本發明涉及聚合物泡沫材料領域，具體涉及一種高耐磨橡塑共混發泡材料及其制備方法。
背景技術：
聚合物發泡材料是指以聚合物(塑料、橡膠、彈性體或天然高分子材料)為基礎而其內部具有無數氣泡的微孔材料。典型的發泡材料較多，如聚氨酯(pu)泡沫、聚苯乙烯(ps)泡沫、聚烯烴泡沫、聚氯乙烯(pvc)泡沫、酚醛泡沫以及天然高分子發泡材料，但是橡塑共混發泡材料較少。
采用超臨界流體快速降壓法(物理發泡)制備熱塑性聚合物的發泡材料，一般得到的是具有孔結構的泡沫材料，泡孔與泡孔之間彼此獨立。而采用改進的超臨界二氧化碳降壓發泡法一次注氣、連續升溫、多次卸壓的處理，使樣品內部泡孔具有連通性，但是實驗處理過程復雜，泡孔結構不易控制，樣品內部泡孔的尺寸較大，不在微孔塑料的范圍。
技術實現要素：
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種高耐磨橡塑共混聚合物發泡材料。該發泡材料泡孔分布均勻，具備高耐磨性能，在包括家庭日常用品、交通工具、絕緣材料、包裝材料、電器、運動設施、電子產品和化學以及紡織的行業中具有廣泛應用；同時，高耐磨橡塑共混發泡材料在軍事、航空航天等尖端領域也發揮著很重要的作用。
本發明的目的還在于提供所述的一種高耐磨橡塑共混聚合物發泡材料的制備方法。該方法以橡/塑共混為基材，采用復合環保型發泡劑偶氮二甲酰胺為主，發泡劑碳酸氫鈉為輔，硫磺為硫化交聯劑，無機填料高耐磨炭黑為補強劑，依次通過塑煉、混煉、發泡、硫化交聯以及快速降壓發泡工藝，制備得到所述高耐磨橡塑共混發泡材料，工藝簡單。
本發明的目的通過如下技術方案實現。
一種高耐磨橡塑共混發泡材料，按重量份計，包括如下組分：
采用塑料和橡膠作為發泡材料的基材，聚氨酯樹脂具有耐磨、彈性好的特點；而天然橡膠則是結晶橡膠，有結晶，自補強，壓縮永久變形小，力學性能好；聚氨酯樹脂和天然橡膠兩者之間的相容性好，且界面作用力強，同時可采用硫磺對兩者進行硫化交聯。
進一步地，所述促進劑a為促進劑dz(n.n’-二環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺)。
進一步地，所述促進劑b為促進劑cm(環己基苯并噻唑次磺酰胺)。
進一步地，所述活化劑為硬脂酸。
進一步地，所述化學發泡劑包括主發泡劑偶氮二甲酰胺和輔發泡劑碳酸氫鈉，且主發泡劑偶氮二甲酰胺和輔發泡劑碳酸氫鈉的質量比為2：1～10：1。
采用無污染的碳酸氫鈉為輔發泡劑，成本低廉，且有利于環境保護。
進一步地，所述硫化交聯劑為硫磺。
制備上述任一項所述的一種高耐磨橡塑共混發泡材料的方法，包括如下步驟：
(1)將聚氨酯樹脂和天然橡膠在開煉機中混合后進行塑煉，得到橡膠/塑料共混物；
(2)在步驟(1)得到的橡膠/塑料共混物中加入其余組分，混合均勻后繼續在開煉機中進行混煉；
(3)將步驟(2)混煉得到的物料在置于模具中，再放入平板硫化機中進行高溫發泡、硫化交聯，得到共混發泡材料；
(4)將步驟(3)得到的共混發泡材料采用快速降壓法進行快速降壓發泡后，冷卻定型，得到所述高耐磨橡塑共混發泡材料。
進一步地，步驟(1)中，所述塑煉是在常壓下60～160℃塑煉3～15min，塑煉過程為在熔點附近溫度范圍進行塑化、包輥塑煉，通過剪切力降低了聚合物相對分子質量，降低了聚合物粘度，更有利于加工成型。
進一步地，步驟(2)中，所述混煉是在常壓下60～160℃混煉5～15min。
進一步地，步驟(3)中，所述高溫為120～220℃的溫度條件。
進一步地，步驟(3)中，所述發泡是在120～220℃下發泡5～30min，排氣0～5次。
進一步地，步驟(3)中，硫化交聯劑進行交聯的溫度和發泡劑分解的溫度大致相等，在進行發泡過程中，同時發生硫化交聯，且硫化交聯的速度要大于發泡的速度。
進一步地，步驟(4)中，所述快速降壓發泡是以3～80mpa/s的降壓速率降壓至0.1～0.3mpa。
與現有技術相比，本發明具有如下優點和有益效果：
(1)本發明通過橡/塑共混，選擇環保型發泡劑、優化得到最佳配方，通過簡單的加工工藝制備得到高耐磨橡塑共混發泡材料，成本低廉，有利于環境保護；
(2)本發明制備過程中，通過優化制備過程中的壓力、溫度、降壓速率、聚合物發泡材料配比以及發泡時間等實驗條件，從而得到發泡效果優良的高耐磨發泡材料，以滿足不同需要；
(3)本發明的高耐磨橡塑共混發泡材料中，泡孔為閉孔結構，具有泡孔均一、形狀穩定、高耐磨、力學強度高的優點，有利于廣泛應用于個人裝備或墊層材料等領域；
(4)本發明制備方法工藝簡單，采用常規設備進行加工，易于實現工業化生產。
附圖說明
圖1為實施例1制備的高耐磨橡塑共混發泡材料的斷面掃描電鏡圖。
具體實施方式
以下結合具體實施例和附圖對本發明的技術方案作進一步闡述，但本發明不限于此。
實施例1
一種高耐磨橡塑共混發泡材料，按重量份計，包括如下組分：
聚氨酯樹脂100份，天然橡膠50份，促進劑adz1.5份，促進劑bcm1.0份，硬脂酸1.2份，氧化鋅1.5份，偶氮二甲酰胺3.0份，碳酸氫鈉1.0份，高耐磨炭黑50份，硫磺3.0份。
制備上述的一種高耐磨橡塑共混發泡材料，具體包括如下步驟：
(1)將聚氨酯樹脂和天然橡膠在開煉機中混合后，常壓下80℃塑煉5min，得到橡膠/塑料共混物；
(2)在步驟(1)得到的橡膠/塑料共混物中加入其余組分，混合均勻后繼續在開煉機中常壓下80℃混煉12min；
(3)將步驟(2)混煉得到的物料置于模具中，再放入平板硫化機中150℃下發泡15min，排氣1次，同時硫化交聯，得到共混發泡材料；
(4)將步驟(3)得到的共混發泡材料采用快速降壓法以80mpa/s的降壓速率快速降壓發泡，降壓至0.1mpa，冷卻定型，得到所述高耐磨橡塑共混發泡材料。
制備的高耐磨橡塑共混發泡材料的斷面掃描電鏡圖如圖1所示，由圖1可知，發泡材料的泡孔大小均一、形狀穩定、間隙適中。
實施例2
一種高耐磨橡塑共混發泡材料，按重量份計，包括如下組分：
聚氨酯樹脂100份，天然橡膠40份，促進劑adz0.5份，促進劑bcm0.5份，硬脂酸0.5份，氧化鋅0.5份，偶氮二甲酰胺2.0份，碳酸氫鈉1.0份，高耐磨炭黑30份，硫磺2.0份。
制備上述的一種高耐磨橡塑共混發泡材料，具體包括如下步驟：
(1)將聚氨酯樹脂和天然橡膠在開煉機中混合后，常壓下60℃塑煉15min，得到橡膠/塑料共混物；
(2)在步驟(1)得到的橡膠/塑料共混物中加入其余組分，混合均勻后繼續在開煉機中常壓下160℃混煉5min；
(3)將步驟(2)混煉得到的物料置于模具中，再放入平板硫化機中220℃下發泡5min，排氣0次，同時硫化交聯，得到共混發泡材料；
(4)將步驟(3)得到的共混發泡材料采用快速降壓法以10mpa/s的降壓速率快速降壓發泡，降壓至0.3mpa，冷卻定型，得到所述高耐磨橡塑共混發泡材料。
制備的高耐磨橡塑共混發泡材料的斷面掃描電鏡圖參見圖1，發泡材料的泡孔大小均一、形狀穩定、間隙適中。
實施例3
一種高耐磨橡塑共混發泡材料，按重量份計，包括如下組分：
聚氨酯樹脂100份，天然橡膠60份，促進劑adz3.5份，促進劑bcm3.5份，硬脂酸4.5份，氧化鋅5.5份，偶氮二甲酰胺9.0份，碳酸氫鈉1.0份，高耐磨炭黑80份，硫磺8.0份。
制備上述的一種高耐磨橡塑共混發泡材料，具體包括如下步驟：
(1)將聚氨酯樹脂和天然橡膠在開煉機中混合后，常壓下160℃塑煉3min，得到橡膠/塑料共混物；
(2)在步驟(1)得到的橡膠/塑料共混物中加入其余組分，混合均勻后繼續在開煉機中常壓下60℃混煉15min；
(3)將步驟(2)混煉得到的物料置于模具中，再放入平板硫化機中120℃下發泡30min，排氣5次，同時硫化交聯，得到共混發泡材料；
(4)將步驟(3)得到的共混發泡材料采用快速降壓法以50mpa/s的降壓速率快速降壓發泡，降壓至0.2mpa，冷卻定型，得到所述高耐磨橡塑共混發泡材料。
制備的高耐磨橡塑共混發泡材料的斷面掃描電鏡圖參見圖1，發泡材料的泡孔大小均一、形狀穩定、間隙適中。
將實施例1～3制備得到的高耐磨橡塑共混發泡材料室溫放置24h后，按照gb/t9867-2008測定磨耗體積，gb/t533-2008測定密度，gb/t528-2009測定拉伸性能，gb/t531.1-2008測定邵爾硬度，測量數據如表1所示。
表1實施例1～3制備的高耐磨橡塑共混發泡材料測試數據
由表1可知，實施例1～3均可獲得質輕、具有良好拉伸性能的高耐磨(磨耗體積均小于200mm3)的發泡材料，對于實施例3的配方耐磨性能最佳，磨耗體積只有148mm3。
并且，經過多次重復試驗，用din耐磨試驗機、硬度計、密度計、萬能拉力機對材料的性能進行了檢測，實施例1～3制備的高耐磨橡塑共混發泡材料的密度在0.1～0.7g/cm3，拉伸強度均大于15mpa，磨耗體積均低于200mm3，硬度在25～50度(邵氏)。
因此所得發泡材料密度、磨耗體積小，拉伸強度高；質輕，表面平整光滑，形態穩定、均一，無異味，彈性好，強度高，具有很好的使用價值。