專利名稱：一種橡塑改性環(huán)保材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鞋材橡膠技術領域，尤其是一種橡塑改性環(huán)保材料及其制備方法。
背景技術：
用于鞋底的主要材料有天然橡膠或人工合成橡膠，人工合成橡膠里又分為耐磨橡膠，環(huán)保橡膠，空氣橡膠，粘性橡膠，硬質橡膠，加碳橡膠等。這些材料做成的鞋底其優(yōu)缺點各不相同，其中天然橡膠非常的柔軟，彈性極佳，能適和于各種運動，但是其資源有限，制作過程會產生有害物質，而且很不耐磨；人工合成橡膠(也叫熱塑彈性體)具有加工方便、工藝簡單等優(yōu)點，但其耐磨性、耐老化性和耐熱性也還不夠理想。隨著科技的發(fā)展，新材料的涌現，使鞋材的性能也大為改進帶；例如SBS就是其中 一種，SBS是苯乙烯與丁二烯的嵌段共聚物。SBS具有兩相結構聚丁二烯相一連續(xù)相，聚苯乙烯相一分散相；由于其受熱后材料可以流動容易加工成型，冷卻到室溫后聚苯乙烯鏈段聚集成玻璃態(tài)微區(qū)，對聚丁二烯鏈段起到了物理交聯點的作用，其表現出優(yōu)異的橡膠特性，因此被廣泛應用于鞋材的制備中。但是由于現有技術中沒有較好的解決原料之間的溶解性、結晶狀態(tài)、耦合交聯等問題，也沒有掌握好原料和助劑的投放時間、溫度、比例以及工藝條件的準確把握，在制得材質的性能上，還不能面面具到。對于如何更大發(fā)揮SBS材質在鞋業(yè)應用上的性能，人們也進行了大量研究和改進，如申請?zhí)?00810120386. 4，發(fā)明名稱為一種鞋底材料及其加工方法法就公開了利用SBS制備鞋材的配方，雖然解決了鞋材強度和韌性的問題，但其耐磨性、耐老化性和耐熱性仍不夠理想。又如申請?zhí)?3136109. 9，發(fā)明名稱為一種超高耐磨耐熱塑性橡膠鞋底材料，公開了一種磨痕長度小于7mm，硬度為64 (shore A)的耐磨橡膠，但其資料利用不是很理想，而且對環(huán)境不友好，其廢舊材質降解時間長。

發(fā)明內容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的之一在于提供了一種橡塑改性環(huán)保材料；該熱塑彈性體的耐老化性、耐磨性、耐熱性都較現有技術有所增強，而且成本低廉，廢棄的材料降解時間短。本發(fā)明的目的之二在于提供了所述橡塑改性環(huán)保材料的制備方法；該方法充分利用了各個原料的物化性質，使制備而得的產品具有優(yōu)異的性能。為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案如下一種橡塑改性環(huán)保材料，包括按重量份計算的如下原料充油SBS25 35份
SBS20 30 份
丁二烯-笨乙烯共聚物5 10份
苯乙稀3 8份
油5 15份
纖維20 30份 硬脂酸鋅0.1 O. 5份。較佳地，所述充油SBS為熔體流動速率是2. 5 3. 0g/10min,邵氏硬度是90 95%，嵌段比S/B是40/60的充油苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；優(yōu)選巴陵石化YH-803。較佳地，所述SBS的結構呈線狀或輻射狀的多孔顆?；蚍勰?。較佳地，所述SBS為熔體流動速率是0.8 I. 2g/10min，邵氏硬度是80 90%，嵌段比S/B是40/60，拉伸強度是160Mpa，密度是O. 94千克/米3的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；優(yōu)選韓國LG411。較佳地，所述油為石蠟油、環(huán)烷油中的一種或兩種組合物。較佳地，所述纖維為植物纖維；優(yōu)選粒度為20 100目的秸桿纖維、棉花纖維、絲纖維、竹纖維、黃麻纖維、劍麻纖維、苧麻纖維中的一種或多種組合物。制備所述橡塑改性環(huán)保材料的方法，包括如下制備步驟步驟A、將所述量的SBS、苯乙烯、油、纖維、硬脂酸鋅先進行球磨，再送密煉機或捏合機中于80°C 100°C下密煉或捏合5 8分鐘，最后出料、冷卻、破碎，得到混合物I ;步驟B、將混合物I轉置到反應器中，升溫至110°C 120°C后緩慢地加入充油SBS和丁二烯-苯乙烯共聚物，攪拌同混煉10 15分鐘，得到混合物II ；步驟C、將混合物II投入擠出機中在98°C 110°C下進行熔融擠出，再經冷卻切粒、干燥后得到所述橡塑改性環(huán)保材料。將所述橡塑改性環(huán)保材料用作鞋材。如果需要有色熱塑彈性體，還可以在本發(fā)明中添加各種色素顏料。本發(fā)明包括充油SBS、SBS、丁二烯-苯乙烯共聚物(簡稱BS)、苯乙烯(簡稱PS)、油、纖維和硬脂酸鋅，并通過在不同溫度下分批添加制備而得，該方法不僅保證了植物纖維和其它物質的溶解性，同時用助劑對分子結構作枝接改良，提升組分的混容性。本發(fā)明優(yōu)選熔體流動速率是2. 5 3. Og/IOmin，邵氏硬度是90 95%，嵌段比S/B是40/60的充油SBS，同時優(yōu)選熔體流動速率是O. 8 I. 2g/10min，邵氏硬度是80 90%，嵌段比S/B是40/60，拉伸強度是160Mpa，密度是O. 94千克/米3的SBS，因為SBS本體為三嵌段結構，兩段為硬質的苯乙烯，中間為柔軟的橡膠，要使其耐磨就需要改性，在保證一定柔軟度的基礎上使其與其他物質進行耦合交聯。而產品中的單體組成比很重要，隨著苯乙烯與丁二烯之比S/B增大，聚合物溶液黏度變小，拉伸強度和硬度增加，因此本發(fā)明應用嵌段比S/B是40/60的SBS以及充油SBS進行接枝。由于主鏈含有的雙鍵使SBS耐老化較差，丁二烯嵌段發(fā)生交聯，從而使硬度和黏度增加，要增加其耐磨性，就要打開雙鍵，用助劑在高溫條件下使其發(fā)生反應。本發(fā)明采用植物纖維與之進行混溶接枝，一方面，植物纖維屬于強極性、強吸水性物質，具有較大表面能，橡膠材料為非極性或弱極性、疏水性物質，兩者的相容性差，在復合過程中，植物纖維趨于相互聚集。本發(fā)明通過最初的機械球磨和后續(xù)的加熱攪拌使纖維素和木質素的晶體結構發(fā)生變化，同時使之與聚合物產生力學接枝，從而改變纖維素表面化學性質，形成非極性化改進，并使纖維的其它化學性質產生變化，增加其在天然橡膠中的分散，并且加強其與非極性高分子鏈的界面結合。同時通過苯乙烯和硬脂酸鋅等助劑及力化學方式對植物細胞壁纖維物質的改性，在不改變植物纖維機械性能的情況下，能夠改善其物理和化學性能，使改性植物纖維能夠均勻分散于橡膠中，與橡膠形成良好的界面結合，植物纖維分散相起物理交聯點作用，提高了與橡膠烴大分子間范德華力的作用和分子鏈的纏 結，對橡膠高分子鏈活動能力產生較強的限制作用，從而使材料的抗拉伸、撕裂強度提高；纖維粒子形成纖維網的骨架支撐，保證了體系穩(wěn)定抗形變能力，改變了其化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，耐化學腐蝕，使用壽命長。同時充油SBS是在SBS與油和其它助劑進行反應后再添加的，作為一種補給，進一步增強了其耐熱性和耐磨性，比直接用一起混合效果更好，利用率更大。另一方面，植物纖維不僅資源豐富、可生物降解、密度小，為輕質填料，具有較大的長徑比，且具有比強度高、硬度低的特點；尤其植物纖維是一種廣泛易得的可再生資源。總之，本發(fā)明不僅質輕，彈性優(yōu)秀、耐磨耗性優(yōu)秀、硬度隨溫度變化少、低溫下也具有彈性、著色容易，同一般硫化橡膠相比，具有優(yōu)秀的硬度、拉伸強度和伸長率、與其它樹脂的相融性優(yōu)秀、勿需硫化工藝，可重復加工、同一般塑料相仿，可進行擠壓成型和注射成型加工；而且、耐老化、耐磨、耐熱，尤其是使用了能再生的植物纖維，使其成本低廉，廢棄的材料降解時間短。
具體實施例方式實施例I一種橡塑改性環(huán)保材料，包括充油SBS 35Kg、SBS 20Kg、丁二烯-苯乙烯共聚物5Kg、苯乙烯4. 5Kg、環(huán)烷油5Kg、竹纖維30Kg、硬脂酸鋅O. 5Kg。制備所述橡塑改性環(huán)保材料的方法，包括如下制備步驟步驟A、將所述量的SBS、苯乙烯、油、纖維、硬脂酸鋅先進行球磨，再送密煉機或捏合機中于80°C下密煉或捏合8分鐘，最后出料、冷卻、破碎，得到混合物I ;步驟B、將混合物I轉置到反應器中，升溫至110°C后緩慢地加入充油SBS和丁二烯-苯乙烯共聚物，攪拌同混煉15分鐘，得到混合物II ；步驟C、將混合物II投入擠出機中在98°C下進行熔融擠出，再經冷卻切粒、干燥后即得到所述橡塑改性環(huán)保材料。實施例2一種橡塑改性環(huán)保材料，包括充油SBS 30Kg、SB 25Kg、丁二烯-苯乙烯共聚物8Kg、苯乙烯5Kg、環(huán)烷油6. 7Kg、秸桿纖維25Kg、硬脂酸鋅O. 3Kg。
制備所述橡塑改性環(huán)保材料的方法，包括如下制備步驟步驟A、將所述量的SBS、苯乙烯、油、纖維、硬脂酸鋅先進行球磨，再送密煉機或捏合機中于95°C下密煉或捏合6分鐘，最后出料、冷卻、破碎，得到混合物I ;步驟B、將混合物I轉置到反應器中，升溫至110°C后緩慢地加入充油SBS和丁二烯-苯乙烯共聚物，攪拌同混煉10分鐘，得到混合物II ；步驟C、將混合物II投入擠出機中在110°C下進行熔融擠出，再經冷卻切粒、干燥后即得到所述橡塑改性環(huán)保材料。實施例3一種橡塑改性環(huán)保材料，包括充油SBS 25Kg、SBS30Kg、丁二烯-苯乙烯共聚物10Kg、苯乙烯4. 9Kg、環(huán)烷油10Kg、黃麻纖維20Kg、硬脂酸鋅O. IKgo 制備所述橡塑改性環(huán)保材料的方法，包括如下制備步驟步驟A、將所述量的SBS、苯乙烯、油、纖維、硬脂酸鋅先進行球磨，送密煉機或捏合機中，于85°C下密煉或捏合7分鐘，再出料、冷卻、破碎，得到混合物I ;步驟B、將混合物I轉置到反應器中，升溫至114°C后緩慢地加入充油SBS和丁二烯-苯乙烯共聚物，攪拌同混煉14分鐘，得到混合物II ；步驟C、將混合物II投入擠出機中在100°C下進行熔融擠出，再經冷卻切粒、干燥后即得到所述橡塑改性環(huán)保材料。實施例4一種橡塑改性環(huán)保材料，包括充油SBS 28Kg、SBS 20Kg、丁二烯-苯乙烯共聚物8.8Kg、苯乙烯3Kg、油15Kg (其中，石蠟油5Kg、環(huán)烷油10Kg)、纖維25Kg (其中，秸桿纖維15Kg、劍麻纖維5Kg、苧麻纖維5Kg)、硬脂酸鋅O. 2Kg。制備所述橡塑改性環(huán)保材料的方法，包括如下制備步驟步驟A、將所述量的SBS、苯乙烯、油、纖維、硬脂酸鋅先進行球磨，再送密煉機或捏合機中于90°C下密煉或捏合6分鐘，最后出料、冷卻、破碎，得到混合物I ;步步驟B、將混合物I轉置到反應器中，升溫至118°C后緩慢地加入充油SBS和丁二烯-苯乙烯共聚物，攪拌同混煉13分鐘，得到混合物II ；步驟C、將混合物II投入擠出機中在105°C下進行熔融擠出，再經冷卻切粒、干燥后即得到所述橡塑改性環(huán)保材料。實施例5一種橡塑改性環(huán)保材料，包括充油SBS 31Kg、SBS 25Kg、丁二烯-苯乙烯共聚物
5.6Kg、苯乙烯8Kg、環(huán)烷油12Kg、秸桿纖維22Kg、硬脂酸鋅O. 4Kg。制備所述橡塑改性環(huán)保材料的方法，包括如下制備步驟步驟A、將所述量的SBS、苯乙烯、油、纖維、硬脂酸鋅先進行球磨，再送密煉機或捏合機中，于100°c下密煉或捏合5分鐘，最后出料、冷卻、破碎，得到混合物I ;步驟B、將混合物I轉置到反應器中，升溫至120°C后緩慢地加入充油SBS和丁二烯-苯乙烯共聚物，攪拌同混煉10分鐘，得到混合物II ；步驟C、將混合物II投入擠出機中在110°C下進行熔融擠出，再經冷卻切粒、干燥后即得到所述橡塑改性環(huán)保材料。對比例I
直接用SBS和油，后續(xù)不再添加充油SBS，同時將纖維用傳統(tǒng)的碳酸鈣或滑石粉代替。一種橡塑改性環(huán)保材料,包括SB 25Kg、丁二烯-苯乙烯共聚物8Kg、苯乙烯5Kg、環(huán)烷油6. 7Kg、碳酸鈣25Kg、硬脂酸鋅O. 3Kg。制備所述橡塑改性環(huán)保材料的方法，包括如下制備步驟步驟A、先將所述量的SBS、苯乙烯、油、纖維、丁二烯-苯乙烯共聚物、硬脂酸鋅送密煉機或捏合機中，于95°C下密煉或捏合6分鐘，再出料、冷卻、破碎，得到混合物I ;步驟B、將混合物I投入擠出機中在110°C下進行熔融擠出，再經冷卻切粒、干燥 后即得到所述橡塑改性環(huán)保材料。對比例2直接用充油SBS，而不添加SBS和油，將纖維用傳統(tǒng)的碳酸鈣或滑石粉代替。一種橡塑改性環(huán)保材料，包括充油SBS 25Kg、丁二烯-苯乙烯共聚物8Kg、苯乙烯5Kg、碳酸鈣25Kg、硬脂酸鋅O. 3Kg。制備方法同上。上述實施例，只是本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限制本發(fā)明實施范圍，故凡以本發(fā)明權利要求所述的特征及原理所做的等效變化或修飾，均應包括在本發(fā)明權利要求范圍之內。經檢測，本發(fā)明的物化性能見下表
權利要求
1.一種橡塑改性環(huán)保材料，其特征在于，包括按重量份計算的如下原料 油 SBS25- 35 份 SBS20 30 份丁二烯-苯乙烯共聚物5 10份苯乙烯3 8份油5 15紛纖維20 30份硬脂酸鋅0.1 O. 5份。
2.根據權利要求I所述的橡塑改性環(huán)保材料，其特征在于，所述充油SBS為熔體流動速率是2. 5 3. 0g/10min，邵氏硬度是90 95%，嵌段比S/B是40/60的充油苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
3.根據權利要求I所述的橡塑改性環(huán)保材料，其特征在于，所述SBS的結構呈線狀或輻射狀的多孔顆?；蚍勰?br> 4.根據權利要求3所述的橡塑改性環(huán)保材料，其特征在于，所述SBS為熔體流動速率是O. 8 I. 2g/10min，邵氏硬度是80 90%，嵌段比S/B是40/60，拉伸強度是160Mpa，密度是O. 94千克/米3的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
5.根據權利要求I所述的橡塑改性環(huán)保材料，其特征在于，所述油為石蠟油、環(huán)烷油中的一種或兩種組合物。
6.根據權利要求I所述的橡塑改性環(huán)保材料，其特征在于，所述纖維為植物纖維。
7.根據權利要求6所述的橡塑改性環(huán)保材料，其特征在于，所述植物纖維為秸桿纖維、棉花纖維、絲纖維、竹纖維、黃麻纖維、劍麻纖維、苧麻纖維中的一種或多種組合物。
8.制備權利要求1-7中所述橡塑改性環(huán)保材料的方法，其特征在于，包括如下制備步驟 步驟A、將所述量的SBS、苯乙烯、油、纖維、硬脂酸鋅先進行球磨，再送密煉機或捏合機中于80°C 100°C下密煉或捏合5 8分鐘，最后出料、冷卻、破碎，得到混合物I ; 步驟B、將混合物I轉置到反應器中，升溫至110°C 120°C后緩慢地加入充油SBS和丁二烯-苯乙烯共聚物，攪拌同混煉10 15分鐘，得到混合物II ； 步驟C、將混合物II投入擠出機中在98°C 110°C下進行熔融擠出，再經冷卻切粒、干燥后得到所述橡塑改性環(huán)保材料。
9.將權利要求1-7所述橡塑改性環(huán)保材料用作鞋材。
全文摘要
本發(fā)明涉及鞋材橡膠技術領域，尤其是一種橡塑改性環(huán)保材料及其制備方法；本發(fā)明包括按重量份計算的充油SBS 25～35份、SBS 20～30份、丁二烯-苯乙烯共聚物5～10份、苯乙烯3～8份、油5～15份、纖維20～30份、硬脂酸鋅0.1～0.5份，并在不同溫度下分批添加制備而得；本發(fā)明不僅質輕，而且耐老化、耐磨、耐熱，尤其是使用了可再生的植物纖維，成本低廉，同時對環(huán)境友好，其廢棄的材料降解時間短。
文檔編號C08L53/02GK102964768SQ20121028157
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權日2012年8月8日
發(fā)明者邵钅監(jiān)棠 申請人:東莞市國立科技有限公司