本發(fā)明涉及孔發(fā)泡海綿材料領(lǐng)域，具體為環(huán)保型橡膠發(fā)泡海綿材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、epdm發(fā)泡海綿材料因具有優(yōu)異的緩沖、壓縮、密封、保溫及隔音等性能，材料廣泛用于汽車、建筑住宅、航空、航天、軍事等領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的epdm橡膠發(fā)泡海綿材料主要原料是epdm橡膠和其他的原材料配比經(jīng)過(guò)加工混合，再通過(guò)平板硫化機(jī)高溫高壓一段硫化發(fā)泡而形成海綿。國(guó)內(nèi)的epdm橡膠發(fā)泡海綿材料普遍是開(kāi)孔發(fā)泡，其性能不如閉孔發(fā)泡。

2、傳統(tǒng)橡膠材料主要依賴于石化產(chǎn)品，使用過(guò)程中可能釋放有害物質(zhì)，難以降解，對(duì)環(huán)境造成污染。

3、傳統(tǒng)橡膠發(fā)泡工藝復(fù)雜，需高溫高壓及大量化學(xué)添加劑，工藝參數(shù)不易控制，生產(chǎn)過(guò)程能耗高，容易導(dǎo)致材料性能不一致。

4、現(xiàn)有材料在韌性、彈性、強(qiáng)度、密度和耐磨性方面雖然表現(xiàn)良好，但在環(huán)保性能和生物降解性方面存在顯著不足，難以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。

5、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種環(huán)保型橡膠發(fā)泡海綿材料及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了環(huán)保型橡膠發(fā)泡海綿材料及其制備方法，解決了傳統(tǒng)橡膠材料主要依賴于石化產(chǎn)品，使用過(guò)程中可能釋放有害物質(zhì)，難以降解，對(duì)環(huán)境造成污染的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：環(huán)保型橡膠發(fā)泡海綿材料及其制備方法，包含以下組分：epdm橡膠100重量份占比40％-45％，硅酸鹽類填充劑70-80重量份占比28％-32％，環(huán)保型碳酸鈣10-20重量份占比4％-8％，植物基加工助劑1-2重量份占比0.4％-0.8％，過(guò)氧化物類硫化劑2-3重量份占比0.8％-1.2％，促進(jìn)劑1-2重量份占比0.4％-0.8％，硬脂酸1-2重量份占比0.4％-0.8％，納米氧化鋅7-9重量份占比2.8％-3.6％，生物基分散劑2-3重量份占比0.8％-1.2％，碳酸氫鈉5-7重量份占比2％-2.8％，偶氮二甲酰胺2-4重量份占比0.8％-1.6％，天然抗氧劑1-2重量份占比0.4％-0.8％，環(huán)保型抗氧劑1-2重量份占比0.4％-0.8％，環(huán)保型防護(hù)蠟2-3重量份占比0.8％-1.2％，植物基軟化劑5-10重量份占比2％-4％，納米硅補(bǔ)強(qiáng)劑10-15重量份占比4％-6％，天然纖維素5-10重量份占比2％-4％，環(huán)保型增韌劑3-5重量份占比1.2％-2％。

3、具體的，所述的橡膠材料通過(guò)在發(fā)泡和硫化過(guò)程中進(jìn)行溫度和壓力的控制，使其具有良好的發(fā)泡均勻性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

4、優(yōu)選的，所述的植物基加工助劑為從植物油提取的加工助劑，包括但不限于大豆油、蓖麻油或椰子油，所述的過(guò)氧化物類硫化劑為過(guò)氧化二異丙苯或過(guò)氧化二叔丁基。

5、具體的，通過(guò)使用植物基加工助劑，可以提高材料的柔韌性和環(huán)保性能，而使用過(guò)氧化二異丙苯或過(guò)氧化二叔丁基作為硫化劑，能夠在降低硫化溫度的同時(shí)提高硫化效率。

6、植物基加工助劑的使用使得材料在加工過(guò)程中具有更好的流動(dòng)性和柔韌性，減少了能耗。

7、過(guò)氧化二異丙苯或過(guò)氧化二叔丁基作為硫化劑，硫化過(guò)程中釋放出的氣體較少，環(huán)保性更佳。

8、優(yōu)選的，所述的生物基分散劑為從天然來(lái)源提取的分散劑，包括但不限于檸檬酸酯、植物基表面活性劑或植物基甘油酯，所述的天然抗氧劑為從天然來(lái)源提取的抗氧劑，包括但不限于維生素e、綠茶提取物或迷迭香提取物。

9、具體的，通過(guò)使用檸檬酸酯和植物基表面活性劑，可以顯著改善填充劑在橡膠基體中的分散性，增強(qiáng)材料的物理性能；而通過(guò)添加維生素e和綠茶提取物等天然抗氧劑，可以有效延長(zhǎng)材料的使用壽命。

10、生物基分散劑如檸檬酸酯、植物基表面活性劑，能夠有效降低填充劑的團(tuán)聚現(xiàn)象，使材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)更均勻。

11、天然抗氧劑如維生素e和綠茶提取物，具有良好的抗氧化能力，可以防止材料在長(zhǎng)期使用中的老化和性能下降。

12、優(yōu)選的，所述的環(huán)保型抗氧劑為環(huán)保型抗氧化劑，包括但不限于丁苯基-1,4-二氫喹啉或受阻胺類抗氧劑，所述的環(huán)保型防護(hù)蠟為從天然來(lái)源提取的防護(hù)蠟，包括但不限于蜂蠟、植物蠟或棕櫚蠟。

13、具體的，通過(guò)使用丁苯基-1,4-二氫喹啉和受阻胺類抗氧劑，材料的抗老化性能得以增強(qiáng)，防護(hù)蠟如蜂蠟和植物蠟的使用，提供了良好的表面保護(hù)作用，防止材料在使用過(guò)程中受到環(huán)境因素的侵害。

14、環(huán)保型抗氧劑能夠在較低濃度下提供有效的抗氧化保護(hù)，延長(zhǎng)材料的使用壽命。

15、天然防護(hù)蠟如蜂蠟、植物蠟，不僅環(huán)保，而且在材料表面形成保護(hù)層，減少水分和氧氣的滲透，防止老化。

16、優(yōu)選的，所述的植物基軟化劑為從植物來(lái)源提取的軟化劑，包括但不限于大豆油、蓖麻油或菜籽油。

17、具體的，植物基軟化劑能夠顯著提高材料的柔軟性和加工性，使得材料在低溫環(huán)境下也能保持良好的性能。

18、植物基軟化劑如大豆油、蓖麻油，不僅改善材料的柔軟性，還具有較好的生物降解性，符合環(huán)保要求。

19、使用植物基軟化劑可以減少傳統(tǒng)石化產(chǎn)品的使用，降低對(duì)石油資源的依賴。

20、優(yōu)選的，所述的納米硅補(bǔ)強(qiáng)劑為納米級(jí)別的二氧化硅。

21、具體的，納米硅補(bǔ)強(qiáng)劑可以顯著提高材料的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，同時(shí)保持材料的輕量化特性。

22、納米硅補(bǔ)強(qiáng)劑具有較高的表面積，能夠在橡膠基體中形成更加緊密的填充，增強(qiáng)材料的力學(xué)性能。

23、納米級(jí)別的二氧化硅在增強(qiáng)材料強(qiáng)度的同時(shí)，不增加材料的重量，保持其輕便特性。

24、一種環(huán)保型高性能橡膠發(fā)泡海綿材料的制備方法，包括以下步驟：

25、按權(quán)利要求1所述比例配制原料；

26、將各組分在密煉機(jī)中充分混煉；

27、將混煉后的橡膠材料通過(guò)擠出機(jī)或壓延機(jī)進(jìn)行預(yù)成型；

28、將預(yù)成型的橡膠坯料置于模具中加熱發(fā)泡和硫化；

29、將硫化后的發(fā)泡橡膠材料從模具中取出，進(jìn)行冷卻和修整。

30、具體的，通過(guò)在混煉過(guò)程中精確控制溫度和時(shí)間，可以確保各組分的均勻分布，避免因局部過(guò)熱或過(guò)冷導(dǎo)致的材料性能不一致。

31、在混煉過(guò)程中，控制密煉機(jī)的溫度在90-110℃，轉(zhuǎn)速在30-60rpm，時(shí)間控制在5-10分鐘，以確保材料的均勻性和穩(wěn)定性。

32、優(yōu)選的，所述混煉步驟使用密煉機(jī)進(jìn)行，密煉機(jī)的轉(zhuǎn)速為30-60rpm，混煉時(shí)間為5-10分鐘，混煉溫度控制在90-110℃。

33、具體的，通過(guò)調(diào)節(jié)密煉機(jī)的轉(zhuǎn)速和混煉時(shí)間，可以優(yōu)化材料的加工性能和最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

34、合適的密煉機(jī)轉(zhuǎn)速和時(shí)間可以確保材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻分布，避免過(guò)度混煉導(dǎo)致的材料降解。

35、控制混煉溫度可以防止橡膠基體的熱降解，提高材料的穩(wěn)定性和加工性能。

36、將混煉后的橡膠材料通過(guò)擠出機(jī)或壓延機(jī)進(jìn)行預(yù)成型：將混煉后的材料制成所需的片材或坯料形狀，便于后續(xù)加工。

37、將預(yù)成型的橡膠坯料置于模具中加熱發(fā)泡和硫化：在高溫高壓下，橡膠材料發(fā)泡并完成硫化過(guò)程。

38、優(yōu)選的，所述發(fā)泡和硫化步驟中溫度控制在150-180℃，采用平板硫化機(jī)，硫化時(shí)間為10-20分鐘，硫化壓力為10-20mpa。

39、具體的，通過(guò)控制硫化溫度、時(shí)間和壓力，可以獲得均勻的發(fā)泡結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的力學(xué)性能。

40、平板硫化機(jī)能夠提供穩(wěn)定的壓力和溫度環(huán)境，確保材料的均勻發(fā)泡和充分硫化。

41、適當(dāng)?shù)牧蚧瘻囟群蜁r(shí)間可以使橡膠材料內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行，形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高材料的強(qiáng)度和彈性；

42、將硫化后的發(fā)泡橡膠材料從模具中取出，進(jìn)行冷卻和修整：使得成品材料達(dá)到最終的物理和機(jī)械性能要求。

43、優(yōu)選的，所述原料配制步驟中將天然纖維素與納米硅補(bǔ)強(qiáng)劑一同添加以提高材料的均勻性。

44、具體的，通過(guò)將天然纖維素與納米硅補(bǔ)強(qiáng)劑一同添加，可以顯著提高材料的均勻性和整體性能，確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量一致性。

45、天然纖維素與納米硅補(bǔ)強(qiáng)劑的協(xié)同作用，可以增強(qiáng)材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

46、通過(guò)在原料配制過(guò)程中精確控制這兩種成分的添加量，可以提高材料的抗拉強(qiáng)度和耐磨性能。

47、添加天然纖維素不僅環(huán)保，而且可以改善材料的加工性能，減少加工過(guò)程中的能耗和成本。

48、本發(fā)明提供了環(huán)保型橡膠發(fā)泡海綿材料及其制備方法。具備以下有益效果：

49、1、本發(fā)明通過(guò)采用了一系列植物基和生物基的加工助劑、分散劑、抗氧劑和防護(hù)蠟，這些來(lái)自天然來(lái)源的材料不僅降低了對(duì)石化產(chǎn)品的依賴，提升了材料的環(huán)保性，還改善了材料的柔韌性、分散性和抗氧化性能。

50、2、本發(fā)明通過(guò)引入納米硅補(bǔ)強(qiáng)劑和纖維素納米晶，顯著提升了材料的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，同時(shí)保持材料的輕量化特性，納米級(jí)別的二氧化硅具有較高的表面積，可以在橡膠基體中形成更加緊密的填充，增強(qiáng)材料的力學(xué)性能，而纖維素納米晶不僅增強(qiáng)了材料的強(qiáng)度，還提高了其均勻性和整體性能。

51、3、本發(fā)明在制備過(guò)程中，通過(guò)精確控制密煉機(jī)的轉(zhuǎn)速、混煉時(shí)間和溫度，以及發(fā)泡和硫化過(guò)程中的溫度、時(shí)間和壓力，確保了材料的均勻發(fā)泡和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)性能。采用平板硫化機(jī)進(jìn)行硫化，可以提供穩(wěn)定的壓力和溫度環(huán)境，確保材料的均勻發(fā)泡和充分硫化，從而獲得優(yōu)異的力學(xué)性能和使用壽命。