一种伞兵靴底用橡胶材料及其制备方法与流程

本技术涉及橡胶的领域，尤其是涉及一种伞兵靴底用橡胶材料及其制备方法。

背景技术：

1、跳伞是一项常见的极限运动，是指伞兵乘飞机、气球等航空器械升至高空后跳下，并借助空气动力和降落伞在张开之前和开伞后完成各种规定动作，并利用降落伞减缓下降速度以在指定区域安全着陆的一项运动。伞兵在进行跳伞运动时需要穿着特质的伞兵靴来减缓落地时的冲击力，以降低腿部承受的冲击力，防止足踝部受伤。

2、相关技术中，常见的伞兵靴底包括有与前足部对应的前掌区、与后足部对应的后跟区、位于前掌区和后跟区之间的足弓区。伞兵通常采用“并腿夹绳”法进行索降，即用足弓区去摩擦绳索，从而控制下滑速度。

3、针对上述中的相关技术，发明人认为为了满足伞兵索降的需求，需要在足弓区覆盖着一层高硬度橡胶，使得足弓区具有较高的强度和卓越耐磨性能。若是普通的橡胶鞋底可能一次索降就会报废，难以实现多次使用，因此有待改进。

技术实现思路

1、为了提高足弓区的强度，本技术提供一种伞兵靴底用橡胶材料及其制备方法。

2、本技术提供的一种伞兵靴底用橡胶材料及其制备方法采用如下的技术方案：

3、第一方面，本技术提供一种伞兵靴底用橡胶材料，采用如下的技术方案：

4、一种伞兵靴底用橡胶材料，包括有如下重量份的原料：

5、聚氨酯橡胶70-160份；

6、功能化改性炭黑/白炭黑相交粒子10-18份；

7、硬脂酸3-5份；

8、氧化锌1.5-4份；

9、防老剂3-5份；

10、促进剂1-3份；

11、硫化剂2-3份。

12、通过采用上述技术方案，一方面，聚氨酯橡胶自身具有较强的硬度。功能化改性炭黑/白炭黑相交粒子不仅自身表面存在许多活性基团，活性基团能够与聚氨酯橡胶发生化学反应，使得炭黑、白炭黑与聚氨酯橡胶交联，从而提高伞兵靴底用橡胶材料的硬度、力学性能和抗撕裂强度；而且功能化改性炭黑/白炭黑相交粒子能够降低自身在聚氨酯橡胶中的团聚现象，有助于提高在聚氨酯橡胶中的分散程度，进而提高伞兵靴底用橡胶材料的硬度和力学性能。此外，通过将白炭黑带入炭黑补强体系中，能够降低复合材料的滚动阻力，提高拉伸强度。

13、另一方面，氧化锌不仅自身能够作为聚氨酯橡胶的补强剂，提高聚氨酯橡胶的硬度，而且与硬脂酸一起形成锌皂，提高了氧化锌在胶料中的溶解度，并与促进剂形成一种活泼的络合物，有助于提升促进剂的活性，降低促进剂的用量。

14、优选的，所述功能化改性炭黑/白炭黑相交粒子的制备过程如下：按重量份计，将180-200份用盐酸调节成ph7-8的0.14-0.16mol/l硅酸钠溶液中加入30-50份的硅酸凝胶，在60-70℃下搅拌反应10-16min后，得到第一混合液；再调节所述第一混合液ph至7-8，往所述第一混合液中加入5-6份的阳离子表面活性剂得到第二混合液；在第二混合液中加入3-5份的白炭黑和15-25份的炭黑，在70-90℃下搅拌反应20-24min后，得到悬浊液，将反应好的悬浊液以1500-2000r/min的离心速度进行离心分离10-20min,并用去离子水洗涤，得到沉淀物；最后将所述沉淀物在40-50℃的恒温条件下进行真空干燥，得到功能化改性炭黑/白炭黑相交粒子。

15、通过采用上述技术方案，改性后的功能化改性炭黑/白炭黑相交粒子能够弱化炭黑与白炭黑之间的互相作用，并提高炭黑、白炭黑与聚氨酯橡胶之间的互相作用，从而实现降低自身在聚氨酯橡胶中的团聚现象。

16、优选的，还包括有重量份为2-4份的木质素。

17、通过采用上述技术方案，木质素能够在聚氨酯橡胶中引入刚性基因苯环,有助于提高聚氨酯橡胶的硬度和耐磨性能；而且木质素是来源广泛的天然绿色材料，有利于橡胶产业朝着可持续化和绿色化发展。

18、优选的，所述木质素经过改性，改性过程如下：

19、按重量份计，先将10-20份的木质素分散在120-150份0.18-0.2mol/l的氢氧化钠溶液中，并在70-80℃下恒温水浴加热4-6h，接着经过去离子水洗涤，以1000-1500r/min的离心速度进行离心分离10-20min,得到沉淀物；最后将所述沉淀物在35-55℃的恒温条件下进行真空干燥5-6h，碾碎得到预处理木质素；

20、将所述预处理木质素和4-6份的钛酸酯偶联剂分散在150-200份的乙酸乙酯溶剂中，并在60-70℃下恒温水浴加热4-6h，接着经过去离子水洗涤，以1500-2000r/min的离心速度进行离心分离10-20min,得到混合物，最后将所述混合物在40-50℃的恒温条件下进行真空干燥4-6h，得到改性木质素。

21、通过采用上述技术方案，改性木质素其表面具有大量反应活性位点，能够有效与聚氨酯橡胶的基体结合，有助于提高交联密度和硬度，提高补强填料在聚氨酯橡胶中的分散度，降低聚氨酯橡胶的滚动阻力，提高聚氨酯橡胶的抗撕裂强度，提升降低伞兵靴底用橡胶材料的生产成本。

22、优选的，还包括有重量份为1-2份的氧化石墨烯。

23、通过采用上述技术方案，氧化石墨烯不仅能够提升聚氨酯橡胶的机械性能，而且改性木质素能够降低氧化石墨烯在聚氨酯橡胶基体中的团聚现象，从而提高氧化石墨烯在聚氨酯橡胶中的分散性和相容性，有助于提高聚氨酯橡胶的硬度和硫化性能。

24、优选的，还包括有重量份为2-3份的不饱和羧酸盐。

25、通过采用上述技术方案，不饱和羧酸盐不仅能够提高橡胶硫化速度和增加硫化后聚氨酯橡胶的交联密度和抗撕裂强度，还能促进功能化改性炭黑/白炭黑相交粒子在聚氨酯橡胶的分散，从而改善界面相互作用；还在硫化过程中与功能化改性炭黑/白炭黑相交粒子形成具有增加交联密度的交联网结构，保持稳定的交联密度，有助于提高聚氨酯橡胶的耐磨性。

26、优选的，还包括有重量份为1-2份的黄苓根部提取物。

27、通过采用上述技术方案，黄苓根部提取物不仅能够在聚氨酯橡胶中引入刚性基因苯环,有助于提高聚氨酯橡胶的硬度和耐磨性能；而且黄苓根部提取物与聚氨酯橡胶的分子链共价交联，有助于提高聚氨酯橡胶的力学性能、抗撕裂强度和拉伸强度。

28、优选的，所述促进剂为促进剂tmtd、促进剂tetd、促进剂tbtd中的任意一种。

29、通过采用上述技术方案，促进剂促进剂tmtd、促进剂tetd、促进剂tbtd不仅能使硫化剂活化，使得硫化剂与橡胶分子的交联反应进度加快，缩短了硫化时间；而且由于含有含硫的侧挂基团，当氧化锌与硬脂酸反应生产锌盐时，锌盐能够与改侧挂基团螯合反应，使弱键处于稳定状态，从而使橡胶硫化生成较短的交联键，增加新的交联键，提高交联密度，有助于提高聚氨酯橡胶的力学性能和拉伸强度。

30、第二方面，本技术提供一种伞兵靴底用橡胶材料的制备方法，采用如下的技术方案：

31、一种伞兵靴底用橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：

32、s1开炼：按照配方所述重量份，将聚氨酯橡胶进行塑炼，塑炼温度为60-70℃，塑炼时间为10-20min，薄通1-3次，得到预制胶；

33、s2密炼：按配方所需重量份，在s1开炼的预制胶中依次加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂、功能化改性炭黑/白炭黑相交粒子进行密炼，密炼温度为100-120℃，密炼时间为15-25min，并静置冷却20-26h，得到混炼胶；

34、s3硫化：按配方所需重量份，将s2密炼得到的混炼胶中加入硫化剂，混合均匀后进行硫化，硫化温度为160-170℃，硫化时间为12-16min，得到伞兵靴底用橡胶材料。

35、通过采用上述技术方案，伞兵靴底用橡胶材料的制备方法成熟，适于推广应用。

36、优选的，上述s2中，按配方所需重量份，在s1开炼的预制胶中依次加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂、功能化改性炭黑/白炭黑相交粒子、改性木质素、氧化石墨烯、黄苓根部提取物，混合均匀进行密炼，密炼温度为100-120℃，密炼时间为15-25min，并静置冷却20-26h，得到混炼胶；

37、上述s3中，按配方所需重量份，将s2密炼得到的混炼胶中加入硫化剂、不饱和羧酸盐，混合均匀后进行硫化，硫化温度为160-170℃，硫化时间为12-16min，得到伞兵靴底用橡胶材料。

38、综上所述，本技术具有以下有益效果：

39、1、功能化改性炭黑/白炭黑相交粒子自身表面存在许多活性基团，使得炭黑、白炭黑与聚氨酯橡胶交联反应，从而提高伞兵靴底用橡胶材料的硬度、力学性能和抗撕裂强度；通过将白炭黑带入炭黑补强体系中，能够降低复合材料的滚动阻力，提高拉伸强度；

40、2、改性木质素不仅能够在聚氨酯橡胶中引入刚性基因苯环,有助于提高聚氨酯橡胶的硬度和耐磨性能；而且其表面具有大量反应活性位点，能够有效与聚氨酯橡胶的基体结合，有助于提高交联密度和硬度；

41、3、黄苓根部提取物不仅能够提高聚氨酯橡胶的强度和耐磨性能，而且能够与聚氨酯橡胶的分子链共价交联，有助于提高聚氨酯橡胶的力学性能和拉伸强度。