CN104788737A - 一种可生物降解鞋底材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可生物降解鞋底材料，以重量份计，包括以下组分：改性淀粉10-20份，EVA 10-20份，玻璃纤维3-8份，植物纤维5-10份，生物全降解树脂5-15份，生物质基1,4-丁二异氰酸酯2-8份，纳米填料2-7份，交联剂1-6份，发泡剂2-5份，稳定剂3-10份。本发明还公开了该鞋底材料的制备方法。本发明提供的鞋底材料，生物降解性好，有利于节能减碳，机械性能优异，高温稳定性好，耐水性强，且其制备方法简单，对设备要求低，节约成本。
Description
技术领域：
本发明涉及鞋底材料技术领域，具体的涉及一种可生物降解鞋底材料。
背景技术：
能源、环境、经济成为二十一世纪人类社会发展所面临的重要议题，其中，环境的影响层面更涉及包括人类在内的地球上所有物种。环境变迁最明显直接的例子为全球暖化，近年来由于新兴国家急速发展与积极进行工业化，过度依赖石化原料的结果产生大量的温室气体排放，也使温室效应所引发的全球暖化问题愈趋严重。
目前市场上已有的鞋材及包装用抗震片材的主要成份PVC(聚氯乙烯)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙稀)、EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)、橡胶等均为石油化工产品，它们均属高聚物，因聚合度较大，分子间作用力强，高分子链难以断裂分解，从而导致已有的鞋材及包装用抗震片材具有不可降解性，会污染环境。同时石油是地球上不可再生资源，这使得石油产物具有不可再生性，且成本高。
中国专利(CN200910174647.5)公开了一种生物基高分子鞋材，包括改性的淀粉组分、EVA组分、填充剂组分、聚烯烃组分、发泡剂组分、发泡助剂组分、润滑剂组分及架桥剂组分，通过加入改性淀粉，有效减少EVA的添加量，从而减少对石化原料的依赖，达到环保的目的，但是其鞋底材料，耐磨性差，耐水性能不好。
中国专利(CN02105027.9)公开了一种可生物降解的复合材料，其以生物降解母料为主料，连同EVA、PE、填充剂、交联剂、发泡剂、稳定剂、润滑剂、着色剂以及成核剂，其中，生物降解母料包括变性淀粉、化学促进剂、助氧化剂、专用交联剂、低分子物质和高分子树脂，该方法得到的复合材料生物降解性强，但机械性能较差，添加料较多，影响聚合物的加工性能。
发明内容：
本发明的目的是提供一种可生物降解鞋底材料，其生物降解性好，有利于节能减碳，机械性能优异，高温稳定性好，耐水性强，且其制备方法简单，对设备要求低，节约成本。
本发明的另一个目的是提供该可生物降解鞋底材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种可生物降解鞋底材料，以重量份计，包括以下组分：
改性淀粉10-20份，EVA 10-20份，
玻璃纤维3-8份，植物纤维5-10份，
生物全降解树脂5-15份，
生物质基1,4-丁二异氰酸酯2-8份，
纳米填料2-7份，交联剂1-6份，
发泡剂2-5份，稳定剂3-10份。
作为上述技术方案的优选，一种可生物降解鞋底材料，以重量份计，包括以下组分：
改性淀粉18份，EVA 12份，
玻璃纤维6份，植物纤维9份，
生物全降解树脂12份，
生物质基1,4-丁二异氰酸酯6份，
纳米填料3份，交联剂5份，
发泡剂3份，稳定剂5份。
作为上述技术方案的优选，所述改性淀粉为淀粉乙酰酸酯、高脂肪族羧酸酯的混合物，二者质量比为1:2。
作为上述技术方案的优选，所述高脂肪族羧酸酯中的脂肪酸基为烷基6-10之间的脂肪酸。
作为上述技术方案的优选，所述的玻璃纤维的单丝的直径为5-10μm。
作为上述技术方案的优选，所述的生物全降解树脂为聚己内酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚己二酸-丁二醇酯的混合物，三者质量比为1:1:1-5。
作为上述技术方案的优选，所述纳米填料为纳米碳酸钙、纳米氮化硅、纳米氧化钛、纳米氧化硅中的一种或多种混合，其粒径大小为20-50nm。
一种可生物降解鞋底材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将改性淀粉、生物质基1,4-丁二异氰酸酯、交联剂加入到混合机中，搅拌混合均匀，继续加入EVA、生物全降解树脂、玻璃纤维和植物纤维，搅拌5-10min，得到备料；
(2)将步骤(1)得到的备料加入塑炼机中，塑炼10-20min，继续加入纳米填料、发泡剂、稳定剂，塑炼5-10min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)得到的混合物料在热压机中热压处理5-8min，得到片材，并修整边角毛刺后由造粒机制成颗粒料；
(4)将步骤(3)得到的颗粒料由注射机注射成型并同时发泡3-5min，得到可生物降解鞋底材料。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述塑炼的温度为165-180℃。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述热压处理，压力控制为10-15MPa。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用改性淀粉与EVA、生物全降解树脂混合作为鞋底的基体材料，减少了EVA材料的添加量，从而降低了对石化原料的依赖，有利于环境保护；同时利用生物质基1,4-丁二异氰酸酯在交联剂的存在下，与改性淀粉交联，有效提高了改性淀粉的耐水性，使得所制备鞋底材料使用性能更好；
采用环保的植物纤维和玻璃纤维，大大提高了鞋底材料的耐磨性能、柔韧性和高温稳定性，纳米填料包覆在高分子缠绕形成的三维网络结构中，分散性好，和基体材料的相容性好，有效提高了鞋底的机械性能；
本发明提供的鞋底材料生物降解性好，有利于节能减碳，机械性能优异，高温稳定性好，耐水性强，且其制备方法简单，对设备要求低，节约成本。
具体实施方式：
为更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种可生物降解鞋底材料，以重量份计，包括以下组分：
改性淀粉10份，EVA 10份，
玻璃纤维3份，植物纤维5份，
生物全降解树脂5份，
生物质基1,4-丁二异氰酸酯2份，
纳米填料2份，交联剂1份，
发泡剂2份，稳定剂3份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将10份改性淀粉、2份生物质基1,4-丁二异氰酸酯、1份交联剂加入到混合机中，搅拌混合均匀，继续加入10份EVA、5份生物全降解树脂、3份玻璃纤维和5份植物纤维，搅拌5min，得到备料；
(2)将步骤(1)得到的备料加入塑炼机中，在165℃下塑炼10min，继续加入2份纳米填料、2份发泡剂、3份稳定剂，塑炼5min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)得到的混合物料在热压机中热压处理5min，压力控制为10MPa，得到片材，并修整边角毛刺后由造粒机制成颗粒料；
(4)将步骤(3)得到的颗粒料由注射机注射成型并同时发泡3min，得到可生物降解鞋底材料。
实施例2
一种可生物降解鞋底材料，以重量份计，包括以下组分：
改性淀粉20份，EVA 20份，
玻璃纤维8份，植物纤维10份，
生物全降解树脂15份，
生物质基1,4-丁二异氰酸酯8份，
纳米填料7份，交联剂6份，
发泡剂5份，稳定剂10份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将20份改性淀粉、8份生物质基1,4-丁二异氰酸酯、6份交联剂加入到混合机中，搅拌混合均匀，继续加入20份EVA、15份生物全降解树脂、8份玻璃纤维和10份植物纤维，搅拌10min，得到备料；
(2)将步骤(1)得到的备料加入塑炼机中，在180℃下塑炼20min，继续加入7份纳米填料、5份发泡剂、10份稳定剂，塑炼10min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)得到的混合物料在热压机中热压处理8min，压力控制为15MPa，得到片材，并修整边角毛刺后由造粒机制成颗粒料；
(4)将步骤(3)得到的颗粒料由注射机注射成型并同时发泡5min，得到可生物降解鞋底材料。
实施例3
一种可生物降解鞋底材料，以重量份计，包括以下组分：
改性淀粉12份，EVA 12份，
玻璃纤维4份，植物纤维6份，
生物全降解树脂7份，
生物质基1,4-丁二异氰酸酯3份，
纳米填料3份，交联剂2份，
发泡剂3份，稳定剂4份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将12份改性淀粉、3份生物质基1,4-丁二异氰酸酯、2份交联剂加入到混合机中，搅拌混合均匀，继续加入12份EVA、7份生物全降解树脂、4份玻璃纤维和6份植物纤维，搅拌6min，得到备料；
(2)将步骤(1)得到的备料加入塑炼机中，在168℃下塑炼12min，继续加入3份纳米填料、3份发泡剂、4份稳定剂，塑炼6min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)得到的混合物料在热压机中热压处理6min，压力控制为11MPa，得到片材，并修整边角毛刺后由造粒机制成颗粒料；
(4)将步骤(3)得到的颗粒料由注射机注射成型并同时发泡3.5min，得到可生物降解鞋底材料。
实施例4
一种可生物降解鞋底材料，以重量份计，包括以下组分：
改性淀粉14份，EVA 14份，
玻璃纤维5份，植物纤维7份，
生物全降解树脂9份，
生物质基1,4-丁二异氰酸酯4份，
纳米填料4份，交联剂3份，
发泡剂3.5份，稳定剂5份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将14份改性淀粉、4份生物质基1,4-丁二异氰酸酯、3份交联剂加入到混合机中，搅拌混合均匀，继续加入14份EVA、9份生物全降解树脂、5份玻璃纤维和7份植物纤维，搅拌6min，得到备料；
(2)将步骤(1)得到的备料加入塑炼机中，在170℃下塑炼14min，继续加入4份纳米填料、3.5份发泡剂、5份稳定剂，塑炼7min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)得到的混合物料在热压机中热压处理6.5min，压力控制为12MPa，得到片材，并修整边角毛刺后由造粒机制成颗粒料；
(4)将步骤(3)得到的颗粒料由注射机注射成型并同时发泡4min，得到可生物降解鞋底材料。
实施例5
一种可生物降解鞋底材料，以重量份计，包括以下组分：
改性淀粉16份，EVA 16份，
玻璃纤维6份，植物纤维8份，
生物全降解树脂11份，
生物质基1,4-丁二异氰酸酯5份，
纳米填料5份，交联剂4份，
发泡剂4份，稳定剂6份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将16份改性淀粉、5份生物质基1,4-丁二异氰酸酯、4份交联剂加入到混合机中，搅拌混合均匀，继续加入16份EVA、11份生物全降解树脂、6份玻璃纤维和8份植物纤维，搅拌8min，得到备料；
(2)将步骤(1)得到的备料加入塑炼机中，在175℃下塑炼16min，继续加入5份纳米填料、4份发泡剂、6份稳定剂，塑炼8min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)得到的混合物料在热压机中热压处理6.5min，压力控制为13MPa，得到片材，并修整边角毛刺后由造粒机制成颗粒料；
(4)将步骤(3)得到的颗粒料由注射机注射成型并同时发泡4.5min，得到可生物降解鞋底材料。
实施例6
一种可生物降解鞋底材料，以重量份计，包括以下组分：
改性淀粉18份，EVA 18份，
玻璃纤维7份，植物纤维9份，
生物全降解树脂13份，
生物质基1,4-丁二异氰酸酯7份，
纳米填料6份，交联剂5份，
发泡剂4.5份，稳定剂8份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将18份改性淀粉、7份生物质基1,4-丁二异氰酸酯、5份交联剂加入到混合机中，搅拌混合均匀，继续加入18份EVA、13份生物全降解树脂、7份玻璃纤维和9份植物纤维，搅拌9min，得到备料；
(2)将步骤(1)得到的备料加入塑炼机中，在178℃下塑炼18min，继续加入6份纳米填料、4.5份发泡剂、8份稳定剂，塑炼9min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)得到的混合物料在热压机中热压处理7.5min，压力控制为14MPa，得到片材，并修整边角毛刺后由造粒机制成颗粒料；
(4)将步骤(3)得到的颗粒料由注射机注射成型并同时发泡4.8min，得到可生物降解鞋底材料。
下面对本发明提供的鞋底材料进行性能测试，其中对比例为普通EVA鞋底。
表1
从表1来看，本发明提供的鞋底材料，生物降解性好，机械性能优异。
Claims (10)
1.一种可生物降解鞋底材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
改性淀粉10-20份，EVA 10-20份，
玻璃纤维3-8份，植物纤维5-10份，
生物全降解树脂5-15份，
生物质基1,4-丁二异氰酸酯2-8份，
纳米填料2-7份，交联剂1-6份，
发泡剂2-5份，稳定剂3-10份。
2.如权利要求1所述的一种可生物降解鞋底材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
改性淀粉18份，EVA 12份，
玻璃纤维6份，植物纤维9份，
生物全降解树脂12份，
生物质基1,4-丁二异氰酸酯6份，
纳米填料3份，交联剂5份，
发泡剂3份，稳定剂5份。
3.如权利要求1所述的一种可生物降解鞋底材料，其特征在于，所述改性淀粉为淀粉乙酰酸酯、高脂肪族羧酸酯的混合物，二者质量比为1:2。
4.如权利要求3所述的一种可生物降解鞋底材料，其特征在于，所述高脂肪族羧酸酯中的脂肪酸基为烷基6-10之间的脂肪酸。
5.如权利要求1所述的一种可生物降解鞋底材料，其特征在于，所述的玻璃纤维的单丝的直径为5-10μm。
6.如权利要求1所述的一种可生物降解鞋底材料，其特征在于，所述的生物全降解树脂为聚己内酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚己二酸-丁二醇酯的混合物，三者质量比为1:1:1-5。
7.如权利要求1所述的一种可生物降解鞋底材料，其特征在于，所述纳米填料为纳米碳酸钙、纳米氮化硅、纳米氧化钛、纳米氧化硅中的一种或多种混合，其粒径大小为20-50nm。
8.如权利要求1至7任一所述的一种可生物降解鞋底材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将改性淀粉、生物质基1,4-丁二异氰酸酯、交联剂加入到混合机中，搅拌混合均匀，继续加入EVA、生物全降解树脂、玻璃纤维和植物纤维，搅拌5-10min，得到备料；
(2)将步骤(1)得到的备料加入塑炼机中，塑炼10-20min，继续加入纳米填料、发泡剂、稳定剂，塑炼5-10min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)得到的混合物料在热压机中热压处理5-8min，得到片材，并修整边角毛刺后由造粒机制成颗粒料；
(4)将步骤(3)得到的颗粒料由注射机注射成型并同时发泡3-5min，得到可生物降解鞋底材料。
9.如权利要求8所述的一种可生物降解鞋底材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述塑炼的温度为165-180℃。
10.如权利要求8所述的一种可生物降解鞋底材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述热压处理，压力控制为10-15MPa。
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