本发明涉及一种发泡胶板材及其制作工艺，具体涉及一种使用微球发泡剂制作发泡橡胶板材的制备工艺。
背景技术
传统的使用化学发泡剂制备发泡橡胶板材，配方设计方面影响发泡垫板的因素很多，例如，橡胶发泡垫板要想获得优良的泡孔结构，需要在硫化过程中平衡发泡和硫化两种反应，若是两种反应配合不当，会极大影响成品的性能，同时发泡剂和硫化剂等原料分散受到混炼工艺影响较大。
传统化学发泡剂发泡原理是发泡剂受热分解产生大量气体，橡胶基体在气体膨胀作用下，内部产生泡孔结构，简单来说，传统发泡结构是由大量的橡胶基体为外壳气泡聚集在一起。相比微球发泡剂的热塑性外壳，传统橡胶外壳，强度弱，对气体的密封性差，此两种因素结合会导致，传统化学发泡板材，泡孔壁长期受力会有更大几率损伤破裂，最后会导致板材泡孔之间相通；同时泡孔内的气体会不断外溢，导致泡孔结构萎缩，严重影响板材的使用性能。
微球发泡剂是一种物理发泡剂，是由粒径很小的众多微球构成，是一种核壳结构，外壳为热塑性丙烯酸树脂类聚合物，内核为烷烃类气体组成的球状塑料颗粒，直径一般10-45μm，加热耐温达250度，体积可迅速膨胀增大到自身的几十倍，从而达到发泡的效果。不同种类的微球发泡剂组分、使用条件不同。使用微球发泡剂制备发泡橡胶板材，相比传统的化学发泡剂，属于物理发泡剂的微球发泡剂，简单易用，不需要复杂的配方设计，产品性能更稳定。
化学发泡剂受像胶配方，胶料混炼工艺影响较大，制作的橡胶发泡板材，质量波动较大。而且配方中发泡体系和硫化体系若是配合不当，会严重影响产品外观和质量。同时化学发泡板材若是长期受力，会导致板材泡孔壁大几率损伤，泡孔内气体外泄，板材使用性能受损。
由于微球发泡剂粒径较小，且重量较轻，微球发泡剂也存在与橡胶混炼不易分散，普通薄通方法，开炼机辊距较小，直接薄通容易造成微球发泡剂外壁被外力压裂的风险。
技术实现要素：
鉴于上述不足之处，本发明的目的在于提供一种同时降低设计、开发和生产成本同时延长使用寿命的发泡橡胶板材复合材料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种发泡橡胶板材是由如下重量份配比的原料制成：
epdm100份、活化剂5-9份、防老剂1-3份、填料80-200份、软化剂20-50份、硫化剂3-4份、微球发泡剂8-12份。
进一步的，该发泡橡胶板材由如下重量份配比的原料制成：
epdm100份、活化剂7份、防老剂2份、填料140份、软化剂35份、硫化剂3.5份、微球发泡剂10份。
进一步的，所述epdm为三元乙丙橡胶。
进一步的，所述活化剂为氧化锌和硬脂酸中的一种或两种。
进一步的，所述防老剂为防老剂rd和防老剂4010na中的一种或两种。
进一步的，所述填料为炭黑n330、炭黑n550、碳酸钙中的一种或多种。
进一步的，所述软化剂为石蜡油。
进一步的，所述硫化剂为硫磺、dm、tmtd、bz中的一种或多种。
本发明还提供了一种发泡橡胶板材的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备微球发泡剂共混物：称取微球发泡剂，依次加入1%倍量的马来酸酐和0.5%倍量的2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，搅拌均匀，并置于烘箱内干燥10h，干燥温度为80℃；
（2）制备预分散母膏：将微球发泡剂共混物与10%-15%配方量的软化剂共混制成预分散母膏；
（3）密炼阶段：加入配方量的epdm混炼2-3min，使胶料充分塑化，随后加入活化剂、防老剂混炼2-3min，加入1/3配方量的填料和30%配方量的软化剂混炼2min，再加入1/3配方量的填料和30%配方量的软化剂混炼3min，最后加入剩余的填料和软化剂，混炼3-5min后升上顶栓30s，清扫溢出的填料，落上顶栓，混炼过程中胶料温度不断上升，每隔3min升上顶栓翻胶1-2次，混炼温度到达130℃时排胶，将热混炼胶在开炼机上下片后，转移至胶架上充分冷却；
（4）开炼阶段：加入硫化剂，薄通3-5次，注意辊温，适当开冷却水，辊温保持在70-90℃，调大辊距至5-8mm，均匀加入预分散母膏，吃料完成后翻胶3-5次，下片；
（5）制备胶料：将翻胶下片的胶料在恒温恒湿的车间停放一天后，测试门尼和硫化特性曲线，将停放一天的胶料在开炼机返炼后下片，停放待测；
（6）检测：割取适量步骤（5）制备的胶料制作成发泡垫板硫化试件，检测发泡情况；
（7）成型：将步骤（5）制备的胶料切成长条，使用螺杆挤出机按产品外形选用合适口型挤出成型；
（8）成品：将加工好的半成品胶料放入相应模具硫化，随后进行热脱模、修边，即可得到一种发泡橡胶板材成品。
本发明的有益效果在于：
1、本技术使用物理发泡剂进行发泡，对橡胶配方设计影响小，降低配方设计难度，缩短开发周期。
2、本发明创造性的加入了微球发泡剂，并对其进行一系列的预处理（如对微球发泡剂表面进行原位增容，制成微球发泡剂共混物），增加硫化后微球发泡剂与橡胶基体的相容性，最终使得微球发泡剂发泡成型后，泡孔壁强度更大、更均匀，泡孔寿命更长，整体的发泡板材使用寿命、静刚度、拉伸强度、拉断伸长率、压缩永久变形、热空气老化、成分定性分析、耐水性能均优于传统化学发泡板材。
3、本发明采用微球发泡剂相比化学发泡剂发泡过程中不会产生气体，几乎不与橡胶基体反应，不会造成污染，对环境友好。
本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
具体实施方式
实施例1
一种发泡橡胶板材
（1）制备微球发泡剂共混物：称取微球发泡剂10kg（本实施例采用阿克苏微球发泡剂，型号930du120，粒径28-38um，起始发泡温度122-132℃，最大发泡温度191-204℃）、马来酸酐0.14kg、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷0.07kg搅拌均匀，并置于烘箱内干燥10h得到微球发泡剂共混物，干燥温度为80℃；
（2）制备预分散母膏：将微球发泡剂共混物与4kg石蜡油共混制成预分散母膏；
（3）密炼阶段：加入100kg三元乙丙橡胶混炼2.5min，使胶料充分塑化，随后加入3kg氧化锌、4kg硬脂酸、1kg防老剂rd、1kg防老剂4010na混炼2.5min，加入15.6kg炭黑n330、15.6kg炭黑n550、15.5kg碳酸钙和12kg石蜡油混炼2min，再加入15.6kg炭黑n330、15.6kg炭黑n550、15.5kg碳酸钙和12kg石蜡油混炼3min，最后加入剩余的炭黑n330、炭黑n550、碳酸钙和石蜡油，混炼4min后升上顶栓30s，清扫溢出的填料，落上顶栓，混炼过程中胶料温度不断上升，每隔3min升上顶栓翻胶1次，混炼温度到达130℃时排胶，将热混炼胶在开炼机上下片后，转移至胶架上充分冷却；
（4）开炼阶段：加入1kg硫磺、1kg硫化促进剂dm、1kg硫化促进剂tmtd、0.5kg硫化促进剂bz，薄通4次，注意辊温，适当开冷却水，辊温保持在80℃，调大辊距至6.5mm，均匀加入预分散母膏，吃料完成后翻胶4次，下片；
（5）制备胶料：将翻胶下片的胶料在恒温恒湿的车间停放一天后，测试门尼和硫化特性曲线，将停放一天的胶料在开炼机返炼后下片，停放待测；
（6）检测：割取适量步骤（5）制备的胶料制作成发泡垫板硫化试件，检测发泡情况；
（7）成型：将步骤（5）制备的胶料切成长条，使用螺杆挤出机按产品外形选用合适口型挤出成型；
（8）成品：将加工好的半成品胶料放入相应模具硫化，随后进行热脱模、修边，即可得到一种发泡橡胶板材成品。
实施例2
一种发泡橡胶
（1）制备微球发泡剂共混物：称取微球发泡剂8kg（本实施例采用阿克苏微球发泡剂，型号930du120，粒径28-38um，起始发泡温度122-132℃，最大发泡温度191-204℃）、马来酸酐0.08kg、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷0.04kg，搅拌均匀，并置于烘箱内干燥10h得到微球发泡剂共混物，干燥温度为80℃；
（2）制备预分散母膏：将微球发泡剂共混物与2kg石蜡油共混制成预分散母膏；
（3）密炼阶段：加入100kg三元乙丙橡胶混炼2min，使胶料充分塑化，随后加入2kg氧化锌、3kg硬脂酸、0.5kg防老剂rd、0.5kg防老剂4010na混炼2min，加入8.9kg炭黑n330、8.9kg炭黑n550、8.9kg碳酸钙和6kg石蜡油混炼2min，再加入8.9kg炭黑n330、8.9kg炭黑n550、8.9kg碳酸钙和6kg石蜡油混炼3min，最后加入剩余的炭黑n330、炭黑n550、碳酸钙和石蜡油，混炼4min后升上顶栓30s，清扫溢出的填料，落上顶栓，混炼过程中胶料温度不断上升，每隔3min升上顶栓翻胶1次，混炼温度到达130℃时排胶，将热混炼胶在开炼机上下片后，转移至胶架上充分冷却；
（4）开炼阶段：加入1kg硫磺、1kgdm、0.5kgtmtd、0.5kgbz，薄通4次，注意辊温，适当开冷却水，辊温保持在80℃，调大辊距至5mm，均匀加入预分散母膏，吃料完成后翻胶4次，下片；
（5）制备胶料：将翻胶下片的胶料在恒温恒湿的车间停放一天后，测试门尼和硫化特性曲线，将停放一天的胶料在开炼机返炼后下片，停放待测；
（6）检测：割取适量步骤（5）制备的胶料制作成发泡垫板硫化试件，检测发泡情况；
（7）成型：将步骤（5）制备的胶料切成长条，使用螺杆挤出机按产品外形选用合适口型挤出成型；
（8）成品：将加工好的半成品胶料放入相应模具硫化，随后进行热脱模、修边，即可得到一种发泡橡胶板材成品。
实施例3
一种发泡橡胶
（1）制备微球发泡剂共混物：称取微球发泡剂12kg（本实施例采用阿克苏微球发泡剂，型号930du120，粒径28-38um，起始发泡温度122-132℃，最大发泡温度191-204℃）、马来酸酐0.2kg、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷0.1kg，搅拌均匀，并置于烘箱内干燥10h得到微球发泡剂共混物，干燥温度为80℃；
（2）制备预分散母膏：将微球发泡剂共混物与5kg石蜡油共混制成预分散母膏；
（3）密炼阶段：加入100kg三元乙丙橡胶混炼3min，使胶料充分塑化，随后加入4kg氧化锌、5kg硬脂酸、1.5kg防老剂rd、1.5kg防老剂4010na混炼3min，加入22.2kg炭黑n330、22.2kg炭黑n550、22.2kg碳酸钙和15kg石蜡油混炼2min，再加入22.2kg炭黑n330、22.2kg炭黑n550、22.2kg碳酸钙和15kg石蜡油混炼3min，最后加入剩余的炭黑n330、炭黑n550、碳酸钙和石蜡油，混炼4min后升上顶栓30s，清扫溢出的填料，落上顶栓，混炼过程中胶料温度不断上升，每隔3min升上顶栓翻胶1次，混炼温度到达130℃时排胶，将热混炼胶在开炼机上下片后，转移至胶架上充分冷却；
（4）开炼阶段：加入1kg硫磺、1kgdm、1kgtmtd、1kgbz，薄通4次，注意辊温，适当开冷却水，辊温保持在80℃，调大辊距至8mm，均匀加入预分散母膏，吃料完成后翻胶4次，下片；
（5）制备胶料：将翻胶下片的胶料在恒温恒湿的车间停放一天后，测试门尼和硫化特性曲线，将停放一天的胶料在开炼机返炼后下片，停放待测；
（6）检测：割取适量步骤（5）制备的胶料制作成发泡垫板硫化试件，检测发泡情况；
（7）成型：将步骤（5）制备的胶料切成长条，使用螺杆挤出机按产品外形选用合适口型挤出成型；
（8）成品：将加工好的半成品胶料放入相应模具硫化，随后进行热脱模、修边，即可得到一种发泡橡胶板材成品。
对比例1
一种发泡橡胶板材（与实施例1相比，缺少与马来酸酐、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷制成微球发泡剂共混物工艺）
（1）制备预分散母膏：将微球发泡剂10kg（本对比例采用阿克苏微球发泡剂，型号930du120，粒径28-38um，起始发泡温度122-132℃，最大发泡温度191-204℃）与4kg石蜡油共混制成预分散母膏；
（2）密炼阶段：加入100kg三元乙丙橡胶混炼2.5min，使胶料充分塑化，随后加入3kg氧化锌、4kg硬脂酸、1kg防老剂rd、1kg防老剂4010na混炼2.5min，加入15.6kg炭黑n330、15.6kg炭黑n550、15.5kg碳酸钙和12kg石蜡油混炼2min，再加入15.6kg炭黑n330、15.6kg炭黑n550、15.5kg碳酸钙和12kg石蜡油混炼3min，最后加入剩余的炭黑n330、炭黑n550、碳酸钙和石蜡油，混炼4min后升上顶栓30s，清扫溢出的填料，落上顶栓，混炼过程中胶料温度不断上升，每隔3min升上顶栓翻胶1次，混炼温度到达130℃时排胶，将热混炼胶在开炼机上下片后，转移至胶架上充分冷却；
（3）开炼阶段：加入1kg硫磺、1kg硫化促进剂dm、1kg硫化促进剂tmtd、0.5kg硫化促进剂bz，薄通4次，注意辊温，适当开冷却水，辊温保持在80℃，调大辊距至6.5mm，均匀加入预分散母膏，吃料完成后翻胶4次，下片；
（4）制备胶料：将翻胶下片的胶料在恒温恒湿的车间停放一天后，测试门尼和硫化特性曲线，将停放一天的胶料在开炼机返炼后下片，停放待测；
（5）检测：割取适量步骤（5）制备的胶料制作成发泡垫板硫化试件，检测发泡情况；
（6）成型：将步骤（5）制备的胶料切成长条，使用螺杆挤出机按产品外形选用合适口型挤出成型；
（7）成品：将加工好的半成品胶料放入相应模具硫化，随后进行热脱模、修边，即可得到一种发泡橡胶板材成品。
对比例2
一种发泡橡胶板材
（1）密炼阶段：加入100kg三元乙丙橡胶混炼2.5min，使胶料充分塑化，随后加入3kg氧化锌、4kg硬脂酸、1kg防老剂rd、1kg防老剂4010na混炼2.5min，加入15.6kg炭黑n330、15.6kg炭黑n550、15.5kg碳酸钙和12kg石蜡油混炼2min，再加入15.6kg炭黑n330、15.6kg炭黑n550、15.5kg碳酸钙和12kg石蜡油混炼3min，最后加入剩余的炭黑n330、炭黑n550、碳酸钙和石蜡油，混炼4min后升上顶栓30s，清扫溢出的填料，落上顶栓，混炼过程中胶料温度不断上升，每隔3min升上顶栓翻胶1次，混炼温度到达130℃时排胶，将热混炼胶在开炼机上下片后，转移至胶架上充分冷却；
（2）开炼阶段：加入1kg硫磺、1kg硫化促进剂dm、1kg硫化促进剂tmtd、0.5kg硫化促进剂bz、4kg发泡剂ac，薄通4次，注意辊温，适当开冷却水，辊温保持在80℃，吃料完成后翻胶4次，下片；
（3）制备胶料：将翻胶下片的胶料在恒温恒湿的车间停放一天后，测试门尼和硫化特性曲线，将停放一天的胶料在开炼机返炼后下片，停放待测；
（4）检测：割取适量步骤（5）制备的胶料制作成发泡垫板硫化试件，检测发泡情况；
（5）成型：将步骤（5）制备的胶料切成长条，使用螺杆挤出机按产品外形选用合适口型挤出成型；
（6）成品：将加工好的半成品胶料放入相应模具硫化，随后进行热脱模、修边，即可得到一种发泡橡胶板材成品。
本发明物理机械性能检测试验及相关数据：
我们将上述各实施例和对比例制得的发泡橡胶板材成品送与中国铁道科学院金属及化学研究所进行静刚度、拉伸强度、拉断伸长率、压缩永久变形、热空气老化、成分定性分析、耐水性能等进行检测，检测结果如表1所示。
本发明三种（实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2）样品规格及数量：1000×500×20mm板端、板中各1块。
试验依据：《微孔橡胶垫层技术条件》。
试验设备：dxll-10000n电子拉力机、lr016老化试验箱、mts809材料试验机、pr2680高绝缘漏电流测量仪等。
试验温度：23℃，湿度：47%。
外观：外观正常，放大镜下能观测到样品截面有微孔。
表1三组实施例与试验例制备的橡胶板材的物理机械性能。