論合金顆粒摻雜在橡膠鞋底的研究方案設(shè)計

年4月19日論合金顆粒摻雜在橡膠鞋底的研究方案設(shè)計文檔僅供參考HYPERLINK""合金顆粒摻雜在橡膠鞋底的研究方案設(shè)計耐磨性能是橡膠制品的一項重要指標(biāo),例如橡膠輪胎、密封件、傳送帶、活塞環(huán)及鞋底等,在使用過程中必然產(chǎn)生摩擦與磨損,這些都與材料失效和安全性密切相關(guān)．中國是一個產(chǎn)鞋大國,消費量也是非?？捎^,提高橡膠鞋底的耐磨性,能夠帶來相當(dāng)可觀的經(jīng)濟效益和社會效益．新的抗磨損材料發(fā)展有兩個顯著特點:第一是由單一材料向復(fù)合材料發(fā)展,在材料中加入顆粒、晶須和纖維等增強材料以提高耐磨性;第二是采用近代表面技術(shù)制造高性能耐磨損材料．當(dāng)前,人們比較傾向于復(fù)合材料的研發(fā):采用干法混煉工藝在橡膠中加入5％—10％的稀土氧化鈰,提高了橡膠的耐磨性;在乙丙橡膠內(nèi)添加一定比例的氮化硅,提高了其耐磨性;合肥開爾納米公司應(yīng)用自主生產(chǎn)的納米級非晶氮化硅(平均粒徑20nm)研制的在主體材料為EPDM的波紋管中添加1—1．5份NSN粉橡膠超耐磨補強劑,取得良好效果.由于干法混煉工藝簡單,生產(chǎn)方便,但不能將稀土顆粒很好地均勻分布在生膠中,特別是稀土含量高時,稀土顆粒容易產(chǎn)生局部團聚而導(dǎo)致應(yīng)力集中,使樣品強度下降,耐磨性降低。最重要的一點是,稀土的價格比較高,在鞋底中添加稀土氧化物,提高了鞋類制品的成本。而陶瓷制品具有高硬度,耐磨,耐腐蝕耐高溫,取材廣泛,價格低廉等特點,比較適合鞋底用聚氨酯橡膠的摻雜,以提高橡膠鞋底的耐磨性。陶瓷材料的成份主要是氧化硅、氧化鋁、氧化鉀、氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵、氧化鈦等。另外,金剛石橡膠輪胎的制造工藝創(chuàng)造專利(專利號:95105991．2)在胎冠原料中添加重量比為200~1000:1的金剛石單晶(粒度:30～80目),制成金剛石橡膠輪胎。與普通橡膠輪胎比較,其耐磨性能得到大大改進。因此我們,現(xiàn)在選取氧化鋁陶瓷及一定配比的金剛石,摻雜到聚氨酯鞋底中,既提高了聚氨酯鞋底的耐磨性,又能極大的降低成本。這是一種比較可行的途徑。我們現(xiàn)在所要解決的問題是由于常見無機物與有機物間的相容性較差,因此難以保證復(fù)合材料的兩相界面間具有良好的親和性,當(dāng)加入量大于一定值時,材料的耐磨性反而下降．在橡膠結(jié)合劑中,由于大尺寸顆粒對結(jié)合劑粘附結(jié)合力不足和在硫化過程中的橡膠結(jié)合劑中的顆粒表面周圍形成”微裂紋”,使磨粒與橡膠結(jié)合把持不牢。在提高工具中橡膠結(jié)合劑與金剛石顆粒的結(jié)合力中提到,”微裂紋”的發(fā)生可解釋為,當(dāng)橡膠結(jié)合劑的工具在加熱硫化過程中,強烈地流動形成硬橡膠的反應(yīng),聚合作用和聚合物分解,并伴隨有氣體產(chǎn)物排出(H2S,SO2,HC1,H20,NH3)。當(dāng)外部壓力去掉并將工具從壓模中取出,它將受熱的影響而快速膨脹,使粘結(jié)劑同摻雜顆粒結(jié)合力弱化。結(jié)果在摻雜顆粒周圍形成充滿氣體的空隙,使粘結(jié)劑與摻雜結(jié)合強度急劇下降。用CΦΠ-012A酚粘結(jié)劑和AΓM-9有機硅產(chǎn)品,按75:25的體積比配制的填料涂附磨料顆粒,低粘度溶液保證它浸透金剛石顆粒表面所有凸凹處和裂隙,明顯提高金剛石顆粒與橡膠粘結(jié)劑的結(jié)合力。甚至同時往橡膠粘劑中加入適當(dāng)量的CΦΠ-012A酚粘結(jié)劑,此時的結(jié)合力,例如橡膠粘結(jié)劑與C@II一012A粘結(jié)劑形成的簿涂附層的彈性Pl,提高兩倍多。一聚氨酯橡膠鞋底生產(chǎn)工藝及配方1原料主反應(yīng)原料多聚氰酸酯TDI,MDI,多元醇,聚醚2助劑操作助劑增塑劑聚氨酯的混煉膠中,增加混煉膠的可塑性,改進硫化膠的低溫性能,降低硫化膠的硬度,用量不宜過大,否則經(jīng)濟硫化膠的耐磨性能,一般選擇極性增塑劑如苯二甲酸酯類,減磨劑,進一步提高耐磨性,如硅油,石墨。潤滑劑,主要用于熱塑性和混煉型彈性體的加工中,如硬脂酸及其鹽類脫模劑必有的助劑,常見的有硅橡膠,硅酯,硅油以及石蠟。以及非極性高分子材料,如聚四氟乙烯聚苯乙烯制作模具,減少擦涂脫模劑工序。填充劑,降低成本。,在反應(yīng)注射成型制品中為提升制品的剛性和模量,往往加入玻璃纖維作填充劑,或者云母片,硅灰石,碳纖維,等填充物著色劑,硫化助劑:硫化劑和促進劑,僅在混煉型聚氨酯彈性體中應(yīng)用。硫化劑包括異氰酸酯,過氧化物和硫磺三類,水鏈增長劑同時也是二氧化碳氣泡的的原料來源交聯(lián)劑提高泡沫的力學(xué)性能催化劑(胺及有機錫)催化發(fā)泡劑凝膠反應(yīng)速率泡沫穩(wěn)定劑使泡沫穩(wěn)定水解穩(wěn)定劑防霉劑阻燃劑3配比4生產(chǎn)工藝:

1、PU鞋底原液的制備

原液可分為聚酯型和聚醚型兩種。早年開發(fā)的為聚丙二醇體系,現(xiàn)多為聚酯型體系,因其性能不同,制備方法亦有所不同。聚酯型PU鞋底原液的制備多采用預(yù)聚物法或半預(yù)聚物法,一般可制成雙組分或三組分,A組分由部分聚酯、擴鏈劑、勻泡劑和發(fā)泡劑等組成,40e~70e混勻靜止脫氣而得。在全水發(fā)泡體系中,發(fā)泡劑為水,A組分中的水量必須測定,其含量一般為0.4%左右。B組分為部分聚酯多元醇與異氰酸酯反應(yīng)制得的端異氰酸酯預(yù)聚物。聚酯相對分子質(zhì)量為1500~為宜。異氰酸酯中,純MDI與液化MDI之比為19B1。反應(yīng)過程中,須加萬分之一的抑制劑以阻礙副反應(yīng)發(fā)生,一定溫度下保溫2h~3h即可,其中)NCO%控制在19%左右。C組分為催化劑(加到A組分中則為雙組分原液)。三組分體系適用于雙色、低硬度的運動鞋和低密度涼鞋。使用時,先將A組分與C組分混合均勻,再與B組分混合即可。其特點為黏度和反應(yīng)活性降低小,產(chǎn)品的硬度、尺寸變化小及成型穩(wěn)定性好。聚醚型原液的制備多采用一步法。其中A組分由聚醚多元醇、擴鏈劑、發(fā)泡劑、催化劑和勻泡劑等在混合器中充分混勻而得;B組分為改性異氰酸酯或液化MDI。

2、PU鞋底成型工藝PU鞋底有單元鞋底、全聚氨酯靴鞋、鞋幫直接注底、硬鞋根和鞋底中間層等整鞋和組合鞋底的模塑。全聚氨酯靴鞋的鞋底、鞋面或鞋幫均由PU制成,其中由微孔PU彈性體制得的全聚氨酯鞋,靴筒柔軟、鞋底耐磨、耐油和耐化學(xué)腐蝕,整鞋輕便且具有保暖性和舒適性。PU鞋底一般采用低壓澆注成型或高壓澆注成型,少數(shù)也用注射模壓,其工藝流程如圖1。成型設(shè)備為鞋底澆注機。用于聚酯型PU成型的常壓澆注設(shè)備主要由澆注機、環(huán)行或轉(zhuǎn)臺烘道等裝置組成。在PU鞋底原液中由于A,B組分均為液體,混合反應(yīng)劇烈,因此在成型過程中,設(shè)備的準(zhǔn)確計量和組分的混合均勻性是兩個直接影響產(chǎn)品性能的重要因素。對于雙色鞋底而言,用雙色澆注機模塑,一般采用外加中間板的模具,并進行二次澆注和加熱固化。二摻雜顆粒氧化鋁陶瓷的生產(chǎn)工藝氧化鋁陶瓷是一種以α—Al2O3為主晶相的陶瓷材料,一般以配料中氧化鋁的含量分為75、80、90、95、99瓷等。氧化鋁陶瓷具有強度高(機械強度可達150MPa)、硬度高(莫氏硬度達9)、耐磨損、耐腐蝕、耐高溫以及導(dǎo)熱性好、高絕緣等特點。廣泛應(yīng)用于電子、機械、化工、醫(yī)藥、光電、航空航天等行業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及制造技術(shù)的提高,氧化鋁陶瓷新品種不斷出現(xiàn)．在現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域中將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。氧化鋁陶瓷的生產(chǎn)工藝一般來說,氧化鋁陶瓷的制備工藝有以下幾個步驟:粉體的制備及處理、成形、燒結(jié)和最終產(chǎn)品的后加工。每一步工藝的優(yōu)劣都將影響最終陶瓷制品的性能。原料氧化鋁陶瓷最重要的原料是α—Al2O3粉。當(dāng)前,已知Al2O3有10多種同質(zhì)多相變體,其中主要是γ—Al2O3,β—Al2O3,α—Al2O3三種,其中α—Al2O3的晶體結(jié)構(gòu)最緊密,其硬度大、耐磨損、高溫穩(wěn)定,是三種形態(tài)中最穩(wěn)定的晶態(tài),具有良好的機械和電學(xué)性能。故α—Al2O3一般是制造氧化鋁陶瓷最主要、最常見的原料。1.Al2O3的預(yù)燒預(yù)燒是氧化鋁陶瓷生產(chǎn)中重要環(huán)節(jié)之一。由于工業(yè)Al2O3中含有Y—Al20。,它在1200~C以上將不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)棣痢狝l2O3,伴有14％左右的體積收縮。為消除這種收縮,在制坯前應(yīng)對工業(yè)Al2O3進行預(yù)燒,Na20、Ca0等會影響α—Al2O3的轉(zhuǎn)化率,使其含量達不到要求。預(yù)燒也能夠除去Na20等物質(zhì),提高原料的純度。預(yù)燒溫度預(yù)燒溫度偏低,則不能完全轉(zhuǎn)變成Al2O3,且電性能降低;若溫度過高,粉料燒結(jié)Al2O3晶粒異常長大、硬度高,不易粉碎,且燒結(jié)活性低。制品難以燒結(jié),不利于形成均勻的結(jié)構(gòu)。一般情況下,Al2O3粉體煅燒溫度控制在1400-1450。添加物工業(yè)中預(yù)燒氧化鋁時,一般要加入適量添加物,如:H3B04、NH4F、A1F3等,加入量一般為0.3％～3％,添加物能夠降低預(yù)燒溫度、促進晶型轉(zhuǎn)化、排除Na20等雜質(zhì)。硼酸鹽除堿效果好,氟化物可促進晶型轉(zhuǎn)變,且收縮大、活性好,還原氣氛也有利于排除Na20等雜質(zhì)。1.3顆粒級配由于顆粒細度對制品性能影響很大,預(yù)燒過的Al2O3需要粉碎磨細。超細、活性高的Al2O3粉體制備是獲得細晶而高強氧化鋁陶瓷的首要條件。Al2O3粉體顆粒越細,缺陷越多,活性也越大,可促進燒結(jié),制成的陶瓷強度也越高,細的晶粒還能妨礙微裂紋的發(fā)展．不易造成穿晶斷裂,有利于提高斷裂韌性,還可提高耐磨性。因此,降低Al2O3粉體粒度,有利于制備高性能的Al2O3制品。制作氧化鋁陶瓷的微粉最佳粒度為0．1～1m,中國當(dāng)前一般在7m左右．細顆粒含量在一定范圍內(nèi)有利于提高氧化鋁陶瓷性能。但是當(dāng)<1m顆粒含量大于40％時易造成重結(jié)晶．晶體發(fā)育過大,氣孔易封閉在晶粒內(nèi),使性能變壞。而顆粒粗又易造成難以燒結(jié),當(dāng)>5m顆粒含量大于10％～15時,對燒結(jié)有明顯的妨礙作用,因此,大小顆粒應(yīng)合理級配。1.4分散劑粉磨后粉體間由于重力、粘附力和顆粒間作用力的作用使粉體團聚。團聚會影響燒結(jié)質(zhì)量,一般加入適當(dāng)?shù)姆稚?增加粉體均勻性．選擇適當(dāng)粉體加工方法,以減弱或消除顆粒間的作用力。從而減弱或消除團聚體。2氧化鋁陶瓷的成形工藝2．1混料及添加劑由于氧化鋁陶瓷成形料是以瘠性料為主．常需要加入乙烯醇、石蠟等粘結(jié)劑和醋酸乙烯酯、羥甲基纖維素等塑化劑,基于親水、疏水兩種粘結(jié)劑優(yōu)勢互補的原理．使用合粘結(jié)劑使干燥坯體強度大大增加。成形前將其與原料混合均化,以提高粉料的成形性能和坯體強度。模壓成形是利用壓力將干粉在模型中壓成致密坯體的一種成形方法。模壓成形過程簡單、缺陷少。由于壓力作用,坯體晶粒接觸面大,有利于晶界移動,故燒結(jié)致密度高,但致密度不均勻。模壓成形有時會出現(xiàn)粉體與模壁粘結(jié)的現(xiàn)象,可加入1％～2％硬脂酸等潤滑劑。2.2注漿成形該法的關(guān)鍵是制得性能良好的Al2O3漿料。凝膠注模成形是將含有有機單體的低粘度、高固相含的陶瓷料漿澆注到不吸水的模型中,然后在引發(fā)劑和催化劑的作用下,使料漿中的有機單體交鏈聚合成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而使?jié)鈶腋◇w原位固化。它能夠使固相體積分數(shù)達50％--60％。一般情況下,為保證凝膠固體的性能,溶液中有機單體總含量不宜過多,應(yīng)控制在15％~20％范圍內(nèi)交聯(lián)單體／凝膠單體比例<1／10為宜。3生坯的干燥與素?zé)旨疤砑觿┑呐懦资古黧w產(chǎn)生缺陷、變形甚至倒塌,因此在坯體干燥和素?zé)^程中,要嚴(yán)格控制升溫速度,否則會因溫度不均勻產(chǎn)生熱應(yīng)力使坯體開裂。如:在熱壓鑄成形坯體排蠟升溫過程中,要特別注意200~600℃溫區(qū),在這個溫區(qū),石蠟要從坯體中排除并。因此升溫要緩慢,否則會造成變形和開裂。素?zé)臏囟忍筒荒芡耆懦渲械奶砑觿┖退?素坯強度低;溫度太高會使坯體燒結(jié)難以加工處理。4燒結(jié)燒結(jié)是氧化鋁陶瓷生產(chǎn)中很重要的一環(huán),它對氧化鋁陶瓷的物理化學(xué)性能有很大的影響。4．1液相燒結(jié)法該法用低熔助劑促進材料燒結(jié),助劑的引入一般會產(chǎn)生良好效果。常加入Ca0、Mg0、Si02、Ba0等作為熔劑。液相燒結(jié)由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生液相促進擴散和粘滯流動的發(fā)生．及顆粒重排和傳質(zhì)過程,降低燒結(jié)溫度,有效加速燒結(jié)。4．2燒結(jié)制度的影響適當(dāng)提高燒結(jié)溫度,有利于擴散和燒結(jié)的進行．使燒結(jié)速度加快,促進致密化。升溫速度的控制對氧化鋁陶瓷燒結(jié)是很重要的．一般在600℃以下應(yīng)緩慢,在1000—1500℃中溫階段要嚴(yán)格控制并盡量慢一些;在1500℃以上升溫速度能夠加快,防止粗晶出現(xiàn)。壓力也促進粉粒問的問隙減少,擴散距離縮小。4．3燒結(jié)氣氛的影響氣氛對氧化鋁陶瓷燒結(jié)影響很大,合適的氣氛有助于致密化。一般來說,氣氛中的氧離子分壓越低,越有利于氧化鋁的燒結(jié)。在氫氣氣氛下燒結(jié),由于氫原子半徑很小、易于擴散而有利于消除閉氣孔,可得到近于理論密度的燒結(jié)體。CO—H2氣氛能夠使氧化鋁晶格中的氧離子較易失去,形成空位,加速陽離子擴散,從而有效地促進燒結(jié)．并獲得很好的致密度,比氫氣氣氛更容易燒結(jié)。5氧化鋁陶瓷的后加工處理在燒結(jié)冷卻后