本发明涉及孔发泡海绵材料领域，具体为环保型橡胶发泡海绵材料及其制备方法。
背景技术：
1、epdm发泡海绵材料因具有优异的缓冲、压缩、密封、保温及隔音等性能，材料广泛用于汽车、建筑住宅、航空、航天、军事等领域。国内现有的epdm橡胶发泡海绵材料主要原料是epdm橡胶和其他的原材料配比经过加工混合，再通过平板硫化机高温高压一段硫化发泡而形成海绵。国内的epdm橡胶发泡海绵材料普遍是开孔发泡，其性能不如闭孔发泡。
2、传统橡胶材料主要依赖于石化产品，使用过程中可能释放有害物质，难以降解，对环境造成污染。
3、传统橡胶发泡工艺复杂，需高温高压及大量化学添加剂，工艺参数不易控制，生产过程能耗高，容易导致材料性能不一致。
4、现有材料在韧性、弹性、强度、密度和耐磨性方面虽然表现良好，但在环保性能和生物降解性方面存在显著不足，难以满足日益严格的环保要求。
5、为了解决上述问题，本发明提出了一种环保型橡胶发泡海绵材料及其制备方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了环保型橡胶发泡海绵材料及其制备方法，解决了传统橡胶材料主要依赖于石化产品，使用过程中可能释放有害物质，难以降解，对环境造成污染的问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：环保型橡胶发泡海绵材料及其制备方法，包含以下组分：epdm橡胶100重量份占比40％-45％，硅酸盐类填充剂70-80重量份占比28％-32％，环保型碳酸钙10-20重量份占比4％-8％，植物基加工助剂1-2重量份占比0.4％-0.8％，过氧化物类硫化剂2-3重量份占比0.8％-1.2％，促进剂1-2重量份占比0.4％-0.8％，硬脂酸1-2重量份占比0.4％-0.8％，纳米氧化锌7-9重量份占比2.8％-3.6％，生物基分散剂2-3重量份占比0.8％-1.2％，碳酸氢钠5-7重量份占比2％-2.8％，偶氮二甲酰胺2-4重量份占比0.8％-1.6％，天然抗氧剂1-2重量份占比0.4％-0.8％，环保型抗氧剂1-2重量份占比0.4％-0.8％，环保型防护蜡2-3重量份占比0.8％-1.2％，植物基软化剂5-10重量份占比2％-4％，纳米硅补强剂10-15重量份占比4％-6％，天然纤维素5-10重量份占比2％-4％，环保型增韧剂3-5重量份占比1.2％-2％。
3、具体的，所述的橡胶材料通过在发泡和硫化过程中进行温度和压力的控制，使其具有良好的发泡均匀性和结构稳定性。
4、优选的，所述的植物基加工助剂为从植物油提取的加工助剂，包括但不限于大豆油、蓖麻油或椰子油，所述的过氧化物类硫化剂为过氧化二异丙苯或过氧化二叔丁基。
5、具体的，通过使用植物基加工助剂，可以提高材料的柔韧性和环保性能，而使用过氧化二异丙苯或过氧化二叔丁基作为硫化剂，能够在降低硫化温度的同时提高硫化效率。
6、植物基加工助剂的使用使得材料在加工过程中具有更好的流动性和柔韧性，减少了能耗。
7、过氧化二异丙苯或过氧化二叔丁基作为硫化剂，硫化过程中释放出的气体较少，环保性更佳。
8、优选的，所述的生物基分散剂为从天然来源提取的分散剂，包括但不限于柠檬酸酯、植物基表面活性剂或植物基甘油酯，所述的天然抗氧剂为从天然来源提取的抗氧剂，包括但不限于维生素e、绿茶提取物或迷迭香提取物。
9、具体的，通过使用柠檬酸酯和植物基表面活性剂，可以显著改善填充剂在橡胶基体中的分散性，增强材料的物理性能；而通过添加维生素e和绿茶提取物等天然抗氧剂，可以有效延长材料的使用寿命。
10、生物基分散剂如柠檬酸酯、植物基表面活性剂，能够有效降低填充剂的团聚现象，使材料内部结构更均匀。
11、天然抗氧剂如维生素e和绿茶提取物，具有良好的抗氧化能力，可以防止材料在长期使用中的老化和性能下降。
12、优选的，所述的环保型抗氧剂为环保型抗氧化剂，包括但不限于丁苯基-1,4-二氢喹啉或受阻胺类抗氧剂，所述的环保型防护蜡为从天然来源提取的防护蜡，包括但不限于蜂蜡、植物蜡或棕榈蜡。
13、具体的，通过使用丁苯基-1,4-二氢喹啉和受阻胺类抗氧剂，材料的抗老化性能得以增强，防护蜡如蜂蜡和植物蜡的使用，提供了良好的表面保护作用，防止材料在使用过程中受到环境因素的侵害。
14、环保型抗氧剂能够在较低浓度下提供有效的抗氧化保护，延长材料的使用寿命。
15、天然防护蜡如蜂蜡、植物蜡，不仅环保，而且在材料表面形成保护层，减少水分和氧气的渗透，防止老化。
16、优选的，所述的植物基软化剂为从植物来源提取的软化剂，包括但不限于大豆油、蓖麻油或菜籽油。
17、具体的，植物基软化剂能够显著提高材料的柔软性和加工性，使得材料在低温环境下也能保持良好的性能。
18、植物基软化剂如大豆油、蓖麻油，不仅改善材料的柔软性，还具有较好的生物降解性，符合环保要求。
19、使用植物基软化剂可以减少传统石化产品的使用，降低对石油资源的依赖。
20、优选的，所述的纳米硅补强剂为纳米级别的二氧化硅。
21、具体的，纳米硅补强剂可以显著提高材料的机械强度和耐磨性，同时保持材料的轻量化特性。
22、纳米硅补强剂具有较高的表面积，能够在橡胶基体中形成更加紧密的填充，增强材料的力学性能。
23、纳米级别的二氧化硅在增强材料强度的同时，不增加材料的重量，保持其轻便特性。
24、一种环保型高性能橡胶发泡海绵材料的制备方法，包括以下步骤：
25、按权利要求1所述比例配制原料；
26、将各组分在密炼机中充分混炼；
27、将混炼后的橡胶材料通过挤出机或压延机进行预成型；
28、将预成型的橡胶坯料置于模具中加热发泡和硫化；
29、将硫化后的发泡橡胶材料从模具中取出，进行冷却和修整。
30、具体的，通过在混炼过程中精确控制温度和时间，可以确保各组分的均匀分布，避免因局部过热或过冷导致的材料性能不一致。
31、在混炼过程中，控制密炼机的温度在90-110℃，转速在30-60rpm，时间控制在5-10分钟，以确保材料的均匀性和稳定性。
32、优选的，所述混炼步骤使用密炼机进行，密炼机的转速为30-60rpm，混炼时间为5-10分钟，混炼温度控制在90-110℃。
33、具体的，通过调节密炼机的转速和混炼时间，可以优化材料的加工性能和最终产品的质量。
34、合适的密炼机转速和时间可以确保材料内部结构的均匀分布，避免过度混炼导致的材料降解。
35、控制混炼温度可以防止橡胶基体的热降解，提高材料的稳定性和加工性能。
36、将混炼后的橡胶材料通过挤出机或压延机进行预成型：将混炼后的材料制成所需的片材或坯料形状，便于后续加工。
37、将预成型的橡胶坯料置于模具中加热发泡和硫化：在高温高压下，橡胶材料发泡并完成硫化过程。
38、优选的，所述发泡和硫化步骤中温度控制在150-180℃，采用平板硫化机，硫化时间为10-20分钟，硫化压力为10-20mpa。
39、具体的，通过控制硫化温度、时间和压力，可以获得均匀的发泡结构和优异的力学性能。
40、平板硫化机能够提供稳定的压力和温度环境，确保材料的均匀发泡和充分硫化。
41、适当的硫化温度和时间可以使橡胶材料内部的化学反应充分进行，形成稳定的网络结构，提高材料的强度和弹性；
42、将硫化后的发泡橡胶材料从模具中取出，进行冷却和修整：使得成品材料达到最终的物理和机械性能要求。
43、优选的，所述原料配制步骤中将天然纤维素与纳米硅补强剂一同添加以提高材料的均匀性。
44、具体的，通过将天然纤维素与纳米硅补强剂一同添加，可以显著提高材料的均匀性和整体性能，确保最终产品的质量一致性。
45、天然纤维素与纳米硅补强剂的协同作用，可以增强材料的结构强度和稳定性。
46、通过在原料配制过程中精确控制这两种成分的添加量，可以提高材料的抗拉强度和耐磨性能。
47、添加天然纤维素不仅环保，而且可以改善材料的加工性能，减少加工过程中的能耗和成本。
48、本发明提供了环保型橡胶发泡海绵材料及其制备方法。具备以下有益效果：
49、1、本发明通过采用了一系列植物基和生物基的加工助剂、分散剂、抗氧剂和防护蜡，这些来自天然来源的材料不仅降低了对石化产品的依赖，提升了材料的环保性，还改善了材料的柔韧性、分散性和抗氧化性能。
50、2、本发明通过引入纳米硅补强剂和纤维素纳米晶，显著提升了材料的机械强度和耐磨性，同时保持材料的轻量化特性，纳米级别的二氧化硅具有较高的表面积，可以在橡胶基体中形成更加紧密的填充，增强材料的力学性能，而纤维素纳米晶不仅增强了材料的强度，还提高了其均匀性和整体性能。
51、3、本发明在制备过程中，通过精确控制密炼机的转速、混炼时间和温度，以及发泡和硫化过程中的温度、时间和压力，确保了材料的均匀发泡和稳定的结构性能。采用平板硫化机进行硫化，可以提供稳定的压力和温度环境，确保材料的均匀发泡和充分硫化，从而获得优异的力学性能和使用寿命。
1.环保型橡胶发泡海绵材料，其特征在于，包含以下组分：epdm橡胶100重量份占比40％-45％，硅酸盐类填充剂70-80重量份占比28％-32％，环保型碳酸钙10-20重量份占比4％-8％，植物基加工助剂1-2重量份占比0.4％-0.8％，过氧化物类硫化剂2-3重量份占比0.8％-1.2％，促进剂1-2重量份占比0.4％-0.8％，硬脂酸1-2重量份占比0.4％-0.8％，纳米氧化锌7-9重量份占比2.8％-3.6％，生物基分散剂2-3重量份占比0.8％-1.2％，碳酸氢钠5-7重量份占比2％-2.8％，偶氮二甲酰胺2-4重量份占比0.8％-1.6％，天然抗氧剂1-2重量份占比0.4％-0.8％，环保型抗氧剂1-2重量份占比0.4％-0.8％，环保型防护蜡2-3重量份占比0.8％-1.2％，植物基软化剂5-10重量份占比2％-4％，纳米硅补强剂10-15重量份占比4％-6％，天然纤维素5-10重量份占比2％-4％，环保型增韧剂3-5重量份占比1.2％-2％。
2.根据权利要求1所述的环保型橡胶发泡海绵材料，其特征在于，所述的植物基加工助剂为从植物油提取的加工助剂，包括但不限于大豆油、蓖麻油或椰子油，所述的过氧化物类硫化剂为过氧化二异丙苯或过氧化二叔丁基。
3.根据权利要求1所述的环保型橡胶发泡海绵材料，其特征在于，所述的生物基分散剂为从天然来源提取的分散剂，包括但不限于柠檬酸酯、植物基表面活性剂或植物基甘油酯，所述的天然抗氧剂为从天然来源提取的抗氧剂，包括但不限于维生素e、绿茶提取物或迷迭香提取物。
4.根据权利要求1所述的环保型橡胶发泡海绵材料，其特征在于，所述的环保型抗氧剂为环保型抗氧化剂，包括但不限于丁苯基-1,4-二氢喹啉或受阻胺类抗氧剂，所述的环保型防护蜡为从天然来源提取的防护蜡，包括但不限于蜂蜡、植物蜡或棕榈蜡。
5.根据权利要求1所述的环保型橡胶发泡海绵材料，其特征在于，所述的植物基软化剂为从植物来源提取的软化剂，包括但不限于大豆油、蓖麻油或菜籽油。
6.根据权利要求1所述的环保型橡胶发泡海绵材料，其特征在于，所述的纳米硅补强剂为纳米级别的二氧化硅。
7.一种环保型高性能橡胶发泡海绵材料的制备方法，根据权利要求1所述的环保型橡胶发泡海绵材料，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的环保型橡胶发泡海绵材料及其制备方法，其特征在于，所述混炼步骤使用密炼机进行，密炼机的转速为30-60rpm，混炼时间为5-10分钟，混炼温度控制在90-110℃。
9.根据权利要求7所述的环保型橡胶发泡海绵材料及其制备方法，其特征在于，所述发泡和硫化步骤中温度控制在150-180℃，采用平板硫化机，硫化时间为10-20分钟，硫化压力为10-20mpa。
10.根据权利要求7所述的环保型橡胶发泡海绵材料及其制备方法，其特征在于，所述原料配制步骤中将天然纤维素与纳米硅补强剂一同添加以提高材料的均匀性。
