海绵橡胶

海绵橡胶

1简介

海绵橡胶。海绵状多孔结构的硫化橡胶。有开孔、闭孔、混合孔和微孔之分。可制成软橡胶或硬橡胶制品。质轻、柔软、有弹性、不易传热。具有防震、缓和冲击、绝热、隔音等作用。用合成橡胶制成的还具有耐油、耐老化、耐化学药品等特点。广泛用于汽车、飞机、化学、日用品等工业，用作保温、隔音、防震材料，以及制座垫、床垫、医疗机械、卫生用品、体育用品等。可由生橡胶中加起泡剂（如碳酸铵、尿素、偶氮二异丁腈等）或上浓缩的胶乳经搅拌鼓入空气，再经硫化而成。

2成分材料

所有的橡胶，EVA(乙烯一醋酸乙烯醋)，高苯乙乙烯，以及橡塑共混的热塑性弹性体，均可用来制造海绵橡胶。具体胶种的选择，应根据制品的使用条件、制品物化性能的指标、制造方法及加工性能等进行综合考虑来确定。

普通的海绵橡胶主要选用天然橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶;档次较低(如胶鞋普通中底)的可使用再生胶;高级无臭鞋垫使用EVA/橡胶并用，制造微孔鞋底可采用EVA或高苯乙烯与通用橡胶并用，或采用丁睛橡胶与聚氯乙烯共混;耐油的可选用丁睛橡胶、氯丁橡胶、丁睛橡胶/聚氯乙烯、环氧化天然橡胶等;要求耐热、耐臭氧老化时，可选用三元乙丙橡胶和硅橡胶;轻质(相对密度小于1)且高硬度(不小于80)、弯折回弹性优异的发泡片材常要用塑料/橡胶并用，单靠sBs或橡胶难以达到此综合要求。

从使用寿命、工艺、成本等综合考虑，较为理想的胶种是三元乙丙橡胶、氯丁橡胶;天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶及其与塑料的共混料，多用于制造民用海绵橡胶制品。三元乙丙橡胶、氯丁橡胶多用于制造工业海绵橡胶制品。

3配方及制备

3.1发泡剂的要求

用于海绵橡胶的发泡剂，应满足如下要求。

①贮存稳定性好，对酸、碱、光、热稳定。

②无毒、无臭、对人体无害，发泡后不产生污染，无臭味和异味。

③分解时产生的热量小。

④在短时间内能完成分解作用，且发气量大，可调节。

⑤粒度均匀、易分散，粒子形态以球形为好。

⑥在密闭的模腔中能充分分解。

选择发泡剂时应该注意以下几个特性:①分解温度;②分解气体的量;③分解时产生的热量(放热反应、吸热反应);④分解气体和分解生成物的异味、毒性等卫生性能;⑤混炼时的分散性能;

⑥与生胶的相容性;⑦与硫化体系的匹配性;⑧对制品的污染性;⑨操作安全性;⑩贮存稳定性等。

3.2硫化体系的选择设计

海绵橡胶硫化体系的原则是，使胶料的硫化速度与发泡剂的分解速度相匹配。

不同的胶种选择不同的硫化体系。通用橡胶，如天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶等，采用硫黄一促进剂硫化体系，硫黄的用量为1.5一3.0份。促进剂采用DM(或CZ)与TMTD,PZ,D,M 等并用，促进剂M,DM,CZ,DZ,TMTD,PZ等单用或并用也可作海绵橡胶的促进剂，但用量较实心制品多一些。硅橡胶、三元乙丙橡胶、丁睛橡胶、EVA、聚氯乙烯/丁睛橡胶以及某些橡塑共混材料，可选用过氧化物硫化体系，此时应注意过氧化物的用量是按聚合物的交联效率来计算的，其用量的增减只能控制交联密度的大小。使用过氧化物硫化的硫化时间，应按它在硫化温度下的半衰期来决定，一般取其硫化温度下半衰期的5-10倍即可。

3.3硫化过程中硫化速度与发泡速度的关系

海绵橡胶硫化速度和发泡速度的平衡非常重要(见表3)发泡过早于硫化时气体由橡胶表面跑掉,造成发泡不足和表面不光滑;若硫化过早于发泡时,胶料粘度增大,发泡困难,造成发泡不足。因此,适当调节硫化速度很重要,因它对海绵橡胶的密度(发泡倍率)、吸水率(开孔气泡增加而吸水率增大)和表皮状态是否良好有极大影响。

表3 硫化速度与海绵结构

硫化条件与状态海绵结构

发泡先于硫化易变成开孔,气泡不均匀,表皮粗糙

硫化先于发泡易变成闭孔,微气泡,表面良好

发泡和硫化同时进行较理想,但实施困难

硫化不足发泡不均,物理性能差,易变形

最佳硫化发泡均匀,物理性能良好

硫化过度发泡度降低,表面硬化或软化

低温长时间低速硫化表皮薄,一般开孔多

高温短时间高速硫化表皮厚,一般闭孔多

3.4海绵橡胶硫化速度和发泡速度的平衡

发泡早于硫化时，大量气体分解出来时，橡胶分子仍处于未交联的自由状态，形成的气孔在分解出来的气体的猛烈地冲击下孔壁塌陷或破裂，部分气体由橡胶表面跑掉，造成发泡不足和表面不光滑，形成不均匀的大孔及表皮非常薄的制品;若硫化早于发泡时，当发泡剂开始分解产生气体时，胶料已产生相当程度的交联，胶料薪度增大，发泡剂分解出来的气体受硫化橡胶的束缚难以使橡胶起泡，发泡困难，造成发泡不足。其结果是所生产出来的海绵为厚表皮的小孔制品，发泡程度低、硬度高、弹性低。因此，适当调节硫化速度很重要，因它对海绵橡胶的密度(发泡倍率)、吸水率(开孔气泡增加而吸水率增大)和表皮状态是否良好有极大影响。

4加工方法

4.1塑炼

所谓塑炼，就是从外部向生胶毕加机械剪切力，解开分子间的凝聚力，切断分子链，降低生胶的6性，使之具有一定的可塑度，使配合剂的混合和混炼加工容易进行的一道工序。塑炼分为低温塑炼和高温塑炼两种。对于EPDM等合成橡胶而言，橡胶供应商在聚合阶段就已经调整了适用于制造海绵橡胶的各种ARF33P度。因此，不需要进行塑炼。但是，对于天然橡胶，塑炼还是必需的，塑炼胶的可塑度应保持在0.56以上，这主要基于以下几点考虑:a.生胶充分的塑炼，使它便于混炼，各种配合剂能很好地分散到橡胶中去，使发泡均匀;b.高的可塑性，便于胶料发矶，在发泡的过程中阻力降低;c.能减少硫化制品的收缩性。可逸塑性的大小，对海绵底的收缩影响很大。在海绵橡胶的制造过程中，橡胶a度越低，胶料越容易膨胀，越能够制得泡孔均匀，收缩率小的海绵橡胶。

4.2混炼

混炼胶的熟化制造海绵橡胶的技术关键就是混炼胶的熟化。;在海绵橡胶生产过程中，混炼胶熟化极为重要。所谓熟化就是在生胶中加人配合剂混炼后，使混炼胶停放一段时间，可缓爱和其在加工等过程中产生的残余变形，增进配合剂(发泡剂、硫黄、促进剂等)的溶解和迁移稳定性，使其物理性能、加工性能等得到改善。

4.3发泡剂的分散性