CN111138624A - 一种高物性透气鞋垫用聚氨酯树脂及其制备方法 - Google Patents

一种高物性透气鞋垫用聚氨酯树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高物性透气鞋垫用聚氨酯树脂及其制备方法，属于聚氨酯技术领域。高物性透气鞋垫由A组分与B组分按照以下重量份组成，A组分：聚醚多元醇1:30‑70份、聚合物多元醇2:30‑70份、泡沫稳定剂0.5‑1份、扩链剂2‑5份、交联剂0.5‑5份、催化剂0.5‑3份、发泡剂0.1‑4份、开孔剂0.002‑3份、抗菌剂0.5‑1份、色膏1‑3份；B组分为改性MDI：本发明制备的透气鞋垫具有高物性、透气好、表皮细腻易脱模、压缩永久形变小的特点，加工工艺采用一次成型的方式物料损失少。

Description

一种高物性透气鞋垫用聚氨酯树脂及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯高分子材料技术领域，具体涉及一种高物性透气鞋垫用聚氨酯树脂及其制备方法。
背景技术
传统的EVA及普通PU鞋垫透气性差，舒适性不好，会导致脚臭，严重者会引起脚气病。欧索莱鞋垫采用箱泡发泡，成型后按需切割成不同厚度的片材，与其他材料一起热压成型。欧索莱鞋垫虽然能够满足透气性的要求，但撕裂性能较差、表皮粗糙，对操作人员的要求较高，极易生产出废泡，手工发泡的生产过程步骤繁琐，也会造成严重的环境污染，同时切割鞋垫的过程中产生大量边角料，高温热压过程耗能多，造成了较大的浪费，而使用欧斯莱原料制备普通模塑鞋垫表皮效果和透气性较差。
发明内容
发明目的：本发明要解决的技术问题是提供一种用于制备高物性透气鞋垫的聚氨酯树脂。
本发明还要解决的技术问题是提供上述用于制备高物性透气鞋垫的聚氨酯树脂的制备方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种高物性透气鞋垫用聚氨酯树脂，所聚氨酯树脂由A组分与B组分按照以下重量份制备而成；
A组分：
聚醚多元醇A1 30～70份，
聚合物多元醇A2 30～70份，
泡沫稳定剂0.5～1份，
扩链剂2～5份，
交联剂0.5～5份，
催化剂0.5～～3份，
发泡剂0.1～4份，
开孔剂0.002～3份，
抗菌剂0.5～1份，
色膏1～3份；
B组分:
异氰酸酯B1：10～90份，
异氰酸酯B2:10～90份，
副反应抑制剂：0.002～0.01，
聚醚多元醇B3：1～40，
聚酯多元醇B4：1～40；
所述异氰酸酯B1为二苯甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺改性二苯甲烷基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
所述异氰酸酯B2为二苯甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺改性二苯甲烷基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
所述副反应抑制剂为磷酸或苯甲酰氯。
所述聚醚多元醇B3为以乙二醇为起始剂，数均分子量为1000-7500的用氧化乙烯封端的聚氧化丙烯二元醇。
所述聚酯多元醇B4是以乙二醇、丁二醇、二乙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、二聚酸、戊二酸和己二酸的一种或一种以上为起始剂，数均分子量为800-2000的聚酯二醇。
A组分中，所述聚醚多元醇A1是以甘油为起始剂，伯羟基含量大于60％，数均分子量为4500～10000，并且用氧化乙烯封端的聚氧化丙烯三元醇。
A组分中，所述聚合物多元醇A2是以乙烯基聚醚三醇为基础聚醚，数均分子量为5000～10000，用苯乙烯或丙烯腈接枝共聚，固含量为30％～40％的聚合物多元醇。
A组分中，泡沫稳定剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物。
A组分中，扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇，1,6-己二醇、对苯二酚二羟乙基醚、4,4’双仲丁胺基二苯基甲烷的一种或几种的混合物。
A组分中，交联剂为二乙醇胺、三乙醇胺、甘油、三羟基丙烷的一种或几种的混合物。
A组分中，催化剂为叔胺类催化剂。
A组分中，发泡剂为水、物理发泡剂的一种或几的混合物。
A组分中，开孔剂为硅油类开孔剂或聚醚类开孔剂。
A组分中，抗菌剂为异噻唑啉酮衍生物、有机锡化合物的一种或几种混合物。
一种高物性透气鞋垫的制备方法，包括如下步骤：
(1)A组分的制备：将聚醚多元醇、聚合物多元醇、扩链剂、交联剂、发泡剂、催化剂、开孔剂、抗菌剂、色膏、泡沫稳定剂按权利要求1中的比例加入反应釜，升温到50～80℃混合均匀，搅拌1-1.5h，再冷却至35～40℃出料，获得A组份；
(2)B组分的制备：将聚酯多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯和副反应抑制剂按权利要求书1中比例加入反应釜，氮气氛围下，于70～80℃条件下预聚合反应2～3h，获得B组份；
((3)高物性透气鞋垫的制备：将A组份和B组份分别预热至40℃，再倒入鞋底浇注机的A、B料罐里，循环20分钟，调整A、B比例，确定合适的发泡中心(异氰酸指数为1.0)，将发泡中心比例下的A、B组份浇注入准备好的鞋垫模具中，模具温度为40～50℃中，熟化3～5min脱模，即可得到高物性透气鞋垫。
有益效果：
(1)本发明制备得到的高物性聚氨酯透气鞋垫表面细腻，撕裂和拉伸强度高，透气性良好。
(2)本发明制备得到的高物性透气鞋垫，生产操作简单、易实施、产品稳定性好，无需与其他材料复合热压即可直接使用，生产效率高，节能环保；
(3)本发明采用低压浇注的生产方式，用普通的鞋垫模具制备出力学性能优异、透气好的鞋垫；本发明科学合理、简单易行，不产生废泡和边角料，生产效率更高，成本更低，对环境的污染小。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
1、合成A组份：
向反应釜中加入分子量为6000的聚醚多元醇1200g、固含量为40％的聚合物多元醇2800g、泡沫稳定剂20g、乙二醇140g、对苯二酚二羟乙基醚140g、三羟甲基丙烷40g、Dabco3040 40g、水64g、聚醚类开孔剂120g、抗菌剂40g、色膏120g，升温主50-60℃，高速搅拌一小时后，将温度降低出料备用。
2、聚酯多元醇的制备：
向反应釜中依次加入己二酸2500g、二聚酸1000g、乙二醇500g、3-甲基-1,5-戊二醇1500g，打开搅拌，开始升温，同时在反应釜上部通入氮气，升温至185-190℃时恒温2小时稳定脱水速度(通过精馏塔，塔顶温度保持＜102℃)后继续升温，升温至210℃左右氮气切换从反应液面下部通入，并逐步加大氮气量强化脱水。升温至225±5℃恒温，恒温1小时候加入催化剂开始抽真空，进行酯交换，从抽真空开始计时4小时后没2小时取一次样品中控分析至最终酸值＜0.6mgKOH/g，羟值为49-53mgKOH/g。
3、合成B组份：
原料：
分子量约为1000的聚二聚酸多元醇1500g，分子量为6000的聚醚三醇3000g、二苯甲烷基二异氰酸酯9000g、碳化二亚胺改性二苯甲烷基二异氰酸酯1000g
向反应釜中依次加入异氰酸酯，聚二聚酸多元醇，聚醚多元醇，将反应温度控制在70-80℃，反应3小时后测NCO当量，调整NCO当量到195，即制成聚氨酯预聚体组份。
4、高物性透气鞋垫的制备：
将A组份和B组份分别预热至40℃，再倒入鞋底浇注机的A、B料罐里，循环20分钟，调整比例，确定合适的发泡中心(异氰酸指数为1.0)，。
将发泡中心比例下的A、B组份浇注入准备好的鞋垫模具中，模具温度为40～50℃，熟化5min，即可得到高物性透气鞋垫。
实施例2
1、合成A组份：
向反应釜中加入分子量为7500的聚醚多元醇1400g、固含量为30％的聚合物多元醇1800g、泡沫稳定剂20g、1.4-丁二醇50g、4,4’双仲丁胺基二苯基甲烷90g、二乙醇胺20g、三乙醇胺20g，Dabco MP609 40g、水20g、环戊烷120g聚醚类开孔剂90g、抗菌剂30g、色膏90g，升温主50-60℃，高速搅拌一小时后，将温度降低出料备用。
2、聚酯多元醇的制备：
向反应釜中依次加入戊二酸2200g、二聚酸1100g、乙二醇400g，丁二醇800g、3-甲基-1,5-戊二醇1000g，打开搅拌，开始升温，同时在反应釜上部通入氮气，升温至185-190℃时恒温2小时稳定脱水速度(通过精馏塔，塔顶温度保持＜102℃)后继续升温，升温至210℃左右氮气切换从反应液面下部通入，并逐步加大氮气量强化脱水。升温至225±5℃恒温，恒温1小时候加入催化剂开始抽真空，进行酯交换，从抽真空开始计时4小时后没2小时取一次样品中控分析至最终酸值＜0.6mgKOH/g，羟值为35-40mgKOH/g。
3、合成B组份：
原料：分子量约为1500的聚二聚酸多元醇1500g，分子量为7500聚醚三醇3000g、二苯甲烷基二异氰酸酯5000g、碳化二亚胺改性二苯甲烷基二异氰酸酯5000g
向反应釜中依次加入异氰酸酯，聚二聚酸多元醇，聚醚多元醇，将反应温度控制在70-80℃，反应3小时后测NCO当量，调整NCO当量到200，即制成聚氨酯预聚体组份。
4、高物性透气鞋垫的制备
将A组份和B组份分别预热至40℃，再倒入鞋底浇注机的A、B料罐里，循环20分钟，调整比例，确定合适的发泡中心(异氰酸指数为1.0)，。
将发泡中心比例下的A、B组份浇注入准备好的鞋垫模具中，模具温度为40～50℃，熟化6min，即可得到高物性透气鞋垫。
实施例3
1、合成A组份：
向反应釜中加入分子量为10000的聚醚多元醇1000g、固含量为40％的聚合物多元醇3000g、泡沫稳定剂20g、1,4-丁二醇80g、对苯二酚二羟乙基醚40g、二乙醇胺20g、三羟甲基丙烷30g，DabcoNE400 40g、水70g、硅油类开孔剂12g、抗菌剂40g、色膏120g，升温主50-60℃，高速搅拌一小时后，将温度降低出料备用。
2、聚酯多元醇的制备：
向反应釜中依次加入己二酸2000g、葵二酸500g、乙二醇500g、丁二醇500g、3-甲基-1,5-戊二醇500g，打开搅拌，开始升温，同时在反应釜上部通入氮气，升温至185-190℃时恒温2小时稳定脱水速度(通过精馏塔，塔顶温度保持＜102℃)后继续升温，升温至210℃左右氮气切换从反应液面下部通入，并逐步加大氮气量强化脱水。升温至225±5℃恒温，恒温1小时候加入催化剂开始抽真空，进行酯交换，从抽真空开始计时4小时后没2小时取一次样品中控分析至最终酸值＜0.6mgKOH/g，羟值为60-65mgKOH/g。
3、合成B组份：
原料：分子量约为1800的聚二聚酸多元醇1000g，分子量为6000的聚醚三醇2000g、二苯甲烷基二异氰酸酯8000g、甲苯二异氰酸酯1600g
向反应釜中依次加入异氰酸酯，聚二聚酸多元醇，聚醚多元醇，将反应温度控制在70-80℃，反应3小时后测NCO当量，调整NCO当量到160，即制成聚氨酯预聚体组份。
4、高物性透气鞋垫的制备：
将A组份和B组份分别预热至40℃，再倒入鞋底浇注机的A、B料罐里，循环20分钟，调整比例，确定合适的发泡中心(异氰酸指数为1.0)，。
将发泡中心比例下的A、B组份浇注入准备好的鞋垫模具中，模具温度为40～50℃，熟化5min，即可得到高物性透气鞋垫。
表1实施例1-3和对比例所制得的鞋垫各项性能测试结果
Figure BDA0002319300070000061
Figure BDA0002319300070000071
由表1可以看出，本发明制得的高物性透气鞋底，具有优异的拉伸强度、撕裂强度和透气效果，并且表皮效果细腻，一次成型生产，满足直接使用的要求。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高物性透气鞋垫用聚氨酯树脂，其特征在于，所聚氨酯树脂由A组分与B组分按照以下重量份制备而成；
A组分：
聚醚多元醇A1 30～70份，
聚合物多元醇A2 30～70份，
泡沫稳定剂0.5～1份，
扩链剂2～5份，
交联剂0.5～5份，
催化剂0.5～～3份，
发泡剂0.1～4份，
开孔剂0.002～3份，
抗菌剂0.5～1份，
色膏1～3份；
B组分:
异氰酸酯B1：10～90份，
异氰酸酯B2:10～90份，
副反应抑制剂：0.002～0.01，
聚醚多元醇B3：1～40，
聚酯多元醇B4：1～40；
所述异氰酸酯B1为二苯甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺改性二苯甲烷基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或多亚甲基多苯基多异氰酸酯；
所述异氰酸酯B2为二苯甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺改性二苯甲烷基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或多亚甲基多苯基多异氰酸酯；
所述副反应抑制剂为磷酸或苯甲酰氯；
所述聚醚多元醇B3为以乙二醇为起始剂，数均分子量为1000-7500的用氧化乙烯封端的聚氧化丙烯二元醇；
所述聚酯多元醇B4是以乙二醇、丁二醇、二乙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、二聚酸、戊二酸和己二酸的一种或一种以上为起始剂，数均分子量为800-2000的聚酯二醇。
2.根据权利要求1所述的高物性透气鞋垫用聚氨酯树脂，其特征在于，A组分中所述聚醚多元醇A1是以甘油为起始剂，伯羟基含量大于60％，数均分子量为4500～10000，并且用氧化乙烯封端的聚氧化丙烯三元醇。
3.根据权利要求1所述的高物性透气鞋垫用聚氨酯树脂，其特征在于，A组分中所述聚合物多元醇A2是以乙烯基聚醚三醇为基础聚醚，数均分子量为5000～10000，用苯乙烯或丙烯腈接枝共聚，固含量为30％～40％的聚合物多元醇。
4.根据权利要求1所述的高物性透气鞋垫用聚氨酯树脂，其特征在于，A组分中泡沫稳定剂为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物。
5.根据权利要求1所述的高物性透气鞋垫用聚氨酯树脂，其特征在于，A组分中扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇，1,6-己二醇、对苯二酚二羟乙基醚、4,4’双仲丁胺基二苯基甲烷的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的高物性透气鞋垫用聚氨酯树脂，其特征在于，A组分中交联剂为二乙醇胺、三乙醇胺、甘油、三羟基丙烷的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的高物性透气鞋垫用聚氨酯树脂，其特征在于，A组分中催化剂为叔胺类催化剂。
8.根据权利要求1所述的高物性透气鞋垫用聚氨酯树脂，其特征在于，A组分中发泡剂为水、物理发泡剂的一种或几的混合物，A组分中开孔剂为硅油类开孔剂或聚醚类开孔剂。
9.根据权利要求1所述的高物性透气鞋垫用聚氨酯树脂，其特征在于，A组分中抗菌剂为异噻唑啉酮衍生物、有机锡化合物的一种或几种混合物。
10.一种高物性透气鞋垫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)A组分的制备：将聚醚多元醇、聚合物多元醇、扩链剂、交联剂、发泡剂、催化剂、开孔剂、抗菌剂、色膏、泡沫稳定剂按权利要求1中的比例加入反应釜，升温到50～80℃混合均匀，搅拌1-1.5h，再冷却至35～40℃出料，获得A组份；
(2)B组分的制备：将聚酯多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯和副反应抑制剂按权利要求书1中比例加入反应釜，氮气氛围下，于70～80℃条件下预聚合反应2～3h，获得B组份；
(3)高物性透气鞋垫的制备：将A组份和B组份分别预热至40℃，再倒入鞋底浇注机的A、B料罐里，循环20分钟，调整A、B比例，确定发泡中心，将发泡中心比例下的A、B组份浇注入准备好的鞋垫模具中，模具温度为40～50℃中，熟化3～5min脱模，即可得到高物性透气鞋垫。
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