一种鞋底防滑橡胶复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种鞋底防滑橡胶复合材料的制备方法，属于防滑橡胶材料技术领域。本发明专利技术以纯锌板为靶材，在硬质合金球的表面溅射一层锌膜，以碳粉为催化剂，通过高温加热制备出氧化锌晶须作为耐磨填料，以聚氨酯橡胶为原料，制备一种鞋底防滑橡胶复合材料；吸附于合金颗粒表面的橡胶分子链有一定活动能力，在应力作用下，能够在合金粒子表面产生滑动，避免了应力集中，从而提高了橡胶的力学性能，即提高了橡胶抵抗外界摩擦的能力，从而使其耐磨性提高；另外，由于合金颗粒本身直接承受了部分载荷，合金颗粒比橡胶耐磨，所以合金颗粒可降低体积磨损量，从而实现橡胶鞋底的耐磨性能，使得制备的橡胶复合材料具有良好的防滑耐磨的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种鞋底防滑橡胶复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种鞋底防滑橡胶复合材料的制备方法，属于防滑橡胶材料

技术介绍
抗湿滑性或防滑性能是鞋底材料最重要的性能之一，其值可以用鞋底与湿路面的动摩擦系数和静摩擦系数的大小来表示，摩擦系数越大，抗湿滑性能越好。抗湿滑性与鞋类产品安全性和舒适性紧密相关。对于鞋用橡胶来说，良好的防滑性是鞋底用橡胶制品应具备的基本功能之一，也是衡量鞋类品质优劣的一项重要指标。鞋底的防滑性能是指鞋底对地面的防滑效果或抓地力，防滑性能的好坏直接关系到鞋穿着时的安全与否。鞋底的防滑性能不好，在湿滑、结冰的路面上行走时很容易打滑摔跤，北方大部分地区冬季气温较低，路面较容易积水结冰，人走上去更容易滑倒。另外，随着经济的繁荣发展，社会的不断进步，人们将路面和室内地面建设的越来越光滑，这就更加导致使摔伤事故的经常发生，因此有效提升鞋底材料的防滑性能刻不容缓。鞋底的防滑性能的好坏可以用鞋底和路基摩擦系数的大小来评判。对于不同的材料、在不同的湿度环境中、以及路面的不同都会造成鞋底的防滑性能的差异。所以在制作鞋底材料时，要综合考虑各方面的因素对鞋底防滑性能的影响，根据鞋类不同的用途，针对性的提升其防滑性能。摩擦现象是很广泛的，通常把同一物体内各部分之间的摩擦称为内摩擦，如流体的粘性等；而对于两物体之间的摩擦，则称为外摩擦，这类摩擦若按物体所处的状态分类，可分为静摩擦和动摩擦；按物体的运动特征分类，可分为滑动摩擦和滚动摩擦；按物体表面状况分类，可分为干摩擦和湿摩擦。橡胶在坚硬且光滑的表面上的摩擦是以粘附摩擦为主，在摩擦过程中，当摩擦速度达到一定的值后，橡胶表面就会出现不同程度的变形，这时就会产生一种表面变形比摩擦速度还快的分离波，叫做沙拉马赫波，在沙拉马赫波向前传播的过程中，橡胶逐渐被坚硬的轨道表面拉伸、剥离、然后再粘附，摩擦力周而复始的变化，出现了摩擦力周期性变化的所谓的“粘—滑”振动现象。在有水润湿的状况下，橡胶表面不能直接与摩擦基材面发生实际接触，这时水膜分布在橡胶表面与摩擦基材面之间充当润滑剂，起到润滑作用，这就导致了摩擦力急剧减小。当水膜的厚度超出摩擦基材表面上的凸起的高度时，两界面之间的摩擦力来源于界面间水膜的剪切应力。也就是说水膜存在于两摩擦接触面之间充当润滑剂时，摩擦力只取决于水膜的流体力学，这也被称为流体动力学润滑。而橡胶类弹性体会在摩擦过程中产生弹性形变，这些弹性形变在流体动力学润滑中起重要作用时，被称为弹性流体动力学润滑。这时两接触面间产生的摩擦力很小，主要是变形产生的滞后损失和润滑剂的粘性阻力两部分。在打磨光滑的冰面上橡胶的摩擦机理与在其他光滑表面上的机理一样，两界面间的摩擦力都各橡胶本身的粘弹性能有关系。影响鞋底防滑性能的两个主要因素就是鞋底材料和鞋底花纹。鞋底花纹在很大程度上可以影响鞋底的防滑性能，尤其在路面有水膜润滑的情况下，鞋底与路面间的摩擦系数非常低，而鞋底花纹的设计则有助于排除接触面的水，增大鞋底与路面的有效接触面积。鞋底材料对鞋子防滑性能的影响非常显著，鞋底材料的防滑性能还会因为路面材料、路面粗糙程度、路面污染物等外界因素的变化而改变。在研究鞋底防滑性能时，要充分考虑到鞋子穿着时的环境温度，在设计和生产防滑鞋时，要充分考虑各方面因素的影响，不能单独考虑依靠鞋底花纹来增加鞋底摩擦系数，还要考虑改善鞋底材料的组成来改善鞋底材料的防滑性能，尤其是在冰雪路面这样特殊的路面上使用的时候更要注意材料组成的影响。此外，材料的硬度对鞋底的防滑性能也有一定的影响。但是这种影响不稳定，不能作为影响鞋底摩擦系数的理想参数值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对现有鞋底材料防滑性能较差的问题，提供了一种鞋底防滑橡胶复合材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）将直径为0.5～0.7mm的硬质合金球进行喷砂处理，即得坯体，用丙酮将坯体清洗2～3次，室温下自然干燥，即得基体；（2）以纯锌板为靶材，对基体进行磁控溅射镀膜处理，即得预处理基体；（3）将预处理基体和碳粉混合，进行搅拌处理，即得混合物，将混合物置于马弗炉中，加热处理后，随炉温冷却至室温，即得填料；（4）取聚氨酯橡胶、填料、硬脂酸、防老剂4010、促进剂CZ、硫黄，将聚氨酯橡胶、填料、硬脂酸和防老剂4010混合，进行混炼处理，即得共混物，在共混物中加入促进剂CZ和硫黄，混炼并静置，即得混炼胶；将混炼胶置于硫化机上，硫化处理，冷却至室温，即得鞋底防滑橡胶复合材料。步骤（1）所述的喷砂处理步骤为：将直径为0.5～0.7mm的硬质合金球进行喷砂处理，压力为0.5～0.7MPa，喷嘴到硬质合金球表面的距离为10～20cm。步骤（2）所述的磁控溅射镀膜处理步骤为：以纯锌板为靶材，对基体进行磁控溅射镀膜处理，溅射气体为99.99%的氩气，工作气压为1～3Pa，靶与基体距离为50～60mm，沉积温度为350～500℃，沉积时间为20～30min。步骤（3）所述的预处理基体和碳粉之间的质量比为5∶0.1。步骤（3）所述的搅拌处理步骤为：将预处理基体和碳粉混合，在搅拌速度为100～200r/min下搅拌5～10min。步骤（3）所述的加热处理步骤为：将混合物置于马弗炉中，在温度为900～1100℃下加热20～30min。步骤（4）所述的聚氨酯橡胶、填料、硬脂酸、防老剂4010、促进剂CZ、硫黄之间的比例分别为：按重量份数计，分别称取40～50份聚氨酯橡胶、10～20份填料、5～10份硬脂酸、1～5份防老剂4010、2～3份促进剂CZ、2～5份硫黄。步骤（4）所述的混炼处理步骤为：将聚氨酯橡胶、填料、硬脂酸和防老剂4010混合，在转速为400～500r/min下混炼1～2h。步骤（4）所述的混炼并静置步骤为：在共混物中加入促进剂CZ和硫黄，在转速为600～800r/min下混炼30～40min，薄通出片，静置16～20h。步骤（4）所述的硫化处理步骤为：将混炼胶置于硫化机上，在温度为140～150℃下硫化1～2h。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以纯锌板为靶材，在硬质合金球的表面溅射一层锌膜，以碳粉为催化剂，通过高温加热制备出氧化锌晶须作为耐磨填料，以聚氨酯橡胶为原料，制备一种鞋底防滑橡胶复合材料；由于低表面能的橡胶倾向于吸附在高表面能的合金颗粒表面上，这种吸附作用可以提高橡胶强度；吸附于合金颗粒表面的橡胶分子链有一定活动能力，在应力作用下，能够在合金粒子表面产生滑动，使材料中的应力重新分布，避免了应力集中，从而提高了橡胶的力学性能，即提高了橡胶抵抗外界摩擦的能力，从而使其耐磨性提高；另外，由于合金颗粒本身直接承受了部分载荷，合金颗粒比橡胶耐磨，所以合金颗粒可降低体积磨损量，从而实现橡胶鞋底的耐磨性能，使得制备的橡胶复合材料具有良好的防滑耐磨的作用；（2）本专利技术中氧化锌晶须具有超高的强度，四针状氧化锌晶须为单晶体铅锌矿结构，几乎没有结构缺陷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种鞋底防滑橡胶复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：/n（1）将直径为0.5～0.7mm的硬质合金球进行喷砂处理，即得坯体，用丙酮将坯体清洗2～3次，室温下自然干燥，即得基体；/n（2）以纯锌板为靶材，对基体进行磁控溅射镀膜处理，即得预处理基体；/n（3）将预处理基体和碳粉混合，进行搅拌处理，即得混合物，将混合物置于马弗炉中，加热处理后，随炉温冷却至室温，即得填料；/n（4）取聚氨酯橡胶、填料、硬脂酸、防老剂4010、促进剂CZ、硫黄，将聚氨酯橡胶、填料、硬脂酸和防老剂4010混合，进行混炼处理，即得共混物，在共混物中加入促进剂CZ和硫黄，混炼并静置，即得混炼胶；将混炼胶置于硫化机上，硫化处理，冷却至室温，即得鞋底防滑橡胶复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种鞋底防滑橡胶复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将直径为0.5～0.7mm的硬质合金球进行喷砂处理，即得坯体，用丙酮将坯体清洗2～3次，室温下自然干燥，即得基体；
（2）以纯锌板为靶材，对基体进行磁控溅射镀膜处理，即得预处理基体；
（3）将预处理基体和碳粉混合，进行搅拌处理，即得混合物，将混合物置于马弗炉中，加热处理后，随炉温冷却至室温，即得填料；
（4）取聚氨酯橡胶、填料、硬脂酸、防老剂4010、促进剂CZ、硫黄，将聚氨酯橡胶、填料、硬脂酸和防老剂4010混合，进行混炼处理，即得共混物，在共混物中加入促进剂CZ和硫黄，混炼并静置，即得混炼胶；将混炼胶置于硫化机上，硫化处理，冷却至室温，即得鞋底防滑橡胶复合材料。


2.根据权利要求1所述的一种鞋底防滑橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的喷砂处理步骤为：将直径为0.5～0.7mm的硬质合金球进行喷砂处理，压力为0.5～0.7MPa，喷嘴到硬质合金球表面的距离为10～20cm。


3.根据权利要求1所述的一种鞋底防滑橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的磁控溅射镀膜处理步骤为：以纯锌板为靶材，对基体进行磁控溅射镀膜处理，溅射气体为99.99%的氩气，工作气压为1～3Pa，靶与基体距离为50～60mm，沉积温度为350～500℃，沉积时间为20～30min。


4.根据权利要求1所述的一种鞋底防滑橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的预处理基体和碳粉之间的质量比为5∶0.1。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈莉莉，
申请(专利权)人：宁波江东碧辰环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33