[发明专利]模压物理发泡制备闭孔结构橡胶泡沫材料的方法

说明书

本发明提供了一种模压物理发泡制备闭孔结构橡胶泡沫材料的方法，步骤如下：(1)将橡胶生胶与硫化剂混炼均匀，或将橡胶生胶、树脂与硫化剂混炼均匀；(2)将所得混炼胶热压成型，在热压成型的过程中实现预硫化得到橡胶坯体，或将混炼胶成型后用辐射交联设备进行辐射以实现预硫化，得到橡胶坯体；(3)将橡胶坯体置于模压发泡设备中的发泡模具中，合模后向发泡模具内输入气体作为发泡剂，控制发泡模具内的温度为室温～80℃，压力为0.5～30MPa橡胶坯体溶胀，然后卸压使溶胀后的橡胶胚体发泡；(4)对步骤(3)所得预硫化橡胶发泡材料进行后硫化。本发明的方法可提高橡胶发泡材料的品质，并推进高品质橡胶发泡材料的工业化生产。

技术领域

本发明属于橡胶泡沫材料领域，涉及模压物理发泡制备闭孔结构橡胶泡沫材料的方法。

背景技术

橡胶泡沫材料通常又称之为海绵橡胶、发泡橡胶或者微孔橡胶，是以橡胶为基体制备的具有多孔结构的一类特殊橡胶材料。与实心橡胶相比，多孔结构赋予了发泡橡胶许多特殊的性能，如：表观密度小，柔软舒适；密封性能好，能防尘防水；阻尼性能好，能隔热吸音减震等。因此，发泡橡胶广泛应用于体育器材、汽车内饰、航空航天、家用电器等领域，并可根据实际需要加工成各种的形状和规格。最初的橡胶发泡制品多采用天然橡胶或再生胶为基材，近年来，合成橡胶、弹性体合金以及橡胶和塑料的共混物也用来作为发泡基材，这极大地丰富了橡胶泡沫材料的种类和性能，拓宽了橡胶发泡材料的适用范围。

传统的橡胶发泡通常是添加化学发泡剂或成孔剂来制备，存在发泡剂或成孔剂残留的问题，导致制品不纯，存在缺陷，影响制品的使用性能。化学发泡剂通常是有机物质，还会造成环境污染和危害人身健康。随着人们对制品安全性和环境保护等要求的提高，以空气、CO₂、N₂、丁烷、戊烷等发泡剂为主的物理发泡方法得到了广泛重视。

CN 103419371A公开了利用超临界二氧化碳技术制备具有开孔结构的橡胶泡沫材料的方法，将具有较低硫化程度的橡胶胶片置于高压反应釜内，通入CO₂并转变为超临界流体，饱和一段时间后快速卸压实现发泡。由于釜式发泡为自由发泡，制备的橡胶泡沫材料容易发生翘曲和制品不均匀等现象，很难保证制品质量，同时，橡胶在高压反应釜内完成溶胀和发泡全过程，高压反应釜的设计需为发泡膨胀预留较大的空间，不仅需要耗费较多的气体、效率低下，而且高压反应釜放大较困难，对设备本身也提出了很高的要求，因此使用釜式间歇发泡很难实现厚度较大的橡胶泡沫材料、特别是橡胶发泡厚板的生产。此外，该方法制备的是开孔结构的橡胶泡沫材料，无法制备闭孔结构的橡胶泡沫材料。

模压发泡为受限发泡，可以解决橡胶泡沫材料在发泡过程中的翘曲问题，发泡得到的橡胶泡沫的形状即为模具形状，工业化生产的可行性更高。现有技术通常采用固态模压发泡技术制备厚度大于10mm的高发泡倍率的橡胶发泡板材，但至今仍未见使用气体作为发泡剂的模压发泡技术制备橡胶泡沫材料、特别是橡胶发泡厚板的工艺报道。

CN 102604171 A公开了一种橡胶模压发泡材料的生产工艺，采用偶氮二甲酰胺、4,4’-氧代双苯磺酰肼、N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺等化学发泡剂，通过模压发泡制备橡胶发泡材料。虽然该方法可以解决翘曲的问题，但仍然存在以下不足：(1)化学发泡剂在分解过程中会产生氨气、一氧化碳等有毒气体，产生刺鼻气味，不仅生产环境恶劣、危害人身健康，而且污染环境、不利于可持续发展；化学发泡剂分解后会有小分子化学物质残留在基体中，使得制品不纯，有一定的化学毒性，还会影响制品的使用性能及寿命。(2)发泡剂的分解是一个过程，每个泡孔的成核和生长情况存在差异(存在先后性)，会导致泡孔均匀性差且尺寸分布很宽，极易出现开孔及泡孔合并现象。(3)该方法在发泡前引入预硫化工艺，预硫化温度为100～130℃，在该温度下几乎无法完全避免发泡剂分解，因此极易产生二次发泡现象，二次发泡会导致泡孔均匀性变差、出现穿孔及泡孔合并现象，影响制品性能。(4)虽然通过预硫化工艺控制了硫化起点，但是其发泡过程仍然是发泡和硫化同时进行，化学发泡剂及其分解产物会对硫化剂产生影响，仍然存在发泡-硫化的匹配问题。