本发明属于有机高分子化合物技术领域，特别涉及一种防滑抗静电橡胶鞋底及其制备方法。
背景技术：
高分子材料具有绝缘性，当其表面受到摩擦时,处于静止状态的电荷积聚而形成静电。当电荷积累到一定数量时,会造成电击甚至引起火灾，为了保障人身财产安全，存在静电危害的场所必须穿着能清除静电的抗静电鞋，特别是石油、化工、煤矿等行业的作业场所，防止因人体带有静电而可能引起燃烧、爆炸等，避免由于250V以下电气设备所偶然引起的对人体的电击和火灾。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种具有电阻率小于1兆欧、永久性抗静电、高防滑特点的防滑抗静电橡胶鞋底，以及制备前述防滑抗静电橡胶鞋底的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种防滑抗静电橡胶鞋底，由组分材料天然橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、白炭黑、抗静电剂、防老剂、聚乙二醇、硅烷偶联剂、聚乙烯蜡、氧化锌、硬脂酸、硫磺、硫化促进剂D和硫化促进剂DM制备而成。
其中：所述一种防滑抗静电橡胶鞋底的各组分材料按重量份表示为：
天然橡胶 16 份
丁腈橡胶 47 - 53 份
丁苯橡胶 24 - 29 份
顺丁橡胶 8 份
白炭黑 20 份
抗静电剂 3 - 5 份
防老剂 0.8 份
聚乙二醇 1.6 份
硅烷偶联剂 1.5 份
聚乙烯蜡 0.3 份
氧化锌 2 份
硬脂酸 1 份
硫磺 2 份
硫化促进剂D 0.8 份
硫化促进剂DM 1.7 份。
进一步的，各组分材料的重量份优选为：
天然橡胶 16 份
丁腈橡胶 51 份
丁苯橡胶 25 份
顺丁橡胶 8 份
白炭黑 20 份
抗静电剂 4.5 份
防老剂 0.8 份
聚乙二醇 1.6 份
硅烷偶联剂 1.5 份
聚乙烯蜡 0.3 份
氧化锌 2 份
硬脂酸 1 份
硫磺 2 份
硫化促进剂D 0.8 份
硫化促进剂DM 1.7 份。
其中，所述天然橡胶是标胶3L。
其中，所述丁腈橡胶的丙烯腈含量不低于33%(质量比)。
其中，所述丁苯橡胶为溶聚丁苯橡胶。
其中，所述顺丁橡胶是铷系顺丁橡胶。
其中，所述抗静电剂至少包括聚醚-聚酰胺共聚物抗静电剂、离子键聚合物抗静电剂、聚氧乙烯醚类抗静电剂中的两种。
其中，所述防老剂是防老剂1010。
其中，所述聚乙二醇是PEG-4000。
其中，所述硅烷偶联剂是Si-69。
一种制备前述防滑抗静电橡胶鞋底的制备方法，依次包括如下步骤：
步骤（1）、先将天然橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、白炭黑、抗静电剂、防老剂、聚乙二醇、硅烷偶联剂、聚乙烯蜡、氧化锌和硬脂酸放入密炼机中密炼，116℃-120℃排胶，室温放置24小时，然后在双辊开炼机上混炼，并加入准确称量的硫磺、硫化促进剂D、硫化促进剂DM，混炼均匀后，以均匀片状出片，得到防滑抗静电橡胶片；
步骤（2）、将防滑抗静电橡胶片置于太空铝材质的模具中，排空模具中的空气，即通过硫化机台将模具上顶放气时间3-5秒，将模具下降停顿时间3-5秒，如此往返操作的放气次数2-3次；
步骤（3）、经过步骤（2）处理后，控制模具硫化温度165℃，硫化压力13.5 MPa -14.5 MPa，硫化时间190秒-210秒，即得到防滑抗静电橡胶鞋底。
其中，模具为太空铝材质，太空铝是经过高温氧化等特殊处理过的铝镁合金，是一种强度和防腐性能都较高的铝制品。
其中，模具的花纹为一次性铸造而成，或者金属激光精雕机雕刻而成。
其中，步骤（2）放气时间优选为3秒；下降时间优选为3秒；放气次数优选为2次。
其中，步骤（3）中硫化压力优选为13.8 MPa -14.1 MPa。
其中，步骤（3）中硫化时间优选为195秒-200秒。
通过采取前述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1、橡胶是绝缘材料，经过发明人的多次试验，单一抗静电剂(除了炭黑)无法达到较好的抗静电效果，也无法达到永久抗静电作用，从对比例2的测试结果可以得到证实；本发明申请同时添加多种不同类型的抗静电剂，使两种或多种抗静电剂相互补充，减少抗静电剂的表面迁移，提高了抗静电剂与橡胶的相互作用力，显著提高了抗静电效果，且抗静电效果稳定，不受环境温湿度、时间的影响，能永久抗静电。同时，抗静电剂也含有极性基团，与甘油(SRB模式是甘油溶液污染的钢板界面)容易形成氢键作用，从而提高了含抗静电剂的橡胶鞋底与甘油的相互作用力，即提高了橡胶鞋底的防滑性能。
2、橡胶鞋底在水、洗涤液、油等液体污染的界面上防滑性能，关键是要能及时将液体污染物排除，减少污染物在鞋底与界面之间的残留，则橡胶鞋底花纹的排水功能十分重要，而模具对于鞋底花纹性能具有直接影响。目前市场上的橡胶鞋底模具均为铁模具，在表面进行电镀铬或喷特氟龙等修饰处理，修饰表层厚度5-10um，这样防止生锈，表面不容易损坏，但是铁模具上的电镀铬或特氟龙的厚度均一性不足，通过该铁模具制备的橡胶鞋底，鞋底花纹表面光滑性低，也无法实现细小花纹，尤其是具有细小排水沟的防滑花纹的制作；而普通塑料鞋底的铝模具，无法承受硫化橡胶的压力，容易导致铝模变形、变薄。本发明专利申请在制备过程中使用太空铝材质的模具进行橡胶鞋底的制作，得到的橡胶鞋底花纹清晰、表面光滑，甚至细小排水沟也具有结构分明稳定特性，细小排水沟能起到较好的排水功能，显著提高了防滑性能。参见实施例1和对比例3，实施例1的SRB摩擦系数明显好于对比例3，表明通过太空铝模具制备的橡胶鞋底在油污染界面上的防滑性能具有明显优势。
具体实施方式
现结合具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
本实施例中， 一种防滑抗静电橡胶鞋底由以下组分按重量份组成：
天然橡胶3L 16 份
丁腈橡胶3250 31 份
丁腈橡胶4975 20 份
丁苯橡胶T2000R 25 份
顺丁橡胶B24 8 份
白炭黑 20 份
聚醚-聚酰胺共聚物抗静电剂 2 份
离子键聚合物抗静电剂 2.5 份
防老剂1010 0.8 份
聚乙二醇PEG4000 1.6 份
硅烷偶联剂Si69 1.5 份
聚乙烯蜡 0.3 份
氧化锌 2 份
硬脂酸 1 份
硫磺 2 份
硫化促进剂D 0.8 份
硫化促进剂DM 1.7 份
上述防滑抗静电橡胶鞋底的制备方法，依次包括如下步骤：步骤（1）、将以上组分材料除硫磺、硫化促进剂以外的胶料放入密炼机中密炼，117℃排胶，室温放置24小时，然后在双辊开炼机上混炼，并加入准确称量的硫磺、硫化促进剂，混炼均匀后，以均匀片状出片，得到防滑抗静电橡胶片；
步骤（2）、将防滑抗静电橡胶片置于太空铝材质的模具中，模具花纹采用金属激光精雕机雕刻而成，排空模具中的空气，即通过硫化机台将模具上顶放气时间3秒，将模具下降停顿时间3秒，如此往返操作的放气次数2次；
步骤（3）、经过步骤（2）处理后，控制模具硫化温度165℃，硫化压力14.0MPa，硫化时间195秒，即得到防滑抗静电橡胶鞋底。
上述制备得到的防滑抗静电橡胶鞋底，密度1.10g/cm3，硬度52A，电阻0.4 MΩ，湿式摩擦系数0.81，SRA摩擦系数0.42，SRB摩擦系数0.51MΩ。
实施例2：
本实施例中， 一种防滑抗静电橡胶鞋底的制备方法基本与实施例1中的制备方法相同，所不同的是：
聚醚-聚酰胺共聚物抗静电剂1.5 份, 离子键聚合物抗静电剂1.5 份, 丁苯橡胶T2000R 24 份。
上述制备得到的防滑抗静电橡胶鞋底，密度1.12g/cm3，硬度52A，电阻0.9 MΩ，湿式摩擦系数0.80，SRA摩擦系数0.40，SRB摩擦系数0.48。
实施例3：
本实施例中， 一种防滑抗静电橡胶鞋底的制备方法基本与实施例1中的制备方法相同，所不同的是：
丁腈橡胶3250 18份，丁腈橡胶4975 35份；
步骤（2）中放气时间5秒，下降时间5秒，放气次数3次；步骤（3）中硫化压力14.5 MPa，硫化时间210秒。
上述制备得到的防滑抗静电橡胶鞋底，密度1.10g/cm3，硬度54A，电阻0.6 MΩ，湿式摩擦系数0.84，SRA摩擦系数0.44，SRB摩擦系数0.53。
实施例4：
本实施例中， 一种防滑抗静电橡胶鞋底的制备方法基本与实施例1中的制备方法相同，所不同的是：
丁腈橡胶3250 27份，丁苯橡胶T2000R 29 份，抗静电剂为离子键聚合物抗静电剂2.5 份和聚氧乙烯醚类抗静电剂2.5 份；
步骤（3）中硫化压力13.5 MPa，硫化时间190秒。
上述制备得到的防滑抗静电橡胶鞋底，密度1.11g/cm3，硬度51A，电阻0.8 MΩ，湿式摩擦系数0.77，SRA摩擦系数0.39，SRB摩擦系数0.45。
对比例1
本对比例中，橡胶鞋底的制备方法基本与实施例1中的制备方法相同，所不同的是：
步骤1中：丁腈橡胶3250 51份，丁腈橡胶4975 0份，聚醚-聚酰胺共聚物抗静电剂0 份, 离子键聚合物抗静电剂4.5份。
上述制备得到的橡胶鞋底，密度1.12g/cm3，硬度51A，电阻120MΩ，湿式摩擦系数0.71，SRA摩擦系数0.34，SRB摩擦系数0.35。
对比例2
本对比例中，橡胶鞋底的制备方法基本与实施例1中的制备方法相同，所不同的是：
聚醚-聚酰胺共聚物抗静电剂0 份, 离子键聚合物抗静电剂0份
上述制备得到的橡胶鞋底，密度1.10g/cm3，硬度53A，电阻140000 MΩ，湿式摩擦系数0.79，SRA摩擦系数0.40，SRB摩擦系数0.47。
对比例3
本对比例中，橡胶鞋底的制备方法基本与实施例1中的制备方法相同，所不同的是：
步骤（2）中使用模具的材质为铁，模具花纹经模具铸造而成，模具花纹表面再电镀铬，厚度5um。
上述制备得到的橡胶鞋底，密度1.09g/cm3，硬度53A，电阻0.6 MΩ，湿式摩擦系数0.84，SRA摩擦系数0.38，SRB摩擦系数0.29。
上述实施例1～4和对比例1～3的数据整理后，得到如下表1（注：硬度采用GS-706G硬度计测试，电阻采用超绝缘计SM-8215测试，湿式摩擦系数按照TM144:2011测试平滑模式，SRA和SRB摩擦系数按照ISO 13287:2012测试平滑模式，SRA模式是洗涤液污染的瓷砖界面，SRB模式是甘油溶液污染的钢板界面）：
表1 ：实施例和对比例制备的橡胶鞋底的性能参数对照表。
综上所述，按照本发明的防滑抗静电橡胶鞋底的制备方法，制得的防滑抗静电橡胶鞋底获得电阻率小于1兆欧、永久性防静电、高防滑等特点，并且具有机械强度高等特点，特别适合在鞋底等方面应用。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。