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硅灰石行业新闻

高活性硅灰石粉在运动鞋底中的应用

作者: tom123 时间:2022-05-19 14:47:45 阅读:102

高活性硅灰石粉体材料在运动鞋底材料中的应用

 

应用背景

在传统胶靴的生产过程中,企业通常采用白炭黑作为填充材料,这种填充材料不仅价格昂贵,而且对环境造成污染。为了解决这一问题,公司研发出一种新型环保胶靴,以硅灰石粉替代白炭黑作为填充材料,以硅烷偶联剂、相容剂、流动性促进剂等助剂改性硅灰石粉体材料。该胶靴具有耐磨、耐高温、耐腐蚀、防静电等特点,不仅可以满足运动员在比赛中的需求,还可以用于日常生活中的保暖。

 

硅灰石粉体的针状结构使其可用作塑料、橡胶等高聚物材料的增强材料①,但未经表面处理的硅灰石粉与有机高聚物的相容性差,难以在高聚物材料中均匀分散,必须对其进行适当的表面改性,以增加相容性。通过对硅灰石粉进行表面预处理、处理,可防止粒径小时易于集聚的现象发生,有利于硅灰石粉体材料在高聚物中的分散,增加比表面积,同时利用其具有的短纤维的特性,在高聚物分子链内产生类似交联的效果,受外力时容易分散应力。提高高聚物制品的力学性能。

 

在偶联处理的基础上加入相容剂,增加填料表面偶联处理效果,并增加填料表面接枝反应机会,实现偶联链的增长,提高硅灰石粉体材料界面与高聚物界面的相容、粘接、缠绕作用,提高改性效果。相容剂也称增容剂、高分子偶联剂,是一种新颖的塑料助剂。相容剂的作用,是增加两种聚合物的相容性,使之两种聚合物间粘接力增大,形成稳定的结构,使分散相和连续相均匀,即相容化。相容剂之所以能使两种性质不同的聚合物相容化,是通过嵌段或接枝相容,以改善两种以上高分子之间共混互不相容的聚合物(通常,一种是极性聚合物,另一种是非极性聚合物)而加入的第三组分,是因为在其分子中具有分别能与两种聚合物进行物理或化学结合的基团的缘故。相容剂在热力学本质上可以理解为界面活性剂,在高聚物体系中使用的相容剂一般具有较高的分子量,一定温度下经混合混炼后,相容剂将被局限在两种高分子之间的界面上,起到降低界面张力、增加界面层厚度、降低分散粒子尺寸的作用,使体系最终形成具有宏观均匀微观相分离特征的热力学稳定的相态结构。由于相容剂对高分子合金体系的混合性和稳定性会产生重要的影响.可应用于塑料与填料的偶联。

 

 

高活性硅灰石粉体配方:

硅灰石粉100

偶联剂1~1.4

氧化石蜡1~3

相容剂5~8

Affinity树脂1~3

 

高活性硅灰石粉体材料制备工艺过程:

硅灰石粉预 硅灰石粉活性处理 硅灰石粉高活性处理加入 双螺杆挤出机 处理 100℃ → 高搅内温 90℃加入 → 氧化石蜡 3 分钟后加入相容剂 → 制浓缩母料 2 小时 偶联剂搅拌 20 分钟 affinity 等树脂搅拌 1分钟

 

高活性硅灰石粉体材料运动鞋材的生产过程:

 硅灰石粉     

 

高活性硅灰石填充入运动鞋底材料后的效果如图3-1、 图3-2

从图3-1可以看出,未经大分子相容剂处理的硅灰石填充试样断裂面比较光滑,硅灰石简单地堆砌在材料空隙中,与胶体粘接性不好,未融合于胶体结构中。由此可见,未经大分子相容剂处理的硅灰石不能与胶体形成较强的界面结合,使两者的界面成为复合材料中最薄弱的部分,整体降低了复合材料的承载能力。

 硅灰石粉     

 

从图3-2可以看出,硅灰石经过大分子相容剂的高活性处理后,硅灰石纤维根部与胶体紧密相连,其被拔出的部分表面粗糙,附着的胶体较多,这说明能够在胶体和硅灰石之间形成较强的界面结合。试样的断面较为粗糙,两者的界面较为粗糙,这说明大分子相容剂处理能使硅灰石和胶体形成更强的界面结合,在复合材料受到外力作用时,经大分子相容剂处理的硅灰石可以承载和传递更多的应力,对胶体起到更好的增强效果。

 

小结

通过对硅灰石粉进行常规表面改性后,在填料表面继续以大分子偶联剂进行接枝反应或包覆处理。而后再加入运动鞋材料中,形成核--壳结构,达到刚性增韧的目的,使高活性硅灰石粉体材料在运动鞋材料中的应用达到高性价比,采用高活性硅灰石粉体材料后,硅灰石粉在运动材料中的顶替白炭黑用量由原5%可提高至目前的45%,且原先沿用的工艺、设备基本不变。避免填料的加入劣化制品的力学性能,可在某些方面取代纳米级填料、白碳黑等⑤较昂贵的填料、提升制鞋行业的科技水平。

 


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