CN110607001A - 一种透气鞋底及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透气鞋底及其生产工艺，透气鞋底包括如下重量份的组分：天然橡胶 35‑45份；三元乙丙橡胶 20‑25份；乙烯基硅橡胶 35‑45份；相容剂 4‑7份；硫化剂 1.5‑3份；促进剂 1‑1.5份；填料 40‑60份；发泡剂H 2‑3份；羟基硅油 2‑3份；防老剂 0.8‑1.5份；活性氧化锌 1.5‑3份；硬脂酸 0.4‑0.6份。天然橡胶/三元乙丙橡胶/乙烯基硅橡胶的共混体系，在相容剂的帮助下，能够较好混合，使得鞋底材料具有优良的机械性能、耐老化性能以及透气性能，适用于作为休闲皮鞋的鞋底，提高人们穿着的舒适感。

Description

一种透气鞋底及其生产工艺
技术领域
本发明涉及鞋底，特别涉及一种透气鞋底及其生产工艺。
背景技术
目前鞋子的种类繁多，根据用途和适用地面的不同而具有各种各样的功能。常见的鞋子有运动鞋、休闲皮鞋、拖鞋等，其中休闲皮鞋适于人们平时休闲生活穿着，需要具备耐磨、防滑和透气等基础性能。目前，休闲皮鞋以天然皮革或合成革作为鞋面，以皮革、橡胶、发泡PU等材料制成鞋底。
使用天然皮革作为鞋底材料，其透气性十分优异，故称为会呼吸的鞋底。但是天然皮革价格高昂，仅适用于高档皮鞋上，且耐磨性差。因此大部分休闲皮鞋采用橡胶材料制作鞋底，其具有良好的耐磨性、防滑性，满足日常生活所需。但是橡胶鞋底的透气性差，穿着时脚部容易感觉闷热，目前对于透气橡胶的研究也较少。
发明内容
针对上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种透气鞋底，具有良好的透气性。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种透气鞋底，包括如下重量份的组分：
天然橡胶 35-45份；
三元乙丙橡胶 20-25份；
乙烯基硅橡胶 35-45份；
相容剂 4-7份；
硫化剂 1.5-3份；
促进剂 1-1.5份；
填料 40-60份；
发泡剂H 2-3份；
羟基硅油 2-3份；
防老剂 0.8-1.5份；
活性氧化锌 1.5-3份；
硬脂酸 0.4-0.6份；
所述相容剂的制备过程如下：
第一步，按重量分计，先将1-2份AEO-9、4-6份十二烷基苯磺酸和80-90份水混合，加热至25-30℃，搅拌均匀，再加入2-3份KH570、8-10份八甲基环四硅氧烷，继续搅拌得到混合液A；
第二步，将一半的混合液A加热至80-90℃，加入12-15份甲基丙烯酸甲酯，持续搅拌反应40-60min，得到混合液B；
第三步，将混合液B加入剩余混合液A中，温度80-90℃，搅拌2-3h后冷却，得到混合液C；
第四步，利用氢氧化钠溶液调节混合液C的PH值至9-9.5，通氮气保护，加入0.6-1.2份二甲基丙烯酸乙二醇酯、20-25份丙烯酸丁酯、2-3份十二硫醇，溶胀15-20min，再加入4-6份硫酸钾溶液，反应2-3h，得到混合液D；
第五步，往混合液D内加入12-15份甲基丙烯酸甲酯，溶胀15-20min，再加入4-6份硫酸钾溶液，反应2-3h后加入20-30份氯化钙溶液，抽滤后水洗、烘干，得到相容剂。
通过采用上述技术方案，天然橡胶常温下具有较高的弹性、一定塑性以及优良的机械性能，是常见鞋底橡胶材料。三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，其侧链含有不饱和双键，具有优良的耐候性、耐热性等耐老化性能。乙烯基硅橡胶主链由硅和氧原子交替构成，具有优良的耐高温性、耐低温性、耐老化性、憎水性，且其透气率在合成聚合物中的表现最为优异。
不同类型高分子材料相容性的好坏直接影响共混所得材料的性能是否得到提升，硅橡胶与其他两种主料的相容性差，直接混炼所得橡胶材料的性能不理想。利用相似相容原理，制备出适用于天然橡胶/三元乙丙橡胶/硅橡胶体系的相容剂。相容剂具有与硅橡胶分子链相同的Si-O-Si键，具有与C=C双键同位强极性基团的C=O双键，混炼时加入有效提高不同相界面相容性，使所得橡胶材料具有三者材料的优势。羟基硅油的加入，一方面引入更多的疏水基团，使得鞋底的疏水性提高，另一方面助于硫化发泡时鞋底内部细密微孔的形成，提高透气性能。因此本发明所制得的鞋底不但具有良好的机械性能和耐老化性能，满足日常穿着所需，还具有良好的透气阻水性能，减轻脚部的闷热感。
本发明进一步设置为：还包括1-1.5份尿囊素。
通过采用上述技术方案，尿囊素可以作为发泡剂H的助剂，细化并致密鞋底内部形成的微孔，提高鞋底的透气性能。
本发明进一步设置为：还包括10-15份POE。
通过采用上述技术方案，POE即聚烯烃弹性体，加入复合橡胶体系，有助于提高鞋底材料的韧性和透气性能。
本发明进一步设置为：所述硫化剂为DCP和硫磺复配而成。
通过采用上述技术方案，相比于单一的硫磺作为硫化剂，硫化效果好。
本发明进一步设置为：所述促进剂为促进剂M和促进剂TMTD复配而成。
通过采用上述技术方案，适于DCP/硫磺的硫化剂体系。
本发明进一步设置为：所述防老剂为防老剂RD和防老剂4010复配而成。
通过采用上述技术方案，鞋底的耐老化性能提高。
本发明进一步设置为：所述填料包括轻质碳酸钙、高岭土、改性碳纤维，所述改性碳纤维的制备过程如下：
第一步，将短切碳纤维加热至400-440℃，持续40-50min；
第二步，热处理后的短切碳纤维经丙酮清洗后于80-90℃下干燥，再浸入硫酸和氯酸钾的混合液中，加热至80-90℃，反应80-100min；
第三步，上述处理后的短切碳纤维浸入2-4%钛酸酯溶液中，超声分散5-10min，最后于80-90℃下搅拌回流1h，过滤后醇洗、水洗、烘干，得到改性碳纤维。
通过采用上述技术方案，填料一方面可以补强橡胶材料，提高鞋底耐磨性、韧性；另一方面改性碳纤维作为新型填料，掺加在该橡胶体系中，还能贯通部分封闭泡孔，进而提高鞋底透气性能。
本发明的另一目的是提供一种透气鞋底的生产工艺。
一种透气鞋底的生产工艺，包括如下步骤：
S1塑炼：先将天然橡胶、三元乙丙橡胶分别投入开炼机中，塑炼6-8min，温度45-55℃；
S2混炼：接着将乙烯基硅橡胶与塑炼后的天然橡胶、三元乙丙橡胶，混合投入密炼机中，再加入相容剂、羟基硅油，加热至50-60℃，混炼5-10min，再投入硫化剂、促进剂、填料、发泡剂H、防老剂、活性氧化锌和硬脂酸，混炼15-20min，温度80-90℃，出料得到混炼胶；
S3硫化：对混炼胶进行硫化，温度150-160℃，持续30-40min，出料后得到橡胶材料；
S4成型：上述橡胶材料经鞋底模具热压成型，得到透气鞋底。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.天然橡胶/三元乙丙橡胶/乙烯基硅橡胶/POE的共混体系，在相容剂的帮助下，能够较好混合，使得鞋底材料具有优良的机械性能、耐老化性能以及透气性能，适用于作为休闲皮鞋的鞋底，提高人们穿着的舒适感；
2.改性碳纤维、羟基硅油的加入，均能适当提高鞋底透气性能，减轻人脚的闷热感。
附图说明
图1是实施例一至三的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
一种透气鞋底，包括如下重量份的组分：
天然橡胶 35份；
三元乙丙橡胶 20份；
甲基乙烯基硅橡胶 35份，分子量60万，乙烯基质量分数为0.1%；
POE 10份，VA含量28%；
相容剂 4份；
硫化剂 1.5份，硫化剂为等质量比的DCP和硫磺复配而成；
促进剂 1份，促进剂为等质量比的促进剂M和促进剂TMTD复配而成；
填料 40份，填料按质量分数包括50%轻质碳酸钙、30%高岭土、20%改性碳纤维；
发泡剂H 2份；
尿囊素 1份；
羟基硅油 2份；
防老剂 0.8份，防老剂为等质量比的防老剂RD和防老剂4010复配而成；
活性氧化锌 1.5份；
硬脂酸 0.4份。
相容剂的制备过程如下：
第一步，按重量分计，先将1份AEO-9、4份十二烷基苯磺酸和80份水混合，加热至25℃，搅拌均匀，再加入2份KH570、8份八甲基环四硅氧烷，继续搅拌得到混合液A；
第二步，将一半的混合液A加热至80℃，加入12份甲基丙烯酸甲酯，持续搅拌反应40min，得到混合液B；
第三步，将混合液B加入剩余混合液A中，温度80℃，搅拌2h后冷却至室温，得到混合液C；
第四步，利用5wt%氢氧化钠溶液调节混合液C的PH值至9，通氮气保护，加入0.6份二甲基丙烯酸乙二醇酯、20份丙烯酸丁酯、2份十二硫醇，溶胀15min，再加入4份5wt%硫酸钾溶液，反应2h，得到混合液D；
第五步，往混合液D内加入12份甲基丙烯酸甲酯，溶胀15min，再加入4份5wt%硫酸钾溶液，反应2h后加入20份5wt%氯化钙溶液，抽滤后水洗、烘干，得到相容剂。
改性碳纤维的制备过程如下：
第一步，将短切碳纤维加热至400℃，持续40min；
第二步，热处理后的短切碳纤维经丙酮清洗后于80℃下干燥，再浸入20wt%硫酸和10wt%氯酸钾的混合液中，加热至80℃，反应80min；
第三步，上述处理后的短切碳纤维浸入2wt%钛酸酯溶液中，溶剂为异丙醇，超声分散5min，最后于80℃下搅拌回流1h，过滤后依次乙醇洗、水洗、烘干，得到改性碳纤维。
一种透气鞋底的生产工艺，如图1所示，包括如下步骤：
S1塑炼：按上述配方所需重量份，先将天然橡胶、三元乙丙橡胶分别投入开炼机中，塑炼6min，温度45℃；
S2混炼：接着将乙烯基硅橡胶、POE与塑炼后的天然橡胶、三元乙丙橡胶，混合投入密炼机中，再加入相容剂、羟基硅油，加热至50℃，混炼5min，再投入硫化剂、促进剂、填料、发泡剂H、尿囊素、防老剂、活性氧化锌和硬脂酸，混炼15min，温度80℃，出料得到混炼胶；
S3硫化：对混炼胶进行硫化，温度150℃，持续30min，出料后得到橡胶材料；
S4成型：上述橡胶材料经鞋底模具热压成型，得到透气鞋底。
实施例二：
一种透气鞋底，包括如下重量份的组分：
天然橡胶 45份；
三元乙丙橡胶 25份；
甲基乙烯基硅橡胶 45份，分子量60万，乙烯基质量分数为0.1%；
POE 15份，VA含量28%；
相容剂 7份；
硫化剂 3份，硫化剂为等质量比的DCP和硫磺复配而成；
促进剂 1.5份，促进剂为等质量比的促进剂M和促进剂TMTD复配而成；
填料 60份，填料按质量分数包括50%轻质碳酸钙、30%高岭土、20%改性碳纤维；
发泡剂H 3份；
尿囊素 1.5份；
羟基硅油 3份；
防老剂 1.5份，防老剂为等质量比的防老剂RD和防老剂4010复配而成；
活性氧化锌 3份；
硬脂酸 0.6份。
相容剂的制备过程如下：
第一步，按重量分计，先将2份AEO-9、6份十二烷基苯磺酸和90份水混合，加热至30℃，搅拌均匀，再加入3份KH570、10份八甲基环四硅氧烷，继续搅拌得到混合液A；
第二步，将一半的混合液A加热至90℃，加入15份甲基丙烯酸甲酯，持续搅拌反应60min，得到混合液B；
第三步，将混合液B加入剩余混合液A中，温度90℃，搅拌3h后冷却至室温，得到混合液C；
第四步，利用5wt%氢氧化钠溶液调节混合液C的PH值至9.5，通氮气保护，加入1.2份二甲基丙烯酸乙二醇酯、25份丙烯酸丁酯、3份十二硫醇，溶胀20min，再加入6份5wt%硫酸钾溶液，反应3h，得到混合液D；
第五步，往混合液D内加入15份甲基丙烯酸甲酯，溶胀20min，再加入6份5wt%硫酸钾溶液，反应3h后加入30份5wt%氯化钙溶液，抽滤后水洗、烘干，得到相容剂。
改性碳纤维的制备过程如下：
第一步，将短切碳纤维加热至440℃，持续50min；
第二步，热处理后的短切碳纤维经丙酮清洗后于90℃下干燥，再浸入20wt%硫酸和10wt%氯酸钾的混合液中，加热至90℃，反应100min；
第三步，上述处理后的短切碳纤维浸入4wt%钛酸酯溶液中，溶剂为异丙醇，超声分散10min，最后于90℃下搅拌回流1h，过滤后依次乙醇洗、水洗、烘干，得到改性碳纤维。
一种透气鞋底的生产工艺，如图1所示，包括如下步骤：
S1塑炼：按上述配方所需重量份，先将天然橡胶、三元乙丙橡胶分别投入开炼机中，塑炼8min，温度55℃；
S2混炼：接着将乙烯基硅橡胶、POE与塑炼后的天然橡胶、三元乙丙橡胶，混合投入密炼机中，再加入相容剂、羟基硅油，加热至60℃，混炼10min，再投入硫化剂、促进剂、填料、发泡剂H、尿囊素、防老剂、活性氧化锌和硬脂酸，混炼20min，温度90℃，出料得到混炼胶；
S3硫化：对混炼胶进行硫化，温度160℃，持续40min，出料后得到橡胶材料；
S4成型：上述橡胶材料经鞋底模具热压成型，得到透气鞋底。
实施例三：
一种透气鞋底，包括如下重量份的组分：
天然橡胶 40份；
三元乙丙橡胶 22份；
甲基乙烯基硅橡胶 40份，分子量60万，乙烯基质量分数为0.1%；
POE 12份，VA含量28%；
相容剂 5份；
硫化剂 2份，硫化剂为等质量比的DCP和硫磺复配而成；
促进剂 1.2份，促进剂为等质量比的促进剂M和促进剂TMTD复配而成；
填料 50份，填料按质量分数包括50%轻质碳酸钙、30%高岭土、20%改性碳纤维；
发泡剂H 2.5份；
尿囊素 1.2份；
羟基硅油 2.5份；
防老剂 1.2份，防老剂为等质量比的防老剂RD和防老剂4010复配而成；
活性氧化锌 2份；
硬脂酸 0.5份。
相容剂的制备过程如下：
第一步，按重量分计，先将1.5份AEO-9、5份十二烷基苯磺酸和85份水混合，加热至28℃，搅拌均匀，再加入2.5份KH570、9份八甲基环四硅氧烷，继续搅拌得到混合液A；
第二步，将一半的混合液A加热至85℃，加入13份甲基丙烯酸甲酯，持续搅拌反应50min，得到混合液B；
第三步，将混合液B加入剩余混合液A中，温度85℃，搅拌2.5h后冷却至室温，得到混合液C；
第四步，利用5wt%氢氧化钠溶液调节混合液C的PH值至9.2，通氮气保护，加入1份二甲基丙烯酸乙二醇酯、22份丙烯酸丁酯、2.5份十二硫醇，溶胀18min，再加入5份5wt%硫酸钾溶液，反应2.5h，得到混合液D；
第五步，往混合液D内加入13份甲基丙烯酸甲酯，溶胀18min，再加入5份5wt%硫酸钾溶液，反应2.5h后加入25份5wt%氯化钙溶液，抽滤后水洗、烘干，得到相容剂。
改性碳纤维的制备过程如下：
第一步，将短切碳纤维加热至420℃，持续45min；
第二步，热处理后的短切碳纤维经丙酮清洗后于85℃下干燥，再浸入20wt%硫酸和10wt%氯酸钾的混合液中，加热至85℃，反应90min；
第三步，上述处理后的短切碳纤维浸入3wt%钛酸酯溶液中，溶剂为异丙醇，超声分散8min，最后于85℃下搅拌回流1h，过滤后依次乙醇洗、水洗、烘干，得到改性碳纤维。
一种透气鞋底的生产工艺，如图1所示，包括如下步骤：
S1塑炼：按上述配方所需重量份，先将天然橡胶、三元乙丙橡胶分别投入开炼机中，塑炼7min，温度50℃；
S2混炼：接着将乙烯基硅橡胶、POE与塑炼后的天然橡胶、三元乙丙橡胶，混合投入密炼机中，再加入相容剂、羟基硅油，加热至55℃，混炼8min，再投入硫化剂、促进剂、填料、发泡剂H、尿囊素、防老剂、活性氧化锌和硬脂酸，混炼18min，温度85℃，出料得到混炼胶；
S3硫化：对混炼胶进行硫化，温度155℃，持续35min，出料后得到橡胶材料；
S4成型：上述橡胶材料经鞋底模具热压成型，得到透气鞋底。
实施例四：
与实施例三的区别在于，填料为等质量比的轻质碳酸钙和高岭土。
实施例五：
与实施例三的区别在于，透气鞋底不包括POE。
实施例六：
与实施例三的区别在于，透气鞋底不包括尿囊素。
对比例一：
与实施例三的区别在于，透气鞋底不包括相容剂。
对比例二：
与实施例三的区别在于，透气鞋底不包括硅橡胶。
对比例三：
与实施例三的区别在于，透气鞋底不包括羟基硅油。
鞋底透气性能测试：
借鉴GB/T 7755-2003《硫化橡胶或热塑性橡胶 透气性的测定》中记载的方法，对实施例一至五、对比例一至三的透气鞋底用材料进行透气性测试，试验压力0.5MPa,试验时间1h，测得单位面积空气透过量，记录在表1。
表1 透气性能结果记录表
透气率ml/cm<sup>2</sup> 透气率ml/cm<sup>2</sup>
实施例一 20.5 对比例一 7.3
实施例二 19.5 对比例二 1.5
实施例三 22.1 对比例三 18.8
实施例四 19.0 /
实施例五 20.2 /
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种透气鞋底，其特征在于，包括如下重量份的组分：
天然橡胶 35-45份；
三元乙丙橡胶 20-25份；
乙烯基硅橡胶 35-45份；
相容剂 4-7份；
硫化剂 1.5-3份；
促进剂 1-1.5份；
填料 40-60份；
发泡剂H 2-3份；
羟基硅油 2-3份；
防老剂 0.8-1.5份；
活性氧化锌 1.5-3份；
硬脂酸 0.4-0.6份；
所述相容剂的制备过程如下：
第一步，按重量分计，先将1-2份AEO-9、4-6份十二烷基苯磺酸和80-90份水混合，加热至25-30℃，搅拌均匀，再加入2-3份KH570、8-10份八甲基环四硅氧烷，继续搅拌得到混合液A；
第二步，将一半的混合液A加热至80-90℃，加入12-15份甲基丙烯酸甲酯，持续搅拌反应40-60min，得到混合液B；
第三步，将混合液B加入剩余混合液A中，温度80-90℃，搅拌2-3h后冷却，得到混合液C；
第四步，利用氢氧化钠溶液调节混合液C的PH值至9-9.5，通氮气保护，加入0.6-1.2份二甲基丙烯酸乙二醇酯、20-25份丙烯酸丁酯、2-3份十二硫醇，溶胀15-20min，再加入4-6份硫酸钾溶液，反应2-3h，得到混合液D；
第五步，往混合液D内加入12-15份甲基丙烯酸甲酯，溶胀15-20min，再加入4-6份硫酸钾溶液，反应2-3h后加入20-30份氯化钙溶液，抽滤后水洗、烘干，得到相容剂。
2.根据权利要求1所述的一种透气鞋底，其特征在于：还包括1-1.5份尿囊素。
3.根据权利要求1所述的一种透气鞋底，其特征在于：还包括10-15份POE。
4.根据权利要求1所述的一种透气鞋底，其特征在于：所述硫化剂为DCP和硫磺复配而成。
5.根据权利要求4所述的一种透气鞋底，其特征在于：所述促进剂为促进剂M和促进剂TMTD复配而成。
6.根据权利要求1所述的一种透气鞋底，其特征在于：所述防老剂为防老剂RD和防老剂4010复配而成。
7.根据权利要求1所述的一种透气鞋底，其特征在于：所述填料包括轻质碳酸钙、高岭土、改性碳纤维，所述改性碳纤维的制备过程如下：
第一步，将短切碳纤维加热至400-440℃，持续40-50min；
第二步，热处理后的短切碳纤维经丙酮清洗后于80-90℃下干燥，再浸入硫酸和氯酸钾的混合液中，加热至80-90℃，反应80-100min；
第三步，上述处理后的短切碳纤维浸入2-4%钛酸酯溶液中，超声分散5-10min，最后于80-90℃下搅拌回流1h，过滤后醇洗、水洗、烘干，得到改性碳纤维。
8.一种权利要求1所述的透气鞋底的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1塑炼：先将天然橡胶、三元乙丙橡胶分别投入开炼机中，塑炼6-8min，温度45-55℃；
S2混炼：接着将乙烯基硅橡胶与塑炼后的天然橡胶、三元乙丙橡胶，混合投入密炼机中，再加入相容剂、羟基硅油，加热至50-60℃，混炼5-10min，再投入硫化剂、促进剂、填料、发泡剂H、防老剂、活性氧化锌和硬脂酸，混炼15-20min，温度80-90℃，出料得到混炼胶；
S3硫化：对混炼胶进行硫化，温度150-160℃，持续30-40min，出料后得到橡胶材料；
S4成型：上述橡胶材料经鞋底模具热压成型，得到透气鞋底。
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