一种硅包覆型轻质化功能母粒及其制备方法与流程

本发明涉及聚合物加工，具体涉及一种硅包覆型轻质化功能母粒及其制备方法。

背景技术：

1、传统的鞋底材料通常有天然/合成橡胶材料、乙烯-醋酸乙烯酯材料(eva)、聚氨酯材料(tpu)、热塑性橡胶材料(tpr)等。天然/合成橡胶材料由于其优异的耐磨、防水、防滑、回弹性好等特点，尤其适合应用于户外徒步、越野、登山等要求较高的应用场景，其中多功能性军靴也是其一大应用领域。但橡胶鞋底由于其材料密度高，因此通常质量较重。轻量化的目的不外乎是减轻负担，让我们更加安全、健康和轻松的出行。而军靴作为军需装备，单兵作战环境复杂，可能需要上雪山、下冰河，并在荒漠、砂石地、草原等多种环境和昼夜温差极大的不利条件下执行作战任务，单兵减重成为重中之重，每减重1克都是战斗力。因此开发一种可应用于橡胶鞋底材料中降低鞋底密度的轻质化功能母粒材料，意义重大。

2、申请号为202210399122.7的专利公开了一种添加到橡胶鞋底的轻质母粒及其鞋底橡胶材料，专利中使用石油树脂为40-80重量份，空心玻璃微珠为15-55重量份，短切纤维为5-20重量份，通过加入级配空心玻璃微珠，减轻其密度，同时提高其抗撕裂性和耐磨性能。该发明中使用的芳纶短切纤维能在一定幅度上弥补空心玻璃微球带来的耐磨性能下降，但由于芳纶纤维密度较大，对材料密度产生了不利影响，同时芳纶纤维价格昂贵动辄数百元每公斤，实用性不高。

3、申请号为201811289541.5的专利公开了一种轻量化橡胶鞋底材料及其制备方法，专利中使用天然橡胶50-70份、顺丁橡胶30-50份、活性氧化锌3-7份、硬脂酸1-3份、促进剂ⅰ1.5-2份、防老剂ⅰ0.5-1份、防老剂ⅱ1-2份、硅烷偶联剂1-3份、凡士林3-7份、环烷油10-15份、炭黑30-60份、弹性体cpe5-20份、空心玻璃微珠10-30份、促进剂ⅱ0.1-0.5份、硫磺1-3份。该发明的轻量化橡胶鞋底材料具有弹性高、密度低、舒适程度高的优点，同时还保持了橡胶防滑、耐磨、抗老化性能好的优点。该发明未对空心玻璃微珠进行预分散及表面处理，会大大影响材料的力学性能。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种硅包覆型轻质化功能母粒及其制备方法，该母粒密度小、减重效果好，且与橡胶基体结合性好，加入到橡胶基体中制得的材料耐磨好、撕裂强度高、回弹性好。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

3、一种硅包覆型轻质化功能母粒的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)依次将表面处理剂、架桥剂通过雾化喷淋的方式加入到釜式搅拌机中的轻质化无机粉体里，混合均匀，制得混合物；

5、(2)将乙烯基封端的二甲基甲基乙烯基聚硅氧烷、三甲基封端乙烯基甲基聚硅氧烷、月桂醇、铂铑配合物预先在捏合机中捏合处理制备成线形硅氧烷胶，然后加入步骤(1)制得的混合物继续捏合处理制得混合物料；通过双腕喂料器将混合物料喂入单螺杆挤出机中不加温造粒。

6、作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述轻质化无机粉体材料为空心玻璃微珠；所述空心玻璃微珠的真密度为0.30-0.60g/cc，更优选的空心玻璃微珠的真密度为0.38-0.46g/cc；所述空心玻璃微珠的抗压强度为5000psi以上(90％保留率)，更优选的空心玻璃微珠的抗压强度为5500psi-20000psi。

7、作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述表面处理剂为硅烷偶联剂；所述硅烷偶联剂为乙烯基三叔丁基过氧基硅烷，优选的，乙烯基三叔丁基过氧基硅烷的活性氧含量为＞6％。

8、作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述架桥剂为甲基氢化硅氧烷；所述甲基氢化硅氧烷的含氢值为0.3-2.0wt％，更优选的所述甲基氢化硅氧烷的含氢值为0.8-1.6wt％。

9、作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述混合均匀的温度为50℃-100℃，混合均匀的时间为10-20min。

10、作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述乙烯基封端的二甲基甲基乙烯基聚硅氧烷的粘度为5×106-1×108厘斯(25℃)，更优选的，乙烯基封端的二甲基甲基乙烯基聚硅氧烷的粘度为1×107-8×107厘斯(25℃)；所述三甲基封端乙烯基甲基聚硅氧烷的乙烯基含量为0.03wt％-2.5wt％，更优选的，三甲基封端乙烯基甲基聚硅氧烷的乙烯基含量为0.10wt％-1.6wt％；所述月桂醇的闪点＞100℃(开口杯法)；所述铂铑配合物为氯化亚铂和二乙烯基四甲基二硅氧烷的络合物，优选的，铂铑配合物中的有效铂含量为500-5000ppm。

11、作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述乙烯基封端的二甲基甲基乙烯基聚硅氧烷和三甲基封端乙烯基甲基聚硅氧烷的质量比为5:1-15:1；所述月桂醇、铂铑配合物的添加量分别为线形硅氧烷胶的质量的0.5-1wt％、0.02-0.06wt％。

12、作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述捏合处理的时间为10-20min；所述继续捏合处理的时间为5-10min。

13、作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述单螺杆挤出机的长径比为8:1-20:1。

14、作为上述技术方案的优选，所述硅包覆型轻质化功能母粒中的各组分的用量以重量份计分别为：轻质化无机粉体材料30-85份，线形硅氧烷胶15-70份，表面处理剂0.8-2.0份，架桥剂0.05-0.20份。

15、由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

16、(1)本发明提供了一种硅包覆型轻质化功能母粒，通过乙烯基硅烷偶联剂对空心玻璃微珠进行预处理后，同线性聚有机硅氧烷之间进行接枝、扩链反应，在空心玻璃微珠表面形成一种“笼状结构”，使有机硅大分子一端锚固住空心玻璃微珠，另一端同橡胶大分子链进行缠结，从而大幅度提升了空心玻璃微珠与橡胶基体的界面结合力，在降低材料密度的同时提升材料的耐磨性能、回弹性能及机械性能。本发明提供的一种硅包覆型轻质化功能母粒，通过线形聚有机硅氧烷同空心玻璃微珠配合造粒，制备的轻质化功能母粒没有熔点，适用性强，可方便的添加到各种橡胶材料配方中。

17、(2)本发明将包覆的空心玻璃微珠与乙烯基封端的二甲基甲基乙烯基聚硅氧烷、三甲基封端乙烯基甲基聚硅氧烷、月桂醇、铂铑配合物复配的线性硅氧烷胶组成轻质化母粒，乙烯基封端的二甲基甲基乙烯基聚硅氧烷能够在空心玻璃微珠与橡胶基体之间形成一层致密的薄膜，增加了两者之间的粘附力，从而提高了界面性能。三甲基封端乙烯基甲基聚硅氧烷进一步增加薄膜的柔性和耐老化性能，使得界面更加稳定，提高了界面的抗老化性能。月桂醇能够增加薄膜的塑性和润滑性，降低了界面的摩擦系数，提高了界面的润滑性能。铂铑配合物能够催化硫化反应，使得橡胶基体的交联更加紧密，提高了基体的硬度和弹性，从而改善空心玻璃微珠与橡胶基体之间的界面性能，使得微珠能够更好地融入基体中。

技术特征：

1.一种硅包覆型轻质化功能母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种硅包覆型轻质化功能母粒的制备方法：其特征在于:步骤(1)中，所述混合的温度为50-100℃，混合的时间为10-20min。

3.根据权利要求1所述的一种硅包覆型轻质化功能母粒，其特征在于：步骤(1)中，所述轻质化无机粉体为空心玻璃微珠，所述空心玻璃微珠的真密度为0.30-0.60g/cc，抗压强度为5000psi以上。

4.根据权利要求1所述的一种硅包覆型轻质化功能母粒，其特征在于：步骤(1)中，步骤(1)中，所述表面处理剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂为乙烯基三叔丁基过氧基硅烷，所述乙烯基三叔丁基过氧基硅烷的活性氧含量为＞6％。

5.根据权利要求1所述的一种硅包覆型轻质化功能母粒，其特征在于：步骤(1)中，所述架桥剂为甲基氢化硅氧烷；所述甲基氢化硅氧烷的含氢值为0.3-2.0wt％。

6.根据权利要求1所述的一种硅包覆型轻质化功能母粒，其特征在于：步骤(2)中，所述乙烯基封端的二甲基甲基乙烯基聚硅氧烷的25℃粘度为5×106-1×108厘斯；所述三甲基封端乙烯基甲基聚硅氧烷的乙烯基含量为0.03wt％-2.5wt％；所述铂铑配合物为氯化亚铂和二乙烯基四甲基二硅氧烷的络合物，铂铑配合物中的有效铂含量为500-5000ppm。

7.根据权利要求4所述的一种硅包覆型轻质化功能母粒，其特征在于：乙烯基封端的二甲基甲基乙烯基聚硅氧烷和三甲基封端乙烯基甲基聚硅氧烷的质量比为5:1-15:1；所述月桂醇、铂铑配合物的添加量分别为线性硅氧烷胶质量的0.5-1wt％、0.02-0.06wt％。

8.根据权利要求1所述的一种硅包覆型轻质化功能母粒，其特征在于：步骤(2)中，所述捏合处理的时间为10-20min；所述继续捏合处理的时间为5-10min；所述单螺杆挤出机的长径比为8:1-20:1。

9.根据权利要求1所述的一种硅包覆型轻质化功能母粒的制备方法，其特征在于:以重量份计，各组分的用量分别为：轻质化无机粉体材料30-85份，线形硅氧烷胶15-70份，表面处理剂0.8-2份，架桥剂0.05-0.2份。

10.一种硅包覆型轻质化功能母粒，其特征在于，由权利要求1至9任一所述的方法制备得到。

技术总结
本发明公开了一种硅包覆型轻质化功能母粒及其制备方法，包括以下步骤：依次将表面处理剂、架桥剂通过雾化喷淋的方式加入到釜式搅拌机中的轻质化无机粉体里，混合均匀，制得混合物；将乙烯基封端的二甲基甲基乙烯基聚硅氧烷、三甲基封端乙烯基甲基聚硅氧烷、月桂醇、铂铑配合物预先在捏合机中捏合处理制备成线形硅氧烷胶，然后加入上述制得的混合物继续捏合处理制得混合物料；通过双腕喂料器将混合物料喂入单螺杆挤出机中不加温造粒本发明公开的母粒密度小、减重效果好，且与橡胶基体结合性好，加入到橡胶基体中制得的材料耐磨好、撕裂强度高、回弹性好。

技术研发人员：徐力群,卫宏波,彭文平,刘裕淮,吴森荣,朱金培,张少琼
受保护的技术使用者：浙江佳华精化股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16