新型抗滑防静电橡胶鞋底及其制备方法技术领域
本发明涉及一种橡胶材料，尤其是一种新型抗滑防静电橡胶鞋底及其制备方法。
背景技术
一般情况下，胶鞋的橡胶外底的抗湿滑系数处于0.5～0.7之间，电阻值大于10000MΩ，这样的性能只能使胶鞋满足一般穿用的要求。对于特殊作业环境,如油站、机场等,需要胶鞋的橡胶底具有足够的防滑性能和防静电性能，保障工作人员的安全，减少国家财产损失。
影响胶鞋外底抗滑防静电性能的原因主要有胶料配方设计、胶料加工工艺和鞋底硫化工艺三个方面的因素。
在胶料配方设计方面，顺丁橡胶及配合剂用量严重影响抗滑性能，硫化深度和配合剂的用量会影响防静电性能。原有防静电橡胶技术，是使用大剂量的乙炔炭黑填充橡胶来实现导电性，这样会导致抗滑性能降低，工艺性能差。胶料加工工艺方面，混炼胶质量直接影响鞋底抗滑性能和防静电性能。从硫化工艺方面来说，硫化条件是否合理，也是影响鞋底性能的因素。
发明内容
本发明的目的是：提供一种新型抗滑防静电橡胶鞋底及其制备方法，它解决了现有胶鞋鞋底抗滑性能差、电传导能力弱的问题，提高了胶鞋鞋底的抗滑性能和电传导效果，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：新型抗滑防静电橡胶鞋底，按照重量份计算，它包括天然橡胶65～75份、溶聚丁苯橡胶25～35份、硫磺1.6～2.0份、硫化促进剂1.4～1.8份、硫化活性剂7～9份、橡胶软化剂24～28份和N330炭黑53～58份及特导电炭黑7～9 份。
更优选的方案是，按照重量份计算，它包括天然橡胶70份、溶聚丁苯橡胶30份、硫磺1.8份、硫化促进剂1.5份、硫化活性剂8份、橡胶软化剂26份和N330炭黑55份及特导电炭黑8份。
为了更好地优化新型抗滑防静电橡胶鞋底的物理性能和胶料工艺性能，还包括防老剂CD 1～1.2份、橡胶防老剂RD 0.8～1.2份、橡胶内脱模剂LTM-A 0.5～0.7份及水杨酸0.3～0.5份。
每1.5份硫化促进剂由促进剂DM0.3份、促进剂CBS 1.1份及促进剂D0.2份组成。
每8份硫化活性剂由5.5份活性氧化锌和2.5份硬脂酸组成。
每26份橡胶软化油由机械油16份和橡胶软化油10份组成。
新型抗滑防静电橡胶鞋底的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、塑炼：取部分天然橡胶炼制至威氏可塑度为0.35～0.39，制得塑炼胶；
步骤二、母炼：将40～50％的N330炭黑、特导电炭黑与溶聚丁苯橡胶，部份天然橡胶，炼制7～8min,使N330炭黑分散后，将75～80％的橡胶软化剂加入到密炼机中母炼得A品；
步骤三、混炼：将A品与步骤一中得到的塑炼胶投入炼胶机中在温度为90～120℃、压力为0.39～0.40MPa的条件下，加入剩余的N330炭黑、硫化促进剂及硫化活性剂，继续炼制6.5～7min，然后加入剩余的橡胶软化剂炼制均匀，排料到平机，以过机拉通方式将胶料拉通5～6道，使胶料温度降低到65～75℃，加入硫磺补充翻炼得混炼胶，将混炼胶划片后冷却到40℃以下，得B品；
步骤四、热炼及出型：将B品在滚筒温度不高于50℃的开放式炼胶机上热炼均匀后，裁切成鞋底胶料胚片；
步骤五、制底：将胶料胚片在温度为155～160℃、硫化压力为20MPa的条件下硫化4.5～5min，获得成品。
在步骤三中，加入剩余的N330炭黑、硫化促进剂及硫化活性剂的同时加入防老剂、橡胶内脱模剂及水杨酸。
防老剂CD的化学名称为碳化二亚胺。
橡胶防老剂RD的化学名称为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉。
促进剂DM的化学名称为2、2'～二硫代二苯并噻唑。
促进剂CBS的化学名称为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
促进剂D的化学名称为二苯胍。
橡胶内脱模剂LTM-A采用市售的常规产品。
为了进一步验证本发明的效果，进行了如下实验：
实验例一、新型抗滑防静电橡胶鞋底配方的研究
1、方法
1）配方：天然橡胶70份、溶聚丁苯橡胶30份、硫磺1.8份、硫化促进剂1.5份、硫化活性剂8份、橡胶软化剂26份和N330炭黑55份、特导电炭黑8份、防老剂CD 1.1份、橡胶防老剂RD 1.0 份、橡胶内脱模剂LTM-A 0.6 份及水杨酸0.4份。
试验号中进行变量。
2）本发明的技术方案制备获得新型抗滑防静电橡胶鞋底。
2、原料及设备
1)原料:天然橡胶、溶聚丁苯橡胶、硫磺、硫化促进剂、橡胶软化剂、N330炭黑、防老剂。
2）设备：140 立升密炼机、蒸汽加热恒温平板硫化机
3、实验数据
试验数据见表1～4
表1 单位：重量份
通过表1得出，最佳生胶配比为天然胶70 份、溶聚丁苯橡胶30份。
表2 单位：重量份
表2试验得出，橡胶内脱模剂LTM-A 最佳用量0.6份、水杨酸最佳用量0.4份、N330炭黑最佳用量55份。
表3 单位：重量份
表3试验得出，硫化活性剂最佳用量8份、硫磺最佳用量1.8 份、橡胶软化剂最佳用量26份。
表4 单位：重量份
表4试验得出，硫化促进剂最佳用量1.5 份、防老剂 最佳用量2.0 份。
通过试验得出，硫化活性剂最佳用量为5.5份活性氧化锌和2.5份硬脂酸。硫化促进剂最佳用量为促进剂DM0.3份和促进剂CBS 1.2份。橡胶防老剂最佳配比为防老剂CD 1.2份和防老剂RD 0.8份，橡胶软化剂最佳用量为机械油16份和橡胶软化油10份。
4、结论
通过试验得出最佳配方为：天然胶 70 份、溶聚丁苯胶30份、硫磺 1.8份、促进剂DM0.3份、促进剂CBS 1.2份、活性氧化锌 5.5份、硬脂酸2.5份 、N330炭黑 55份、橡胶软化油10份、机油16份、特导电炭黑 8份、防老剂CD 1.2份和防老剂RD 0.8份、橡胶内脱模剂LTM-A 0.6份及水杨酸 0.4份.
实验例二、制备方法的研究
1、方法
橡胶鞋底的制备一般分五个步骤：塑炼、母炼、混炼、裁切、制底，在此工艺中，炼胶混炼条件是影响各种性能的主要参数。
（1）塑炼胶-母胶法研究
（a）塑炼胶-母胶法中天然橡胶塑炼可塑度研究：
表5
通过表3试验数据得出，在塑炼胶～母胶法工艺中，塑炼胶可塑度范围处于0.35～0.39之间，鞋底磨耗性能最好，抗湿滑性能和防静电性能最佳。
（b）母炼工艺研究
表6
注：混炼投导电炭黑工艺即先将40～50％的N330炭黑与溶聚丁苯橡胶、65～70％的橡胶软化油加入到密炼机中进行炼制得母炼胶，再将母炼胶与塑炼胶、余下炭黑、导电炭黑及其它材料混炼得混炼胶。母炼投导电炭黑密炼工艺即将橡胶与导电炭黑、40～50％的N330炭黑与溶聚丁苯橡胶、65～70％的橡胶软化油加入到密炼机中进行炼胶得母炼胶，再将母炼胶与塑炼胶、余下炭黑、导电炭黑及其它材料混炼得混炼胶。
通过表6 得出，母炼投导电炭黑密炼工艺优越，且性能稳定。
（2）两段炼胶工艺研究：
表7炼胶时间对鞋底磨耗的影响
通过表7，可以得出，在炼胶工艺之母胶炼制过程中，加橡胶软化剂前N330炭黑密炼条件为：加炭黑前生胶合炼胶的合炼时间以40sec～1min为宜，而N330炭黑的净压合时间处于8～9min之间,配合第二阶段炼胶实际时间6.5～7min.鞋底各项性能最好
4、结论
实现最佳性能炼胶工艺中，混炼关键时间控制为加N330炭黑之前的生胶合炼时间以40s～1min而对导电炭黑与N330炭黑的净压合时间处于7～8min才能加入橡胶软化剂，第二阶段混炼时间为6.5～7min。
实验例三、硫化工艺的研究
1、方法
制造抗滑防静电鞋底，使用处于硫化温度下的模具硫化。研究硫化温度和硫化时间对鞋底抗滑防静电性能的贡献。
2.试验结果见表8。
表8 实验数据
3、结论
硫化温度对鞋底的抗滑防静电性能有很大的影响，主要是硫化深度所决定，当模具的硫化温度低于154℃或高于161℃时，胶鞋外底的抗滑性能和导电性能偏差。而模具温度（即模具的硫化化温度）处于155～160℃之间时，外底的抗滑性能和导电性能最佳。因此，规定模具硫化温度为155～160℃，减少模具硫化温度对硫化外底胶性能的影响，确保胶料的抗滑性能和导电性能比较稳定、波动性较小。同样地，得到此硫化温度的最佳硫化时间为5min。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明对胶料的配方和制备方法进行改进，提高了橡胶自身外底回弹力，而且还降低了胶料的邵氏硬度，从而实现抗滑性能要求，通过加入特导电炭黑，炼胶工艺研究，提高抗静电性能。本发明的新型抗滑防静电橡胶鞋底的胶料达到抗滑湿系数0.73～0.75,电阻0.03～0.05MΩ。
具体实施方式
本发明的实施例1：新型抗滑防静电橡胶鞋底，按照重量份计算，它包括天然橡胶70份、溶聚丁苯橡胶30份、硫磺1.8份、硫化促进剂1.5份、硫化活性剂8份、橡胶软化剂26份和N330炭黑55份、特导电炭黑8份、防老剂CD1.2份、橡胶防老剂RD 0.8份、橡胶内脱模剂LTM-A 0.6份及水杨酸0.4份；每1.5份硫化促进剂由促进剂DM0.3份、促进剂CBS 1.1份及促进剂D0.2份组成；每8份硫化活性剂由5.5份活性氧化锌和2.5份硬脂酸组成；每26份橡胶软化油由机械油16份和橡胶软化油10份组成。
新型抗滑防静电橡胶鞋底的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、塑炼：取部分天然橡胶炼制至威氏可塑度为0.35～0.39，制得塑炼胶；
步骤二、母炼：将40～50％的N330炭黑、特导电炭黑与溶聚丁苯橡胶，部份天然橡胶，炼制7～8min,使N330炭黑分散后，将75～80％的橡胶软化剂加入到密炼机中母炼得A品；
步骤三、混炼：将A品与步骤一中得到的塑炼胶投入炼胶机中在温度为90～120℃、压力为0.39～0.40MPa的条件下，加入剩余的N330炭黑、硫化促进剂及硫化活性剂，继续炼制6.5～7min，然后加入剩余的橡胶软化剂炼制均匀，排料到平机，以过机拉通方式将胶料拉通5～6道，使胶料温度降低到70左右℃，加入硫磺补充翻炼得混炼胶，将混炼胶划片后冷却到40℃以下，得B品；
步骤四、热炼及出型：将B品在滚筒温度不高于50℃的开放式炼胶机上热炼均匀后，裁切成鞋底胶料胚片；
步骤五、制底：将胶料胚片在温度为155～160℃、硫化压力为20MPa的条件下硫化4.5～5min，获得成品。
在步骤三中，加入剩余的N330炭黑、硫化促进剂及硫化活性剂的同时加入防老剂、橡胶内脱模剂及水杨酸。
本发明的实施例2：新型抗滑防静电橡胶鞋底，按照重量份计算，它包括天然橡胶65份、溶聚丁苯橡胶35份、硫磺1.6份、硫化促进剂1.4份、硫化活性剂7份、橡胶软化剂24份和N330炭黑53份、特导电炭黑7份、防老剂CD1份、橡胶防老剂RD 1份、橡胶内脱模剂LTM-A 0.5份及水杨酸0.3份；每1.5份硫化促进剂由促进剂DM0.3份、促进剂CBS 1.1份及促进剂D0.2份组成；每8份硫化活性剂由5.5份活性氧化锌和2.5份硬脂酸组成；每26份橡胶软化油由机械油16份和橡胶软化油10份组成。
制备方法同实施例1。
本发明的实施例3：新型抗滑防静电橡胶鞋底，按照重量份计算，它包括天然橡胶75份、溶聚丁苯橡胶25份、硫磺2份、硫化促进剂1.8份、硫化活性剂9份、橡胶软化剂28份和N330炭黑58份、特导电炭黑9份、防老剂CD1.2份、橡胶防老剂RD 1.2份、橡胶内脱模剂LTM-A 0.7份及水杨酸0.5份；每1.5份硫化促进剂由促进剂DM0.3份、促进剂CBS 1.1份及促进剂D0.2份组成；每8份硫化活性剂由5.5份活性氧化锌和2.5份硬脂酸组成；每26份橡胶软化油由机械油16份和橡胶软化油10份组成。
制备方法同实施例1。