论合金颗粒掺杂在橡胶鞋底的研究方案设计.doc
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1、论合金颗粒掺杂在橡胶鞋底的研究方案设计142020年4月19日文档仅供参考合金颗粒掺杂在橡胶鞋底的研究方案设计耐磨性能是橡胶制品的一项重要指标,例如橡胶轮胎、密封件、传送带、活塞环及鞋底等,在使用过程中必然产生摩擦与磨损,这些都与材料失效和安全性密切相关中国是一个产鞋大国,消费量也是非常可观,提高橡胶鞋底的耐磨性,能够带来相当可观的经济效益和社会效益新的抗磨损材料发展有两个显著特点:第一是由单一材料向复合材料发展,在材料中加入颗粒、晶须和纤维等增强材料以提高耐磨性;第二是采用近代表面技术制造高性能耐磨损材料当前,人们比较倾向于复合材料的研发:采用干法混炼工艺在橡胶中加入510的稀土氧化铈,提高
2、了橡胶的耐磨性;在乙丙橡胶内添加一定比例的氮化硅,提高了其耐磨性;合肥开尔纳米公司应用自主生产的纳米级非晶氮化硅(平均粒径 20nm)研制的在主体材料为EPDM的波纹管中添加 115份 NSN粉橡胶超耐磨补强剂,取得良好效果.由于干法混炼工艺简单,生产方便,但不能将稀土颗粒很好地均匀分布在生胶中,特别是稀土含量高时,稀土颗粒容易产生局部团聚而导致应力集中,使样品强度下降,耐磨性降低。最重要的一点是,稀土的价格比较高,在鞋底中添加稀土氧化物,提高了鞋类制品的成本。而陶瓷制品具有高硬度,耐磨,耐腐蚀耐高温,取材广泛,价格低廉等特点,比较适合鞋底用聚氨酯橡胶的掺杂,以提高橡胶鞋底的耐磨性。陶瓷材料的
3、成份主要是氧化硅、氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化钛等。另外,金刚石橡胶轮胎的制造工艺创造专利(专利号:951059912) 在胎冠原料中添加重量比为2001000:1的金刚石单晶(粒度:3080目),制成金刚石橡胶轮胎。与普通橡胶轮胎比较,其耐磨性能得到大大改进。因此我们,现在选取氧化铝陶瓷及一定配比的金刚石,掺杂到聚氨酯鞋底中,既提高了聚氨酯鞋底的耐磨性,又能极大的降低成本。这是一种比较可行的途径。我们现在所要解决的问题是由于常见无机物与有机物间的相容性较差,因此难以保证复合材料的两相界面间具有良好的亲和性,当加入量大于一定值时,材料的耐磨性反而下降在橡胶结合剂中,由于
4、大尺寸颗粒对结合剂粘附结合力不足和在硫化过程中的橡胶结合剂中的颗粒表面周围形成”微裂纹”,使磨粒与橡胶结合把持不牢。在提高工具中橡胶结合剂与金刚石颗粒的结合力中提到,”微裂纹”的发生可解释为,当橡胶结合剂的工具在加热硫化过程中,强烈地流动形成硬橡胶的反应,聚合作用和聚合物分解,并伴随有气体产物排出 (H2S,SO2,HC1,H20,NH3)。 当外部压力去掉并将工具从压模中取出,它将受热的影响而快速膨胀,使粘结剂同掺杂颗粒结合力弱化。结果在掺杂颗粒周围形成充满气体的空隙,使粘结剂与掺杂结合强度急剧下降。用 C-012A酚粘结剂和 AM-9有机硅产品,按 75:25的体积比配制的填料涂附磨料颗粒
5、,低粘度溶液保证它浸透金刚石颗粒表面所有凸凹处和裂隙 ,明显提高金刚石颗粒与橡胶粘结剂的结合力。甚至同时往橡胶粘剂中加入适当量 的C-012A酚粘结剂,此时的结合力,例如橡胶粘结剂与 CII一012A粘结剂形成的簿涂附层的弹性 Pl,提高两倍多。一 聚氨酯橡胶鞋底生产工艺及配方1 原料 主反应原料 多聚氰酸酯TDI,MDI, 多元醇,聚醚2 助剂操作助剂 增塑剂 聚氨酯的混炼胶中,增加混炼胶的可塑性,改进硫化胶的低温性能,降低硫化胶的硬度 ,用量不宜过大,否则经济硫化胶的耐磨性能,一般选择极性增塑剂如苯二甲酸酯类,减磨剂,进一步提高耐磨性,如硅油,石墨。润滑剂,主要用于热塑性和混炼型弹性体的加
6、工中,如硬脂酸及其盐类脱模剂 必有的助剂,常见的有硅橡胶,硅酯,硅油以及石蜡。以及非极性高分子材料,如聚四氟乙烯聚苯乙烯制作模具,减少擦涂脱模剂工序。填充剂,降低成本。,在反应注射成型制品中为提升制品的刚性和模量,往往加入玻璃纤维作填充剂,或者云母片,硅灰石,碳纤维,等填充物着色剂,硫化助剂:硫化剂和促进剂,仅在混炼型聚氨酯弹性体中应用。 硫化剂包括异氰酸酯,过氧化物和硫磺三类,水 链增长剂同时也是二氧化碳气泡的的原料来源交联剂 提高泡沫的力学性能催化剂( 胺及 有机锡)催化发泡剂凝胶反应速率泡沫稳定剂 使泡沫稳定水解稳定剂防霉剂阻燃剂3 配比4生产工艺: 1、PU鞋底原液的制备 原液可分为聚
7、酯型和聚醚型两种。早年开发的为聚丙二醇体系,现多为聚酯型体系,因其性能不同,制备方法亦有所不同。聚酯型PU鞋底原液的制备多采用预聚物法或半预聚物法,一般可制成双组分或三组分,A组分由部分聚酯、扩链剂、匀泡剂和发泡剂等组成,40e70e混匀静止脱气而得。在全水发泡体系中,发泡剂为水,A组分中的水量必须测定,其含量一般为0.4%左右。B组分为部分聚酯多元醇与异氰酸酯反应制得的端异氰酸酯预聚物。聚酯相对分子质量为1500 为宜。异氰酸酯中,纯MDI与液化MDI之比为19B1。反应过程中,须加万分之一的抑制剂以阻碍副反应发生,一定温度下保温2h3h即可,其中)NCO%控制在19%左右。C组分为催化剂(
8、加到A组分中则为双组分原液)。三组分体系适用于双色、低硬度的运动鞋和低密度凉鞋。使用时,先将A组分与C组分混合均匀,再与B组分混合即可。其特点为黏度和反应活性降低小,产品的硬度、尺寸变化小及成型稳定性好。聚醚型原液的制备多 采用一步法。其中A组分由聚醚多元醇、扩链剂、发泡剂、催化剂和匀泡剂等在混合器中充分混匀而得;B组分为改性异氰酸酯或液化MDI。 2、PU鞋底成型工艺PU鞋底有单元鞋底、全聚氨酯靴鞋、鞋帮直接注底、硬鞋根和鞋底中间层等整鞋和组合鞋底的模塑。全聚氨酯靴鞋的鞋底、鞋面或鞋帮均由PU制成,其中由微孔PU弹性体制得的全聚氨酯鞋,靴筒柔软、鞋底耐磨、耐油和耐化学腐蚀,整鞋轻便且具有保暖
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