本发明涉及健身器材技术领域，尤其涉及一种用于跑步带的软质胶料的制备方法。
背景技术
随着生活方式的改变，人们到户外运动的机会减少，取而带之的是室内运动，在各种健身器材当中，跑步机因为可以自行在家中使用而普遍受到消费者欢迎，是省时有效的健身伙伴，可同时达到运动与放松心情的效果。
目前跑步机都是利用机体底部的避震装置来吸收用户运动时所产生的震动，所使用的跑步带主要是利用pvc塑料与抗静电纱所制成，表面又硬又粗糙，人在跑动时所产生的冲击力，对于跑步带(一般较薄，大部分为1.6—2.0mm厚)而言几乎没有缓冲和吸收作用，并且会产生反作用力于人体，跑步机上运动时很容易感到疲劳，跑步机的震动会对膝关节、踝关节造成损伤，造成运动伤害；并在在跑步过程中还会产生噪音，让人感觉不舒服。
除此之外，跑带表层材料的耐磨性是影响使用性能和使用寿命的关键因素，因此需要在保证磨擦阻力的同时兼顾耐磨性。而目前所使用的跑带表层加工材料一般通过表面花纹来增加摩擦阻力，一旦花纹被磨损就会影响脚感，从而缩短跑带的使用寿命。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种用于跑步带的软质胶料的制备方法，该用于跑步带的软质胶料具有高弹性、高柔韧性和高耐磨性，能够缓冲和吸收跑步所产生的冲击力和震动，且使用寿命长。
为了实现上述目的，本发明提供一种所述用于跑步带的软质胶料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将赖氨酸和硅藻土在水中超声分散均匀，然后加入偶联剂，调节体系ph为5.3～6.1，接着在80～100℃下超声反应1～3h，得到改性硅藻土；
(2)将聚氨基甲酸酯、丁腈橡胶、丁苯橡胶、金属氧化物、改性硅藻土、赖氨酸、促进剂、助剂在高速混合机混合均匀，得到混合料；
(3)混炼：将混合料在135～155℃下混炼10～15min，接着以3～5℃/min的速率冷却至20～30℃，并在20～30℃下静置2～5h，然后加入稀土顺丁橡胶、乙烯烯烃无规共聚物，并接着在160～180℃下混炼20～30min，得到混炼组合物；
(4)硫化：将混炼组合物在压力10～15mpa、温度160～170℃条件下硫化10～15min；然后在20～30℃下静置5～10h，接着在压力10～15mpa、温度160～170℃条件下硫化10～15min，接着降温至20～30℃，得到用于跑步带的软质胶料。
优选条件下，在上述制备方法中，各原料的重量配比为：聚氨基甲酸酯45～72重量份、丁腈橡胶30～50重量份、丁苯橡胶15～30重量份、稀土顺丁橡胶5～15重量份、乙烯烯烃无规共聚物5～25重量份、金属氧化物5～15重量份、硅藻土10～20重量份、赖氨酸3～5重量份、偶联剂3～8重量份、促进剂0.5～2重量份、助剂0～5重量份。更优选为：聚氨基甲酸酯50～60重量份、丁腈橡胶40～45重量份、丁苯橡胶18～25重量份、稀土顺丁橡胶8～10重量份、乙烯烯烃无规共聚物15～20重量份、金属氧化物8～12重量份、硅藻土10～20重量份、赖氨酸3～5重量份、偶联剂3～8重量份、促进剂0.5～2重量份、助剂0～5重量份。
本发明通过赖氨酸对硅藻土进行改性，能够使赖氨酸能够进入硅藻土的孔隙中，并对硅藻土进行接枝，一方面提高硅藻土的表面官能团的含量，从而提高硅藻土与胶料基体的相容性，提高硅藻土的填充性能，在复合胶料在受负荷时，吸收冲击能量，从而提高复合胶料的抗冲击性能；另一方面赖氨酸具有良好的抗菌性能，可以赋予橡胶基料良好的抗菌性能。优选条件下，所述硅藻土与所述赖氨酸的重量比为1:(2～5)。
为了提高所述赖氨酸对所述硅藻土的接枝效率，优选条件下，本发明还对赖氨酸进行改性，所述改性工艺为：将赖氨酸水中混合均匀，调节体系ph值为8～10，然后在冰浴中搅拌30～60min，接着向混合体系中滴加乙酸酐，在滴加乙酸酐的过程中同时向混合体系中滴加ph调节剂，保持反应过程中混合体系ph值始终为8～10，滴加完毕后继续冰浴搅拌1～2h，使其充分反应；反应结束后，向混合体系中滴加酸性溶液，调节体系ph值为1～3，静置5～10min，接着进行过滤，并对过滤产物采用乙醚洗涤三次，即改性赖氨酸。
优选条件下，所述稀土顺丁橡胶选自稀土顺丁橡胶brnd40、brnd50、brnd60中的一种。
本发明以聚氨基甲酸酯、丁腈橡胶、丁苯橡胶为基体进行复合，使复合胶料兼具优异的耐磨性和极佳的弹性和抗冲击性能，优选条件下，所述聚氨基甲酸酯、所述丁腈橡胶与所述丁苯橡胶的重量比为(1.8～4):(1.2～3.3):1。
金属氧化物能够引发银纹，终止裂缝扩展，在一定形态结构下引发基体的剪切屈服，从而消耗大量的冲击能量，又能较好地传递所承受的外力，提高橡胶基体的压缩强度、弯曲强度、抗冲击强度即抗震缓冲性；此外金属氧化物还能够在胶料基体中形成阻燃体系，提高了胶料对烟雾、高温油烟的抑制性能。优选条件下，所述金属氧化物选自氧化锆、二氧化钛、二氧化锰、氧化锌、氧化镁、氧化铝和氧化铜中的至少一种。
优选条件下，所述促进剂选自噻唑类促进剂、秋兰姆类促进剂、次磺酰胺类促进剂、胍类促进剂、二硫代氨基甲酸盐类促进剂、醛胺类促进剂和硫脲类促进剂中的至少一种。其中，所述噻唑类促进剂为2-硫醇基苯并噻唑和/或二硫化苯并噻唑；所述秋兰姆类促进剂为从二硫化四甲基秋兰姆、一硫化四甲基秋兰姆和二硫化四乙基秋兰姆中的至少一种；所述次磺酰胺类促进剂为n-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺和/或n，n-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；所述胍类促进剂为二苯胍；所述二硫代氨基甲酸盐类促进剂为二甲基二硫代氨基甲酸锌和/或二乙基二硫代氨基甲酸锌；所述醛胺类促进剂为六亚甲基四胺。
优选条件下，所述偶联剂选自硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂，其中，所述硅烷偶联剂选自kh550、kh560、kh570、kh792、dl602和dl171中的至少一种；所述钛酸酯偶联剂选自钛酸酯偶联剂201、钛酸酯偶联剂311、钛酸酯偶联剂102、钛酸酯偶联剂101和钛酸酯偶联剂401中的至少一种。
为了进一步提高所述用于跑步带的软质胶料的性能，所述助剂选自防老剂、润滑剂、抗氧化剂、硫化剂、硫化助剂、补强剂、抗静电剂中的至少一种。所述防老剂为喹啉类防老剂、对苯二胺类防老剂和巯基苯并咪唑类防老剂中的至少一种；优选地，所述喹啉类防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉和6-十二烷基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉中的至少一种，所述对苯二胺类防老剂为4,4'-二辛基二苯胺、n,n’-二(β-萘基)对苯二胺和n,n’-二苯基对苯二胺中的至少一种，所述巯基苯并咪唑类防老剂为2-巯基苯并咪唑、2-巯基甲基苯并咪唑和2-巯基苯并咪唑锌盐中的至少一种。所述硫化剂选自过氧化物类硫化剂，优选为过氧化二异丙苯和/或二叔丁基过氧化异丙基苯。所述硫化助剂为三官能度烯丙酯类交联剂，优选为三烯丙基异氰脲酸酯和/或三聚氰酸三烯丙酯；所述补强剂为炭黑，优选为粒径在40nm-500nm范围内的炭黑，更优选为快压出炉黑、半补强炭黑和热裂法炭黑中的至少一种。
优选条件下，所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、硫代硫酸酯类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，进一步优选的，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1076，所述硫代硫酸酯类抗氧剂为抗氧剂dltp，所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。为了简化软质胶料的加工性能，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、褐煤蜡、乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。所述抗静电剂选自聚醚酯酰胺、环氧丙烷共聚合物和氧化乙烯中的至少一种。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明以聚氨基甲酸酯、丁腈橡胶、丁苯橡胶为基体进行复合，使复合胶料兼具优异的耐磨性和极佳的弹性和抗冲击性能；通过添加硅藻土、金属氧化物等材料，可以减小跑步者在跑步过程中的冲击力作用，能够关节起到良好的缓冲和保护作用；从整体上增强了跑步机机带的强度、耐冲击性、可塑性、稳定性、耐磨性等性能。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
实施例1
一种用于跑步带的软质胶料，由以下重量份的物质制成：聚氨基甲酸酯72重量份、丁腈橡胶45重量份、丁苯橡胶30重量份、稀土顺丁橡胶brnd4010重量份、乙烯烯烃无规共聚物20重量份、氧化锌10重量份、硅藻土10重量份、赖氨酸5重量份、钛酸酯偶联剂1015重量份、2-硫醇基苯并噻唑1重量份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体0.5重量份、抗氧剂dltp0.5重量份、二叔丁基过氧化异丙基苯1重量份、三烯丙基异氰脲酸酯0.5重量份、炭黑(粒径在40nm-200nm)1.5重量份、乙撑双硬脂酰胺0.5重量份和氧化乙烯0.5重量份。
一种用于跑步带的软质胶料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将5重量份赖氨酸在50重量份水中混合均匀，调节体系ph值为8，然后在冰浴中搅拌60min，接着向混合体系中滴加8重量份乙酸酐，在滴加乙酸酐的过程中同时向混合体系中滴加氢氧化钠溶液，保持反应过程中混合体系ph值始终为8，滴加完毕后继续冰浴搅拌1h，使其充分反应；反应结束后，向混合体系中滴加盐酸溶液，调节体系ph值为1，静置5min，接着进行过滤，并对过滤产物采用乙醚洗涤三次，即改性赖氨酸；
将硅藻土在400℃下煅烧2h，得到煅烧硅藻土；将改性赖氨酸和煅烧硅藻土在水中超声分散均匀，然后加入钛酸酯偶联剂101，调节体系ph为6.1，接着在100℃下超声反应1.5h，得到改性硅藻土；
(2)将聚氨基甲酸酯、丁腈橡胶、丁苯橡胶、氧化锌、改性硅藻土、2-硫醇基苯并噻唑、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、抗氧剂dltp、二叔丁基过氧化异丙基苯、三烯丙基异氰脲酸酯、炭黑(粒径在40nm-200nm)、乙撑双硬脂酰胺和氧化乙烯在高速混合机混合均匀，得到混合料；
(3)混炼：将混合料在140℃下混炼12min，接着以5℃/min的速率冷却至25℃，并在25℃下静置3h，然后加入稀土顺丁橡胶brnd40、乙烯烯烃无规共聚物，并接着在165℃下混炼25min，得到混炼组合物；
(4)硫化：将混炼组合物在压力12mpa、温度165℃条件下硫化10min；然后在25℃下静置8h，接着在压力15mpa、温度165℃条件下硫化15min，接着降温至25℃，得到用于跑步带的软质胶料。
实施例2
一种用于跑步带的软质胶料，由以下重量份的物质制成：聚氨基甲酸酯56重量份、丁腈橡胶42重量份、丁苯橡胶18重量份、稀土顺丁橡胶brnd408～10重量份、乙烯烯烃无规共聚物15重量份、氧化锆12重量份、硅藻土15重量份、赖氨酸3重量份、硅烷偶联剂kh7924重量份、二硫化四乙基秋兰姆2重量份、4,4'-二辛基二苯胺、n,n’-二(β-萘基)对苯二胺0.5重量份、抗氧剂1680.3重量份、过氧化二异丙苯0.5重量份、三烯丙基异氰脲酸酯0.5重量份、炭黑(粒径在300nm-500nm)1.5重量份、聚乙烯蜡0.8重量份和氧化乙烯0.5重量份。
一种用于跑步带的软质胶料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将3重量份赖氨酸在50重量份水中混合均匀，加入氢氧化钠调节体系ph值为10，然后在冰浴中搅拌30min，接着向混合体系中滴加5重量份乙酸酐，在滴加乙酸酐的过程中同时向混合体系中滴加氢氧化钠溶液，保持反应过程中混合体系ph值始终为10，滴加完毕后继续冰浴搅拌2h，使其充分反应；反应结束后，向混合体系中滴加盐酸溶液，调节体系ph值为3，静置10min，接着进行过滤，并对过滤产物采用乙醚洗涤三次，即改性赖氨酸；
将改性赖氨酸和硅藻土在水中超声分散均匀，然后加入硅烷偶联剂kh792，调节体系ph为5.8，接着在95℃下超声反应1.5h，得到改性硅藻土；
(2)将聚氨基甲酸酯、丁腈橡胶、丁苯橡胶、氧化锆、改性硅藻土、二硫化四乙基秋兰姆、4,4'-二辛基二苯胺、n,n’-二(β-萘基)对苯二胺、抗氧剂168、过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯、炭黑(粒径在300nm-500nm)、聚乙烯蜡和氧化乙烯在高速混合机混合均匀，得到混合料；
(3)混炼：将混合料在135℃下混炼15min，接着以3℃/min的速率冷却至30℃，并在30℃下静置3h，然后加入稀土顺丁橡胶brnd40、乙烯烯烃无规共聚物，并接着在170℃下混炼25min，得到混炼组合物；
(4)硫化：将混炼组合物在压力15mpa、温度160℃条件下硫化10min；然后在20℃下静置5h，接着在压力15mpa、温度160℃条件下硫化10min，接着降温至20℃，得到用于跑步带的软质胶料。
实施例3
一种用于跑步带的软质胶料，由以下重量份的物质制成：聚氨基甲酸酯60重量份、丁腈橡胶50重量份、丁苯橡胶15重量份、稀土顺丁橡胶brnd508重量份、乙烯烯烃无规共聚物18重量份、氧化镁8重量份、硅藻土18重量份、赖氨酸4重量份、硅烷偶联剂kh5605重量份、n-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺0.5重量份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体0.5重量份、抗氧剂10760.3重量份、二叔丁基过氧化异丙基苯1重量份、炭黑(粒径在100nm-300nm)1.5重量份、聚乙烯蜡0.5重量份和环氧丙烷共聚合物0.5重量份。
一种用于跑步带的软质胶料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将赖氨酸和硅藻土在水中超声分散均匀，然后加入硅烷偶联剂kh560，调节体系ph为6.1，接着在100℃下超声反应2h，得到改性硅藻土；
(2)将聚氨基甲酸酯、丁腈橡胶、丁苯橡胶、氧化镁、改性硅藻土、n-环基-2-苯并噻唑次磺酰胺、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、抗氧剂1076、二叔丁基过氧化异丙基苯、炭黑(粒径在100nm-300nm)、聚乙烯蜡和环氧丙烷共聚合物在高速混合机混合均匀，得到混合料；
(3)混炼：将混合料在150℃下混炼13min，接着以5℃/min的速率冷却至25℃，并在25℃下静置3h，然后加入稀土顺丁橡胶brnd50、乙烯烯烃无规共聚物，并接着在165℃下混炼25min，得到混炼组合物；
(4)硫化：将混炼组合物在压力12mpa、温度160℃条件下硫化15min；然后在25℃下静置6h，接着在压力15mpa、温度170℃条件下硫化10min，接着降温至25℃，得到用于跑步带的软质胶料。
实施例4
一种用于跑步带的软质胶料，由以下重量份的物质制成：聚氨基甲酸酯45重量份、丁腈橡胶30重量份、丁苯橡胶25重量份、稀土顺丁橡胶brnd5015重量份、乙烯烯烃无规共聚物5重量份、二氧化锰10重量份、氧化铝5重量份、硅藻土20重量份、赖氨酸5重量份、钛酸酯偶联剂2013重量份、二甲基二硫代氨基甲酸锌2重量份、4,4'-二辛基二苯胺、n,n’-二(β-萘基)对苯二胺0.5重量份、褐煤蜡0.2重量份、抗氧剂10760.3重量份、过氧化二异丙苯1重量份、炭黑(粒径在200nm-300nm)1.5重量份、聚醚酯酰胺0.5重量份。
一种用于跑步带的软质胶料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将赖氨酸和硅藻土在水中超声分散均匀，然后加入钛酸酯偶联剂201，调节体系ph为5.5，接着在80℃下超声反应3h，得到改性硅藻土；
(2)将聚氨基甲酸酯、丁腈橡胶、丁苯橡胶、二氧化锰、氧化铝、改性硅藻土、赖氨酸、二甲基二硫代氨基甲酸锌、4,4'-二辛基二苯胺、n,n’-二(β-萘基)对苯二胺、褐煤蜡、抗氧剂1076、过氧化二异丙苯、炭黑(粒径在200nm-300nm)、聚醚酯酰胺在高速混合机混合均匀，得到混合料；
(3)混炼：将混合料在135℃下混炼15min，接着以3℃/min的速率冷却至20℃，并在20～30℃下静置2～5h，然后加入稀土顺丁橡胶brnd50、乙烯烯烃无规共聚物，并接着在160～180℃下混炼20～30min，得到混炼组合物；
(4)硫化：将混炼组合物在压力10mpa、温度160℃条件下硫化10min；然后在30℃下静置5h，接着在压力10mpa、温度160℃条件下硫化15min，接着降温至30℃，得到用于跑步带的软质胶料。
实施例5
一种用于跑步带的软质胶料，由以下重量份的物质制成：聚氨基甲酸酯50重量份、丁腈橡胶40重量份、丁苯橡胶20重量份、稀土顺丁橡胶brnd505重量份、乙烯烯烃无规共聚物25重量份、二氧化钛5重量份、硅藻土16重量份、赖氨酸5重量份、钛酸酯偶联剂2018重量份、六亚甲基四胺0.5重量份。
一种用于跑步带的软质胶料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将赖氨酸和硅藻土在水中超声分散均匀，然后加入钛酸酯偶联剂201，调节体系ph为5.8，接着在100℃下超声反应1h，得到改性硅藻土；
(2)将聚氨基甲酸酯、丁腈橡胶、丁苯橡胶、二氧化钛、改性硅藻土、六亚甲基四胺在高速混合机混合均匀，得到混合料；
(3)混炼：将混合料在155℃下混炼10min，接着以5℃/min的速率冷却至30℃，并在30℃下静置2h，然后加入稀土顺丁橡胶brnd50、乙烯烯烃无规共聚物，并接着在180℃下混炼30min，得到混炼组合物；
(4)硫化：将混炼组合物在压力15mpa、温度170℃条件下硫化15min；然后在20℃下静置10h，接着在压力15mpa、温度170℃条件下硫化10min，接着降温至20℃，得到用于跑步带的软质胶料。
实验例：
分别对实施例1-5制备的软质胶料进行性能测试，测试标准和测试结果如表1所示。
表1：实施例1-5制备的软质胶料的使用性能
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。