高摩擦系数橡胶复合材料的制作方法
【专利摘要】高摩擦系数橡胶复合材料。一种橡胶复合材料，包括：100质量份NR，30-70质量份改性SiO2，其中NR为天然橡胶，从三叶橡胶树的乳胶制得，基本化学成分为顺-聚异戊二烯；改性SiO2为：TDI接枝白炭黑；TDI表示甲苯二异氰酸酯。
【专利说明】高摩擦系数橡胶复合材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合材料，尤其涉及一种高摩擦系数橡胶复合材料，更具体地涉及一种鞋底用防滑橡胶复合材料。
【背景技术】
[0002]橡胶是一种非常重要且用量很大的战略资源。作为衡量橡胶性能的重要指标，橡胶制品的摩擦性能与其他性能一样越来越能引起人们的重视。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，在我国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。
[0003]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。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于
[0005]为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案:
[0006]一种橡胶复合材料，包括:100质量份NR，30-70质量份改性SiO2，其中NR为天然橡胶，从三叶橡胶树的乳胶制得，基本化学成分为顺-聚异戊二烯；改性SiO2为:TDI接枝白炭黑；TDI表示甲苯二异氰酸酯。
[0007]优选地，改性SiO2为40份或60份。
[0008]优选地，所述TDI接枝白炭黑通过如下方法制备:称取10份TDI和9.93份SiO2,加入三口烧瓶中，再加入适量的无水丁酮，通N2保护，先将反应物在室温下磁力搅拌分散，再在油浴锅中加热至80°C反应4h，降温，用乙醇离心洗涤后在50°C真空干燥箱中真空干燥24h 即得 Si02-g-TDI。
[0009]优选地，还包括:氧化锌5份，硬脂酸2份，以上份数均为质量份数。
[0010]优选地，还包括:防老剂4010NA1份，促CZl.5份，以上份数均为质量份数。
[0011]优选地,还包括:促DM0.5份,硫磺1.5份，以上份数均为质量份数。
【具体实施方式】
[0012]为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。[0013]如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
[0014]下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。
[0015]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。对鞋底花纹的研究，前人也做过了不少的工作。
[0016]随着全球制鞋业的飞速发展，鞋底材料在过去70年里也出现了一个戏剧化的蓬勃发展过程，从早期的皮革、木板到后来的硫化胶、聚氨酯、EVA等等，各类材料琳琅满目，发展到目前，各类材料的使用量所占的比例分别为:橡胶30%、PVC28%、PU6%、TPR15%、皮革8%、EVA7%、其他6%。PVC树脂是我国产量最大的合成树脂品种，由于其价格低廉、加工简便等特点，能够在中低档鞋底材料市场上占有比较大比例，但是近几年来，由于受了生态环保方面的压力，PVC作为鞋底材料的市场份额开始逐渐减少；而EVA发泡材料具有相对密度低、穿着轻盈舒适的特点，加上近年来注塑发泡EVA技术的应用，使得EVA材料有了一定的上升趋势。橡胶是常用的鞋底材料之一，虽然近年来不断受到了一些新兴热塑性材料的挑战，使得一部分橡胶鞋底材料的市场被其他新型材料所取代，但橡胶鞋底优良的耐折性、耐磨性、防寒性、保暖性和防水性能等是其它材料所远不能及的，因此目前它仍然是目前使用量最大的鞋底材料。
[0017]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有研究证实硬度和鞋底的摩擦系数之间不存在线性相关性因此硬度不能作为影响鞋底摩擦系数的理想参数值
[0018]白炭黑，其主要成份为SiO2，是一种白色无定形的微细粉状物。白炭黑与炭黑有着相类似的结构和聚集体状态，并且在橡胶中有着相近的补强性能，所以被称为白炭黑。白炭黑的补强效果仅次于炭黑，也是橡胶工业中重要的白色补强剂之一。因其具有比表面积大、密度小和分散性好的特点，因此对橡胶的补强效果比较显著，另外，白炭黑还可以有效地改善硫化胶的撕裂性能、降低疲劳生热，并能提高与其他部件的粘合性能。
[0019]白炭黑按照其生产方法可分为气相法白炭黑和沉淀法白炭黑。沉淀法白炭黑主要用于轮胎、鞋类以及其它浅色橡胶制品作为橡胶补强的原材料。自1948年白炭黑开始被生产并作为填料应用于橡胶工业，直到20世纪80年代，大约有67%的沉淀法白炭黑被用于橡胶工业中，其中有45%用于鞋类，16%用于轮胎，6%用于其它橡胶制品，在胎面胶中白炭黑替代炭黑的用量已经超过60%，这说明白炭黑在橡胶中的使用越来越普遍，有着广泛的应用前景。[0020]白炭黑的主要是在橡胶中起交联作用，所以被用着作橡胶的补强助剂。白炭黑补强橡胶时，能够减小胶料滞后、降低轮胎滚动阻力且耐磨耗性能和耐湿滑性能都较好，此外，橡胶中加人适量的白炭黑，其拉伸强度、撕裂强度、扯断伸长率、硬度等都会有不同程度的提高。超细白炭黑用于混炼胶中可明显提高其物理机械性能。白炭黑白度高，粒子细，可提高胶料的综合性能，因此白炭黑可作为橡胶的填充剂，用于制造透明或者不透明的浅色的鞋底，不但可以改善橡胶制品的耐磨性，而且耐撕裂强度以及硬度都会有所提高，在鞋大底的配方中白炭黑可完全替代炭黑使用，所以，橡胶用白炭黑中绝大部分都被制鞋工业所消耗。另外，在轮胎胎面胶料中加入白炭黑可大大提高胶料的抗撕裂性能、抗臭氧老化性能以及防滑轮胎中最重要的冰面抓着性能。这使得白炭黑表面的极性较大，且为亲水性，这是因为在白炭黑表面存在着大量的羟基，所以当白炭黑充当普通非极性或者极性较小的聚合物材料的填充补强剂的时候，就会产生与聚合物材料的相容性差等问题，所以，通常工业上在使用之前都会对白炭黑进行一些表面的改性处理，以改善其同聚合物材料之间的界面结合力。通常是选择合适的化学试剂，通过与白炭黑表面活性较高的羟基发生化学反应，一方面减少极性羟基的量，另一方面还可引入所需要的基团或者链段，使白炭黑由亲水性变为疏水性，填充到聚合物中时与聚合物材料的相容性就会有所改善。有机硅烷、醇等物质都可以与白炭黑的表面羟基反应，从而消耗白炭黑表面大量自由的活性羟基，改变其表面性能。聚合物接枝法是目前使用最为普遍的一种白炭黑表面改性的方法。
[0021]主要原材料
[0022]主要原料如下所示
[0023]主要原料
[0024]
原料名称纯度生产厂家
泰国3#烟片胶工业用品广州橡胶研究所
沉淀法白炭黑518工业用品江西万载辉明化工有限公司
氧化锌分析纯天津启轮化学科技有限公司
硬脂酸分析纯上海凌峰化学试剂有限公司
401ONA工业用品广州橡胶工业研究所提供
促进剂CZ工业用品广州橡胶工业研究所提供
促进剂DM工业用品广州橡胶工业研究所提供
硫磺工业用品广州橡胶工业研究所提供
[0025]甲苯二异氰酸酯(TDI)工业用品德国BASF公司产品
丁酮分析纯广州化学试剂厂
[0026]注:白炭黑使用前置于鼓风烘箱中，温度为120°C，干燥24h ;丁酮使用前加入一定量的4A分子筛静置24h。
[0027]实验仪器
[0028]
仪器名称仪器型号生产厂家IKA高速电动搅拌机RW20 IKA公司
电子天平JJ2000精确度为0.01g常熟双杰仪器厂
恒温磁力搅拌器85-2型上海闵行红浦仪器厂
真空干燥箱DZF-6021型上海齐欣科学仪器有限公司
电热鼓风干燥箱JClOl型上海成顺仪器仪表有限公司
台式高速离心机 TG16-WS型湖南湘仪实验室仪器开发有限公司
[0029]TDI接枝白炭黑材料的制备
[0030]称取IOgTDI和9.93gSi02，加入250ml三口烧瓶中，再加入适量的无水丁酮，通N2保护，先将反应物在室温下磁力搅拌分散，再在油浴锅中加热至80°C反应4h，降温，用乙醇离心洗涤后在50°C真空干燥箱中真空干燥24h即得Si02-g-TDI。
[0031]NR/Si02-g-TDI复合材料的制备
[0032]配方设计:
【权利要求】
1.一种橡胶复合材料，包括:100质量份NR，30-70质量份改性SiO2，其中NR为天然橡胶，从三叶橡胶树的乳胶制得，基本化学成分为顺-聚异戊二烯；改性SiO2为:TDI接枝白炭黑；TDI表示甲苯二异氰酸酯。
2.如权利要求1所述的橡胶复合材料，改性SiO2为40份或60份。
3.如权利要求1所述的橡胶复合材料，所述TDI接枝白炭黑通过如下方法制备:称取10份TDI和9.93份SiO2,加入三口烧瓶中，再加入适量的无水丁酮，通N2保护，先将反应物在室温下磁力搅拌分散，再在油浴锅中加热至80°C反应4h，降温，用乙醇离心洗涤后在50°C真空干燥箱中真空干燥24h即得Si02-g-TDI。
4.如权利要求1所述的橡胶复合材料，还包括:氧化锌5份，硬脂酸2份，以上份数均为质量份数。
5.如权利要求1-4任一所述的橡胶复合材料，还包括:防老剂4010NA1份，促CZl.5份，以上份数均为质量份数。
6.如权利要求1-5任一所述的橡胶复合材料，还包括:促DM0.5份，硫磺1.5份，以上份数均为质量份数。
【文档编号】A43B13/04GK103497367SQ201310474520
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】黄海胜 申请人:昆山纯柏精密五金有限公司