丙烯腈丁二烯橡膠/丁二烯橡膠鞋底配方材質之研究

Formulation-Property Relationships of Acrylonitrile Butadiene Rubber/Butadiene Rubber Outsole Compounds

張瑞哲

軍鞋 ； 橡膠鞋底 ； 配方 ； combat shoes ； rubber outsole ； formulation

義守大學化學工程學系暨生物技術與化學工程研究所學位論文

2016年

碩士

戴宏哲

繁體中文

軍鞋在功能上結合作戰需求去開發，外觀、功能及物性要求更須大於民間用鞋規格，本研究以橡膠鞋底部分之材質進行探討，俾找出最佳橡膠鞋底物性之配方材質，並分析不同配方對物性之影響，以作為軍鞋產品之精進目的。 本論文擬以橡膠鞋底成形基礎配方為主，因此針對基礎配方裡較會影響橡膠物性之碳煙(N234)、硫(S)、白煙(VN3)、氧化鋅(ZnO)及促進劑(TS)等之九個配方不同組合劑量對試片物性之影響，期能找出最佳配方組合。 分析各物理性能後，發現碳煙(N234)與白煙(VN3)等2種填充劑混合劑量比例接近，會造成硬度、抗拉強度、抗撕裂強度效果降低，但使斷裂之伸長率效果變好；加入過多硫化劑，導致抗拉強度、斷裂之伸長率、抗撕裂強度、DIN耐磨耗效果降低，但使AKRON耐磨效果變好；氧化鋅(ZnO)部分屬活化促進劑，功效在活化加硫促進劑(MBTS)功效，在未添加狀況下，發現抗拉強度效果降低，但斷裂之伸長率、抗撕裂強度、DIN耐磨耗效果提高；而硫化促進劑(TS)使用量對所觀察物理性質則無明顯變化。 綜合各組配方物理性質結果分析，發現當硫(S)：1 phr、氧化鋅(ZnO)：6.2 phr、碳黑(N234)：10 phr、白煙(VN3)：32 phr、硫化促進劑(TS)：0.1 phr配方組合，所呈現各類性質均表現優異，可作為後續生產橡膠鞋底參考運用。

Combat shoes are designed to meet the demands in combat missions, their exterior appearance、performances and physical properties are more demanding than civilian shoes. The rubber outsole of combat shoes is the subject of this study. By studying the formulation-property relationships, we intend to construct guiding rules to finding optimal formulations for rubber outsoles of high performance combat shoes. In this study, a base formulation for rubber outsole was employed as a reference. By varying the dosages of important ingredients such as carbon black N234, sulfur, silica VN3, activator ZnO, and accelerator TS, a total of 9 formulations were compounded. The physical properties of the 9 compounds were measured and compared in order to find the optimal formulation. When the amounts of carbon black N234 and silica VN3 in the formulations are comparable, the sample hardness, tensile strength, tear strength decrease while the sample elongation increases. The addition of excessive amount of sulfur causes decreases of the tensile strength, elongation and tear strength, DIN abrasion resistance but an increase in the Akron wear resistance. Without the addition of ZnO, the tensile strength decreases while the elongation, tear strength and DIN abrasion resistance increase. It is also found that the use of accelerator TS has little effect on the measured properties. After the analysis of the test results, the compound with 1 phr of sulfur, 6.2 phr of ZnO, 10 phr of carbon black N234,32 phr of silica VN3 and 0.1 phr of tetramethylthiuram monosulfide(TS) has the best overall performance over the other compounds. The formulation of this compound will be suggested for manufacturing the rubber outsoles of combat shoes.

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