合金颗粒掺杂在橡胶鞋底的研究方案设计czvw.docx

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1、合金颗粒粒掺杂在在橡胶鞋鞋底的研研究方案案设计耐磨性能能是橡胶胶制品的的一项重重要指标标，例如如橡胶轮轮胎、密密封件、传传送带、活活塞环及及鞋底等等，在使使用过程程中必然然产生摩摩擦与磨磨损，这这些都与与材料失失效和安安全性密密切相关关中国国是一个个产鞋大大国，消消费量也也是非常常可观，提提高橡胶胶鞋底的的耐磨性性，可以以带来相相当可观观的经济济效益和和社会效效益新的抗磨磨损材料料发展有有两个显著著特点：第一是是由单一一材料向向复合材材料发展展，在材材料中加加入颗粒粒、晶须须和纤维维等增强强材料以以提高耐耐磨性；第二是是采用近近代表面面技术制制造高性性能耐磨磨损材料料目前前，人们们比较倾倾向于

2、复复合材料料的研发发：采用干干法混炼炼工艺在在橡胶中中加入5510的稀土土氧化铈铈，提高高了橡胶胶的耐磨磨性；在乙丙橡橡胶内添添加一定定比例的的氮化硅硅，提高了了其耐磨磨性；合肥开开尔纳米米公司应应用自主主生产的的纳米级级非晶氮氮化硅(平均粒粒径 220nmm)研制制的在主主体材料料为EPPDM的的波纹管管中添加加 1155份 NNSN粉粉橡胶超超耐磨补补强剂,取得良良好效果果.由于干法法混炼工工艺简单单，生产产方便，但但不能将将稀土颗颗粒很好好地均匀匀分布在在生胶中中，尤其其是稀土土含量高高时，稀稀土颗粒粒容易产产生局部部团聚而而导致应应力集中中，使样样品强度度下降，耐耐磨性降降低。最重要要

3、的一点点是，稀稀土的价价格比较较高，在在鞋底中中添加稀稀土氧化化物，提提高了鞋鞋类制品品的成本本。而陶陶瓷制品品具有高高硬度，耐耐磨，耐耐腐蚀耐耐高温，取取材广泛泛，价格格低廉等等特点，比比较适合合鞋底用用聚氨酯酯橡胶的的掺杂，以以提高橡橡胶鞋底底的耐磨磨性。陶陶瓷材料料的成份份主要是是氧化硅硅、氧化化铝、氧氧化钾、氧氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化钛等。另外，金金刚石橡橡胶轮胎胎的制造造工艺发发明专利利（专利利号：9951005999122）在胎冠冠原料中中添加重重量比为为200010000：1的金刚石石单晶（粒粒度：330880目），制成成金刚石石橡胶轮轮胎。与普通通橡胶轮轮胎比较较，

4、其耐耐磨性能能得到大大大改善善。所以我们们，现在在选取氧氧化铝陶陶瓷及一一定配比比的金刚刚石，掺掺杂到聚聚氨酯鞋鞋底中，既既提高了了聚氨酯酯鞋底的的耐磨性性，又能能极大的的降低成成本。这这是一种种比较可可行的途途径。我们现在在所要解解决的问问题是由由于常用用无机物物与有机机物间的的相容性性较差，因因此难以以保证复复合材料料的两相相界面间间具有良良好的亲亲和性，当当加入量量大于一一定值时时，材料料的耐磨磨性反而而下降在橡胶胶结合剂剂中，由由于大尺尺寸颗粒粒对结合合剂粘附附结合力力不足和和在硫化化过程中中的橡胶胶结合剂剂中的颗颗粒表面面周围形形成“微裂纹纹”，使磨磨粒与橡橡胶结合合把持不不牢。在提

5、高工工具中橡橡胶结合合剂与金金刚石颗颗粒的结结合力中中提到，“微裂纹”的发生可解释为，当橡胶结合剂的工具在加热硫化过程中，强烈地流动形成硬橡胶的反应，聚合作用和聚合物分解，并伴随有气体产物排出 (H2S，SO2，HC1，H20，NH3)。 当外部压力去掉并将工具从压模中取出，它将受热的影响而快速膨胀，使粘结剂同掺杂颗粒结合力弱化。结果在掺杂颗粒周围形成充满气体的空隙，使粘结剂与掺杂结合强度急剧下降。用 C-0122A酚粘粘结剂和和 AM-9有机机硅产品品，按 75：25的的体积比比配制的的填料涂涂附磨料料颗粒，低粘度度溶液保保证它浸浸透金刚刚石颗粒粒表面所所有凸凹凹处和裂裂隙 ，明明显提高高金

6、刚石石颗粒与与橡胶粘粘结剂的的结合力力。甚至至同时往往橡胶粘粘剂中加加入适当当量 的的C-0122A酚粘粘结剂，此此时的结结合力，例例如橡胶胶粘结剂剂与 CCIII一0112A粘粘结剂形形成的簿簿涂附层层的弹性性 Pll，提高高两倍多多。一 聚氨氨酯橡胶胶鞋底生生产工艺艺及配方方1 原料料主反应应原料 多聚聚氰酸酯酯TDII,MDDI, 多元醇醇，聚醚醚2 助剂剂操作助助剂 增塑剂剂 聚氨氨酯的混混炼胶中中，增加加混炼胶胶的可塑塑性，改改善硫化化胶的低低温性能能，降低低硫化胶胶的硬度度 ，用用量不宜宜过大，否否则经济济硫化胶胶的耐磨磨性能，一一般选择择极性增增塑剂如如苯二甲甲酸酯类类，减磨剂剂

7、，进一一步提高高耐磨性性，如硅硅油，石石墨。润滑剂，主主要用于于热塑性性和混炼炼型弹性性体的加加工中，如如硬脂酸酸及其盐盐类脱模剂 必有的的助剂，常常用的有有硅橡胶胶，硅酯酯，硅油油以及石石蜡。以以及非极极性高分分子材料料，如聚聚四氟乙乙烯聚苯苯乙烯制制作模具具，减少少擦涂脱脱模剂工工序。填充剂，降降低成本本。，在在反应注注射成型型制品中中为提升升制品的的刚性和和模量，往往往加入入玻璃纤纤维作填填充剂，或或者云母母片，硅硅灰石，碳碳纤维，等等填充物物着色剂，硫化助剂剂：硫化化剂和促促进剂，仅仅在混炼炼型聚氨氨酯弹性性体中应应用。 硫化化剂包括括异氰酸酸酯，过过氧化物物和硫磺磺三类，水 链链增长

8、剂剂同时也也是二氧氧化碳气气泡的的的原料来来源交联剂 提提高泡沫沫的力学学性能催化剂（ 胺及 有机锡锡）催化化发泡剂剂凝胶反反应速率率泡沫稳定定剂 使泡沫沫稳定水解稳定定剂防霉剂阻燃剂3 配比比4生产工工艺: 1、PPU鞋底底原液的的制备 原液可可分为聚聚酯型和和聚醚型型两种。早早年开发发的为聚聚丙二醇醇体系,现多为为聚酯型型体系,因其性性能不同同,制备备方法亦亦有所不不同。聚酯型PPU鞋底底原液的的制备多多采用预预聚物法法或半预预聚物法法,一般般可制成成双组分分或三组组分,AA组分由由部分聚聚酯、扩扩链剂、匀匀泡剂和和发泡剂剂等组成成,400e770e混混匀静止止脱气而而得。在在全水发发泡体

9、系系中,发发泡剂为为水,AA组分中中的水量量必须测测定,其其含量一一般为00.4%左右。BB组分为为部分聚聚酯多元元醇与异异氰酸酯酯反应制制得的端端异氰酸酸酯预聚聚物。聚聚酯相对对分子质质量为11500020000为为宜。异异氰酸酯酯中,纯纯MDII与液化化MDII之比为为19BB1。反反应过程程中,须须加万分分之一的的抑制剂剂以阻碍碍副反应应发生,一定温温度下保保温2hh3hh即可,其中)NCOO%控制制在199%左右右。C组组分为催催化剂(加到AA组分中中则为双双组分原原液)。三三组分体体系适用用于双色色、低硬硬度的运运动鞋和和低密度度凉鞋。使使用时,先将AA组分与与C组分分混合均均匀,再

10、再与B组组分混合合即可。其其特点为为黏度和和反应活活性降低低小,产产品的硬硬度、尺尺寸变化化小及成成型稳定定性好。聚聚醚型原原液的制制备多 采用一一步法。其其中A组组分由聚聚醚多元元醇、扩扩链剂、发发泡剂、催催化剂和和匀泡剂剂等在混混合器中中充分混混匀而得得;B组组分为改改性异氰氰酸酯或或液化MMDI。 2、PUU鞋底成成型工艺艺PU鞋底底有单元元鞋底、全全聚氨酯酯靴鞋、鞋鞋帮直接接注底、硬硬鞋根和和鞋底中中间层等等整鞋和和组合鞋鞋底的模模塑。全全聚氨酯酯靴鞋的的鞋底、鞋鞋面或鞋鞋帮均由由PU制制成,其其中由微微孔PUU弹性体体制得的的全聚氨氨酯鞋,靴筒柔柔软、鞋鞋底耐磨磨、耐油油和耐化化学腐

11、蚀蚀,整鞋鞋轻便且且具有保保暖性和和舒适性性。PUU鞋底一一般采用用低压浇浇注成型型或高压压浇注成成型,少少数也用用注射模模压,其其工艺流流程如图图1。成成型设备备为鞋底底浇注机机。用于于聚酯型型PU成成型的常常压浇注注设备主主要由浇浇注机、环环行或转转台烘道道等装置置组成。在在PU鞋鞋底原液液中由于于A,BB组分均均为液体体,混合合反应剧剧烈,所所以在成成型过程程中,设设备的准准确计量量和组分分的混合合均匀性性是两个个直接影影响产品品性能的的重要因因素。对对于双色色鞋底而而言,用用双色浇浇注机模模塑,一一般采用用外加中中间板的的模具,并进行行二次浇浇注和加加热固化化。二 掺掺杂颗粒粒氧化铝铝

12、陶瓷的的生产工工艺氧化铝陶陶瓷是一一种 以以 Al2O3为主晶晶相的陶陶瓷材料料， 通通常以配配料中氧氧化铝的的含量分分为 775、880、990、995、999瓷等等。氧化化铝陶瓷瓷具有强强度高(机械强强度可达达 1550MPPa)、硬硬度高(莫氏硬硬度达 9)、耐耐磨损 、耐腐腐蚀 、耐耐高温以以及导热热性好、高高绝缘等等特点。广广泛应用用于电子子 、机机械 、化化工、医医药、光光电、航航空航天天等行业业。随着着科学技技术的发发展及制制造技术术的提高高，氧化化铝陶瓷瓷新品种种不断出出现在在现代工工业和现现代科学学领域中中将会得得到越来来越广泛泛的应用用。氧化铝陶陶瓷的生生产工艺艺一般来说说

13、，氧化铝铝陶瓷的的制备工工艺有以以下几个个步骤 ： 粉粉体的制制备及处处理 、成成形、烧烧结和最最终产品品的后加加工。每每一步工工艺的优优劣都将将影响最最终陶瓷瓷制品的的性能。原料氧化化铝陶瓷瓷最重要要的原料料是Al2O3粉。目目前，已已知All2O3有100多种同同质多相相变体，其其中主要要是Al2O3,Al2O3,Al2O3三种，其其中Al2O3的晶体体结构最最紧密，其其硬度大大、耐磨磨损、高高温稳定定，是三三种形态态中最稳稳定的晶晶态 ，具具有良好好的机械械和电学学性能 。故Al2O3通常是是制造氧氧化铝陶陶瓷最主主要 、最最常用的的原料。1. Al2O3的预烧烧 预烧是氧氧化铝陶陶瓷生

14、产产中重要要环节之之一 。由由于工业业Al2O3中含有有 YAl220。，它它在 11 2000CC以上将将不可逆逆地转变变为Al2O3，伴有有 144左右右的体积积收缩。为为消除这这种收缩缩，在制制坯前应应对工业业Al2O3进行预预烧，NNa20、Ca00等会影影响Al2O3的转化化率，使使其含量量达不到到要求。预预烧也可可以除去去Na20等物质质，提高高原料的的纯度。 1.1 预烧温度度预烧温度度偏低，则则不能完完全转变变成All2O3，且电电性能降降低；若若温度过过高，粉粉料烧结结Al2O3晶粒异异常长大大、硬度度高，不不易粉碎碎，且烧烧结活性性低。制品难难以烧结结，不利利于形成成均匀的

15、的结构。一一般情况况下，AAl2O3粉体煅煅烧温度度控制在在 14400-14550。1.2 添加物工业中预预烧氧化化铝时，通通常要加加入适量量添加物物，如：H3BB04、NHH4F、AA1F33等，加加入量一一般为 0.33，添添加物可可以降低低预烧温温度、促促进晶型型转化、排排除 NNa20等杂杂质。硼硼酸盐除除碱效果果好，氟氟化物可可促进晶晶型转变变，且收收缩大、活活性好，还原气气氛也有有利于排排除 NNa20等杂杂质。 1.3 颗粒级级配 由于颗粒粒细度对对制品性性能影响响很大，预预烧过的的Al2O3需要粉粉碎磨细细。超细细、活性性高的AAl2O3粉体制制备是获获得细晶晶而高强强氧化铝

16、铝陶瓷的的首要条条件。AAl2O3粉体颗颗粒越细细，缺陷陷越多，活活性也越越大，可可促进烧烧结，制制成的陶陶瓷强度度也越高高，细的晶晶粒还能能妨碍微微裂纹的的发展不易造造成穿晶晶断裂，有利于于提高断断裂韧性性，还可可提高耐耐磨性。所所以，降降低All2O3粉体粒粒度，有有利于制制备高性性能的AAl2O3制品。制制作氧化化铝陶瓷瓷的微粉粉最佳粒粒度为 0111 m，我我国目前前一般在在 7 m左右右 细颗粒含含量在一一定范围围内有利利于提高高氧化铝铝陶瓷性性能 。但但 是 当 55 mm颗粒含含 量大大 于 10155时 ，对对烧结有有明显的的妨碍作作用，因因此，大大小颗粒粒应合理理级配。1.4

17、 分散剂剂粉磨后粉粉体间由由于重力力 、粘粘附力和和颗粒间间作用力力的作用用使粉体体团聚。团团聚会影影响烧结结质量 ，通常常加入适适当的分分散剂 ，增加加粉体均均匀性选择适适当粉体体加工方方法，以以减弱或或消除颗颗粒间的的作用力力 。从从而减弱弱或消除除团聚体体。2 氧化化铝陶瓷瓷的成形形工艺21混混料及添添加剂由于氧化化铝陶瓷瓷成形料料是以瘠瘠性料为为主常常需要加加入乙烯烯醇、石石蜡等粘粘结剂和和醋酸乙乙烯酯、羟羟甲基纤纤维素等等塑化剂，基基于亲水水、疏水水两种粘粘结剂优优势互补补的原理理使用用合粘结结剂使干干燥坯体体强度大大大增加加。成形形前将其其与原料料混合均均化，以以提高粉粉料的成成形

18、性能能和坯体体强度。模模压成形形是利用用压力将将干粉在在模型中中压成致致密坯体体的一种种成形方方法。模模压成形形过程简简单、缺缺陷少。由由于压力力作用，坯坯体晶粒粒接触面面大，有有利于晶晶界移动动，故烧烧结致密密度高，但但致密度度不均匀匀。模压压成形有有时会出出现粉体体与模壁壁粘结的的现象 ，可加加入 1122硬脂脂酸等润润滑剂。 2.2 注浆浆成形 该法的关关键是制制得性能能良好的的Al2O3浆料。凝凝胶注模模成形是是将含有有有机单单体的低低粘度 、高固固相含的的陶瓷料料浆浇注注到不吸吸水的模模型中，然然后在引引发剂和和催化剂剂的作用用下，使使料浆中中的有机机单体交交链聚合合成三维维网状结结

19、构，从从而使浓浓悬浮体体原位固固化。它它可以使使固相体体积分数数达500-60。一般般情况下下，为保保证凝胶胶固体的的性能，溶溶液中有有机单体体总含量量不宜过过多，应应控制在在 155220范范围内交交联单体体凝胶胶单体比比例11100为宜。3 生生坯的干干燥与素素烧 水分及添添加剂的的排除易易使坯体体产生缺缺陷、变变形甚至至倒塌 ，所以以在坯体体干燥和和素烧过过程中，要要严格控控制升温温速度，否否则会因因温度不不均匀产产生热应应力使坯坯体开裂裂。如：在热压压铸成形形坯体排排蜡升温温过程中中，要特特别注意意 20006600温区，在在这个温温区，石石蜡要从从坯体中中排除并并。因此此升温要要缓慢

20、，否否则会造造成变形形和开裂裂。素烧烧的温度度太低不不能完全全排除其其中的添添加剂和和水分，素素坯强度度低；温温度太高高会使坯坯体烧结结难以加加工处理理。 4 烧烧 结结 烧结是氧氧化铝陶陶瓷生产产中很重重要的一一环，它它对氧化化铝陶瓷瓷的物理理化学性性能有很很大的影影响。 41 液相烧烧结法 该法用低低熔助剂剂促进材材料烧结结，助剂剂的引入入一般会会产生良良好效果果。常加加入 CCa0、Mg0、Si02 、Ba0等作为熔剂。液相烧结由化学反应产生液相促进扩散和粘滞流动的发生及颗粒重排和传质过程，降低烧结温度，有效加速烧结。42烧烧结制度度的影响响 适当提高高烧结温温度，有有利于扩扩散和烧烧结

21、的进进行使使烧结速速度加快快，促进进致密化化。 升升温速度度的控制制对氧化化铝 陶陶瓷烧结结是很重重要的通常在在6000以下应应缓慢，在在1000015000中温阶阶段要严严格控制制并尽量量慢一些些；在115000以上升升温速度度可以加加快，防防止粗晶晶出现。压压力也促促进粉粒粒问的问问隙减少少，扩散散距离缩缩小。 43烧烧结气氛氛的影响响 气氛对氧氧化铝陶陶瓷烧结结影响很很大，合合适的气气氛有助助于致密密化。一一般来说说，气氛氛中的氧氧离子分分压越低低，越有有利于氧氧化铝的的烧结。在在氢气气气氛下烧烧结，由由于氢原原子半径径很小、易易于扩散散而有利利于消除除闭气孔孔，可得得到近于于理论密密度

22、的烧烧结体。CCOH2气氛可可以使氧氧化铝晶晶格中的的氧离子子较易失失去，形成空空位，加加速阳离离子扩散散，从而而有效地地促进烧烧结并并获得很很好的致致密度，比比氢气气气氛更容容易烧结结。5 氧氧化铝陶陶瓷的后后加工处处理 在烧结冷冷却后 ，有些些产品还还达不到到应用的的要求 ，所以以要进行行必要的的加工处处理，如如修正尺尺寸、抛抛光等。为为了增加加氧化铝铝 陶瓷瓷产品表表面的致致密性，一一般用比比氧化铝铝还要硬硬的金刚刚石、SSiC、BB1C等等由粗到到细逐级级进行研研磨 最终使使氧化铝铝陶瓷表表面抛光光，使陶陶瓷表面面更加致致密、光光滑可可大大提提高氧化化铝陶瓷瓷使用性性能。工艺流程程图如下下：A1F33或硼酸酸盐 烧结（1400-1450）研磨氧化铝注浆成形（分散剂；粘结剂；塑化剂；润滑剂）后处理烧结干燥与素烧（200600温区缓慢升温）（三 掺杂杂