木粉对胶鞋的影响毕业论文.

1、 毕业设计（论文）改性木粉在胶鞋大底中的应用研究The application of modified wood powder in rubber shoes outsole 班 级 高分子应用114班 学生姓名 韩 百 坤 学 号 1132401405 指导教师 宋 帅 帅 职 称 讲 师 导师单位 徐州工业职业技术学院 论文提交日期 2013.11.27 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书课题名称 改性木粉在胶鞋大底中的应用研究 课题性质 科 学 实 验 类 班 级 高分子应用114班 学生姓名 韩 百 坤 学 号 1132401405 指导教师 宋 帅 帅 导师职称 讲 师 1、

2、 选题意义及背景：近年来，全球环保呼声甚高，人类对于保护自然资源，减少环境污染日益重视，提倡低碳经济。森林资源的贫乏促使仿木产品相继亮相，其中尤以仿木材料为主，但也存在废弃物难以降解污染环境的问题。木粉用途广泛，是新型节能环保原料。可作为蚊香、皮革、服装、造纸、电器、生活用品、涂料、猫砂、化工、绝缘材料、室外装饰材料、建筑材料等多种产品的原料。木粉有多种用途，用在合成革中主要是填充料；木材再加工行业，一次性筷子和再生板例如胶合板、压缩板、多层板、中纤板等材料都是人们利用木材的边角废料制造而成的，还可作成炆香、佛香、香精等，广泛应用于化工、建材、医药、保健、养殖、食品、制造、发电、等行业；另外可

3、以做成机制木炭取暖用。木粉主要由纤维素组成，含有大量羟基，亲水性强，但热稳定性较差，为极性物质，制品应力集中现象明显、机械强度相对较低,。使用硅烷类偶联剂可以降低其极性。木粉表面为网络结构，具有较高的隔音效果、压缩能力，吸水率可达5%-13%。木粉填充橡胶会导致其力学性能下降，用不同种类的化学试剂、不同用量化学试剂对木粉表面机型改性，可提高复合材料的性能，同时木粉的大量选用可降低成本，可以提高复合材料的隔音、阻热效果。使复合材料有较高的模量，提高延展性，降低密度，使橡胶的撕裂、拉伸等物理机械性能有较好的的提高作用，耐磨性再次加大。本文采用传统的橡胶加工工艺，研究了不同种类、不同用量的改性剂对胶

4、鞋大底配方的影响，期望获得一种低成本、高性能的胶鞋大底配方。2、 毕业设计（论文）主要内容： 1.NR、BR、SBR橡胶的物理化学性能 2.通过添加不同种类改性剂来研究木粉对胶鞋大底配方的性能。 3.通过添加不同用量改性剂来研究木粉对胶鞋大底配方的性能。三、计划进度：1、查阅文献资料，确定实验方案，撰写文献综述；2、第一轮实验，确定改性剂的种类，对数据整理分析；3、第二轮实验，确定改性剂的用量，对数据整理分析；4、书写论文，准备答辩。四、毕业设计（论文）结束应提交的材料：1、毕业论文2、原始数据记录本指导教师 教研室主任 年 月 日年 月 日论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑

5、重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。毕业生签名： 日 期： 指导教师关于学生论文真实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。毕业生签名： 日 期： 改性木粉在胶鞋大

6、底中的应用研究韩百坤 徐州工业职业技术学院 材料系摘要 本文主要考察了改性剂的种类和用量对木粉填充的胶鞋大底配方的影响。结果表明：在添加改性剂KH-560、KH-570、si69、A151的配方中，钛酸酯改性剂A151配方的强度、耐磨性、抗屈挠性能等综合性能达到了最佳，分别为13.35Mpa,0.3537cm3，2.5万次达到五级；当钛酸酯改性剂A151的用量为木粉的4%时，胶鞋大底配方的强度、耐磨性、抗屈挠性能等综合性能达到了最佳，分别为45.22Mpa、0.5139cm3、四万次达到六级。关键词： 耐磨性 改性木粉 胶鞋大底The application of modified wood

7、powder in rubber shoes outsole Han Baikun （Xuzhou College of Industrial Technology, Material department ）Abstract: This article mainly explored the variety and dosage of modifier on the influence of wood powder filler for rubber soles formula. Results show that adding modified agent KH - 560, KH - 5

8、70, si69, A151 formula, titanate modifying agent A151 formula of strength, abrasion resistance, resistance to flexible and comprehensive performance to achieve the best performance, respectively is 13.35 Mpa, 0.3537 cm3, 25000 to 5; When titanate modifying agent A151 when the dosage of 4% of the woo

9、d powder, rubber shoes sole formula of strength, abrasion resistance, resistance to flexible and comprehensive performance to achieve the best performance, were 45.22 Mpa, 0.5139 cm3, forty thousand times at level 6. Keywords: Wear resistance Modification of wood powder Rubber outsole I目 录第一章 前言1第二章

10、 文献综述22.1胶鞋大底的性能要求22.2木粉在橡胶中的应用22.2.1木粉在塑料中的应用32.2.3木粉的改性3第三章 实验部分43.1 原材料及基本配方43.2 实验设备及厂家53.3实验工艺路线53.3.1生胶的处理53.3.2原材料的称量63.3.3塑炼工艺63.3.4混炼工艺63.3.5 硫化工艺63.3.6性能测试6第四章 实验结果与讨论84.1 不同种类改性剂对胶鞋大底配方性能的影响84.1.1不同种类改性剂对胶鞋大底配方硫化特性的影响84.1.2不同种类改性剂对胶鞋大底配方力学性能的影响84.1.3不同种类改性剂对胶鞋大底配方耐磨性能的影响84.1.4 不同种类改性剂对胶鞋大

11、底配方抗屈挠性能的影响94.2不同用量改性剂A151对胶鞋大底配方性能的影响94.2.1 不同用量改性剂A151对胶鞋大底配方硫化特性的影响94.2.1 不同用量改性剂A151对胶鞋大底配方力学性能的影响104.2.2 不同用量改性剂A151对胶鞋大底配方耐磨性能的影响11第五章 结论13参考文献14致 谢15第一章 前言胶鞋大底可由天然橡胶或合成橡胶制作。胶鞋大底为人穿着胶鞋与地面接触的胶质部件。它承受人体跑、跳、行走及工作时的全部力量，承担着频繁的屈挠和最大的磨损。因此，要求大底耐磨、坚韧、耐屈挠性能优异，并且有合理的厚度分布和良好的防滑性能。木粉用途广泛，且价格便宜是新型节能环保原料。木

12、粉有多种用途，用在合成革中主要是填充料；木材再加工行业，一次性筷子和再生板例如胶合板、压缩板、多层板、中纤板等材料都是人们利用木材的边角废料制造而成的，还可作成炆香、佛香、香精等，广泛应用于化工、建材、医药、保健、养殖、食品、制造、发电、等行业；另外可以做成机制木炭取暖用。木粉主要由纤维素组成，含有大量羟基，亲水性强。但热稳定性较差，为极性物质，制品应力集中现象明显、机械强度相对较低,使用硅烷类偶联剂可以降低其极性。木粉表面为网络结构，具有较好的压缩能力。鉴于木粉独特的结构特性、资源优势及价格优势，本课题考虑采用改性木粉来提高胶鞋大底的性能，众所周知，耐磨是橡胶制品特别是胶鞋大底制品的一项重要

13、指标，本文旨在添加改性剂以提高耐磨性、耐屈挠性和力学性能。14第二章 文献综述2.1胶鞋大底的性能要求橡胶鞋大底为人穿着胶鞋与地面接触的胶质部件。它承受人体跑、跳、行走及工作时的全部力量，承担着频繁的屈挠和最大的磨损。因此，要求大底耐磨、坚韧、耐屈挠性能优异，并且有合理的厚度分布和良好的防滑性能。下表1 列出HB/T 2017-2000 对非胶钉外底的性能要求：表1 HB/T 2017-2000 对非胶钉外底的性能要求检验部位项目指标外底拉伸强度Mpa8.0扯断伸长率%360磨耗量，cm3 1.6硬度（邵尔A型），度752.2木粉在橡胶中的应用黄凯旋1在木粉填充NBR 对复合材料的性能影响中表

14、明：木粉填充NBR 后，复合材料的硬度、定伸应力提高，拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度要比纯NBR 的小。各项物理性能都随着木粉填充量的增加而增大。复合材料的硬度都会提高，随着木粉用量的增加而增加，并且增长速度逐渐减慢。王晶2在木粉填充中空玻璃密封胶条的研制介绍:为降低中空玻璃密封胶条的生产成本, 用不同粒径及表面处理的木粉填充再生丁基橡胶来制备密封胶条。力学性能测试结果表明, 密封胶条的强度随木粉粒径的增大先增大后减小。红外光谱分析说明, 经表面处理后的木粉中含有硬脂酸,木粉表面的经基可能与硬脂酸发生了酷化反应; 密封胶条的剪切强度随处理剂浓度的增大而减小, 可塑度先减小后增大;剪切强度和平衡

15、转矩随木粉含量的增加而增大。因此, 采用粒径为180m、3 % 的硬脂酸乙醇溶液处理的木粉填充制备的密封胶条性能较好, 且木粉可以大量填充。翁国文3在介绍软木粉对丁腈橡胶基本性能的影响中:软木粉能迟延丁腈橡胶的硫化, 软木粉填充的丁腈橡胶胶料配方中硫化剂和促进剂的用量需增加, 硫化体系以过氧化物硫化体系或硫黄给予体为主的有效硫化体系为好。随着软木粉用量的增加, 胶料的硬度增加而强度下降。软木粉目数增加, 硬度和强度都增加。2.2.1木粉在塑料中的应用李志君4在橡胶木粉填充LLDPE 复合材料的结构和力学性能中表明：木粉的粒径、木粉填充量和改性剂用量对复合材料的力学性能有较大的影响, 经碱溶液预

16、处理再用改性剂改性后的木粉能有效地改善木粉与LLDPE 的界面粘结强度, 提高橡胶木粉/ LLDPE 复合材料的力学性能。2.2.3木粉的改性木粉添加改性剂可以提交木粉与橡胶的相容性。改性后木粉的表面特性相对于普通木粉有很大的改进，较大的比表面积。木粉填充橡胶会导致其力学性能下降,用不同种类的化学试剂对木粉表面进行改性, 可提高复合橡胶的性能。周新利6介绍纤维状木粉的比表面积、扩展表面积、孔容和最大吸附体积较普通木粉都有较大幅度的增加：改性木粉的比表面积、扩展表面积是普通木粉的4倍左右，孔隙总体积也是普通木粉的4倍左右。纤维状木粉绝大多数的孔在介孔范围内，且具有较窄的孔径分布。改性木粉的表面特

17、性相对于普通木粉有了很大的改进，较大的比表面积、孔面积和孔体积。第三章 实验部分3.1 原材料及基本配方表2实验配方(1)序号原材料配方一配方二配方三配方四配方五1天然橡胶 40404040402丁苯橡胶 40404040403顺丁橡胶20202020204促DM1.01.01.01.01.05促M1.61.61.61.61.66促CZ1.31.31.31.31.37氧化锌555558硬脂酸333339不溶性硫磺1.81.81.81.81.810防RD1111111防4010NA0.50.50.50.50.512古马隆101010101013机油151515151514木粉（200目）2020

18、20202015KH5600.616KH5700.617Si690.618A1510.6表3实验配方(2)原材料用量/份NR/SBR/BR 40/40/20促DM1.0促M1.6促CZ1.3氧化锌5硬脂酸3不溶性硫磺1.8防RD1防4010NA0.5古马隆10机油15木粉（200目）20A1510/0.2/0.4/0.6/0.8（注：实验配方为基础配方的2倍）3.2 实验设备及厂家表4 实验所需仪器名称型号生产厂家电子天平ATE-8型永康市芝英盘秤厂台秤JPT-2上海浦东计量仪器厂二分厂托盘天平JPT-5-II福州闽衡电子仪器有限公司开放式炼胶机X(S)K-400常州三橡机械有限公司平板硫化机

19、QLB-500/Q无锡市第一橡塑机械有限公司电子式拉力机GT-TCS-2000高铁科技股份有限公司无转子硫化仪MD-200E高铁科技股份有限公司YF26冲片机DAL-63N80（A）高铁科技股份有限公司橡胶硬度计邵尔氏LX-A型江都市真威试验机械有限公司测厚仪WHT-10A江都市真威试验机械有限公司阿克隆磨耗机WLM-76江都市真威试验机械有限公司耐屈挠实验机WPL-100型江都市真威试验机械有限公司老化箱401B江都试验机械厂密度仪XS-365M高铁科技股份有限公司切胶机660-T无锡市第一橡塑机械有限公司3.3实验工艺路线图1 实验流程图3.3.1生胶的处理生胶在塑炼前通常需进行烘胶、切胶

20、、选胶和破胶等处理。烘胶是为了使生胶硬度降低以便切胶，同时还能解除结晶。烘胶要求成不高，但时间长，不致影响橡胶的物理机械性能。生胶自烘房中取出后即切10-20公斤左右的大块，人工选除其杂质后再用破胶机破胶以便于塑炼。3.3.2原材料的称量根据配方中的原材料名称、规格备料，认真核对标签并检查各原料的外观色泽有无差异，最后进行称量，使称量精确到0.5%，并防止称量过程中混入其他杂质，配料完毕后必须按配方进行核对，并进行质量的抽检，以确保精确无误。3.3.3塑炼工艺塑炼采用薄通塑炼法，薄通三次，辊距0.5-1mm。在塑炼时，应严格控制塑炼时间，如果塑化时间较短，不能达到预期的塑化效果；塑化时间过长，

21、将会产生降解，影响产品性能，塑化程度降低。从加料开始计时塑炼时间为6min。3.3.4混炼工艺为减少误差对配方组分中相同部分预先制成母胶, 然后按配方分成数份分别加入木粉和其他配合剂,在双辊开炼机上，按照以下顺序混炼，生胶包辊古马隆促进剂防老剂软化剂（SA）、氧化锌木粉(干燥后)、改性剂炭黑、机油硫磺割刀四次薄通两次(大三角包)放大辊距下片。辊温：前辊5565；后辊5055。3.3.5 硫化工艺采用台湾高铁科技股份有限公司GT-M2000-A型无转子硫化仪测定胶料的各硫化特性参数如理论正硫化时间、工艺正硫化时间、焦烧时间、最大辊距、最小辊距。混炼胶胶停放12h左右于平板硫化机上硫化，硫化条件：

22、150，试片采用t90做硫化时间。阿克隆磨耗硫化时间采用t90+10分钟，屈挠硫化时间采用t90+5分钟做硫化时间。硫化好的试片，采用裁刀冲裁成标准试样。3.3.6性能测试表5 测试标准测试标准标准名称测试项目GB/T 16584-1996橡胶用无转子硫化仪测定硫化特性硫化特性GB/T 531.1-2008硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法硬度GB/T 528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定拉伸性能GB/T 529-2008硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定（直角形）撕裂性能GB/T 13934-2006硫化橡胶屈挠龟裂的测定耐屈挠龟裂性GBT 1689-1998硫化橡胶

23、耐磨性能的测定(用阿克隆磨耗机)阿克隆磨耗硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、定伸应力、扯断伸长率等静态力学性能的测试均参照相应的国家标准执行。采用台湾高铁科技股份有限公司生产的GT-AI-7000-GD型电子式拉力试验机进行测试。采用MH-74型阿克隆磨耗试验机按照GBT 1689-1998进行磨耗试验。采用北京化工机械实验厂生产的XP-16型德墨西亚屈挠试验机，按照GB/T13934-2006进行测试。将试样固定在试验机上，同一试样的个数为3个，下夹持器的往复频率为每分钟（30010）次，每5000次停机进行检查，记录屈挠裂纹的长度，取3次结果的平均值作为试验值。第四章 实验结果与讨论4.1 不同

24、种类改性剂对胶鞋大底配方性能的影响4.1.1不同种类改性剂对胶鞋大底配方硫化特性的影响表4-1 不同种类改性剂对胶鞋大底配方硫化特性（150）硫化特性参数添加改性剂的份数MHdNmMLdNmtc10m:stc90m:stc100m:s未加改性剂6.96461.74682:326:2412:25KH-5706.43401.38382:277:2114:12KH-5607.25661.96212:055:0410:11Si-697.42471.82352:317:3715:37A1516.84131.68042:245:5812:49从表6 所示的数据可见，加改性剂KH-570、Si-69导致胶料

25、的延迟硫化，加改性剂KH-560、A151的配方缩短了硫化时间，有利于硫化效率的提高。在使用木粉的胶料中，适当加入硅烷偶联剂可以减少硫化时间。4.1.2不同种类改性剂对胶鞋大底配方力学性能的影响表4-2不同种类改性剂对胶鞋大底配方力学性能性能结果序号拉伸强度/MPa扯断伸长率%300%定伸应力/MPa邵A硬度撕裂强度/KN/m未加改12.8031112.197841.02KH-57012.6230411.747561.03KH-56013.4831712.068036.03Si-6914.4230114.077728.93A15113.3530013.657741.17添加改性剂Si-69的配

26、方拉伸强度、定伸应力最大，分别为14.42Mpa、14.07；添加改性剂KH-560的配方的扯断伸长率最大317%，撕裂强度最好的为添加KH-570，达到61.03KN/m。综合性能最好的为添加硅烷偶联剂A151的胶鞋大底配方。加适量的偶联剂可以提高胶料的拉伸强度。4.1.3不同种类改性剂对胶鞋大底配方耐磨性能的影响表4-3 填加不同种类改性剂对胶鞋大底配方耐磨性能影响改性剂未加KH-570KH-560Si-69A151阿克隆磨耗量/ cm30.69710.58860.63870.58190.4405实验表明耐磨性最好的为添加硅烷偶联剂A151的，磨耗量为0.4405cm3。适当加入硅烷偶联剂

27、可以提高胶料的耐磨性能。硅烷类偶联剂A151在一定条件下，可使橡胶与木粉发生相互作用，改善木粉的补强性能。硅烷类偶联剂A151在改性木粉后，提高了木粉表面的疏水性，改善了木粉对橡胶的补强性能。4.1.4 不同种类改性剂对胶鞋大底配方抗屈挠性能的影响无改性剂KH-570KH-560Si-69A151图2 不同种类改性剂对胶鞋大底配方屈挠结果 屈挠次数填料种类及填充份数50001万1.5万2万2.5万1#-无改无针刺五级2#-KH-570无针刺二级五级3#-KH-560无针刺四级4#Si-69无针刺二级五级5#A151无针孔二级三级四级表4-4 不同改性剂对胶鞋大底配方屈挠结果实验表明添加改性剂A

28、151的配方屈挠性最好2.5万次达到4级，硅烷偶联剂可以改善木粉填充橡胶的屈挠性。综合拉伸强度、耐磨性和耐屈挠性。实验发现添加硅烷偶联剂A151综合性能优于其他配方，确定最佳改性剂为A151。下面我们将进行添加改性剂A151的不同用量进行实验。4.2不同用量改性剂A151对胶鞋大底配方性能的影响4.2.1 不同用量改性剂A151对胶鞋大底配方硫化特性的影响表4-5 胶料硫化特性（150）硫化特性参数添加改性剂的份数MHdNmMLdNmtc10m:stc90m:stc100m:s1#0% A1517.4711.48012：076:4918:362#1% A1517.01741.45882:106

29、:1515:523#2% A151 7.15721.63552:316:0813:354#3% A1516.97431.47242:285:5513:025#4% A1516.88561.63092:296:0414:276#5% A1516.44421.55602:265:5011:42从表10所示的数据可见，随着改性剂份数的增加胶料的工艺正硫化时间（tc90）和理论正硫化时间（tc100）都未加改性剂的硫化时间有所缩短，说明钛酸酯改性剂A151并不会导致胶料的延迟硫化，反而可以缩短硫化时间，有利于硫化效率的提高。4.2.1 不同用量改性剂A151对胶鞋大底配方力学性能的影响表4-6 不同用

30、量改性剂A151对胶鞋大底配方拉伸性能结果序号拉伸强度/MPa扯断伸长率%300%定伸应力/MPa邵A硬度撕裂强度/KN/m1（0%）24.2239234.117920.342（1%）46.3538536.427519.253（2%）43.6042329.817528.544（3%）40.5132933.177523.615（4%）45.2236934.747630.596（5%）14.5736712.077529.02从表11所示的数据可见，添加适量的钛酸酯改性剂可以提高胶料的拉伸强度。添加1%的拉伸强度最大，最大为46.35Mpa。图3不同用量改性剂A151对胶鞋大底配方拉伸强度结果4.2

31、.2 不同用量改性剂A151对胶鞋大底配方耐磨性能的影响表4-7不同用量改性剂A151对胶鞋大底配方耐磨性配方123456阿克隆磨耗量/ cm30.61190.58510.48230.57880.51390.5461图4不同用量改性剂A151对胶鞋大底配方耐磨性结果实验表明在不同用量改性剂A151中添加4%用量的耐磨性最好。加入适量的硅烷偶联剂可以改善木粉填充橡胶的耐磨性。4.2.3 不同用量改性剂A151对胶鞋大底配方耐屈挠性的影响无改性剂1%改性剂2%改性剂3%改性剂4%改性剂5%改性剂图5 改性剂用量对胶鞋大底配方屈挠性影响表4-9 不同用量改性剂A151对胶鞋大底配方屈挠性影响 次数配方1万1.5万 2万2.5万3万3.5万4万未加改性剂针刺四级四级五级1%-A151无三级四级五级2%-A151无针刺四级五级3%-A151无无无针刺三级四级六级4%-A151无无二级三级四级五级六级5%-A151无三级六级实验表明在不同用量改性剂A151中添加3%的屈挠性最好，添加4%的次之。第5章 结论