溶聚丁苯在浅色鞋底胶中的应用研究
资讯类型:助剂信息 加入时间:2015年11月13日19:0
                          溶聚丁苯在浅色鞋底胶中的应用研究
                        袁宵宇 赵桂英 任彤 曹欣 刘朋南 张小萍
                     ( 徐州工业职业技术学院,江苏徐州221140)
    摘要:研究了溶聚丁苯( SSBR) 在浅色鞋底胶中的应用情况,通过对胶料硫化特性、力学性能、耐磨性及防滑性能的测试及分析。试验结果表明,溶聚丁苯部分替代乳聚丁苯对浅色鞋底胶料的硫化特性、硬度、拉伸性能影响不大; 随着溶聚丁苯用量的增加,胶料的撕裂强度、湿摩擦系数明显增加,而磨耗体积逐渐降低,可考虑将溶聚丁苯用于浅色鞋底胶料中,在改善胶料耐磨性的同时,提高胶料的防滑性能。
    关键词:溶聚丁苯 鞋底胶 防滑性能
    大底是胶鞋接触地面承受频繁摩擦,受压及弯曲的部件,因此规定它必须具备良好的耐磨性、耐屈挠性、弹性和一定的强度[1]; 天然橡胶( NR) 具有良好的加工工艺性能和力学性能,乳聚丁苯橡胶( SBR) 和高苯乙烯树脂( HS) 具有优异的耐磨性、抗屈挠性,鞋大底胶料中通常采用NR/HS、NR/SBR、NR/SBR/HS、或SBR/HS 等并用,以期获得综合性能最佳的鞋底材料。随着人们生活水平的提高,许多家居、商场、卫生间均铺设美观但光滑的大理石、瓷砖等地板,在考虑舒适性、耐用性的同时,也对鞋穿着安全性提出了更高的要求,因此对于鞋类防滑性能的研究,就显得尤为重要[2]。
    溶聚丁苯( SSBR) 是以丁二烯、苯乙烯为单体,烷基锂为溶化剂,在有机溶剂中进行阴离子共聚的产物,具有耐磨性好,滚动阻力小,抗湿滑性好的特点,主要用于轮胎的胎面[3],在胶鞋的透明鞋底胶料中也有一定的应用,但溶聚丁苯在防滑鞋底中的应用研究很少。
    本文采用溶聚丁苯部分替代乳聚丁苯,并与NR、HS 并用,以沉淀法白炭黑、轻钙及陶土为填充补强剂,研究溶聚丁苯的用量对胶鞋大底力学性能、耐磨性及防滑性能的影响,为防滑鞋底材料的选用及开发提供参考。
    1· 实验部分
    1. 1 主要原材料
    NR: 海南农垦公司产品; SBR: 北京利博恒远化工有限公司; SSBR: 上海高桥石化有限公司; HS - 80:烟台世缘橡胶有限公司; 沉淀法白炭黑、陶土、轻钙:天津亿博瑞化工有限公司; 氧化锌、硬脂酸: 中国石化南京化工厂; 古马隆、促进剂、防老剂、油类等为市售产品。
    1. 2 基本配方
    NR 30 份,HS 15 份,氧化锌5 份,硬脂酸1 份,沉淀法白炭黑30 份,陶土30 份,轻钙10 份,油类10份,防老剂1. 5 份,促进剂2. 5 份,硫黄2. 0 份,SBR/SSBR 并用比为: 55 /0、45 /10、35 /20、25 /30。
    1. 3 主要设备与仪器
    开放式炼胶机XK - 160、平板硫化机QLB -50D/Q 均为无锡市第一橡塑机械有限公司; 无转子硫化仪GT - M2000 - A: 台湾高铁科技股份有限公司; 高低温拉力试验机GT - AI - 7000 - GD: 台湾高铁科技股份有限公司; 阿克隆磨耗机、邵氏硬度计: 江都试验机厂; BM - Ⅲ 型摆式摩擦系数测定仪,江苏沭阳高速公路有限公司。   1. 4 试样制备
    ( 1) 混炼胶制备
    先调节双辊开炼机辊距至0. 1 mm,加入NR 薄通塑炼7 次[4]待用,当辊温升高到80 ℃左右加入HS进行熔融塑化,再加入SBR、SSBR 混炼,最后加入NR混合均匀后,制得塑炼胶; 调整辊距至2 mm 左右,使塑炼胶包辊并有少量堆积胶; 然后按以下加料顺序加入各种配合剂进行混炼:
    塑炼胶( NR/SBR/SSBR/HS) →古马隆树脂→氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂→白炭黑、PEG、陶土、轻钙、油类、→硫黄→薄通,打三角包→下片。
    ( 2) 硫化试样
    将混炼胶在室温放置24 h 后,采用平板硫化机进行硫化试样的制备; 硫化条件为: 温度: 148 ℃,时间: T90,压力: 15 MPa。硫化后的试片在室温下停放12 ~ 36 h,然后采用冲片机进行冲裁及性能测试。
    1. 5 性能测试[5]
    按照国家标准要求进行相关性能的测试; 其中硫化特性测试温度设定为148 ℃,压力为0. 35 ~ 0. 6MPa。防滑性能测试采用ASTM E303 - 93 标准进行,试验基准物为玻璃。
    2 ·结果与讨论
    2. 1 溶聚丁苯的用量对鞋底胶硫化特性的影响
    溶聚丁苯的用量对鞋底胶硫化特性的影响见下图1 和表1。
    
    从图1 可以看出,4个配方的胶料都有较长的诱导时间,且硫化平坦期长,无硫化返原现象。从表1中可见,T10 表示胶料的焦烧时间,4 个配方胶料的T10 均在3’04″ ~ 3’26″之间,说明胶料的加工安全性很好,不易焦烧。T90 表示胶料的工艺正硫化时间,4个配方胶料的T90 均在10’30″ ~ 12’48″之间,工艺正硫化时间适中。添加溶聚丁苯胶料的焦烧时间和工艺正硫化时间比乳聚丁苯稍有延长,总体来看溶聚丁苯部分替代乳聚丁苯对胶料硫化特性的影响不大。
    2. 2 溶聚丁苯对鞋底胶物理机械性能的影响
    溶聚丁苯用量对鞋底胶物理机械性能的影响见下表2。
    
    从表2 可以看出,加入溶聚丁苯胶料的拉伸强度稍小于乳聚丁苯胶料的拉伸强度,伸长率稍大于乳聚丁苯的伸长率,而胶料的定伸应力和硬度基本不变;溶聚丁苯胶料的撕裂强度比未加前有所增加,当溶聚丁苯用量为10 份时,胶料的撕裂强度最大,达到37. 64 kN/m,说明在配方中加入溶聚丁苯能改善胶料的撕裂性能,胶料在老化作用或受到尖锐物的撞击时不易产生裂口、破损。
    从表2 还可以看出,溶聚丁苯部分替代乳聚丁苯胶料的磨耗体积均小于乳聚丁苯胶料的磨耗体积,当溶聚丁苯用量为30 份时,胶料的磨耗体积最小,达到0. 95 cm3,是乳聚丁苯胶料磨耗体积的3 /4,说明溶聚丁苯与乳聚丁苯相比具有更好的耐磨性能。通过与国家标准规定的胶鞋大底相关性能指标相对比,采用溶聚丁苯部分替代乳聚丁苯胶料的硬度、拉伸强度、伸长率及磨耗体积均达到或超过国家标准的要求。
    胶料的防滑性能通常采用摩擦系数来表示,摩擦系数越大,说明使胶料表面相对运动所需的力越大,胶料的防滑性能越好[6]; 从表2 可以看出,采用溶聚丁苯部分替代乳聚丁苯,胶料的湿摩擦系数均有所增加,当溶聚丁苯用量为30 份时,胶料的湿摩擦系数最大,达到0. 205,这也验证了溶聚丁苯具有优良的抗湿滑性能。
    3 ·结论
    采用溶聚丁苯部分替代乳聚丁苯对胶料的硫化特性、拉伸强度、定伸应力及伸长率影响不大,但可以提高胶料的撕裂强度,减少胶料的磨耗体积,改善胶料的耐磨性; 添加溶聚丁苯胶料的拉伸强度、伸长率、硬度及磨耗体积均达到或超过国家标准对鞋大底相关性能指标的要求; 随着溶聚丁苯用量的增加胶料的湿摩擦系数逐渐增大,胶料的抗湿滑性能得到提高,说明溶聚丁苯在鞋底胶防滑性能研究方面具有一定的优势,可考虑将溶聚丁苯用于防滑鞋底胶料中,避免可能发生的滑倒跌伤事故。
参考文献
[1]张玉龙. 齐贵亮,橡胶制品与配方[M]. 中国纺织出版社, 2009, 320 ~ 335.
[2]王勇,何洋,张应征. 鞋类止滑性能试验方法[J]. 橡胶工业, 2007, 54( 10) : 593 ~ 596.
[3]王巧仙,孙德成,白润玲,姚莹. 溶聚丁苯橡胶的应用研究[J]. 太原工业大学学报, 1997, 01( 28) : 54 ~ 64.
[4]翁国文. 配合与塑混炼操作技术[M]. 徐州: 中国矿业大学出版社, 2008, 28 ~ 32.
[5]赵桂英,王忠光. 高分子材料性能测试技术[M]. 北京:化学工业出版社, 2013. 20 ~ 127.
[6]叶正茂. 鞋类止滑性能试验方法的研究[J]. 中国个体防护装备, 2013, 04:35 ~ 38.
文章来自:中国橡胶助剂网
文章作者:网络管理员
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