CN109880202A - 一种鞋底材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于橡胶材料制备技术领域,具体涉及一种鞋底材料的制备方法。本发明以杜仲树皮为原料得到古塔波粗胶,古塔波胶在天然橡胶和顺丁橡胶中经硫化交联使鞋底材料受力时弹性链在刚性链上发生分子滑移,使鞋底材料具有较好的耐磨性能,改性后的凹凸棒土能使掺入的氧化铝溶胶与岩棉纤维间产生较强的结合力,使氧化铝以薄层形式存在于岩棉纤维表层,还可避免岩棉纤维受载荷时造成纤维性能损伤,从而提升鞋底材料的柔韧性,降低滑动阻力,炭黑硅胶将炭黑吸附在硅胶微孔中形成三维网状Si‑O‑Si结构,硅氧长链与聚四氟乙烯长分子链互相缠结,形成凹凸结构,可使鞋底材料对地面的抓地力提高,从而提升鞋底材料材料的耐磨性能,具有广阔的应用前景。

Description

一种鞋底材料的制备方法
技术领域
本发明属于橡胶材料制备技术领域,具体涉及一种鞋底材料的制备方法。
背景技术
近年来,随着日常生活水平的不断提升,人们接触的各类款式、各种功能的鞋品也越来越多。传统的鞋底主要由中底、大底通过粘合的方式进行成型,其中大底常使用止滑性和耐磨性高的橡胶,而中底常用减震、舒适的材料如EVA。
一般鞋底材料应具备耐磨、耐水,耐油、耐热、耐压、耐冲击、弹性好、容易适合脚型、定型后不易变型、保温、易吸收湿气等,同时更要配合中底,在走路换脚时有刹停作用不致于滑倒及易于停步等各项条件。鞋底用料的种类很多,可分为天然类底料和合成类底料两种。天然类底料包括天然底革、竹、木材等,合成类底料包括橡胶、塑料、橡塑合用材料、再生革等。
在鞋底制作工艺中,聚氨酯材料是最常用的一种材料。聚氨酯材料具有优越的物理机械性能、耐酸碱腐蚀性能、高承载性能、硬度范围宽以及生产成本低等诸多优点而被广泛应用于鞋底的制作中。
作为鞋底材料,需反复承受弯曲应力,但是对于质软的聚氨酯鞋底材料,通常存在耐热老化性能不佳、抗折性能较差,在受到弯曲外力作用时容易断裂、耐磨性能差、不耐水解、透气和吸湿性能较差,影响鞋的穿着舒适性等缺陷。
因此,设计出一种弹性好、耐磨性高、抗折性能好且穿着舒适的鞋底材料及其制作方法是很有必要的。
发明内容
本发明主要解决的技术问题,针对鞋底材料在雨天容易打滑,耐磨性能差的缺陷,提供了一种鞋底材料的制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
鞋底材料的具体制备步骤为:
(1)向开炼机中加入天然橡胶、顺丁橡胶、粗胶、硬脂酸、氧化镁、炭黑硅胶、防老剂4010、偏氟醚橡胶、聚四氟乙烯、质量分数为20%的氧化铝溶胶、表面改性凹凸棒土加入开炼机中,进行混炼3~5min,得到混炼胶;
(2)将混炼胶和岩棉纤维混合,注入真空挤出机中,控制挤出机机头温度为90~100℃,挤出转速为30~35r/min,将挤出物用质量分数为20%的过氧化二异丙苯的石油醚溶液和质量分数为15%的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶液先后喷淋硫化,冷却至室温,得到鞋底材料;
表面改性凹凸棒土的具体制备步骤为:
取凹凸棒土置于球磨机中球磨35~40min,得到凹凸棒土,将80~90mL大豆油置于烧杯中,加热升温,再将30~40g凹凸棒土加入烧杯中,搅拌20~25min,得到表面改性凹凸棒土;
粗胶的具体制备步骤为:
取1~2kg杜仲树皮放入玻璃槽中,用700~800mL氢氧化钠溶液浸泡杜仲树皮2~3h,过滤去除滤液,收集得到滤渣,随后洗涤3~5次,再将石油醚与滤渣混合置于蒸发回流装置中,回流2~3h后得到回流液,将回流液装入锥形瓶中,再将锥形瓶放入烘箱中加热升温至100~110℃,干燥2~3h得到粗胶;
炭黑硅胶的具体制备步骤为:
称取100~150g炭黑粉末、200~250g稻壳燃烧后的灰置于烧杯中,向烧杯中加入200~250mL的氢氧化钠溶液,搅拌3~5min后,向烧杯中加入270~300mL盐酸,再对烧杯加热升温至80~85℃,搅拌10~15min,得到炭黑硅胶。
混炼胶制备原料,按重量份数计,包括30~40份天然橡胶、30~40份顺丁橡胶、40~50份粗胶、5~10份硬脂酸、2~4份氧化镁、20~30份炭黑硅胶、5~10份防老剂4010、20~30份偏氟醚橡胶、10~15份聚四氟乙烯、10~15份质量分数为20%的氧化铝溶胶、8~10份表面改性凹凸棒土。
混炼过程需要调整辊距为2~4mm,控制混炼温度为300~350℃。
混炼胶和岩棉纤维混合质量比为10︰1,喷淋硫化时喷淋段控制温度为200~220℃。
表面改性凹凸棒土的具体制备步骤中凹凸棒土的粒径为0.6~0.8mm,表面改性时加热升温后温度为210~230℃。
粗胶的具体制备步骤中石油醚与滤渣混合质量比4︰1。
粗胶的具体制备步骤中氢氧化钠溶液质量分数为2%,浸泡杜仲树皮时温度为100~110℃,蒸发时回流温度为70~80℃。
炭黑硅胶的具体制备步骤中炭黑粉末优选为200目,氢氧化钠溶液、盐酸质量分数分别优选为35%、20%。
本发明的有益效果是:
(1)本发明利用碱液浸泡杜仲树皮取其滤渣,再将滤渣与石油醚相混合蒸发回流得到古塔波粗胶,添加的辅助橡胶古塔波胶与天然橡胶相比,两者的分子链构型不同,天然橡胶为顺式聚异戊二烯,古塔波胶为反式聚异戊二烯,这就造成两者性质上的很大差别,天然橡胶是柔软的并有弹性,古塔波胶是易结晶的硬质橡胶,古塔波胶在天然橡胶和顺丁橡胶中经硫化交联使鞋底材料受力时弹性链在刚性链上发生分子滑移,降低鞋底材料与地面间的外应力,从而减少鞋底材料内能消耗,使鞋底材料具有较好的耐磨性能,表面改性后的凹凸棒土能使掺入的氧化铝溶胶与岩棉纤维间产生较强的结合力,形成很强的物理结合面或者共格界面,使氧化铝以薄层形式存在于岩棉纤维表层,由于界面光滑平直,在鞋底承受载荷时,能够顺利传递给岩棉纤维,另外,氧化铝作为岩棉纤维保护层可以避免岩棉纤维受载荷时造成纤维性能损伤,并且氧化铝和其他有机成分发生络合反应,避免生成非均匀分布的脆性相,从而提升鞋底材料的柔韧性,降低滑动阻力;
(2)本发明鞋底材料中的炭黑硅胶将炭黑吸附在硅胶微孔中,硅胶经硫化后在鞋底材料内形成三维网状Si-O-Si结构,原本二氧化硅就有很好的耐磨性,炭黑在网状结构包覆下增强了二氧化硅强度,使本发明的鞋底材料的耐磨性能进一步提高,通过大豆油将凹凸棒土表面改性处理,改性处理后凹凸棒土表面与Al2O3表面偶联形成了硅氧长链,在混炼过程中,硅氧长链与聚四氟乙烯长分子链互相缠结,互穿达到了很好的偶联化,使复合材料的内部微观结构发生变化,分子链规整性变好,材料表面能提升,因而在雨天时本发明的鞋底材料内部凹凸棒土能够吸水溶胀填补磨损面,形成凹凸结构,并且鞋底材料表面水的表面能提高,可使鞋底材料对地面的抓地力提高,提高在雨天的抗湿滑性能,在摩擦过程中鞋底材料生成的转移层较难剥落,减少鞋底材料的磨损量,从而提升鞋底材料的耐磨性能,具有广阔的应用前景。
具体实施方式
称取100~150g200目炭黑粉末、200~250g稻壳燃烧后的灰置于烧杯中,向烧杯中加入200~250mL质量分数为35%的氢氧化钠溶液,搅拌3~5min后,向烧杯中加入270~300mL质量分数为20%的盐酸,再对烧杯加热升温至80~85℃,搅拌10~15min,得到炭黑硅胶,备用;取1~2kg杜仲树皮放入玻璃槽中在100~110℃条件下,用700~800mL质量分数为2%的氢氧化钠溶液浸泡杜仲树皮2~3h,过滤去除滤液,收集得到滤渣;将上述滤渣洗涤3~5次,再将石油醚与滤渣按质量比4︰1混合置于蒸发回流装置中,在温度为70~80℃的条件下回流2~3h后得到回流液,将回流液装入锥形瓶中,再将锥形瓶放入烘箱中加热升温至100~110℃,干燥2~3h得到粗胶,备用;取凹凸棒土置于球磨机中球磨35~40min,得到粒径为0.6~0.8mm的凹凸棒土,将80~90mL大豆油置于烧杯中,加热升温至210~230℃,再将30~40g凹凸棒土加入烧杯中,搅拌20~25min,得到表面改性凹凸棒土;按重量份数计,向开炼机中加入30~40份天然橡胶、30~40份顺丁橡胶、40~50份粗胶、5~10份硬脂酸、2~4份氧化镁、20~30份炭黑硅胶、5~10份防老剂4010、20~30份偏氟醚橡胶、10~15份聚四氟乙烯、10~15份质量分数为20%的氧化铝溶胶、8~10份表面改性凹凸棒土加入开炼机中,调整辊距为2~4mm进行混炼,控制混炼温度为300~350℃,混炼3~5min,得到混炼胶;将混炼胶和岩棉纤维按质量比为10︰1混合,注入真空挤出机中,控制挤出机机头温度为90~100℃,挤出转速为30~35r/min,将挤出物用质量分数为20%的过氧化二异丙苯的石油醚溶液和质量分数为15%的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶液先后喷淋硫化,控制喷淋段温度为200~220℃,冷却至室温,得到鞋底材料。
炭黑硅胶的制备:称取100g200目炭黑粉末、200g稻壳燃烧后的灰置于烧杯中,向烧杯中加入200mL质量分数为35%的氢氧化钠溶液,搅拌3min后,向烧杯中加入270mL质量分数为20%的盐酸,再对烧杯加热升温至80℃,搅拌10min,得到炭黑硅胶,备用。
粗胶的制备:取1kg杜仲树皮放入玻璃槽中在100℃条件下,用700mL质量分数为2%的氢氧化钠溶液浸泡杜仲树皮2h,过滤去除滤液,收集得到滤渣;将上述滤渣洗涤3次,再将石油醚与滤渣按质量比4︰1混合置于蒸发回流装置中,在温度为70℃的条件下回流2h后得到回流液,将回流液装入锥形瓶中,再将锥形瓶放入烘箱中加热升温至100℃,干燥2h得到粗胶,备用。
表面改性凹凸棒土的制备:取凹凸棒土置于球磨机中球磨35min,得到粒径为0.6mm的凹凸棒土,将80mL大豆油置于烧杯中,加热升温至210℃,再将30g凹凸棒土加入烧杯中,搅拌20min,得到表面改性凹凸棒土。
混炼胶的制备:按重量份数计,向开炼机中加入30份天然橡胶、30份顺丁橡胶、40份粗胶、5份硬脂酸、2份氧化镁、20份炭黑硅胶、5份防老剂4010、20份偏氟醚橡胶、10份聚四氟乙烯、10份质量分数为20%的氧化铝溶胶、8份表面改性凹凸棒土加入开炼机中,调整辊距为2mm进行混炼,控制混炼温度为300℃,混炼3min,得到混炼胶。
鞋底材料的制备:将混炼胶和岩棉纤维按质量比为10︰1混合,注入真空挤出机中,控制挤出机机头温度为90℃,挤出转速为30r/min,将挤出物用质量分数为20%的过氧化二异丙苯的石油醚溶液和质量分数为15%的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物先后喷淋硫化,控制喷淋段温度为200℃,冷却至室温,得到鞋底材料。
炭黑硅胶的制备:称取130g200目炭黑粉末、230g稻壳燃烧后的灰置于烧杯中,向烧杯中加入225mL质量分数为35%的氢氧化钠溶液,搅拌4min后,向烧杯中加入280mL质量分数为20%的盐酸,再对烧杯加热升温至83℃,搅拌13min,得到炭黑硅胶,备用。
粗胶的制备:取1kg杜仲树皮放入玻璃槽中在105℃条件下,用750mL质量分数为2%的氢氧化钠溶液浸泡杜仲树皮2h,过滤去除滤液,收集得到滤渣;将上述滤渣洗涤4次,再将石油醚与滤渣按质量比4︰1混合置于蒸发回流装置中,在温度为75℃的条件下回流2h后得到回流液,将回流液装入锥形瓶中,再将锥形瓶放入烘箱中加热升温至105℃,干燥27h得到粗胶,备用。
表面改性凹凸棒土的制备:取凹凸棒土置于球磨机中球磨37min,得到粒径为0.7mm的凹凸棒土,将85mL大豆油置于烧杯中,加热升温至220℃,再将35g凹凸棒土加入烧杯中,搅拌23min,得到表面改性凹凸棒土。
混炼胶的制备:按重量份数计,向开炼机中加入35份天然橡胶、35份顺丁橡胶、45份粗胶、7份硬脂酸、3份氧化镁、25份炭黑硅胶、7份防老剂4010、25份偏氟醚橡胶、13份聚四氟乙烯、13份质量分数为20%的氧化铝溶胶、9份表面改性凹凸棒土加入开炼机中,调整辊距为3mm进行混炼,控制混炼温度为325℃,混炼4min,得到混炼胶。
鞋底材料的制备:将混炼胶和岩棉纤维按质量比为10︰1混合,注入真空挤出机中,控制挤出机机头温度为95℃,挤出转速为33r/min,将挤出物用质量分数为20%的过氧化二异丙苯的石油醚溶液和质量分数为15%的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物先后喷淋硫化,控制喷淋段温度为210℃,冷却至室温,得到鞋底材料。
实施例3炭黑硅胶的制备:称取150g200目炭黑粉末、250g稻壳燃烧后的灰置于烧杯中,向烧杯中加入250mL质量分数为35%的氢氧化钠溶液,搅拌5min后,向烧杯中加入300mL质量分数为20%的盐酸,再对烧杯加热升温至85℃,搅拌15min,得到炭黑硅胶,备用。
粗胶的制备:取2kg杜仲树皮放入玻璃槽中在110℃条件下,用800mL质量分数为2%的氢氧化钠溶液浸泡杜仲树皮3h,过滤去除滤液,收集得到滤渣;将上述滤渣洗涤5次,再将石油醚与滤渣按质量比4︰1混合置于蒸发回流装置中,在温度为80℃的条件下回流3h后得到回流液,将回流液装入锥形瓶中,再将锥形瓶放入烘箱中加热升温至110℃,干燥3h得到粗胶,备用。
表面改性凹凸棒土的制备:取凹凸棒土置于球磨机中球磨40min,得到粒径为0.8mm的凹凸棒土,将90mL大豆油置于烧杯中,加热升温至230℃,再将40g凹凸棒土加入烧杯中,搅拌25min,得到表面改性凹凸棒土。
混炼胶的制备:按重量份数计,向开炼机中加入40份天然橡胶、40份顺丁橡胶、50份粗胶、10份硬脂酸、4份氧化镁、30份炭黑硅胶、10份防老剂4010、30份偏氟醚橡胶、15份聚四氟乙烯、15份质量分数为20%的氧化铝溶胶、10份表面改性凹凸棒土加入开炼机中,调整辊距为4mm进行混炼,控制混炼温度为350℃,混炼5min,得到混炼胶。
鞋底材料的制备:将混炼胶和岩棉纤维按质量比为10︰1混合,注入真空挤出机中,控制挤出机机头温度为100℃,挤出转速为35r/min,将挤出物用质量分数为20%的过氧化二异丙苯的石油醚溶液和质量分数为15%的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物先后喷淋硫化,控制喷淋段温度为220℃,冷却至室温,得到鞋底材料。
对比例1:与实施例1的制备方法基本相同,唯有不同的是未加入炭黑硅胶。
对比例2:与实施例2的制备方法基本相同,唯有不同的是未加入表面改性凹凸棒土。
对比例3:杭州市某公司生产的鞋底材料。
对本发明制得的鞋底材料和对比例中的鞋底材料进行检测,检测结果如表1所示:
抗弯性能测试
按照标准GB/T6569-2006在万能材料试验机上进行测定,待测材料的规格为3mm×4mm×35mm,采用三点弯曲法测定,跨距为30mm,加载速率为0.5mm/min,每个数据测试5个待测材料,然后取平均值。
耐磨性能测试参考标准GB/T9867-2008测试各材料的阿克隆磨耗指数,该数值越低表明耐磨性越强。
表1性能测定结果
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
拉伸强度(MPa) 13.5 13.9 14.6 10.4 9.2 11.7
撕裂强度(N/mm) 18.1 18.7 18.9 15.3 16.1 17.4
抗弯强度(MPa) 74.5 75.8 76.4 55.2 46.7 67.1
扯断伸长率(%) 2.5 2.3 2.2 3.9 6.5 4.2
阿克隆磨耗指数(%) 11.2 10.8 10.5 13.7 15.9 12.9
由表1数据可知,本发明制得的鞋底材料,具有良好的机械性能和耐磨性能,穿着舒适性高,且降低了生产成本,综合性能优异,具有良好的经济效益和社会效益。

Claims (8)

1.一种鞋底材料的制备方法,其特征在于具体制备步骤为:
(1)向开炼机中加入天然橡胶、顺丁橡胶、粗胶、硬脂酸、氧化镁、炭黑硅胶、防老剂4010、偏氟醚橡胶、聚四氟乙烯、质量分数为20%的氧化铝溶胶、表面改性凹凸棒土加入开炼机中,进行混炼3~5min,得到混炼胶;
(2)将混炼胶和岩棉纤维混合,注入真空挤出机中,控制挤出机机头温度为90~100℃,挤出转速为30~35r/min,将挤出物用质量分数为20%的过氧化二异丙苯的石油醚溶液和质量分数为15%的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物溶液先后喷淋硫化,冷却至室温,得到鞋底材料;
所述的表面改性凹凸棒土的具体制备步骤为:
取凹凸棒土置于球磨机中球磨35~40min,得到凹凸棒土,将80~90mL大豆油置于烧杯中,加热升温,再将30~40g凹凸棒土加入烧杯中,搅拌20~25min,得到表面改性凹凸棒土;
所述的粗胶的具体制备步骤为:
取1~2kg杜仲树皮放入玻璃槽中,用700~800mL氢氧化钠溶液浸泡杜仲树皮2~3h,过滤去除滤液,收集得到滤渣,随后洗涤3~5次,再将石油醚与滤渣混合置于蒸发回流装置中,回流2~3h后得到回流液,将回流液装入锥形瓶中,再将锥形瓶放入烘箱中加热升温至100~110℃,干燥2~3h得到粗胶;
所述的炭黑硅胶的具体制备步骤为:
称取100~150g炭黑粉末、200~250g稻壳燃烧后的灰置于烧杯中,向烧杯中加入200~250mL的氢氧化钠溶液,搅拌3~5min后,向烧杯中加入270~300mL盐酸,再对烧杯加热升温至80~85℃,搅拌10~15min,得到炭黑硅胶。
2.根据权利要求1所述的一种鞋底材料的制备方法,其特征在于:所述的混炼胶制备原料,按重量份数计,包括30~40份天然橡胶、30~40份顺丁橡胶、40~50份粗胶、5~10份硬脂酸、2~4份氧化镁、20~30份炭黑硅胶、5~10份防老剂4010、20~30份偏氟醚橡胶、10~15份聚四氟乙烯、10~15份质量分数为20%的氧化铝溶胶、8~10份表面改性凹凸棒土。
3.根据权利要求1所述的一种鞋底材料的制备方法,其特征在于:所述的混炼过程需要调整辊距为2~4mm,控制混炼温度为300~350℃。
4.根据权利要求1所述的一种鞋底材料的制备方法,其特征在于:所述的混炼胶和岩棉纤维混合质量比为10︰1,喷淋硫化时喷淋段控制温度为200~220℃。
5.根据权利要求1所述的一种鞋底材料的制备方法,其特征在于:所述的表面改性凹凸棒土的具体制备步骤中凹凸棒土的粒径为0.6~0.8mm,表面改性时加热升温后温度为210~230℃。
6.根据权利要求1所述的一种鞋底材料的制备方法,其特征在于:所述的粗胶的具体制备步骤中石油醚与滤渣混合质量比4︰1。
7.根据权利要求1所述的一种鞋底材料的制备方法,其特征在于:所述的粗胶的具体制备步骤中氢氧化钠溶液质量分数为2%,浸泡杜仲树皮时温度为100~110℃,蒸发时回流温度为70~80℃。
8.根据权利要求1所述的一种鞋底材料的制备方法,其特征在于:所述的炭黑硅胶的具体制备步骤中炭黑粉末优选为200目,氢氧化钠溶液、盐酸质量分数分别优选为35%、20%。
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