本發(fā)明涉及橡膠材料，具體涉及一種再生油生物基塑料改性橡膠材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、橡膠材料在現(xiàn)代工業(yè)中占據(jù)著舉足輕重的地位。在汽車領(lǐng)域，輪胎及密封件依靠橡膠的高彈性、耐磨性等特性保障行駛安全與穩(wěn)定；制鞋行業(yè)中，橡膠鞋底的防滑、耐磨與彈性提升了鞋子的穿著體驗(yàn)與壽命；工業(yè)橡膠制品如輸送帶和膠管，憑借橡膠性能適應(yīng)復(fù)雜工業(yè)環(huán)境與高強(qiáng)度作業(yè)。
2、然而，傳統(tǒng)橡膠面臨著諸多困境。其主要源于石油資源，石油枯竭危機(jī)使傳統(tǒng)橡膠的可持續(xù)生產(chǎn)面臨挑戰(zhàn)，且生產(chǎn)過(guò)程能耗高、污染重，不符合環(huán)保理念。在性能上，高溫易老化、高負(fù)荷下耐磨性能衰退，難以滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)高性能、多樣化的需求。再生油雖可用于橡膠改性，作為增塑劑能改善加工性能，如縮短混煉時(shí)間、降低門(mén)尼粘度、增強(qiáng)流動(dòng)性、提升柔韌性與耐寒性，但也存在缺陷，它會(huì)致使橡膠強(qiáng)度、硬度等機(jī)械性能下降，過(guò)量添加還會(huì)破壞尺寸穩(wěn)定性。
3、現(xiàn)有的橡膠改性技術(shù)多為單一成分添加或簡(jiǎn)單共混，如僅用炭黑等增填料增強(qiáng)強(qiáng)度與耐磨性，或僅加石油基增塑劑改善加工性，難以兼顧環(huán)保、高性能與多功能。在再生油與生物基塑料應(yīng)用于橡膠改性時(shí)，因共混工藝與配方比例問(wèn)題，協(xié)同作用未充分發(fā)揮，一些改性橡膠雖在環(huán)保與柔韌性上有進(jìn)步，但拉伸強(qiáng)度大幅降低或出現(xiàn)相分離等加工問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)一種能有效結(jié)合再生油與生物基塑料優(yōu)勢(shì)、克服不足，兼具環(huán)保與優(yōu)異綜合性能的橡膠改性新技術(shù)迫在眉睫，以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)對(duì)橡膠材料的高標(biāo)準(zhǔn)要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種再生油生物基塑料改性橡膠材料，由以下重量份的組分組成，生物基塑料30-70重量份，天然橡膠10-40重量份，植物纖維5-25重量份，鈣粉5-50重量份，硫化劑0.3-1.5重量份，氧化鋅0.8-2重量份，促進(jìn)劑0.3-0.9重量份，發(fā)泡劑1-10重量份，硬脂酸0.3-1重量份，硬脂酸鋅0.3-1重量份，改性抗菌防霉填料3-8重量份。
2、進(jìn)一步的，所述生物基塑料為再生油提取的生物基制成的塑料，為聚乙烯；
3、所述天然橡膠為5號(hào)橡膠；
4、所述硫化劑為雙叔丁基過(guò)氧化二異丙基苯；
5、所述促進(jìn)劑為?2?-?巰基苯并噻唑；
6、所述發(fā)泡劑為4,4'-氧代雙苯磺酰肼。
7、進(jìn)一步的，所述改性抗菌防霉填料的制備方法，包括以下步驟：
8、第一步：取100重量份天然礦物填料，將其置于500-1000重量份氫氧化鈉溶液中浸泡，然后進(jìn)行過(guò)濾、洗滌至中性，之后干燥，得到堿處理后的填料；
9、第二步：將100重量份堿處理后的填料加入到500-1000重量份含有硅烷偶聯(lián)劑的溶液中，攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、干燥，得到硅烷偶聯(lián)劑改性后的填料；
10、第三步：將100重量份經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性后的填料加入到500-1000重量份含有抗菌劑、防霉劑和含巰基有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑的混合溶液中，在超聲條件下攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、干燥，得到改性抗菌防霉填料。
11、進(jìn)一步的，所述第一步中，天然礦物填料采用沸石，粒徑需控制在10-100μm范圍內(nèi)，所述氫氧化鈉溶液濃度為5-10%，所述浸泡時(shí)間為2-4小時(shí)，浸泡溫度為50-70℃，所述干燥溫度為100-120℃，干燥時(shí)間為2-3小時(shí)。
12、進(jìn)一步的，所述第二步中所述硅烷偶聯(lián)劑采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷，所述含有硅烷偶聯(lián)劑的溶液中溶劑采用無(wú)水乙醇，含有硅烷偶聯(lián)劑的溶液濃度為2-5%；
13、所述攪拌溫度為60-80℃，攪拌時(shí)間為3-5小時(shí)，所述干燥溫度為80-100℃，干燥時(shí)間為1-2小時(shí)。
14、進(jìn)一步的，所述第三步中抗菌劑為納米銀粒子溶液，用量為5-10重量份；
15、防霉劑為異噻唑啉酮類防霉劑溶液，用量為10-20重量份；
16、含巰基有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑為γ-巰丙基三乙氧基硅烷，用量為5-15重量份；
17、所述混合溶液的溶劑為有機(jī)溶劑或水與有機(jī)溶劑混合體系。
18、進(jìn)一步的，所述超聲條件下攪拌反應(yīng)時(shí)間為2-4小時(shí)，超聲功率為200-400w，反應(yīng)溫度為30-50℃，所述干燥溫度為60-80℃，干燥時(shí)間為1-2小時(shí)。
19、一種再生油生物基塑料改性橡膠材料制備方法，包括以下步驟，
20、步驟一，將生物基塑料、天然橡膠、植物纖維、鈣粉以及所有助劑分別置于真空干燥箱中干燥；
21、步驟二，將干燥后的天然橡膠放入密煉機(jī)中塑煉，然后依次加入生物基塑料、植物纖維、鈣粉以及氧化鋅，促進(jìn)劑，發(fā)泡劑，硬脂酸，硬脂酸鋅，改性抗菌防霉填料，進(jìn)行初步混煉，然后把硫化劑均勻地撒在混煉膠料表面，直至混煉結(jié)束；
22、步驟三，將混煉好的膠料通過(guò)造粒機(jī)進(jìn)行造粒處理，然后將膠粒注入特定模具中形成坯料；
23、步驟四，將出片或注坯后的材料投入反應(yīng)釜中，充入純度為99.9%以上的氮?dú)膺M(jìn)行超臨界發(fā)泡。
24、進(jìn)一步的，所述步驟一中干燥溫度為60-80℃，干燥時(shí)間為4-6小時(shí)，各原料含水量低于0.5%；
25、所述步驟二中密煉機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40-60轉(zhuǎn)/分鐘，溫度為50-70℃，所述塑煉時(shí)間為3-5分鐘
26、所述步驟二中混煉溫度為80-140℃，混煉時(shí)間為8-12分鐘，密煉機(jī)填充系數(shù)為0.6-0.8。
27、進(jìn)一步的，所述步驟三中造粒機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速為80-120轉(zhuǎn)/分鐘，溫度為100-120℃；
28、模具溫度為100-200℃，注射壓力為20-100mpa；
29、所述步驟四中超臨界發(fā)泡過(guò)程：首先將反應(yīng)釜內(nèi)壓力升至10-25mpa，溫度升高至160-200℃，在此超臨界狀態(tài)下保持10-120分鐘，然后迅速降低壓力至0.5-5mpa，溫度保持不變。
30、本發(fā)明提供了一種再生油生物基塑料改性橡膠材料及其制備方法。具備以下有益效果：
31、1.采用再生油基生物基塑料，減少對(duì)石油資源的依賴，降低碳排放，再生油的利用實(shí)現(xiàn)了廢棄油脂的循環(huán)再生，符合可持續(xù)發(fā)展的理念，有助于緩解環(huán)境壓力和應(yīng)對(duì)能源危機(jī)。
32、2.天然橡膠本身具有一定的生物降解性，在整個(gè)材料體系中進(jìn)一步提升了材料的環(huán)境友好性，降低了材料在使用壽命結(jié)束后對(duì)環(huán)境的長(zhǎng)期影響。
33、3.植物纖維的添加增強(qiáng)了材料的強(qiáng)度和剛性，起到了良好的增強(qiáng)效果，提高了材料的綜合力學(xué)性能，使其在承受外力時(shí)不易變形和損壞，鈣粉的加入進(jìn)一步優(yōu)化了材料的硬度、耐熱性等物理性能，使材料在不同環(huán)境條件下都能保持穩(wěn)定的性能表現(xiàn)。
34、4.硫化劑、活化劑等助劑的合理使用促進(jìn)了橡膠分子間的交聯(lián)反應(yīng)，形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了材料的強(qiáng)度、彈性和耐熱性等關(guān)鍵性能指標(biāo)，確保材料在長(zhǎng)期使用過(guò)程中性能不發(fā)生明顯下降。
35、5.創(chuàng)新性地將再生油基生物基塑料應(yīng)用于橡膠材料的改性，開(kāi)辟了生物基材料在橡膠塑料復(fù)合領(lǐng)域的新應(yīng)用途徑，為解決石油基材料帶來(lái)的環(huán)境和資源問(wèn)題提供了新思路，這種原料的選擇不僅體現(xiàn)了對(duì)可再生資源的有效利用，還在降低碳排放方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，符合當(dāng)前綠色材料發(fā)展的趨勢(shì)。
36、6.開(kāi)發(fā)了一種經(jīng)過(guò)多次改性反應(yīng)得到的改性抗菌防霉填料，該填料通過(guò)獨(dú)特的配方設(shè)計(jì)和制備工藝，將多種功能（抗菌、防霉、防腐蝕、導(dǎo)電）集成于一體，這種多功能填料的應(yīng)用在橡膠材料領(lǐng)域較為新穎，能夠賦予材料綜合的性能優(yōu)勢(shì)，滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)材料多功能化的迫切需求，區(qū)別于傳統(tǒng)單一功能填料的使用