CN111138834A - 一种安全鞋用的聚氨酯鞋底及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及鞋底的技术领域，公开了一种安全鞋用的聚氨酯鞋底，包括如下重量份数的组分：90‑120份聚氨酯；5‑8份二甲基甲酰胺；2‑3份十二烷基苯磺酸钠；2‑3份丙烯酸酯；3‑4份纳米氮化硅。本发明具有以下优点和效果：在十二烷基苯磺酸钠的作用下，二甲基甲酰胺对聚氨酯起改性作用，又可改善纳米氮化硅表面的润湿性，增强纳米氮化硅在聚氨酯中的界面相容性，另一方面，二甲基甲酰胺和丙烯酸酯混合得到的乳液可填充聚氨酯本身的孔隙，并使纳米氮化硅颗粒的粒面层和聚氨酯有机层逐渐趋向相连的网状层，从而形成致密的耐磨膜层；纳米氮化硅在聚氨酯层表面富集，形成完整的润滑膜，充当自润滑剂的作用，因而降低了聚氨酯的摩擦系数，提高聚氨酯的耐磨损性能。

Description

一种安全鞋用的聚氨酯鞋底及其制备方法
技术领域
本发明涉及鞋底的技术领域，尤其是涉及一种安全鞋用的聚氨酯鞋底及其制备方法。
背景技术
目前，聚氨酯橡胶具有轻便、舒适、耐寒、加工成型快的优势，且聚氨酯橡胶的多项物理机械性能指标均可通过对原材料的选择和配方的调整，在一定范围内变化，从而满足用户对制品性能的不同要求，且具有生产成本低等诸多优点，因而被广泛应用于鞋底的制作中。
目前，公开号为CN108250394A的专利公开了一种鞋底用聚氨酯树脂，包括A组分和B组分，按照重量份，A组分包括聚醚多元醇90-110份、发泡剂2-3份、交联剂5-10份、催化剂1-2份、匀泡剂2-4份和稳定剂2-5份，B组分包括聚醚多元醇30-40份、异腈酸酯90-110份和磷酸0.002-0.005份；稳定剂包括紫外线吸收剂UV-531、光稳定剂HPT和抗氧剂1135，紫外线吸收剂UV-531、光稳定剂HPT、抗氧剂1135的混合重量比为3-5:1-3:1。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：上述聚氨酯鞋底仅可用于避免出现老化和黄变，然而聚氨酯鞋底质地较软，存在耐磨性能差的问题，而鞋底磨损较快容易降低鞋底的使用寿命，造成聚氨酯鞋底的应用范围存在一定的局限性，因此仍有待改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种安全鞋用的聚氨酯鞋底，可提高鞋底的耐磨性能，延长鞋底的使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种安全鞋用的聚氨酯鞋底，包括如下重量份数的组分：
90-120份聚氨酯；
5-8份二甲基甲酰胺；
2-3份十二烷基苯磺酸钠；
2-3份丙烯酸酯；
3-4份纳米氮化硅。
通过采用上述技术方案，在十二烷基苯磺酸钠的作用下，二甲基甲酰胺一方面对聚氨酯起改性作用，又可改善纳米氮化硅表面的润湿性，增强纳米氮化硅在聚氨酯中的界面相容性，使纳米氮化硅在聚氨酯中均匀分散，更易实现聚氨酯和纳米氮化硅的均匀混合，另一方面，二甲基甲酰胺和丙烯酸酯的混合得到的乳液可填充聚氨酯本身的孔隙，使纳米氮化硅颗粒的粒面层和聚氨酯有机层逐渐趋向相连的网状层，从而形成致密的耐磨膜层；纳米氮化硅在聚氨酯层表面富集，足以形成完整的润滑膜，充当自润滑剂的作用，因而降低了聚氨酯的摩擦系数，提高聚氨酯的耐磨损性能。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：按重量份数计，还包括1-2.5份甲基丙烯酸甲酯和0.4-0.8份三苯乙基酚。
通过采用上述技术方案，在加入纳米氮化硅前，将甲基丙烯酸甲酯和三苯乙基酚混合后的混合乳化物与纳米氮化硅混合，使乳化物包覆于纳米氮化硅表面，从而对纳米氮化硅的表面进行处理，一方面避免纳米氮化硅在复合过程中发生团聚，影响组分均匀度，另一方面，在纳米氮化硅上引入有机基团，从而增加纳米氮化硅与聚氨酯的亲和性，提高组分间混合均匀性，有利于使聚氨酯鞋底的耐磨性得到提高。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述三苯乙基酚和甲基丙烯酸甲酯的总重量份数占纳米氮化硅的重量份数的比值为1.4-2.5:3。
通过采用上述技术方案，经实验证明，当三苯乙基酚和甲基丙烯酸甲酯的总重量份数占纳米氮化硅的重量份数的比值为1.4-2.5:3时，聚氨酯鞋底的耐磨性能较佳。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：按重量份数计，还包括0.4-0.8份氧化镍。
通过采用上述技术方案，氧化镍具有自润滑性能，可提高各组分间的润滑性能，有利于降低聚氨酯的摩擦系数，提高聚氨酯的耐磨损性能。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：按重量份数计，还包括0.8-1份硬脂酸锌。
通过采用上述技术方案，氧化镍和硬脂酸锌的共同使用产生协同作用，由于氧化镍具有自润滑性能，而硬脂酸锌又具有较好的相容性，由此一方面分别通过氧化镍和硬脂酸锌提高组分间的相容性，有利于提高耐磨性以外，另一方面通过二者的复配达到更好的减磨效果。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：按重量份数计，还包括0.4-1.2份的纳米炭黑。
通过采用上述技术方案，单一填料对耐磨性的提升效果有限，通过添加纳米炭黑与纳米氮化硅产生协同作用，由两种性能存在差异的填料产生协同效果，从而有利于减小摩擦系数，提高材料的耐磨性能。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述纳米炭黑占纳米氮化硅的重量份数的20-25％。
通过采用上述技术方案，经实验证明，当纳米炭黑占纳米氮化硅的重量份数的20-25％时，聚氨酯鞋底的耐磨性能较佳。
本发明的第二个目的在于提供一种安全鞋用的聚氨酯鞋底的制备方法。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种安全鞋用的聚氨酯鞋底的制备方法，包括以下步骤：
S1.原料制备；首先向聚氨酯中加入十二烷基苯磺酸钠和二甲基甲酰胺，升温至80-90℃，搅拌1.5-2h，再加入丙烯酸酯搅拌10-15min，然后加入纳米氮化硅，在温度为40-50℃的条件下，超声波处理25-30min，得到混合物；
S2.鞋底成型；在鞋底模具上涂脱模剂并吹干，预热至45-55℃，然后将S1的混合物浇注后合模，保温5-10min，然后脱模，制得鞋底制品。
通过采用上述技术方案，超声波处理可弱化纳米炭黑和纳米氮化硅之间的作用能，有效防止纳米微粒的团聚。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述S1中加入丙烯酸酯后可再加入氧化镍和硬脂酸锌，得到第一组分；且所述S1中可先将纳米氮化硅、纳米炭黑和甲基丙烯酸甲酯及三苯乙基酚混合后得到第二组分，再将第一组分和第二组分搅拌混合。
通过采用上述技术方案，在组分中进一步加入提高组分间的相容性的氧化镍和硬脂酸锌，通过二者的复配达到更好的减磨效果；纳米氮化硅和纳米炭黑产生协同效果，甲基丙烯酸甲酯和三苯乙基酚混合后的混合乳化物包覆于混合纳米粒子表面，提高混合纳米粒子和聚氨酯的混合均匀性，形成致密的耐磨膜层，从而提高聚氨酯鞋底的耐磨性。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.在十二烷基苯磺酸钠的作用下，二甲基甲酰胺一方面对聚氨酯起改性作用，又可改善纳米氮化硅表面的润湿性，增强纳米氮化硅在聚氨酯中的界面相容性，使纳米氮化硅在聚氨酯中均匀分散，更易实现聚氨酯和纳米氮化硅的均匀混合，另一方面，二甲基甲酰胺和丙烯酸酯的混合得到的乳液可填充聚氨酯本身的孔隙，使纳米氮化硅颗粒的粒面层和聚氨酯有机层逐渐趋向相连的网状层，从而形成致密的耐磨膜层；纳米氮化硅在聚氨酯层表面富集，足以形成完整的润滑膜，充当自润滑剂的作用，因而降低了聚氨酯的摩擦系数，提高聚氨酯的耐磨损性能；
2.甲基丙烯酸甲酯和三苯乙基酚混合得到的乳化物包覆于纳米氮化硅和纳米炭黑的混合纳米粒子表面，一方面避免混合纳米粒子在复合过程中发生团聚，另一方面在混合纳米粒子上引入有机基团，增加纳米粒子与聚氨酯的亲和性，提高组分间混合均匀性，有利于使聚氨酯鞋底的耐磨性得到提高；
3.氧化镍具有自润滑性能，而硬脂酸锌又具有较好的相容性，由此一方面分别通过氧化镍和硬脂酸锌提高组分间的相容性，有利于提高耐磨性以外，另一方面通过二者的复配达到更好的减磨效果。
附图说明
图1是本发明的聚氨酯鞋底的制备工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明采用的聚氨酯购于河南利恩化工产品有限公司。
实施例
实施例1
参照图1，为本发明公开的一种安全鞋用的聚氨酯鞋底的制备方法，包括以下步骤：
S1.原料制备；首先向聚氨酯中加入十二烷基苯磺酸钠和二甲基甲酰胺，升温至80℃，搅拌1.5h，再加入丙烯酸酯、氧化镍和硬脂酸锌，搅拌10min，得到第一组分，然后将纳米氮化硅、纳米炭黑和甲基丙烯酸甲酯及三苯乙基酚混合得到第二组分，将第一组分和第二组分搅拌混合，在温度为40℃的条件下，超声波处理25min，得到混合物；
S2.鞋底成型；在鞋底模具上涂脱模剂并吹干，预热至45℃，然后将S1的混合物浇注后合模，保温5min，然后脱模，制得鞋底制品。
实施例1中，纳米炭黑占纳米氮化硅的重量份数的20％，三苯乙基酚和甲基丙烯酸甲酯的总重量份数和纳米氮化硅重量份数比为1.4：3，各组分含量如下表1所示。
实施例2
参照图1，为本发明公开的一种安全鞋用的聚氨酯鞋底的制备方法，包括以下步骤：
S1.原料制备；首先向聚氨酯中加入十二烷基苯磺酸钠和二甲基甲酰胺，升温至90℃，搅拌2h，再加入丙烯酸酯、氧化镍和硬脂酸锌，搅拌15min，得到第一组分，再将纳米氮化硅、纳米炭黑和甲基丙烯酸甲酯及三苯乙基酚混合得到第二组分，将第一组分和第二组分搅拌混合，超声波处理30min，得到混合物；
S2.鞋底成型；在鞋底模具上涂脱模剂并吹干，预热至55℃，然后将S1的混合物浇注后合模，保温10min，然后脱模，制得鞋底制品。
实施例2中，纳米炭黑占纳米氮化硅的重量份数的25％，三苯乙基酚和甲基丙烯酸甲酯的总重量份数和纳米氮化硅重量份数比为2.5：3，各组分含量如下表1所示。
实施例3
参照图1，为本发明公开的一种安全鞋用的聚氨酯鞋底的制备方法，包括以下步骤：
S1.原料制备；首先向聚氨酯中加入十二烷基苯磺酸钠和二甲基甲酰胺，升温至86℃，搅拌1.8h，再加入丙烯酸酯、氧化镍和硬脂酸锌，搅拌14min，得到第一组分，再将纳米氮化硅、纳米炭黑和甲基丙烯酸甲酯及三苯乙基酚混合得到第二组分，将第一组分和第二组分搅拌混合，超声波处理27min，得到混合物；
S2.鞋底成型；在鞋底模具上涂脱模剂并吹干，预热至52℃，然后将S1的混合物浇注后合模，保温8min，然后脱模，制得鞋底制品。
实施例3中，纳米炭黑占纳米氮化硅的重量份数的23％，三苯乙基酚和甲基丙烯酸甲酯的总重量份数和纳米氮化硅重量份数比为2：3，各组分含量如下表1所示。
对比例
对比例1
与实施例1的区别在于，仅添加聚氨酯、二甲基甲酰胺和纳米氮化硅，各组分含量如下表2所示。
对比例2
与实施例1的区别在于，将丙烯酸酯替换为硼酸三乙酯，各组分含量如下表2所示。
对比例3
与实施例1的区别在于，不添加纳米炭黑，各组分含量如下表2所示。
对比例4
与实施例1的区别在于，纳米炭黑占纳米氮化硅的重量份数的16％，各组分含量如下表2所示。
对比例5
与实施例1的区别在于，纳米炭黑占纳米氮化硅的重量份数的30％，各组分含量如下表2所示。
对比例6
与实施例1的区别在于，不添加三苯乙基酚和甲基丙烯酸甲酯，各组分含量如下表2所示。
对比例7
与实施例1的区别在于，不添加三苯乙基酚。
对比例8
与实施例1的区别在于，三苯乙基酚和甲基丙烯酸甲酯的总重量份数与纳米氮化硅的重量份数的比值为1:3，各组分含量如下表2所示。
对比例9
与实施例1的区别在于，三苯乙基酚和甲基丙烯酸甲酯的总重量份数与纳米氮化硅的重量份数的比值为2.8:3，各组分含量如下表2所示。
对比例10
与实施例1的区别在于，不添加硬脂酸锌，各组分含量如下表2所示。
对比例11
与实施例1的区别在于，不添加氧化镍和硬脂酸锌，各组分含量如下表2所示。
表1各实施例组分含量表
实施例1 实施例2 实施例3
聚氨酯 90 120 115
二甲基甲酰胺 5 8 6
十二烷基苯磺酸钠 2 3 2
丙烯酸酯 2 3 3
纳米氮化硅 3 4 3
纳米炭黑 0.6 1.2 0.8
甲基丙烯酸甲酯 1 2.5 1.5
三苯乙基酚 0.4 0.8 0.5
氧化镍 0.4 0.8 0.5
硬脂酸锌 0.8 1 0.9
表2各对比例组分含量表
Figure BDA0002334740730000061
性能检测试验
磨损率采用万能摩擦磨损试验机测试，测试条件为：测试力30N，转速250r/min，测试时间30min，磨损率计算公式为：磨损率＝(摩擦前质量-摩擦后质量)/摩擦前质量×100％。
Figure BDA0002334740730000062
Figure BDA0002334740730000071
综上所述，可得出以下结论：
1.由实施例1和对比例1的对比可知，本发明的组分混合可得到耐磨性能较好的聚氨酯鞋底。
2.由实施例1和对比例2的对比可知，丙烯酸酯的添加是具有特定的作用和效果的，对于提高聚氨酯鞋底的耐磨性具有促进作用。
3.由实施例1-3和对比例3-5的对比可知，纳米炭黑的加入可提高聚氨酯鞋底的耐磨性，且当纳米炭黑占纳米氮化硅的重量份数的20-25％时，提高耐磨性的效果更好。
4.由实施例1和对比例6-7的对比可知，三苯乙基酚和甲基丙烯酸甲酯的加入对于提高聚氨酯鞋底的耐磨性具有协同作用。
5.由实施例1-3和对比例8-9的对比可知，当三苯乙基酚和甲基丙烯酸甲酯的总重量份数和纳米氮化硅的重量份数比值为(1.4-2.5):3时，提高耐磨性的效果更好。
6.由实施例1和对比例10-11的对比可知，氧化镍和硬脂酸锌的共同加入对于提高聚氨酯鞋底的耐磨性具有协同作用。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种安全鞋用的聚氨酯鞋底，其特征在于：包括如下重量份数的组分：
90-120份聚氨酯；
5-8份二甲基甲酰胺；
2-3份十二烷基苯磺酸钠；
2-3份丙烯酸酯；
3-4份纳米氮化硅。
2.根据权利要求1所述的一种安全鞋用的聚氨酯鞋底，其特征在于：按重量份数计，还包括1-2.5份甲基丙烯酸甲酯和0.4-0.8份三苯乙基酚。
3.根据权利要求2所述的一种安全鞋用的聚氨酯鞋底，其特征在于：所述三苯乙基酚和甲基丙烯酸甲酯的总重量份数占纳米氮化硅的重量份数的比值为1.4-2.5:3。
4.根据权利要求1所述的一种安全鞋用的聚氨酯鞋底，其特征在于：按重量份数计，还包括0.4-0.8份氧化镍。
5.根据权利要求4所述的一种安全鞋用的聚氨酯鞋底，其特征在于：按重量份数计，还包括0.8-1份硬脂酸锌。
6.根据权利要求1所述的一种安全鞋用的聚氨酯鞋底，其特征在于：按重量份数计，还包括0.4-1.2份的纳米炭黑。
7.根据权利要求6所述的一种安全鞋用的聚氨酯鞋底，其特征在于：所述纳米炭黑占纳米氮化硅的重量份数的20-25%。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种安全鞋用的聚氨酯鞋底的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.原料制备；首先向聚氨酯中加入十二烷基苯磺酸钠和二甲基甲酰胺，升温至80-90℃，搅拌1.5-2h，再加入丙烯酸酯搅拌10-15min，然后加入纳米氮化硅，在温度为40-50℃的条件下，超声波处理25-30min，得到混合物；
S2.鞋底成型；在鞋底模具上涂脱模剂并吹干，预热至45-55℃，然后将S1的混合物浇注后合模，保温5-10min，然后脱模，制得鞋底制品。
9.根据权利要求8所述的一种安全鞋用的聚氨酯鞋底的制备方法，其特征在于：所述S1中加入丙烯酸酯后可再加入氧化镍和硬脂酸锌，得到第一组分；且所述S1中可先将纳米氮化硅、纳米炭黑和甲基丙烯酸甲酯及三苯乙基酚混合后得到第二组分，再将第一组分和第二组分搅拌混合。
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