，所述填料包括炭黑、气相法白炭黑、沉淀法白炭黑、石墨烯、碳纳米管、埃洛石、硅酸盐、碳酸盐、硅藻土、蒙脱土、沸石、滑石粉、氢氧化铝、氢氧化镁、二氧化钛、三氧化二铝、三氧化二铁以及高岭土中的至少一种。上述橡胶发泡珠粒的技术方案中，所述橡胶发泡珠粒中还含有橡胶加工助剂，橡胶加工助剂的含量不超过基体材料质量的50％，所述橡胶加工助剂常规橡胶加工过程中使用的橡胶加工助剂，例如，包括结构化控制剂、润滑剂、分散剂、防老剂等。优选地，结构控制剂的含量不超过基体材料质量的20％，更优选地，结构控制剂的含量不超过基体材料质量的10％，优选的结构控制剂为羟基硅油、羟基氟硅油、二苯基硅二醇、甲基苯基二乙氧基硅烷、四甲基亚乙基二氧二甲基硅烷、八甲基环四硅氧烷中的任意一种。上述橡胶发泡珠粒的技术方案中，所述的基体材料包括天然橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、聚氨酯橡胶以及氟橡胶。上述橡胶发泡珠粒的技术方案中，所述橡胶发泡珠粒的形态为球形或接近球形，或者为椭球型或接近椭球型，该橡胶发泡珠粒的尺寸通常为2～8mm。本专利技术还提供了一种上述橡胶发泡珠粒的制备方法，包括以下步骤：(1)将橡胶生胶100质量份、填料0～200质量份、结构控制剂1～20质量份以及硫化剂0.1～10质量份混炼制成混炼胶；(2)将步骤(1)制备的混炼胶热压成型形成橡胶片，在热压成型的同时完成预硫化，然后将橡胶片切粒得到预硫化橡胶粒料；或者将步骤(1)制备的混炼胶经挤出成型，在挤出成型的同时完成预硫化，然后切粒得到预硫化橡胶粒料；(3)将步骤(2)所得预硫化橡胶粒料置于高压反应釜中，向高压反应釜中通入作为发泡剂的流体，控制高压反应釜的温度为0～110℃、压力为0.2～30MPa，保持前述温度和压力，当发泡剂在预硫化橡胶粒料中达到饱和后，通过卸压法或升温法使预硫化橡胶粒料发泡，得到预硫化橡胶发泡珠粒；(4)将步骤(3)所得预硫化橡胶发泡珠粒在150～250℃硫化0.2～3h，即得橡胶发泡珠粒。上述橡胶发泡珠粒的制备方法的技术方案中，当步骤(3)采用卸压法使预硫化橡胶粒料发泡时，控制反应釜的温度为0～110℃、压力为0.2～30MPa，卸压速率通常为0.1～30MPa/s；当步骤(3)采用升温法使预硫化橡胶粒料发泡时，控制反应釜的温度不超过40℃、压力不超过为7MPa，卸压速率不超过2MPa/s，控制发泡温度为45～170℃。上述橡胶发泡珠粒的制备方法的技术方案的步骤(3)中保持高压反应釜中的温度和压力0.05～24h后，通过卸压法或升温法使预硫化橡胶粒料发泡。上述橡胶发泡珠粒的制备方法的技术方案的步骤(2)中，控制热压成型的温度为硫化剂半衰期为1h对应的分解温度±(20～40)℃、热压成型的时间不超过20min，控制挤出成型的温度为硫化剂半衰期为1h对应的分解温度±(20～40)℃。上述橡胶发泡珠粒的制备方法的技术方案中，所述填料包括炭黑、气相法白炭黑、沉淀法白炭黑、石墨烯、碳纳米管、埃洛石、硅酸盐、碳酸盐、硅藻土、蒙脱土、沸石、滑石粉、氢氧化铝、氢氧化镁、二氧化钛、三氧化二铝、三氧化二铁以及高岭土中的至少一种。上述橡胶发泡珠粒的制备方法的技术方案中，步骤(1)中优选的结构控制剂添加量不超过10质量份，优选的结构控制剂为羟基硅油、羟基氟硅油、二苯基硅二醇、甲基苯基二乙氧基硅烷、四甲基亚乙基二氧二甲基硅烷以及八甲基环四硅氧烷中的任意一种。上述橡胶发泡珠粒的制备方法的技术方案中，步骤(1)中优选的硫化剂的添加量不超过5质量份，优选的硫化剂包括过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化二苯甲酰(BPO)、2,5-二甲基-2,5-过氧化叔丁基已烷(DBPMH)、2,4-二氯过氧化苯甲酰(DCBP)、氧化锌、氧化镁以及过氧化苯甲酸叔丁酯(TBBP)。上述橡胶发泡珠粒的制备方法的技术方案中，步骤(3)向高压反应釜中通入作为发泡剂的流体包括二氧化碳、氮气、氩气、氦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种橡胶发泡珠粒，其特征在于，该橡胶发泡珠粒以橡胶作为基体材料，基体材料中含有填料，填料的含量不超过基体材料质量的200％，橡胶发泡珠粒的泡孔孔径为0.1～500μm。

【技术特征摘要】
1.一种橡胶发泡珠粒，其特征在于，该橡胶发泡珠粒以橡胶作为基体材料，基体材料中含有填料，填料的含量不超过基体材料质量的200％，橡胶发泡珠粒的泡孔孔径为0.1～500μm。2.根据权利要求1所述橡胶发泡珠粒，其特征在于，所述填料包括炭黑、气相法白炭黑、沉淀法白炭黑、石墨烯、碳纳米管、埃洛石、硅酸盐、碳酸盐、硅藻土、蒙脱土、沸石、滑石粉、氢氧化铝、氢氧化镁、二氧化钛、三氧化二铝、三氧化二铁以及高岭土中的至少一种。3.根据权利要求1所述橡胶发泡珠粒，其特征在于，该橡胶发泡珠粒中还含有橡胶加工助剂，橡胶加工助剂的含量不超过基体材料质量的50％。4.根据权利要求3所述橡胶发泡珠粒，其特征在于，所述橡胶加工助剂包括结构控制剂。5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述橡胶发泡珠粒，其特征在于，基体材料包括天然橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、聚氨酯橡胶以及氟橡胶。6.权利要求1至5中任一权利要求所述橡胶发泡珠粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将橡胶生胶100质量份、填料0～200质量份、结构控制剂1～20质量份以及硫化剂0.1～10质量份混炼制成混炼胶；(2)将步骤(1)制备的混炼胶热压成型形成橡胶片，在热压成型的同时完成预硫化，然后将橡胶片切粒得到预硫化橡胶粒料；或者将步骤(1)制备的混炼胶经挤出成型，在挤出成型的同时完成预硫化，然后切粒得到预硫化橡胶粒料；(3)将步骤(2)所得预硫化橡胶粒料置于高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖霞，王伟，王圭，张远，唐婉玉，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51