CN109517364A - 一种彩色etpu鞋底及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种彩色ETPU鞋底及其制备方法，涉及鞋底材料技术领域。彩色ETPU鞋底的原料包括如下重量份数的组分：异氟尔酮二异氰酸酯10‑20份；聚酯多元醇20‑40份；聚醚多元醇10‑20份；扩链剂2‑5份；白炭黑1‑5份；至少两种颜色不同的色母粒混合料1‑2份；色母粒的原料包括如下重量份数的组分：TPU 25‑30份；颜料30‑50份；分散剂1‑5份；热稳定剂0.5‑1.5份；光稳定剂0.5‑1.5份；填料10‑20份；相容剂6‑8份；润滑剂6‑10份。在TPU基料中添加颜料，并且加入相容剂增加颜料的相容性，加入分散剂增强颜料的分散性，热稳定剂和光稳定剂能够抵抗聚氨酯的苯环结构的光热氧化，避免发黄影响TPU颜色；使用异氟尔酮二异氰酸酯，耐光、耐热、耐氧化性能强，不易产生黄变，提高产品质量。

Description

一种彩色ETPU鞋底及其制备方法
技术领域
本发明涉及鞋底材料技术领域，更具体地说，它涉及一种彩色ETPU鞋底及其制备方法。
背景技术
目前大部分发泡材料都是以塑料为基体，通过加入物理或者化学发泡剂使得塑料基体内部得到大量的气泡。发泡材料由于其比重轻，并且拥有隔热、减震以及吸音等特性，因此在日用品、包装以及汽车等领域都得到了广泛地应用。热塑性聚氨酯(TPU)大体上可分为聚酯和聚醚型，其硬度范围十分宽广(50HA-80HD)，并且具有优异的耐磨、高的机械强度、良好的耐水、耐油以及可熔融回收利用等优点。TPU发泡材料不仅保留了原基体材料的优异性能，而且还具良好的回弹性、低密度并且可以在宽广的温度范围内使用。
常规的TPU鞋材一般都是呈白色，为了丰富TPU鞋材的外观，比如在形成彩色或者混合色TPU鞋材，需要在制造ETPU粒子时就加入色母粒，由于色母粒与TPU的相容性差，会导致颜色漂移，颜色比较难均衡，降低产品质量。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种彩色ETPU鞋底及其制备方法，其具有颜色均一、色彩绚丽的优点。
本发明的目的一在于提供一种彩色ETPU鞋底的制备方法，采用该方法制备的鞋底具有颜色均一、色彩绚丽的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种彩色ETPU鞋底，其原料包括如下重量份数的组分：
异氟尔酮二异氰酸酯 10-20份；
聚酯多元醇 20-40份；
聚醚多元醇 10-20份；
扩链剂 2-5份；
白炭黑 1-5份；
至少两种颜色不同的色母粒混合料 1-2份；
色母粒的原料包括如下重量份数的组分：
TPU 25-30份；
颜料 30-50份；
分散剂 1-5份；
热稳定剂 0.5-1.5份；
光稳定剂 0.5-1.5份；
填料 10-20份；
相容剂 6-8份；
润滑剂 6-10份。
通过采用上述技术方案，在TPU基料中添加颜料，并且加入相容剂增加颜料的相容性，加入分散剂增强颜料的分散性，热稳定剂和光稳定剂能够抵抗聚氨酯的苯环结构的光热氧化，避免发黄影响TPU颜色；使用异氟尔酮二异氰酸酯代替常规使用的二苯基甲烷二异氰酸酯，做出来的制品不存在分子结构的缺陷问题，耐光、耐热、耐氧化性能强，不易产生黄变，提高产品质量。
进一步优选为，所述分散剂选自聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的任意一种。
通过采用上述技术方案，上述分散剂均为有机分散剂，能够提高颜料在TPU中的分散性。
进一步优选为，所述热稳定剂选自钙锌复合热稳定剂、有机锡热稳定剂、硬脂酸钙、硬质酸锌中的至少两种。
通过采用上述技术方案，上述热稳定剂热稳定性好，能够耐受发泡时300℃的高温，避免TPU发黄，而且不影响TPU的力学性能。
进一步优选为，所述光稳定剂为邻羟基二苯甲酮类或双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯受阻胺类光稳定剂。
通过采用上述技术方案，上述光稳定剂的光稳定性好，而且不影响TPU的力学性能。
进一步优选为，所述填料为二氧化硅、碳化硅、氮化铝、钛酸钡中的任意一种。
通过采用上述技术方案，上述填料可以降低色母粒的成本。
进一步优选为，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸单甘油酯、油酸酰胺中的任意一种。
通过采用上述技术方案，上述润滑剂可以增加熔体的流动性，容易加工成型。
进一步优选为，所述聚酯多元醇为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己内酯多元醇中的任意一种。
通过采用上述技术方案，上述聚酯多元醇的酯基的内聚能高，可以提高TPU发泡制品的力学性能、耐磨、耐油等特性。
进一步优选为，所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚二醇或聚氧化丙烯多元醇。
通过采用上述技术方案，醚基的存在，可以提高TPU发泡制品的低温韧性，提高耐水解性能。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种彩色ETPU鞋底的制备方法，包括以下步骤：
搅拌，将异氟尔酮二异氰酸酯投入A储罐，搅拌均匀；
制备混合物B，将聚酯多元醇、聚醚多元醇、扩链剂、白炭黑以及色母粒投入B储罐，搅拌混合均匀，重复上述步骤，得到不同颜色的混合物B；
制粒，将异氟尔酮二异氰酸酯和不同颜色的混合物B分别进行造粒，造粒的反应温度为140-250℃，熔体压力4-7MPa，粒子粒径为0.5-5mm，得到不同颜色的ETPU粒子；
发泡，将不同颜色的ETPU粒子分别投入釜内，加入物理发泡剂，加热加压，发泡结束后，打开排料阀门，得到不同颜色的热塑性聚氨酯发泡粒子；
成型，将不同颜色的热塑性聚氨酯发泡粒子一起注入到水蒸气辅助模压成型机的模具内，合模，然后从模具上的通气孔通入蒸气，使得热塑性聚氨酯发泡粒子再次膨胀并熔结为整体，此时停止通入蒸气并卸去模压，发泡制品继续膨胀直至充满整个模具型腔，经冷水冷却，脱模后制得彩色ETPU鞋底。
通过采用上述技术方案，先制备不同颜色的ETPU粒子，发泡成型时鞋底上呈现出不同颜色的斑点状花纹，不同颜色之间不会串色，再用异氟尔酮二异氰酸酯代替常规使用的二苯基甲烷二异氰酸酯，做出来的制品不存在分子结构的缺陷问题，耐光、耐热、耐氧化性能强，不易产生黄变，提高产品质量。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)在TPU基料中添加颜料，并且加入相容剂增加颜料的相容性，加入分散剂增强颜料的分散性，热稳定剂和光稳定剂能够抵抗聚氨酯的苯环结构的光热氧化，避免发黄影响TPU颜色；
(2)使用异氟尔酮二异氰酸酯代替常规使用的二苯基甲烷二异氰酸酯，做出来的制品不存在分子结构的缺陷问题，耐光、耐热、耐氧化性能强，不易产生黄变，提高产品质量；
(3)先制备不同颜色的ETPU粒子，发泡成型时鞋底上呈现出不同颜色的斑点状花纹，不同颜色之间不会串色。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种彩色ETPU鞋底，其原料包括如下重量份数的组分：
异氟尔酮二异氰酸酯 10份；
聚酯多元醇 20份；
聚醚多元醇 20份；
扩链剂 2份；
白炭黑 1份；
至少两种颜色不同的色母粒混合料1份；其中，聚酯多元醇为聚己二酸乙二醇酯二醇，聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚二醇，扩链剂为乙二醇。
色母粒混合料包括1份色母粒a和1份色母粒b，色母粒a的各组分及其相应的重量份数如表1所示，其中颜料为炭黑，分散剂为聚丙烯酰胺，热稳定剂包括重量比为1:1的钙锌复合热稳定剂和硬脂酸钙，光稳定剂为邻羟基二苯甲酮，填料为二氧化硅，相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐，润滑剂为硬脂酸锌。色母粒b与色母粒a的不同之处在于，颜料采用镉红。色母粒b与色母粒a采用常规的螺杆挤压制粒工艺制得。
一种彩色ETPU鞋底的制备方法，工艺流程如图1所示，且包括以下步骤：
搅拌，将异氟尔酮二异氰酸酯投入A储罐，搅拌均匀；
制备混合物B，将聚酯多元醇、聚醚多元醇、扩链剂、白炭黑以及色母粒a投入B储罐，搅拌混合均匀，得到黑色的混合物B；将聚酯多元醇、聚醚多元醇、扩链剂、白炭黑以及色母粒b投入B储罐，搅拌混合均匀，得到红色的混合物B；
制粒，将异氟尔酮二异氰酸酯和不同颜色的混合物B注入到水下造粒双螺杆挤出机中进行造粒，造粒的反应温度为140℃，熔体压力4MPa，螺杆转速1500r/min，粒子粒径为0.5mm，得到不同颜色的ETPU粒子；
发泡，将不同颜色的ETPU粒子分别投入釜内，加入物理发泡剂二氧化碳，加热加压，发泡温度为150℃，发泡压力为25MPa，发泡结束后，打开排料阀门，开启时间为5秒，得到不同颜色的热塑性聚氨酯发泡粒子；
成型，将不同颜色的热塑性聚氨酯发泡粒子一起注入到水蒸气辅助模压成型机的模具内，合模，模具的合模压力为1MPa，然后从模具上的通气孔通入160℃的蒸气，加热时间为120s，使得热塑性聚氨酯发泡粒子再次膨胀并熔结为整体，此时停止通入蒸气并卸去模压，发泡制品继续膨胀直至充满整个模具型腔，经冷水冷却，脱模后制得彩色ETPU鞋底。
实施例2-5：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，色母粒a的各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-5中色母粒a的各组分及其重量份数
实施例6：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。
实施例7：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，分散剂为聚乙烯醇。
实施例8：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，热稳定剂包括重量比为1:1的有机锡热稳定剂和硬质酸锌。
实施例9：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯。
实施例10：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，填料为碳化硅。
实施例11：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，填料为氮化铝。
实施例12：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，填料为钛酸钡。
实施例13：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物。
实施例14：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。
实施例15：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，聚酯多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇。
实施例16：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，聚酯多元醇为聚己内酯多元醇。
实施例17：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇。
实施例18：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，彩色ETPU鞋底的原料包括如下重量份数的组分：
异氟尔酮二异氰酸酯 15份；
聚酯多元醇 30份；
聚醚多元醇 15份；
扩链剂 3.5份；
白炭黑 3份；
至少两种颜色不同的色母粒混合料 1.5份。
实施例19：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，彩色ETPU鞋底的原料包括如下重量份数的组分：
异氟尔酮二异氰酸酯 20份；
聚酯多元醇 40份；
聚醚多元醇 10份；
扩链剂 5份；
白炭黑 5份；
至少两种颜色不同的色母粒混合料2份。
实施例20：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，制粒具体包括：将异氟尔酮二异氰酸酯和不同颜色的混合物B注入到水下造粒双螺杆挤出机中进行造粒，造粒的反应温度为200℃，熔体压力6MPa，螺杆转速1500r/min，粒子粒径为5mm，得到不同颜色的ETPU粒子。
实施例21：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，制粒具体包括：将异氟尔酮二异氰酸酯和不同颜色的混合物B注入到水下造粒双螺杆挤出机中进行造粒，造粒的反应温度为250℃，熔体压力7MPa，螺杆转速1500r/min，粒子粒径为3mm，得到不同颜色的ETPU粒子。
对比例1：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，色母粒的原料中未加入聚丙烯酰胺。
对比例2：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，色母粒的原料中未加入聚乙烯接枝马来酸酐。
对比例3：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，色母粒的原料中未加入聚丙烯酰胺和聚乙烯接枝马来酸酐。
对比例4：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，使用二苯基甲烷二异氰酸酯替换异氟尔酮二异氰酸酯。
对比例5：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，未加入热稳定剂。
对比例6：一种彩色ETPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，未加入光稳定剂。
试验一色差测试
试验样品：采用实施例1-21中制备的中底作为试验样品1-21，采用对比例1-6中获得的中底作为对照样品1-6。
试验方法：在标准多光源对色灯照射条件下，将试验样品1-21和对照样品1-6分别与标准样品进行目测比色，每个样品测试三次，取平均值，评分分值范围为1-5分；评分标准：不串色、颜色均一为5分，斑点边缘稍有色差为4-4.9分，相邻斑点的相接处稍有串色为3-3.9分，相邻斑点的相接处串色且色差较严重为2-2.9分，斑点串色严重、色差明显为1-1.9分。
试验结果：试验样品1-21和对照样品1-6的试验结果如表2所示。由表2可知，试验样品1-21的色差评分均在4.8分以上，而对照样品1-3均在2分以下，说明本申请中的相容剂、分散剂配合使用可以明显增强颜料的分散性，热稳定剂和光稳定剂能够抵抗聚氨酯的苯环结构的光热氧化，避免发黄影响TPU颜色。
表2试验样品1-22和对照样品1-6的评分结果
试验二耐黄变试验
试验样品：采用实施例1-21中制备的中底作为试验样品1-21，采用对比例1-6中获得的中底作为对照样品1-6。
试验方法：鞋底的黄变程度按照“HGT3689-2001鞋类耐黄变试验方法”中A法进行相关测试，将试验样品1-21和对照样品1-6在紫外灯光波的波长为280～400nm的灯泡下照射规定时间6小时，然后在标准多光源对色灯下用灰色样卡直接目测评估试样被遮盖部分所对应的黄变级数，精确到0.5级。
高温下耐黄变的表征方法：将试验样品1-21和对照样品1-6在100℃烘箱中分别放置48小时，与未经处理的鞋底样品在标准多光源对色灯下用灰色样卡目测评估黄变级数，精确到0.5级。
试验结果：试验样品1-21和对照样品1-6的试验结果如表3所示。由表3可知，试验样品1-21的耐黄变等级均在4级以上，对照样品4的耐黄变等级为2级，对照样品5的耐黄变(高温)等级为1.5级，对照样品6的耐黄变(紫外光)等级为1.5级。说明本发明在TPU基料中添加颜料，并且加入相容剂增加颜料的相容性，加入分散剂增强颜料的分散性，热稳定剂和光稳定剂能够抵抗聚氨酯的苯环结构的光热氧化，避免发黄影响TPU颜色；通过使用异氟尔酮二异氰酸酯代替常规使用的二苯基甲烷二异氰酸酯，做出来的制品不存在分子结构的缺陷问题，耐光、耐热、耐氧化性能强，不易产生黄变，提高产品质量。
表3试验样品1-21和对照样品1-6的试验结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种彩色ETPU鞋底，其特征在于，其原料包括如下重量份数的组分：
异氟尔酮二异氰酸酯10-20份；
聚酯多元醇20-40份；
聚醚多元醇10-20份；
扩链剂2-5份；
白炭黑1-5份；
至少两种颜色不同的色母粒混合料1-2份；
色母粒的原料包括如下重量份数的组分：
TPU 25-30份；
颜料30-50份；
分散剂1-5份；
热稳定剂0.5-1.5份；
光稳定剂0.5-1.5份；
填料10-20份；
相容剂6-8份；
润滑剂6-10份。
2.根据权利要求1所述的彩色ETPU鞋底，其特征在于，所述分散剂选自聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的彩色ETPU鞋底，其特征在于，所述热稳定剂选自钙锌复合热稳定剂、有机锡热稳定剂、硬脂酸钙、硬质酸锌中的至少两种。
4.根据权利要求1所述的彩色ETPU鞋底，其特征在于，所述光稳定剂为邻羟基二苯甲酮类或双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯受阻胺类光稳定剂。
5.根据权利要求1所述的彩色ETPU鞋底，其特征在于，所述填料为二氧化硅、碳化硅、氮化铝、钛酸钡中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的彩色ETPU鞋底，其特征在于，所述相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐、苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的彩色ETPU鞋底，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸单甘油酯、油酸酰胺中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的彩色ETPU鞋底，其特征在于，所述聚酯多元醇为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己内酯多元醇中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的彩色ETPU鞋底，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚二醇或聚氧化丙烯多元醇。
10.一种彩色ETPU鞋底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
搅拌，将异氟尔酮二异氰酸酯投入A储罐，搅拌均匀；
制备混合物B，将聚酯多元醇、聚醚多元醇、扩链剂、白炭黑以及色母粒投入B储罐，搅拌混合均匀，重复上述步骤，得到不同颜色的混合物B；
制粒，将异氟尔酮二异氰酸酯和不同颜色的混合物B分别进行造粒，造粒的反应温度为140-250℃，熔体压力4-7MPa，粒子粒径为0.5-5mm，得到不同颜色的ETPU粒子；
发泡，将不同颜色的ETPU粒子分别投入釜内，加入物理发泡剂，加热加压，发泡结束后，打开排料阀门，得到不同颜色的热塑性聚氨酯发泡粒子；
成型，将不同颜色的热塑性聚氨酯发泡粒子一起注入到水蒸气辅助模压成型机的模具内，合模，然后从模具上的通气孔通入蒸气，使得热塑性聚氨酯发泡粒子再次膨胀并熔结为整体，此时停止通入蒸气并卸去模压，发泡制品继续膨胀直至充满整个模具型腔，经冷水冷却，脱模后制得彩色ETPU鞋底。
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