一种热固性弹性体发泡材料及其制备方法与流程

本发明属于弹性体材料领域，涉及一种热固性弹性体发泡产品，尤其是涉及一种热固性弹性体发泡材料，以及该发泡材料的制备方法。

背景技术：

1、弹性体是指一种在外力作用下可显著变形，在除去外力后能恢复到接近原有状态和尺寸的材料，是具有高弹性的高分子化合物或混合物的总称。

2、热固性弹性体（thermosetting elastomer，tse）和热塑性弹性体（thermoplasticelastomer，tpe）是两种不同类型的弹性体，它们在固化状态、分子结构以及加工方式上存在显著差异。

3、热固性弹性体（tse）是指在受热或其他条件下固化成不熔不溶性物料的弹性体。这种材料一旦固化后，就不会再回到原状，因为其分子间会形成永久交联结构，不能通过加热再次软化并重塑。常见的热固性弹性体包括天然橡胶、硅橡胶、异戊橡胶等。它们在许多工业应用中具有独特的性能，如优异的耐热性、耐化学性和机械强度，通常用于汽车、电器、电子、机械等领域，如轮胎、密封件、弹簧、垫圈等。

4、热塑性弹性体（tpe）则是一种在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的弹性体。它无需化学硫化，采用热塑性塑料的加工方法成形。热塑性弹性体主要分为聚苯乙烯系弹性体、聚烯烃系弹性体和热塑性聚氨酯等几类。它们广泛用于制造各种工业用品和日用品。

5、橡胶产品种类繁多，但其生产工艺过程却基本相同。以一般固体橡胶（生胶）为原料的产品为例，它的生产工艺过程主要包括：原材料准备、塑炼、混炼、切料、成型、硫化、修整、检验等基本工序，每个工序针对制品有不同的要求，分别配合以若干辅助操作。

6、橡胶产品的轻量化是一个重要的设计趋势，轻量化设计不仅有助于降低橡胶产品的重量和成本，还有助于提高产品的性能和使用寿命。研究和发展新型成型工艺是实现橡胶产品轻量化的重要途径。

7、橡胶的发泡是一种轻量化设计的技术。聚合物发泡材料具有内部充满无数气泡的微孔结构，这些气泡的存在大大降低了材料的密度，从而实现了轻量化。通过橡胶发泡工艺，气体如二氧化碳、氮气等被包封于橡胶介质中，从而使橡胶产品产生隔音、隔热、缓震、高弹性、绝缘性，减轻物件分量等功能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种热固性弹性体发泡材料，该材料微球是经过发泡的微球，可以将这些发泡微球重新整合后制成不同的橡胶制品，从而满足成型产品的轻量化设计需求。

2、本发明所述的热固性弹性体发泡材料是由热固性弹性体材料通过发泡工艺形成的具有多孔结构的直径范围在0.1至9 mm之间的圆球形微球，内部泡孔的直径为0.01至10μm，泡孔密度为1012至1018个/cm3，所述微球的比重为0.1至0.6 g/cm3。

3、根据本发明所述的热固性弹性体发泡材料的进一步特征，所述热固性弹性体材料按质量份数包括：天然橡胶或合成橡胶100份，补强剂30-60份，硫化剂1-5份，促进剂3-8份，活性剂3-10份，防老化剂3-5份，增塑剂5-30份，防焦剂3-5份，发泡剂3-8份。

4、根据本发明所述的热固性弹性体发泡材料的进一步特征，所述的天然橡胶是源自以下植物的天然橡胶：三叶橡胶树、银菊、杜仲、橡胶草等。

5、根据本发明所述热固性弹性体发泡材料的进一步特征，所述的合成橡胶是选自：丁苯橡胶、顺丁二烯橡胶、聚异戊二烯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、氟橡胶等。

6、根据本发明所述的热固性弹性体发泡材料的进一步特征，所述的补强剂是选自：炭黑、白炭黑（二氧化硅）、碳酸钙、陶土、滑石粉、碳酸镁、高苯乙烯树脂、石油树脂；所述的硫化剂是选自：硫黄、有机过氧化物、氯化硫黄；所述的促进剂选自：噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、胍类；所述的活性剂是选自：氧化锌、硬脂酸、氧化镁；所述的防老化剂是选自：胺类防老剂、酚类防老剂、4020、4010、sp、4010na、物理防老剂；所述的增塑剂是选自：石油系增塑剂、植物油系增塑剂、煤焦油系增塑剂、酯类增塑剂；所述的防焦剂是选自：有机酸、亚硝基化合物、n－环已基硫代苯二甲酰亚胺（pvi）；所述的发泡剂是选自：偶氮二甲酰胺（ac）、n、n'-二亚硝基甲基四胺（h）、碳酸氢钠、obsh、偶氮类、亚硝基类、酰胼类发泡剂、物理发泡微胶囊。

7、本发明还提供了所述的热固性弹性体发泡材料的制备方法。

8、本发明所述的热固性弹性体发泡材料的制备方法包括以下步骤：

9、a. 提供三层的冲压模具，包括上层的冲压刀口上模板、中层的脱废料模板与下层的冲压下模板；所述冲压刀口上模板的下表面设置有间距为0.4 mm至16 mm的刀口，所述刀口的截面宽度为0.1 mm至0.5 mm，所述刀口內的冲孔直径为0.05 mm至8 mm；所述脱废料模板开设有可供所述刀口穿透的通孔；所述冲压下模板的上表面设置有与所述通孔相对应的凹位；

10、b. 打开所述冲压模具，放入热固性弹性体材料制成的生胶片材，置于所述脱废料模板上；所述热固性弹性体材料按质量份数包括：天然橡胶或合成橡胶100份，补强剂30-60份，硫化剂1-5份，促进剂3-8份，活性剂3-10份，防老化剂3-5份，增塑剂5-30份，防焦剂3-5份，发泡剂3-8份；

11、c. 闭合所述冲压模具，将所述冲压模具放入冲压机内进行冲切；

12、d. 打开所述冲压模具，移除所述脱废料模板上的生胶片材废料；

13、e. 闭合所述冲压模具，将所述冲压模具放入硫化机或烘箱或烘房或烘道或硫化罐内，加热硫化发泡，所述冲压下模板的凹位内形成圆球形的热固性弹性体发泡材料。

14、可选择地，本发明所述的热固性弹性体发泡材料的制备方法包括以下步骤：

15、a. 提供三层的冲压模具，包括上层的冲压刀口上模板、中层的脱废料模板与下层的冲压下模板；所述冲压刀口上模板的下表面设置有间距为0.4 mm至16 mm的刀口，所述刀口的截面宽度为0.1 mm至0.5 mm，所述刀口內的冲孔直径为0.05 mm至8 mm；所述脱废料模板开设有可供所述刀口穿透的通孔；所述冲压下模板的上表面设置有与所述通孔相对应的凹位；

16、b. 打开所述冲压模具，放入热固性弹性体材料制成的生胶片材，置于所述脱废料模板上；所述热固性弹性体材料按质量份数包括：天然橡胶或合成橡胶100份，补强剂30-60份，硫化剂1-5份，促进剂3-8份，活性剂3-10份，防老化剂3-5份，增塑剂5-30份，防焦剂3-5份，发泡剂3-8份；

17、c. 闭合所述冲压模具，将所述冲压模具放入冲压机内进行冲切；

18、d. 打开所述冲压模具，取出布满生胶粒的冲压下模板；

19、e. 将取出的冲压下模板放入硫化机或烘箱或烘房或烘道或硫化罐内，加热硫化发泡，形成圆球形的橡胶状弹性体发泡材料。

20、根据本发明所述热固性弹性体发泡材料的制备方法的进一步特征，步骤b中，所述生胶片通过硫化烘道输送到所述冲压模具。

21、根据本发明所述热固性弹性体发泡材料的制备方法的进一步特征，所述热固性弹性体材料制成的生胶片材的厚度在0.1至9 mm之间。

22、根据本发明所述热固性弹性体发泡材料的制备方法的进一步特征，所述步骤d获得的生胶粒与所述步骤e获得的圆球形橡胶状弹性体发泡材料的尺寸比是1:1、1:1.2、1:1.5或1:2。

23、根据本发明所述热固性弹性体发泡材料的制备方法的进一步特征，所述步骤e获得的圆球形橡胶状弹性体发泡材料的内部泡孔的直径为0.01至10μm，泡孔密度为1012至1018个/cm3。

24、本发明所述的热固性弹性体发泡材料及其制备方法，具有以下有益效果：

25、首先，基于物理学原理，这个世界本质是量子化的，存在构成万物的最小单元，并结合数学的微积分原理：化整为零，合零为整。本发明利用微积分及量子原理，将传统的生胶片材分割成毫米级别的基础单元，在已经加入发泡剂的基础上通过发泡工艺形成轻质、多孔结构的微球产品。

26、其次，本发明所述的热固性弹性体发泡材料是经过发泡的全新的微型化产品，可以将这些发泡微球重新整合后制成不同的橡胶制品，除了可以提供与传统的利用生胶片材或棒材发泡后制成的橡胶制品性能相当的产品，还可以提供从微型化原料出发而制备的新产品，且工艺流程时间大为缩短，生产效率显著提高，因为每个微球的发泡时间极短，硫化时间显著缩短，不需要传统发泡的前端步骤，且减少了发泡过程中的污染。

27、再次，本发明所述的热固性弹性体发泡材料具有传统的发泡片材或棒材所不具备的性能，例如微球体积小，容易批量生产，每批产品的规格统一、可控，从而降低了各种成型产品的成本。

28、第四，相比于传统片材或棒材可以制备的橡胶产品，本发明所述的热固性弹性体发泡材料可以提供更符合轻量化的产品解决方案。

29、第五，目前新材料呈多元化发展趋势，单一材料已不能、满足部件的使用性能需求，更倾向于多种材料的组合，且内部进行结构化处理。本发明通过调整发泡工艺和配方，可以制备出具有不同密度、孔径和弹性等性能的热固性弹性体发泡材料，可以实现不同类型微球的组合，以及不同结构的微球的组合。