[发明专利]高性能泡沫橡胶及其制造方法

说明书

本发明与泡沫橡胶材料、制品及其制造方法有关。

精密器械及各种组合装置中用作定位、减振、隔离、防转的弹性泡沫橡胶垫，要求其在一定压缩剩余厚度范围内，有适宜的承受载荷能力、较低的压缩应力构驰性能，高弹性和低压缩永久变形，以起到阻尼减振、补偿和调节组合件的加工公差、组装及热膨胀系数差异等因素引起的间隙尺寸变化，使组合件之间始终保持一定的应力作用，从而保证组合装置一直处于既“抱紧”又不至于载荷较大的良好使用状态，这就对泡沫橡胶材料的压缩性能及尺寸均匀性等有较高要求。《高弹性泡沫材料)》(CN1199063,98、11、18)介绍了一种用水作发泡剂的物理发泡法制备高性能泡沫材料的方法；《热硫化硅橡胶海绵发泡技术的研究》(《(橡胶工业》，1998,45(12):738-741)介绍了一种用偶氮化合物作发泡剂的化学发泡法制备高性能海棉橡胶的方法。上述两类方法的不足之处在于：制品的密度均匀性差，越靠近表层其密度越高，且有较厚的实心表皮，不能一次成型制备几毫米甚至小于1mm的薄型泡沫橡胶制品，更无法制备密度及压缩性能均匀的曲面异形泡沫橡胶制品，而且该类泡沫材料需存放1-2年才能使力学性能趋于稳定。若要用这些方法制备泡沫橡胶薄片，则要用昂贵、精密切片机对泡沫体进行切片后再精心挑选出可用片材，从而成本高，更主要的是薄片厚度均匀性差。由于这两类方法都需考虑凝胶速率与成孔速率的匹配问题，即不能将硫化交联与成孔分步进行，从而限制了许多改性方法的应用，不利于实现材料及制品的高性能化。《(橡胶海绵衬垫的制造方法》(CN1023945,88,12,21)是一种应用常规化学发泡法的基础上，用金属网在平板硫化机上制得带有凸凹花纹的海棉橡胶衬垫的方法，该法制得的弹性海绵垫的主要承力部位为凸突部位，在应用中易因局部失稳而使压应力不均匀，同时也不适于制造薄型及曲面异形的泡沫橡胶制品。

本发明的目的是提供一种泡孔结构可设计，密度、压缩性能可按梯度分布，可在模具内一次成形各种外形结构和尺寸的制品的开孔泡沫橡胶及其制造方法。

本发明是这样实现的：

本发明开孔泡沫橡胶的孔隙形状、大小、孔隙率由成孔剂及其在橡胶中的分布确定，其成形方法为用特定形状、粒径且热稳定性好、易溶于溶剂或可升华的中性无机试剂作成孔剂，均匀分散到混炼橡胶中制成模塑胶泥，利用模具热硫化定型，经溶析或升华成孔，制造出泡孔结构--形状、大小、孔隙率和外形结构--形状、尺寸具有可设计性的平面或网板或曲面或异形的开孔泡沫橡胶构件、垫片、薄膜制品或制造出块状橡胶。

本发明至少由两层泡沫层在水平或垂直方向上复合构成，每层的泡孔结构不相同。

本发明由泡沫层和实心胶板层在水平或垂直方向上复合构成。

本发明可将橡胶的硫化与成孔分步进行，并可用溶胶/凝胶方法形成的纳米粒子对橡胶进行二次补强或抗静电等功能化处理。

本发明于中性无机试剂为尿素或氯化钾或氯化纳的球形颗粒。

本发明其表皮为厚度均匀且小于10μm的微细孔膜。

本发明的制造方法是用特定形状、粒径且热稳定性好、易洛于溶剂或可升华的中性无机试剂作成孔剂，均匀分散到混炼橡胶中制成模塑胶泥，利用模具热硫化定型，经溶析或升华成孔，制造出泡孔结构--形状、大小、孔隙率和外形结构--结构状、尺寸具有可设计性的平面或网板或曲面或异形的开孔泡沫橡胶结构件、垫片或薄膜制品或制造出块状橡胶。

本发明的制造方法是由不同密度或不同泡孔结构的泡沫橡胶层的单层或多层复合，或以开孔泡沫橡胶与实心胶板进行单层或多层复合，从而制造出密度、泡孔大小及压缩性能按设计梯度分布的泡沫橡胶制品。

本发明的制造力法包括如下步骤：

(1)在橡胶中加入助剂炼胶，

(2)将中性无机试剂制成所需形状和大小的成孔剂，

(3)根据所需孔隙率将成孔剂加入混炼胶中制成胶泥，

(4)将胶泥填充模具，预硫化，脱模制成模塑件，

(5)将模塑件用溶解或升华的方法除成孔剂后干燥后硫化。

本发明的制造方法将胶泥用简易模具制成产品的模拟件，测定硫化收缩率，由此设计模具。

本发明的制造方法将去除成孔剂的制品浸入添加有烷氧基硅烷或烷氧基金属化合物、酸性催化剂的溶液中，用溶胶/凝胶方法形成的纳米粒子对橡胶进行二次补强或抗静电等功能化处理。