CN103087507A - 热塑性弹性体鞋材组成物与热塑性弹性体鞋材 - Google Patents
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Abstract
一种热塑性弹性体鞋材组成物，包含一个弹性体组份及一个塑料组份，该塑料组份包括聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、一个相容剂，及一个改质剂，本发明还提供一种由上述热塑性弹性体鞋材组成物反应制得的热塑性弹性体鞋材，借此，该弹性体组份、聚酰胺，及聚对苯二甲酸乙二酯，能使该热塑性弹性体鞋材组成物具有吸收冲击力量的弹性、耐磨耗的效果，及产生高强度的作用，且该热塑性弹性体鞋材组成物的弹性体组份与该塑料组份进行混炼并反应，能使该热塑性弹性体鞋材具有该热塑性弹性体鞋材组成物的特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种鞋材组成物与鞋材，特别是涉及一种热塑性弹性体鞋材组成物及以该热塑性弹性体鞋材组成物制成的鞋材。
背景技术
参阅图1，一般的鞋底1包含一个鞋后端111的鞋底本体11、一个设置于该鞋后端111的缓冲装置12，及一个设置于该鞋底本体11底面的耐磨层13。
当使用者穿着具有该鞋底1的一双鞋子时，能通过该缓冲装置12降低使用者在跑步或跳跃着地时，脚跟所承受到的冲击力量，而进一步减少对使用者身体器官的伤害。另一方面，由于该鞋子的鞋底1接触不同粗糙度的地面，造成该鞋底1的磨耗，尤其是该鞋底1的鞋后端111，为了延长该鞋子的使用寿命，需通过该耐磨层13达到延缓该鞋底1磨耗的时间。
该耐磨层13一般是使用天然橡胶或合成橡胶为主要原料制成，橡胶具有良好的耐磨耗性与柔软性，但弹性与强度的表现不佳，所以需要通过该缓冲装置12使该鞋底1具有缓冲效果。虽然能利用加硫(vulcanization)处理，使橡胶分子间产生轻微的交联(crosslink)结构，使硫化橡胶具有粘弹(viscoelasticity)的性质，能在受力后仍可以回复原有的形状，但是，仍存在强度不足的问题，所以，对此业界领域开发不同的鞋材材质仍存在一大需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有弹性、耐磨且高强度的热塑性弹性体鞋材组成物。
本发明热塑性弹性体鞋材组成物，适用于制成一个鞋底的耐磨部，该热塑性弹性体鞋材组成物包含一个弹性体组份及一个塑料组份，该塑料组份包括聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、一个改善聚酰胺与聚对苯二甲酸乙二酯相容性的相容剂，及一个改善聚酰胺与聚对苯二甲酸乙二酯混合介面的改质剂，聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯，及该相容剂的含量以聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯，及该相容剂三者总重计分别为30wt％～85wt％、5wt％～15wt％，及5wt％～60wt％。
本发明所述的热塑性弹性体鞋材组成物，该弹性体组份的含量以聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯，及该相容剂三者总重计为1wt％～80wt％。
本发明所述的热塑性弹性体鞋材组成物，该弹性体组份具有马来酸酐接枝弹性体。
本发明所述的热塑性弹性体鞋材组成物，该马来酸酐接枝弹性体选自于马来酸酐接枝热塑性弹性体、马来酸酐接枝热塑性橡胶或马来酸酐接枝橡胶。
本发明所述的热塑性弹性体鞋材组成物，该马来酸酐接枝弹性体选自于马来酸酐接枝乙烯-聚醋酸乙烯酯、马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌共聚物、马来酸酐接枝乙烯-丙烯橡胶或马来酸酐接枝三元乙丙橡胶。
本发明所述的热塑性弹性体鞋材组成物，该相容剂具有一个含有单环氧官能基的聚合物。
本发明所述的热塑性弹性体鞋材组成物，该聚合物选自于环氧硅烷树脂或脂环型环氧树脂。
本发明所述的热塑性弹性体鞋材组成物，该改质剂的含量以聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯，及该相容剂三者总重计为30wt％～70wt％。
本发明之另一目的，即在提供一种具有弹性、耐磨且高强度的热塑性弹性体鞋材。
本发明热塑性弹性体鞋材为如上述的热塑性弹性体鞋材组成物进行混炼并反应所制得。
本发明的有益效果在于：通过该弹性体组份、聚酰胺，及聚对苯二甲酸乙二酯，能使该热塑性弹性体鞋材组成物具有吸收冲击力量的弹性、耐磨耗的效果，及产生高强度的作用，且该热塑性弹性体鞋材组成物的弹性体组份与该塑料组份进行混炼并反应，能使该热塑性弹性体鞋材具有该热塑性弹性体鞋材组成物的特性。
附图说明
图1是一般鞋底的立体图；
图2是本发明热塑性弹性体鞋材组成物的一个较佳实施例所制成的一热塑性弹性体鞋材的侧视示意图；
图3是一部双螺杆押出机的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图2，本发明热塑性弹性体鞋材组成物适用于制成一个鞋底2的两个耐磨部21，所述鞋底2具有一鞋底本体22，所述耐磨部21分别形成于该鞋底本体22底面221的鞋前端222与鞋后端223。
该热塑性弹性体鞋材组成物包含一个弹性体组份及一个塑料组份，该塑料组份包括聚酰胺(Nylon)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、一个相容剂，及一个改质剂，通过该弹性体组份与该塑料组份的混炼，能使形成的热塑性弹性体鞋材组成物具有热塑性塑胶及弹性体的特性。
由于该塑料组份中的聚酰胺与聚对苯二甲酸乙二酯属于高极性的聚合物，因此与非极性及结晶性的聚烯烃(polyolefine)弹性体如乙烯-丙烯橡胶(ethylene propylene copolymer rubber，EPR)、三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene terpolymer，EPDM)等相容性很差，因此利用马来酸酐(maleic anhydride)能与该塑料组份的聚酰胺与聚对苯二甲酸乙二酯反应的机制，让该塑料组份与聚烯烃弹性体相互混炼并反应制得一热塑性弹性体鞋材，能使该热塑性弹性体鞋材不需经过硫化即具有该热塑性弹性体鞋材组成物的特性。
较佳地，该弹性体组份具有马来酸酐接枝弹性体(maleicanhydride grafted elastomer)，能使该弹性体组份同时具有弹性体的物性，及与该塑料组份中的氨基(NH)或醇基(OH)相键结的活性酸酐基团，进一步的能使该热塑性弹性体鞋材组成物具有吸收冲击力量的弹性效果，较佳地，该马来酸酐接枝弹性体选自于马来酸酐接枝热塑性弹性体(maleic anhydride grafted thermoplastic elastomer)、马来酸酐接枝热塑性橡胶(maleic anhydride grafted thermoplastic rubber)或马来酸酐接枝橡胶(maleic anhydride grafted rubber)，较佳地，该马来酸酐接枝弹性体选自于马来酸酐接枝乙烯-聚醋酸乙烯酯(maleic anhydridegrafted vinyl acetate，EVA-g-MAH)、马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌共聚物(maleic anhydride grafted styrene butadiene styrene blockcopolymer，SBS-g-MAH)、马来酸酐接枝乙烯-丙烯橡胶(maleicanhydride grafted ethylene propylene copolymer rubber，EPR-g-MAH)或马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(maleic anhydride grafted ethylenepropylene diene terpolymer，EPDM-g-MAH)。
需要说明的是，可以适度地调整该弹性体组份与该塑料组份的配比，但该热塑性弹性体鞋材组成物的物性也会因此改变，添加过少的该弹性体组份会使该热塑性弹性体鞋材组成物的弹性变差或不具有弹性，而添加过多的该弹性体组份会降低该热塑性弹性体鞋材组成物的耐磨耗性与强度，为使该热塑性弹性体鞋材组成物具有鞋材所要求的弹性效果，较佳地，该弹性体组份以聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯，及该相容剂三者总重计为1～80wt％。
聚酰胺的抗张强度与韧性较佳，能使该热塑性弹性体鞋材组成物具有耐磨耗的效果，但聚酰胺的抗折强度与尺寸安定性较差，所以，通过聚对苯二甲酸乙二酯的添加能提升该热塑性弹性体鞋材组成物在抗折强度与尺寸安定性的表现。再者，由于聚酰胺与聚对苯二甲酸乙二酯是两种截然不同的材料，因此添加该相容剂用以改善聚酰胺与聚对苯二甲酸乙二酯相容性，并平衡两者间的结晶速率，且使该塑料组份中的聚酰胺与聚对苯二甲酸乙二酯稳定地相容，而产生良好的尺寸安定性，另一方面，通过该相容剂的添加，能使该塑料组份由高结晶性的塑料转变为类似橡胶具有柔软与触感佳的特性，较佳地，该相容剂包括一个含有单环氧官能基的聚合物，较佳地，该聚合物选自于环氧硅烷树脂(bromide type epoxy resin)或脂环型环氧树脂(alicyclictype epoxy resin)。
需要说明的是，可以适度的调整聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯，及该相容剂的配比，但相对所获得该热塑性弹性体鞋材组成物的物性也会因此改变，添加过少的聚酰胺会降低该热塑性弹性体鞋材组成物的耐磨耗性，且添加过少的聚对苯二甲酸乙二酯会降低该热塑性弹性体鞋材组成物的强度，而添加过少该相容剂会降低该热塑性弹性体鞋材组成物的柔软度，为使该热塑性弹性体鞋材组成物具有鞋材所要求的耐磨耗与强度效果，较佳地，该塑料组份的聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯，及该相容剂的含量以聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯，及该相容剂三者总重计分别为30wt％～85wt％、5wt％～15wt％，及5wt％～60wt％。
由于聚酰胺属有韧性材料，相对地，聚对苯二甲酸乙二酯属刚脆性材料，为增进该热塑性弹性体鞋材组成物的冲击强度与低温下的效果，在该塑料组份中添加该改质剂，用以改善聚酰胺与聚对苯二甲酸乙二酯的混合介面，较佳地，该改质剂的含量以聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯，及该相容剂的三者总重计为30～70wt％，较佳地，该改质剂为乙烯-辛烯共聚物(ethylene octene trepolymer，POE)。
值得一提的是，通过该热塑性弹性体鞋材组成物良好的加工性，能使用热压、射出或型材挤出(profile extrusion)成型方式作业以制成热塑性弹性体鞋材，也就是，将所述耐磨部21形成于该鞋底本体22底面221的鞋前端222与鞋后端223，或者，直接将该热塑性弹性体鞋材组成物使用热压、射出或型材挤出成型方式制成该鞋底2，而产生方便制造的效果，且能够进一步地回收再制，而产生资源再利用的效果。
以下分别通过下列具体例进一步说明该较佳实施例的制法，及其所呈现的物性。
化学品来源：
聚酰胺：Nylon6，分子量范围16000～19000，为力鹏公司废布、废纱经粉碎机粉碎。
聚对苯二甲酸乙二酯：PET，分子量200000，为力鹏公司废布、废纱经粉碎机粉碎。
相容剂：Silane Coupling Agent A-187(KH-560)，化学名称为γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(γ-(2，3-epoxypropoxy)propyltrimethoxysilane)，购自成都晨邦化工，结构式如通式(I)。
弹性体组份：EVA-g-MAH，分子量范围3000-4000，购自DupontDow化学公司。
改质剂：POE，分子量5000，购自Dopont Dow化学公司。
测试方法：
抗张降伏强度(tensile yield strength)测试：将原料投入一部双螺杆押出机进行共混后，再押出制成一个试样进行测试，该试样采用ASTM D638 type I规格，测试方法依照ASTM D638进行。
断裂拉伸率(elongation at break)测试：试样制法与规格同抗张降伏强度测试，测试方法依照ASTM D638进行。
抗折强度(flexural strength)测试：试样制法与规格同抗张降伏强度测试，测试方法依照ASTM D790进行。
抗折模数(flexural modulus)测试：试样制法与规格同抗张降伏强度测试，测试方法依照ASTM D790进行，其抗折模数的取点为0.3％。
冲击强度测试(impact strength)：试样制法同抗张降伏强度测试，该试样采用ASTM D256规格，测试方法依照ASTM D256进行。
硬度测试(hardness)：试样制法同抗张降伏强度测试，该试样采用ASTM D2240规格，测试方法依照ASTM D2240(share D)进行。
热变形温度(heat deflection temperature)测试：试样制法同抗张降伏强度测试，测试方法依照ASTM D648进行，在该试样中心施以负载，以2℃/min条件升温，并记录该试样变形量为0.25mm时的温度。
耐磨性(wearing)测试：将样品夹持在以气压顶起的皮膜上，并与自上方向下压的砂纸相互磨擦，砂纸的移动方式为来回移动，样品则为原地旋转，测试样品产生断纱或破洞的耐磨转速，测试方法依照ASTM D3886进行。
线膨胀系数(linear expansion coefficient)测试：试样制法同抗张降伏强度测试，测试方法依照ASTM D696进行，该试样规格为直径5mm的圆柱体，记录-30℃～30℃间，每升高1℃时，该试样平均每1cm的长度变化量。
<具体例1>Nylon6∶PET∶相容剂＝30∶10∶60
参阅图3，取30wt％的Nylon6、10wt％的PET，及60wt％的该相容剂，及分别以上述三者的总重计的40wt％的EVA-g-MAH与30wt％的POE的配比投入一部双螺杆押出机3(Intermeshing Co-Rotating型式，ψ＝30mm，L/D＝43.2，购自Kobe steel)的一个料粒入料口31进行共混，上述原料经由该双螺杆押出机3的一个熔融压缩混炼区32加热充份压缩混炼形成一个流动的合胶，再将该合胶自该双螺杆押出机3的一个出口段33押入一个模具34，以获得一个热塑性弹性体鞋材试样，较佳地，该双螺杆押出机3的转速为20rpm～100rpm，该熔融压缩混炼区32的六个加热段321、322、323、324、325、326的操作温度分别为230℃～250℃、240℃～260℃、250℃～270℃、255℃～275℃、250℃～270℃，及240℃～260℃，该模具34操作温度为90℃～100℃。在本具体例中，该双螺杆押出机3的转速为60rpm，该熔融压缩混炼区32的六个加热段321、322、323、324、325、326的操作温度分别为240℃、250℃、260℃、265℃、260℃，及250℃，该模具34操作温度为80℃。
将上述所获得的该热塑性弹性体鞋材试样进行所述的抗张降伏强度测试、断裂拉伸率测试、抗折强度测试、抗折模数测试、冲击强度测试、热变形温度测试，及线膨胀系数测试，分别能得到抗张降伏强度为53MPa、断裂拉伸率为89％、抗折强度为1374MPa、抗折模数测试为3668MPa、冲击强度为89J/m、硬度为75、热变形温度为85℃、耐磨性为20cc，及线膨胀系数为22×10-5cm/cm/℃，并将上述材料配比及测试数据汇整于表-1中。
<具体例2>Nylon6∶PET∶相容剂＝60∶10∶30
是以<具体例1>相同的方式制作与测试，主要的不同在于：是取60wt％的Nylon6、10wt％的PET，及30wt％的该相容剂，及分别以上述三者的总重计的60wt％的EVA-g-MAH与50wt％的POE的配比进行共混，并分别能得到抗张降伏强度为60MPa、断裂拉伸率为85％、抗折强度为1299MPa、抗折模数测试为3138MPa、冲击强度为92J/m、硬度为80、热变形温度为86℃、耐磨性为22cc，及线膨胀系数为15×10-5cm/cm/℃，将上述材料配比及测试数据汇整于表-1中。
<具体例3>Nylon6∶PET∶相容剂＝85∶10∶5
以<具体例1>相同的方式制作与测试，主要的不同在于：是取85wt％的Nylon6、10wt％的PET，及5wt％的该相容剂，及分别以上述三者的总重计的80wt％的EVA-g-MAH与70wt％的POE的配比进行共混，并分别能得到抗张降伏强度为51MPa、断裂拉伸率为60％、抗折强度为1297MPa、抗折模数测试为3884MPa、冲击强度为85J/m、硬度为100、热变形温度为101℃、耐磨性为32cc，及线膨胀系数为5×10-5cm/cm/℃，将上述材料配比及测试数据汇整于表-1中。
表-1
由上述结果能说明本较佳实施例通过混合Nylon6、PET、该相容剂、EVA-g-MAH，及POE所获得的该热塑性弹性体鞋材试样，除了能在强度上获得改善，并且在热变形温度与线膨胀系数上获得不错的表现，显示本发明热塑性弹性体鞋材组成物及经过混炼及反应制得的热塑性弹性体鞋材确实具有鞋材所要求的弹性、耐磨且高强度的效果。
通过以上说明可知，本发明热塑性弹性体鞋材组成物及经过混炼及反应制得的热塑性弹性体鞋材具有下述有益效果：
一、本发明利用该弹性体组份能产生吸收冲击力量的弹性效果。
二、本发明通过该塑料组份的聚酰胺产生耐磨耗的效果。
三、本发明利用该塑料组份的聚对苯二甲酸乙二酯能产生高强度的作用。
四、本发明通过该改质剂进一步产生增进冲击强度的效果。
五、本发明的热塑性弹性体鞋材是该热塑性弹性体鞋材组成物经混炼反应制得，能使该热塑性弹性体鞋材不需经过硫化即具有该热塑性弹性体鞋材组成物的特性。
Claims (9)
1.一种热塑性弹性体鞋材组成物，适用于制成一个鞋底的耐磨部，其特征在于：该热塑性弹性体鞋材组成物包含一个弹性体组份及一个塑料组份，该塑料组份包括聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、一个改善聚酰胺与聚对苯二甲酸乙二酯相容性的相容剂，及一个改善聚酰胺与聚对苯二甲酸乙二酯混合介面的改质剂，聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯，及该相容剂的含量是以聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯，及该相容剂三者总重计分别为30wt％～85wt％、5wt％～15wt％，及5wt％～60wt％。
2.根据权利要求1所述的热塑性弹性体鞋材组成物，其特征在于：该弹性体组份的含量以聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯，及该相容剂三者总重计为1wt％～80wt％。
3.根据权利要求1所述的热塑性弹性体鞋材组成物，其特征在于：该弹性体组份具有马来酸酐接枝弹性体。
4.根据权利要求3所述的热塑性弹性体鞋材组成物，其特征在于：该马来酸酐接枝弹性体选自于马来酸酐接枝热塑性弹性体、马来酸酐接枝热塑性橡胶或马来酸酐接枝橡胶。
5.根据权利要求3所述的热塑性弹性体鞋材组成物，其特征在于：该马来酸酐接枝弹性体选自于马来酸酐接枝乙烯-聚醋酸乙烯酯、马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌共聚物、马来酸酐接枝乙烯-丙烯橡胶或马来酸酐接枝三元乙丙橡胶。
6.根据权利要求1所述的热塑性弹性体鞋材组成物，其特征在于：该相容剂具有一个含有单环氧官能基的聚合物。
7.根据权利要求6所述的热塑性弹性体鞋材组成物，其特征在于：该聚合物选自于环氧硅烷树脂或脂环型环氧树脂。
8.根据权利要求1所述的热塑性弹性体鞋材组成物，其特征在于：该改质剂的含量以聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯，及该相容剂三者总重计为30wt％～70wt％。
9.一种热塑性弹性体鞋材，其特征在于：该热塑性弹性体鞋材为如权利要求1所述的热塑性弹性体鞋材组成物进行混炼并反应所制得。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130508 |