CN111225796B - 复合材料、制造方法、使用方法和并入复合材料的物品 - Google Patents

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Abstract

本公开内容提供了包括具有一个或更多个通道的结构的物品，所述通道允许水接触水可溶胀材料。通过水可溶胀材料对水的吸收引起结构的面向外的表面(10)的形貌被改变，这可以提高附着摩擦力(95)。本文描述的结构可以用于制造多种类型的物品或物品的部件和/或并入到多种类型的物品或物品的部件中。物品可以是鞋类物品(100、1、75)、鞋类物品(100、1、75)的部件、服装物品、服装物品的部件、运动装备物品或运动装备物品的部件。

Description

复合材料、制造方法、使用方法和并入复合材料的物品
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年10月19日提交的具有标题“RUBBER COMPOSITIONS AND USESTHEREOF”的序列号为62/574,262的美国临时申请，和于2018年7月3日提交的具有标题“COLOR CHANGE MATERIALS,METHODS OF MAKING,METHODS OF USE,AND ARTICLESINCORPORATING THE COLOR CHANGE MATERIALS”的序列号为62/693,740的美国临时申请，以及于2018年7月26日提交的具有标题“MATERIALS,METHODS OF MAKING,METHODS OF USE,AND ARTICLES INCORPORATING THE MATERIALS”的序列号为62/703,513的美国临时申请，以及于2018年10月9日提交的具有标题“COMPOSITE MATERIALS,METHODS OF MAKING,METHODS OF USE,AND ARTICLES INCORPORATING THE COMPOSITE MATERIALS”的序列号为62/743,380的美国临时申请的权益和优先权，以上临时申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。
背景
各种类型的服装物品和运动装备物品经常用于多种活动，包括户外活动、军事用途和/或竞技运动。物品的面向外的表面(externally facing surface)通常包括由弹性材料形成的元件，该弹性材料包括含有颜料或染料的固化橡胶(cured rubber)。在这些物品的使用期间，物品的面向外的表面可能经常与呈液态水、水蒸气或湿地面的形式的水接触。
附图简述
图1A-图1F图示了包括本公开内容的实施方案的结构的多种横截面视图和俯视图。
图2A是包括本公开内容的结构的呈衣服形式的成品的透视图。
图2B是包括本公开内容的结构的呈球帽或头盔形式的成品的透视图。
图2C是包括本公开内容的结构的呈轮胎或车轮形式的成品的透视图。
图2D是包括本公开内容的结构的呈徒步旅行装备(hiking equipment)形式的成品的透视图。
图2E是包括本公开内容的结构的呈防护手套形式的成品的透视图。
图2F是包括本公开内容的结构的呈鞋类形式的成品的透视图。
图2G是图2F的鞋类成品的底侧视图。
图3A是鞋类的实例的侧视图，而图3B是鞋类的实例的仰视图。
图4图示了包括通道的鞋类物品的鞋底的仰视图。
图5和图6图示了包括通道的另一种鞋类物品的透视图。
描述
本公开内容提供了包括一种结构的物品，其中该结构包括具有面向外的侧面和面向内的侧面的第一层。该结构还包括可操作地附接到第一层的面向内的侧面的第二层。该结构包括延伸穿过第一层的整个厚度并且到达第二层的一个或更多个通道。换句话说，该结构包括从第一层的面向外的侧面延伸穿过第一层的芯、穿过第一层的面向内的侧面并且到达第二层的一个或更多个通道，使得第二层的一部分被暴露。例如，可以暴露第二层的第一侧面或第二层的芯的一部分。一个或更多个通道允许水接触第二层的暴露区域。在该结构的第一层由大体上不可渗透水的材料(例如，具有疏水性质的聚合物材料，例如固化橡胶)形成时，第二层由水可溶胀材料(water-swellable material)(例如，具有高度亲水性质的聚合物材料，例如聚合物水凝胶)形成。在该结构暴露于水后，水经过通道到达第二层的暴露区域。第二层的暴露区域可逆地吸收水并且在至少一个方向上溶胀(即尺寸膨胀)。除了溶胀之外，第二层的材料可以经历物理性质的其他变化，例如变得更软和/或更润滑。
第二层的溶胀改变至少一个通道的形貌(例如，长度、宽度、高度)和/或结构的第一层的面向外的侧面的至少一部分的形貌(例如，高度)。第二层的材料的约束边界(constraining boundary)(例如边界层)在结构中的存在可以影响因暴露于水而导致的改变的程度和尺寸。第一层的面向外的表面或者一个或更多个通道的形貌或尺寸的改变可以改变该结构的第一层的面向外的表面的摩擦系数，例如，在潮湿条件下增加鞋类的鞋外底的或球棒或球拍上抓握表面(gripping surface)的附着摩擦力。可选择地或另外，形貌和/或尺寸的这些改变可以导致该结构充当致动器，移动或改变可操作地连接到该结构的第一表面的元件的位置，该元件例如用于鞋类物品的附着摩擦力元件或鞋尖帽或衬底(rand)。可选择地或另外，形貌和/或尺寸的这些改变可以导致结构的美学上有吸引力的变化，例如通过在暴露于水后暴露特征或颜色，所述特征或颜色在该结构大体上干燥时不是可见的。
根据本公开内容，形成结构的第一层的材料大体上不可渗透水，这样，如果不是因为通道和/或暴露的边缘，则该结构的第二层将保持大体上干燥。换句话说，该结构的第一层包括具有足够低水平的水吸收和水转移的一种或更多种材料，使得在包括该结构的物品的正常使用期间，小于0.5重量百分比的水(基于第一层的总重量)渗透第一层，经过第一层和第二层之间的界面，并且进入第二层中。水可以呈液态水(包括水溶液)、水蒸气或湿地面(例如湿污垢(wet soil)、湿草、湿路面等)的形式。第一层可以包括诸如固化橡胶的材料，而结构的第二层包括水可溶胀材料(例如弹性材料)，诸如聚合物水凝胶或水凝胶和橡胶的固化混合物。第二层的水可溶胀材料可以具有2％或更多例如至少10％的吸水能力(wateruptake capacity)。在该结构中，第一层和第二层彼此附接(例如，附连(affix)、粘附、结合或其组合)。在第一层包括固化橡胶并且第二层包括水凝胶和橡胶的固化混合物的实例中，第一层和第二层可以使用交联进行彼此附接，交联通过在第一层和第二层彼此接触时固化它们在第一层的固化橡胶和第二层的固化橡胶之间形成。在第二层是聚合物水凝胶和橡胶的固化混合物的实例中，固化混合物可以包括分布在较大比例的橡胶中的较小比例的聚合物水凝胶，其中固化混合物中的聚合物水凝胶的至少一部分被固化混合物的固化橡胶物理地包埋(physically entrap)。
本公开内容的水可溶胀材料(例如弹性材料)将固化橡胶的弹性性质(elastomeric property)与聚合物水凝胶的亲水性质和吸水、干燥并然后再次吸水的能力组合，所述固化橡胶通常具有疏水性质和有限的吸水能力。通过将橡胶与分散在橡胶中的聚合物水凝胶固化而在弹性材料中形成的聚合物网络还可以包埋存在于通过固化形成的聚合物基质内的聚合物水凝胶的至少一部分。在所得到的弹性材料的许多实例中，当浸泡在水中时或当重复地暴露于水时，大部分或大体上所有的聚合物水凝胶保持包埋在弹性材料中，而不是迁移出弹性材料。如可以容易地理解的，既保持其耐久性、弹性性质又在重复暴露于水后保持吸收水的能力的弹性材料可以用于多种制造物品中，包括在使用期间接触泥浆或污垢的物品，其中泥浆或污垢的积聚不是合意的。
由于在未固化组合物中存在未固化或部分固化的橡胶，将与另一种材料(例如另一种未固化橡胶、可交联聚合物或聚合物前体，还例如第一层和第二层)接触的未固化组合物固化可以在固化期间产生在本公开内容的弹性材料和另一种材料之间形成的化学结合部(chemical bond)(例如交联结合部、聚合物结合部等)。这使以下成为可能：在不需要使用粘合剂的情况下，使包括常规橡胶(即，大体上不含聚合物水凝胶的橡胶)和/或本公开内容的不同弹性材料(例如，具有不同配方和/或特性的弹性材料)的其他聚合物材料在固化过程期间彼此结合。
本文描述的结构可以用于制造多种类型的物品或物品的部件和/或并入到多种类型的物品或物品的部件中。该物品可以是鞋类物品、鞋类物品的部件、服装物品、服装物品的部件、运动装备物品或运动装备物品的部件。在物品是鞋类物品的实例中，该结构可以并入到鞋类的鞋面或鞋类的鞋底或两者中。当并入到物品中时，该结构的第一层可以是面向外的，并且当该结构并入到鞋类的鞋底中时，该结构可以在鞋类中是面向地面的。
当该结构在鞋类物品的鞋底上时，该结构的第一层可以是面向地面的并且可以包括踏面图案(tread pattern)。通常，踏面图案被用于提供附着摩擦力，并且可以包括踏面元件连同该结构的一个或更多个通道。在暴露于水后，第二层的水可溶胀材料(例如，聚合物水凝胶)吸收水并且溶胀，引起一个或更多个通道的尺寸(例如，长度、宽度和/或高度)的变化和/或第一层的面向外的侧面的形貌的变化，并因此踏面图案被改变。踏面图案可以通过改变踏面元件的高度、两个(或更多个)踏面元件之间的距离、通道的尺寸、通道的侧面之间的距离及类似的来改变。踏面图案的变化可以改善附着摩擦力和/或引起美学上有吸引力的变化和/或可以改变可操作地连接到结构的元件诸如例如踏面元件或衬底或鞋尖帽的位置。在干燥该结构的第二层后，该结构的形貌和/或尺寸的变化被逆转，使得干燥后的附着摩擦力大体上返回到原始的附着摩擦力水平。
当该结构在衣服物品或运动装备物品的表面上时，该结构的第一层可以包括附着摩擦力图案(traction pattern)。通常，附着摩擦力图案被用于提供附着摩擦力(例如，改善抓握力)，并且可以包括多个单独的附着摩擦力元件连同该结构的一个或更多个通道。在暴露于水后，第二层的水可溶胀材料(例如，聚合物水凝胶)吸收水并且溶胀，引起一个或更多个通道的尺寸的变化和/或一个或更多个通道的尺寸的变化和/或第一层的面向外的侧面的形貌的变化，并因此踏面图案被改变，增加表面的湿附着摩擦力(例如，抓握力)。附着摩擦力图案可以通过改变单独的附着摩擦力元件的高度、两个(或更多个)附着摩擦力元件之间的距离、通道的数目、通道的尺寸、通道的侧面之间的距离等来改变。在干燥该结构的第二层后，该结构的形貌和/或尺寸的变化被逆转，并且干燥后的附着摩擦力大体上返回到原始的附着摩擦力水平。
当该结构在鞋类物品、衣服物品或运动装备物品的表面上时，该结构的第一层可以可操作地连接到可移动或可定位的元件。在暴露于水后，第二层的水可溶胀材料(例如，聚合物水凝胶)吸收水并且溶胀，引起一个或更多个通道的尺寸的变化和/或一个或更多个通道的尺寸的变化和/或第一层的面向外的侧面的形貌的变化。第一层的面向外的侧面或通道的形貌和/或尺寸的这种变化可以移动或重新定位附接的元件。附接的元件的移动或重新定位可以由改变单独的附着摩擦力元件的高度、通道的尺寸、通道的侧面之间的距离等造成。附接的元件的移动或重新定位可以起到实用功能(例如，改变附着摩擦力、抓握力等)，或者可以起到美学功能(例如，暴露装饰或颜色)。在干燥该结构的第二层后，该结构的形貌和/或尺寸的变化被逆转，并导致附接的元件大体上返回到其原始位置。
本公开内容提供了一种结构，该结构包括：第一层，其具有面向外的侧面和与面向外的侧面相对的面向内的侧面，其中第一层大体上不可渗透液态水；和第二层，其附接到第一层的面向内的侧面，其中第二层是水可溶胀的；其中第一层包括延伸穿过第一层的整个厚度到达第二层的一个或更多个通道，该一个或更多个通道暴露第二层的区域，该一个或更多个通道允许水接触第二层的暴露区域，该一个或更多个通道中的每个具有在第一层中的第一通道侧壁和在第一层中的相对的第二通道侧壁，并且当第二层的暴露区域大体上干燥时，第一侧壁具有相对于第二侧壁的第一位置，并且当暴露区域吸收水并且溶胀时，第一侧壁具有相对于第二侧壁的第二位置，其中第二位置与第一位置在沿着至少一个通道的长度、宽度、高度或其任何组合的至少一部分的可测量距离上不同。此外，物品可以包括如上文和本文描述的结构。第二层可以包括弹性材料，该弹性材料包括橡胶和聚合物水凝胶。在弹性材料中，聚合物水凝胶可以被固化橡胶物理地包埋。在弹性材料中，聚合物水凝胶可以通过诸如交联结合部的化学结合部被固化橡胶化学地包埋。在弹性材料中，聚合物水凝胶既可以被固化橡胶物理地包埋，也可以化学结合到固化橡胶。固化可以包括在橡胶的聚合物链之间形成化学结合部，这形成固化橡胶链的聚合物网络，该聚合物网络将聚合物水凝胶的至少一部分物理地包埋在弹性材料内。固化可以包括形成化学结合部，该化学结合部将橡胶的聚合物链连接到存在于弹性材料中的聚合物水凝胶的至少一部分的聚合物链，形成结合的固化橡胶链和水凝胶链的聚合物网络，该聚合物网络将聚合物水凝胶的至少一部分化学地包埋在弹性材料内。
本公开内容提供了制造物品的方法，该方法包括：将第一部件和如上文和本文描述的结构彼此附接，从而形成物品。该物品可以是鞋类物品、服装物品或运动装备物品，或者各自的部件。第一部件可以是用于鞋类物品的鞋面部件，而该结构可以是用于鞋类物品的鞋底部件的一部分。可选择地或另外，该结构可以是鞋类物品的鞋面的一部分，并且该部件可以是用于鞋类物品的鞋底部件。另外，本公开内容提供了物品，该物品包括如上文所描述且在本文提供的方法的产品。
还公开了制备该结构的方法。该方法包括：附接第一层的面向内的侧面和第二层的第一侧面，其中第一层大体上不可渗透水并且第二层是水可溶胀的；以及形成暴露第二层的区域的一个或更多个通道，其中一个或更多个通道中的每个延伸穿过第一层的整个厚度到达第二层，包括在第一层中的第一通道侧壁和相对的第二通道侧壁，并且被构造成允许水接触第二层的暴露区域。在一个实例中，第一层可以包括包含固化橡胶的第一组合物，并且第二层可以包括包含固化橡胶和聚合物水凝胶的混合物的第二组合物。任选地，该方法还可以包括固化与第二层接触的第一层，从而在第一层材料和第二层材料之间形成化学结合部或机械结合部或两者。固化可以在形成一个或更多个通道的步骤之后进行。可选择地，固化步骤可以在形成一个或更多个通道的步骤之前进行。在特定的实例中，在固化步骤之前，第一组合物包含未固化橡胶，并且第二组合物包含分散在未固化橡胶中的聚合物水凝胶；并且在固化步骤之后，第一组合物包含固化橡胶，并且第二组合物包含分散在固化橡胶中的聚合物水凝胶，其中聚合物水凝胶被固化橡胶物理地包埋。
此外，本公开内容提供了根据如上文和本文描述的方法制备的结构。此外，本公开内容提供了根据如上文和本文描述的方法制备的鞋类物品。
本公开内容不限于所描述的特定的方面、实施方案或实例，且因此当然可以改变。本文使用的术语仅用于描述特定的方面、实施方案和实例的目的，并且不意图是限制性的，因为本公开内容的范围将仅由所附权利要求限定。
在提供值的范围的情况下，在该范围的上限和下限与在该陈述范围内的任何其他陈述或介入的值之间的每个介入值(除非上下文另有明确说明，否则达到下限值的十分之一)都包含在本公开内容内。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括在较小的范围中，并且也包含在本公开内容内，受所陈述的范围中任何具体排除的限制。在陈述的范围包含所述极限值中的一个或两个的情况下，排除那些所包含的极限值中的任一个或两个的范围还被包括在本公开内容中。
如在阅读本公开内容时对本领域技术人员来说将明显的是，本文所描述和示出的各个方面、实施方案和实例中的每个具有离散的部件和特征，这些部件和特征可以在不脱离本公开内容的范围或精神的情况下与其他若干方面、实施方案和实例中的任一个的特征容易地分隔或组合。任何叙述的方法可以以所叙述的事件的顺序或者以逻辑上可能的任何其他顺序来进行。
除非另有说明，否则本公开内容的方面、实施方案和实例将采用本领域技术内的材料科学、化学、纺织品学、聚合物化学、纺织品化学及类似的技术。这样的技术在文献中被充分地解释。
除非另有说明，否则本文描述的任何官能团或化合物可以是被取代的或未被取代的。“被取代的”基团或化合物，例如烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、烷氧基、酯、醚或羧酸酯指的是烷基基团、烯基基团、炔基基团、环烷基基团、环烯基基团、芳基基团、杂芳基基团、烷氧基基团、酯基团、醚基团或羧酸酯基团，具有至少一个被非氢基团(即取代基)取代的氢基团。非氢基团(或取代基)的实例包括但不限于烷基、环烷基、烯基、环烯基、炔基、醚、芳基、杂芳基、杂环烷基、羟基、氧基(或氧代)、烷氧基、酯、硫酯、酰基、羧基、氰基、硝基、氨基、酰氨基、硫和卤素。当被取代的烷基基团包含多于一个非氢基团时，取代基可以结合到相同的碳原子或者两个或更多个不同的碳原子。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与微生物学、分子生物学、药物化学和/或有机化学领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管类似于或等同于本文所描述的那些方法和材料的方法和材料可以用于本公开内容的实践或测试，但本文描述了合适的方法和材料。
如在说明书和所附权利要求中使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”可以包括复数指示物。因此，例如，提及“一个支撑件(asupport)”包括多个支撑件。在本说明书和随后的权利要求书中，将参考许多术语，这些术语将被定义为具有以下含义，除非相反的意图是明显的。
如本文所使用的，术语“重量”指的是质量值，例如具有克、千克及类似的单位。此外，通过端点对数值范围的叙述包括端点和该数值范围内的所有数。例如，在从按重量计40％至按重量计60％范围内的浓度包括按重量计40％、按重量计60％的浓度以及在按重量计40％和按重量计60％之间的所有吸水能力(例如，40.1％、41％、45％、50％、52.5％、55％、59％等)。
如本文所使用的，术语“提供”，例如“提供结构”，当在权利要求中叙述时，不意图要求所提供的物品的任何特定的递送或接收。而是，为了清楚和易于阅读的目的，术语“提供”仅用于叙述将在权利要求的后续要素中提及的制品。
如本文所使用的，短语“基本上由……组成(consist essentially of)”或“基本上由……组成(consisting essentially of)”指的是特征被公开为主要具有列出的特征而没有其他活性组分(相对于列出的特征)和/或不实质上影响列出的特征的特性的那些。例如，弹性材料可以基本上由聚合物水凝胶组成，其意指第二组合物可以包括与聚合物水凝胶的功能或化学特性的改变大体上不相互作用或不相互作用的填料、着色剂等。在另一个实例中，聚合物水凝胶可以基本上由聚碳酸酯水凝胶组成，其意指聚合物水凝胶不包括大量的或任何量的另一种类型的聚合物水凝胶，例如聚醚酰胺水凝胶或类似物。
如本文所使用的，术语“至少一个(种)(at least one)”元件和“一个(种)或更多个(种)(one or more of)”元件被可互换地使用，并且具有包括单个元件和多个元件的相同含义，并且还可以由元件结尾处的后缀“(s)”表示。例如，“至少一种聚氨酯”、“一种或更多种聚氨酯(one or more polyurethanes)”和“聚氨酯(polyurethane(s))”可以可互换地被使用，并且具有相同的含义。
现在已经大体描述了本公开内容，提供另外的细节。本公开内容描述了结构，该结构包括第一层和附接到第一层的第二层。第一层大体上不可渗透水，并且具有一个或更多个通道，该一个或更多个通道延伸穿过第一层的整个厚度到达第二层，使得水可以经过一个或更多个通道并且接触第二层。该结构可以用于制造多种类型的物品和/或并入到多种类型的物品中(例如，包括但不限于鞋类、服装、运动装备或各自的部件的多种类型的物品)。
第二层包括第二组合物，第二组合物在与水接触时溶胀。第二组合物可以包括水可溶胀材料，例如聚合物水凝胶。在特定的实例中，第二组合物包括橡胶和聚合物水凝胶的混合物。在该实例中，在将第二组合物固化之后，聚合物水凝胶被分布在整个固化橡胶中，并且聚合物水凝胶的至少一部分被固化橡胶物理地包埋。聚合物水凝胶在被水接触时可逆地吸收水，并且当吸收的水存在于聚合物水凝胶中时经历物理性质的变化(例如膨胀)。类似地，当聚合物水凝胶被固化橡胶物理地包埋时，聚合物水凝胶和固化橡胶的混合物在被水接触时可逆地吸收水，并且当吸收的水存在于混合物中时经历物理性质的变化。
随着第二层的第二组合物的聚合物水凝胶吸收水，聚合物水凝胶可以经历不可逆的物理变化，该物理变化可以引起第一层的形貌的变化。例如，在吸收水后，聚合物水凝胶、该混合物和包括该混合物的第二层可以在x-方向、y-方向和/或z-方向上膨胀，这可以引起通道尺寸(例如，长度、宽度和/或高度)的变化。结果是，通过聚合物水凝胶的水的吸收可以改变通道的尺寸和/或第一层的形貌，以在功能上改善物品和/或引起美观变化。例如，当该结构被包括在鞋类物品的鞋外底中时，鞋外底在干燥时可以是相对光滑的，但是在暴露后，由于聚合物水凝胶的溶胀以及该结构的第二层在x-方向、y-方向和/或z-方向上的膨胀，鞋外底可以变得粗糙。
用于形成第二层的第二组合物可以包含未固化或部分固化的橡胶和聚合物水凝胶，其中在固化橡胶之前，聚合物水凝胶被分布在整个未固化橡胶中。第一材料可以布置在第二组合物(例如，未固化或部分固化的橡胶)上以形成第一层。第一组合物和第二组合物可以彼此接触地固化，使得在将第一层和第二层中的橡胶固化(例如交联)之后，第一层和第二层彼此粘附。例如，固化过程可以导致第一层的橡胶的一部分与第二层的橡胶的一部分交联，形成将第一层和第二层彼此粘附的化学结合部。关于第二层和第一层的未固化橡胶或部分固化的橡胶以及聚合物水凝胶的另外的细节在下文和本文提供。
第二组合物和/或第一组合物可以包含交联剂。交联剂可以是用于交联未固化或部分固化的橡胶的交联剂。交联剂可以包括热引发交联剂(thermally initiatedcrosslinking agent)。热引发交联剂可以是而不限于基于硫的交联剂或基于过氧化物的交联剂。当需要时，未固化橡胶可以是紫外(UV)辐射可固化橡胶，并且交联剂是引发剂，该引发剂用于使辐射可固化橡胶在暴露于UV辐射后交联以形成第二层。
本公开内容还提供了包含固化橡胶和聚合物水凝胶的第二组合物，其中聚合物水凝胶分布在整个固化橡胶中，并且聚合物水凝胶的至少一部分(例如，约1重量百分比至约100重量百分比)被固化橡胶物理地包埋，并且一部分(例如，约0重量百分比至约50重量百分比)可以任选地与第二层和/或第一层的固化橡胶化学地结合或交联。
此外，第一组合物和第二组合物可以独立地和任选地包括一种或更多种着色剂，例如染料和颜料，所述着色剂可以均质地或非均质地分布在组合物内。一种或更多种着色剂的选择以及着色剂的分布可以是随机的或被选择以实现期望的美学效果。
将结构并入和用于其他应用中的成品中的物品或部件通常包括任何制造物品，包括但不限于鞋类、服装例如衣服和运动装备例如球、球棒、球杆、防护装置、轮胎和车轮以及狩猎装备、徒步旅行装备或露营装备或类似物，在本公开内容的范围内，并且在本文被更详细地描述。
成品的物品或部件可以包括具有第一层和与第一表面相对的第二表面的结构，所述第一层包括一个或更多个通道，所述通道被构造成当物品或部件存在于成品中时是面向外的。第二层的第一侧面附接到第一层的第二侧面。第二层的第二表面被定位成使得它可以任选地与构成成品的一部分的基底(例如，鞋类物品的鞋面部件或鞋底夹层)附接(例如，附连、粘附、结合、联接)。
任选地，包括第三材料的第三层的侧面可以附接到该结构的第二层的第二表面。第三层可以是大体上不可渗透水的，并且可以约束和/或保护第二层。第三层包括第三组合物，并且任选地第三组合物可以包含固化橡胶。除了被附接(例如，机械地、化学地(例如，每一层的橡胶的交联结合)等)到第二层的第二侧面之外，第三层可以附接到第二层的第三侧面(即，第二层的第一边缘(或与顶部或底部相对的侧面)，或第二层的第四侧面(即，与第一边缘相对的第二层的第二边缘)，或第二层的任何另外的侧面或所有侧面。因此，除了约束和/或保护第二层的第二侧面之外，第三层可以任选地约束和/或保护(例如，作为边界层)第二层的一个或更多个另外的侧面(即，一个或更多个边缘)。
可选择地或另外，第四层可以被附接(例如，机械地、化学地(例如，每一层的橡胶的交联结合)等)到结构的第二层的一个或更多个边缘。第四层可以是大体上不可渗透水的。第四层包括第四组合物，并且任选地第四组合物可以包含固化橡胶。第四层可以约束和/或保护(例如作为边界层)第二层的一个或更多个边缘。
该结构可以延伸跨过整个面向外的表面(面向地面)，例如物品的整个底表面(例如面向地面的表面)。可选择地，该结构可以作为物品或部件的一个或更多个区域存在，所述区域存在于成品的面向外的侧面或表面上的分隔的、离散的位置处。在该实例中，面向外的表面的剩余区域，例如鞋外底的剩余底表面，可以没有该结构。
物品可以是鞋类物品，该鞋类物品包括鞋面部件和作为鞋底或鞋底的一部分的该结构。该结构的第一层限定了鞋底的面向外的侧面或表面的一部分，使得在暴露于水后，水可以流过通道，使得第二组合物的聚合物水凝胶吸收水并且经历物理变化，该物理变化改变第一层的形貌(例如踏面图案)。鞋类物品可以包括位于不同区域中的多于一种类型的结构，其中不同的结构可以具有第一层或第二层或两者的不同的聚合物水凝胶厚度、不同的踏面图案等。该结构已经以多种方式被呈现在本文中，但是该结构可以以其他方式或多种组合来使用，以实现对物品的有吸引力的美学变化。
该结构可以被并入到诸如模制部件、纺织品、膜等物品中。例如，模制部件、纺织品或膜可以用于服装(例如，衬衫、运动衫、裤子、短裤、手套、眼镜、袜子、带沿帽、便帽、夹克、内衣)或其部件、容装物(例如，背包、包)和用于家具(例如，椅子、长沙发、车辆座椅)的装饰用品、床上用品(例如，床单、毛毯)、桌布、毛巾、旗帜、帐篷、帆以及降落伞。另外，该结构可以用于产生物品或布置在物品上的其他制品，其中物品可以是：击打设备(例如，球棒、球拍、棍棒、球棍、高尔夫球杆、桨等)、体育装备(例如，高尔夫球袋、棒球和足球手套、英式足球限制结构)、防护装备(例如，垫、头盔、防护件、帽舌、面罩、护目镜等)、机车装备(例如，自行车、摩托车、滑板、汽车，卡车、船、冲浪板、雪橇、滑雪板等)、用于多种运动的球或冰球、钓鱼或狩猎装备、家具、电子装备、建筑材料、眼睛防护物、钟表、珠宝以及类似物。
在本公开内容的物品是鞋类物品的实例中，它可以被设计成用于多种用途，例如体育、运动、军事、工作相关的用途、娱乐或休闲用途。主要地，该鞋类物品意图在未铺砌表面(部分或全部)上户外使用，诸如在包括草、草皮、砾石、沙子、尘土、粘土、泥浆等中的一种或更多种的地表面上使用，无论是作为运动表演表面还是作为一般户外表面。然而，鞋类物品对于室内应用也可以是合意的，室内应用诸如例如包括尘土比赛表面的室内运动(例如，带有尘土内场的室内棒球场)。
鞋类物品可以被设计用于户外体育活动，诸如国际足球(football)/英式足球(soccer)、高尔夫、美式橄榄球、英式橄榄球、棒球、跑步、田径、自行车(例如，公路自行车和山地自行车)等。鞋类物品可以任选地包括附着摩擦力元件(例如，凸耳、防滑件、鞋钉和钉以及踏面图案)，以在柔软且光滑的表面上提供附着摩擦力，其中弹性材料可以位于附着摩擦力元件之间或之中(between or among)，并且任选地位于附着摩擦力元件的侧面上，但是在穿用期间不位于附着摩擦力元件的直接接触地面或表面的表面上。换句话说，附着摩擦力元件的末端可以大体上不含本公开内容的弹性材料。防滑件、鞋钉和钉通常被包括在设计成用于运动诸如国际足球/英式足球、高尔夫、美式橄榄球、英式橄榄球、棒球等的鞋类中，这些运动经常在未铺砌的表面上进行。凸耳和/或增强的踏面图案通常被包括在鞋类中，鞋类包括设计成用于在恶劣户外条件诸如越野跑、徒步旅行和军事用途下使用的靴子。
包括本公开内容的弹性材料的结构可以并入到物品中，例如鞋类或其部件、服装或其部件、运动装备或其部件。该结构(例如鞋外底)可以根据用途具有一系列尺寸。在一个方面中，弹性材料可以用于鞋外底或用作鞋外底中的层，并且可以具有约0.1毫米至10毫米、约0.1毫米至5毫米、约0.1毫米至2毫米、约0.25毫米至2毫米、或约0.5毫米至1毫米的厚度，其中宽度和长度可以根据特定应用(例如，待并入的物品)而变化。
该结构可以附接(例如，附连、粘附、联接、结合等)到基底的至少一部分或基底的部件，其中基底可以是而不限于天然皮革、合成皮革、聚合物泡沫、纺织品、模制固体聚合物材料或其组合。该结构或其一部分可以附接到基底，该基底包括热固性聚合物材料、热塑性聚合物材料或其组合。热固性聚合物材料可以包括橡胶，例如天然橡胶、聚丁二烯橡胶、聚异戊二烯橡胶或其任何组合。热塑性聚合物材料可以包括而不限于热塑性聚氨酯、热塑性聚酯、热塑性聚酰胺、热塑性聚烯烃或其任何组合。
基底还可以包括纺织品，该纺织品包括而不限于针织纺织品、编织纺织品、非编织纺织品、编结纺织品、钩编纺织品或其任何组合。纺织品可以包括多种纤维、一种或更多种纱线或两者。多种纤维或一种或更多种纱线或两者可以包括一种或更多种天然或合成的纤维或纱线。合成的纤维或纱线可以包括热塑性组合物、由热塑性组合物组成或基本上由热塑性组合物组成。热塑性组合物的聚合物组分可以包括以下物质、由以下物质组成或基本上由以下物质组成：热塑性聚氨酯(TPU)、热塑性聚酰胺、热塑性聚酯、热塑性聚烯烃或其混合物。
在另一个实例中，该结构本身可以包括多种纤维、一种或更多种纱线、一种或更多种纺织品或其任何组合。该多种纤维、一种或更多种纱线、一种或更多种纺织品或其任何组合可以充当填料或充当该结构的一层或更多层中的增强元件。该一种或更多种纺织品可以包括针织纺织品、编织纺织品、非编织纺织品、编结纺织品、钩编纺织品或其任何组合。该多种纤维、一种或更多种纱线、一种或更多种纺织品或其任何组合可以存在于该结构的第一层中或第二层中或任何任选的另外的层中，或其任何组合中。该结构的一层或更多层可以是复合层，其中该多种纤维分散在该层的组合物(例如，第一组合物、第二组合物、第三组合物等)中，或者其中第一层和/或第二层的组合物渗入纱线和/或纺织品，固结纱线的纤维和/或纺织品的纤维或纱线。例如，第一层可以是包括分散在第一组合物中的第一多种纤维的复合层。类似地，第二层可以是包括第二纺织品和第二组合物的复合层，其中第二组合物渗入纺织品的纤维和/或纱线之间的间隙，并且大体上包围纺织品的纤维和/或纱线。该多种纤维、一种或更多种纱线、一种或更多种纺织品或其任何组合可以包括一种或更多种天然或合成的纤维或纱线。合成的纤维或纱线可以包括热塑性组合物、由热塑性组合物组成或基本上由热塑性组合物组成。热塑性组合物的聚合物组分可以包括以下物质、由以下物质组成或基本上由以下物质组成：热塑性聚氨酯(TPU)、热塑性聚酰胺、热塑性聚酯、热塑性聚烯烃或其混合物。
任选地，该结构或者包括该结构的物品或物品的部件还可以包括位于一层或更多层之间的粘合剂、底漆、连接层(tie layer)或其组合，以使该结构的层彼此结合或使该结构结合到物品或部件，或两者。粘合剂、连接层或底漆可以包括但不限于具有一个或更多个环氧链段、氨基甲酸酯链段、丙烯酸链段、氰基丙烯酸酯链段、硅氧烷链段或其组合的聚合物。可选择地，粘合剂、底漆或连接层包括热塑性聚氨酯。在方面中，粘合剂、底漆、连接层或其组合不位于第一层和第二层之间。
如本文所描述的，该结构可以包括踏面图案，特别是当用于鞋类物品时。踏面图案可以存在于结构的第一层中。该结构的多个通道可以是踏面图案的部分和/或形成踏面图案的部分。短语“踏面图案”指的是呈预定图案的踏面元件和通道的任何排列。在一些情况下，踏面图案可以应用于第一层(例如鞋底)，以增强鞋类物品的附着摩擦力。在其他情况下，踏面图案可以应用于第一层，以增强鞋类的美学外观。在暴露于水后，通过一个或更多个通道暴露的第二层的第二组合物(例如，聚合物水凝胶)吸收水并且膨胀。膨胀可以引起通道的变化(例如，尺寸中的一个或更多个可以变化)，并且还可以相对于在暴露于水之前改变第一层的表面形貌。换句话说，踏面图案可以在暴露于水后变化，其中该变化可以增强第一层的附着摩擦力和/或美学外观。通道的每个尺寸可以是约0.5毫米至5毫米或10毫米或更大，并且尺寸可以是恒定的(例如恒定的宽度或高度)或基于通道的位置而变化。
踏面图案可以包括踏面元件和通道中的一个或更多个，而在其他实例中仅包括通道。通道可以分隔踏面元件中的一个或更多个。通道可以位于相邻踏面元件之间。多个踏面元件可以与鞋外底一体地形成。可选择地，踏面元件可以是附接到鞋外底的外表面的不同元件。在一些情况下，踏面图案可以布置在鞋外底的各个部分上，例如鞋前部部分、鞋中部部分和/或鞋跟部分。在第二层暴露于水后，踏面元件和/或通道的位置和/或尺寸可以相对于干态中的位置和/或尺寸改变。
当包括多个踏面元件时，踏面元件可以具有相同或不同的尺寸(例如，长度、宽度和/或高度)。踏面元件的一部分可以具有相同的尺寸，而其他踏面元件具有一种或更多种不同的尺寸。通道可以具有相同或不同的尺寸(例如，长度、宽度和/或高度)。通道的一部分可以具有相同的尺寸，而其他通道具有一种或更多种不同的尺寸。在第一层的踏面图案的区域上对踏面元件和/或通道中的每个的尺寸进行选择可以基于预期用途来选择。
通常，踏面图案可以包括以多种构型排列的踏面元件和通道。在一些实施方案中，踏面图案的踏面元件和通道可以以大体上线性的构型来排列。例如，在一些情况下，踏面图案中的踏面元件和通道可以排列为以大体上横向方向定向的线性踏面元件。在其他情况下，踏面图案中的踏面元件和通道可以排列为以大体上纵向方向或对角方向定向的线性脊(linear ridge)。踏面图案的踏面元件和通道可以以大体上非线性的构型来排列。例如，在一些情况下，踏面元件和通道可以具有大致波浪形状。
在其他情况下，踏面元件和通道可以以任何其他非线性构型来排列。应理解的是，术语“非线性构型”不意图限于特定类型的非线性形状或排列。例如，踏面图案的非线性构型可以包括平滑的非线性形状，例如正弦形状、波浪形状以及其他平滑的非线性形状。此外，踏面图案的非线性构型可以包括具有边缘的多边形非线性形状，例如之字形、三角波形状(triangle wave shape)、方波形状以及任何其他类型的非平滑的非线性形状。此外，在一些情况下，踏面图案可以与包括重复图案的规则非线性构型相关。然而，在其他情况下，踏面图案可以与不包括重复图案的不规则非线性构型相关。在还其他情况下，踏面图案可以与非线性构型相关，该非线性构型包括具有重复图案的一些部分和具有非重复图案的其他部分。还另外，一些踏面图案可以包括关于第一层的轴线对称的非线性构型。例如，在包括具有为正弦构型的构型的踏面图案的实施方案中，踏面构型可以关于第一层的中心纵向轴线是大体上对称的。相反，在包括具有为不规则波构型的构型的踏面图案的其他实施方案中，踏面构型可以关于第一层的任何轴线不是对称的。
在踏面元件和/或通道之间(between)/之中(among)的间距可以横跨第一层的面向外的表面以规则或不规则的图案变化。踏面元件和通道可以以交替的图案被构造，使得踏面元件和通道的部分在与其他部分不同的方向和/或角度上。
踏面元件和/或通道的横截面形状可以沿着第一层的整个面向外的表面或横跨第一层的整个厚度是相同或不同的。踏面元件和/或通道的横截面形状可以是三角形、圆形、正方形、矩形、多边形或其他形状。在方面中，多个踏面元件可以包括脊状踏面元件，其中踏面元件的地面接触端可以是平坦的、凹形的或凸形的，而侧面可以是锥形的或非锥形的。
图1A-图1F图示了包括第一层14、第二层12和通道16的结构的横截面视图和俯视图，所述通道16具有第一通道壁22和与第一通道壁22相对的第二通道壁24。图1A和图1B图示了第二层12在边缘(例如侧面)和底部上不受约束的情况。图1A图示了呈干态的结构，并且第二层12具有高度“b”，并且通道12具有宽度“a”。在暴露于水后，第二层12中的聚合物水凝胶膨胀，这引起第二层高度增加到“b'”，并且通道16的宽度改变到“a'”。
图1C和图1D图示了第二层12在底部上不受约束但在边缘上受边界层18约束的情况(例如，结构的另一层(第三层)或另一部件)(横截面中未示出的边缘也可以包括边界)。边界层18可以由本文提供的任何材料(例如橡胶、聚合物等)制成以及由用于鞋类物品、服装物品和运动装备物品以及各自的部件的那些材料制成。图1C图示了呈干态的结构，并且第二层12具有高度“d”，并且通道12具有宽度“c”。在暴露于水后，第二层12中的聚合物水凝胶膨胀，这引起第二层高度增加到“c'”，并且通道16的宽度改变到“c'”和“c””。通道16的宽度沿着通道16的高度变化，如由“c'”和“c””所示。通道16或围绕通道16的第一层区域还关于高度发生变化，因为聚合物水凝胶的膨胀推动第一层区域延伸超出其呈干态时所处的平面。
图1E和图1F图示了第二层12在底部上和在边缘上受边界层18(边缘)和19(底部)约束的情况(例如，结构的另一层(第三层和/或第四层)或另一部件)(横截面中未示出的边缘也可以包括边界)。图1E图示了呈干态的结构，并且第二层12具有高度“f”，并且通道12具有宽度“e”。在暴露于水后，第二层12中的聚合物水凝胶膨胀，这引起第二层高度增加到“c'”，并且通道16的宽度改变到“e'”和“e””。通道16的宽度沿着通道16的高度变化，如由“e'”和“e””所示。通道16或围绕通道16的第一层区域还关于高度发生变化，因为聚合物水凝胶的膨胀推动第一层区域延伸超出其呈干态时所处的平面。
如图1A至图1F所图示，聚合物水凝胶的膨胀可以取决于围绕第二层、邻近第二层和/或在第二层上的约束部(例如，一个或更多个边界层)而变化，但是它们没有按比例绘制。第一层和第二层的组成和设计、通道尺寸、踏面设计以及在第一层和/或第二层上的约束部可以用于调整第一层的形貌的变化和/或通道的尺寸的变化。
现在参考图2A至图2G，成品1可以是而不限于服装物品例如衣服50；或者运动装备物品例如球帽或头盔55、鞋类75；轮胎或车轮60；狩猎装备、徒步旅行装备或露营装备65；球、手套、球棒、球杆或防护装置70。可选择地，该结构可以附接到另一种材料、与另一种材料联接或与另一种材料接触，所述另一种材料例如成品1的基底25。该结构可以附接到鞋类物品75的部件。例如，该结构可以是例如鞋外底15(参见图2F和图2G)。
现在参考图2F和图2G，鞋类75或鞋75可以包括以下物质、由以下物质组成或基本上由以下物质组成：具有预定形状的鞋面25和鞋外底15。鞋外底15与鞋面25接触并且附连或附接到鞋面25。鞋外底15的至少一部分包括根据本公开内容的结构。
仍然参照图2F和图2G，鞋外底15指的是鞋类物品75的最底部，使得一个表面10在穿用期间面向地面。鞋外底15可以呈现出以下的厚度：在从约0.2毫米至约2.0毫米的范围内；可选择地，约0.2毫米至约1.0毫米。鞋外底15可以是相对光滑的或者包括踏面图案90。鞋外底15的表面10可以在穿用期间直接接触地面。任选地，鞋外底15还可以包括一个或更多个附着摩擦力元件95。当鞋外底15包括附着摩擦力元件95时，附着摩擦力元件95可以在穿用期间直接接触地面，而鞋外底的表面10在穿用期间可以仅在地面足够柔软以至于附着摩擦力元件95的整个高度沉入地面中时接触地面。附着摩擦力元件95可以提供增强的附着摩擦力，以及为鞋外底15提供支撑或柔性和/或为鞋提供美学设计或美学外观。
附着摩擦力元件95可以包括但不限于各种形状的突出部，例如如本文更详细描述的防滑件、鞋钉、钉或被构造成在急转、转向、停止、加速和向后运动期间为穿用者增强附着摩擦力的类似元件。附着摩擦力元件95可以沿着鞋外底15的底表面以任何合适的图案排列。例如，附着摩擦力元件95可以沿着鞋外底15成组或成集群地分布(例如，2-8个附着摩擦力元件的集群)。可选择地，附着摩擦力元件95可以沿着鞋外底15对称地或非对称地排列在鞋类物品1的内侧面和外侧面之间。此外，附着摩擦力元件中的一个或更多个可以沿着鞋外底15的中心线排列在内侧面和外侧面之间。
附着摩擦力元件95可以由不同于结构的第一层或第二层的材料的一种或更多种材料制成。当需要时，附着摩擦力元件95可以被单独地选择成包括与结构的第一层或第二层中存在的相同的橡胶。可选择地，附着摩擦力元件95可以包括不同的橡胶(例如，较硬的橡胶)或不同的聚合物材料(例如，不同类型的固化橡胶，或大体上不含天然橡胶或合成橡胶的聚合物材料)。在附着摩擦力元件95中的至少一个中，所述元件的与地面接触的部分可以大体上不含该结构。一个或更多个附着摩擦力元件95可以由比形成结构的第一层的材料更硬的聚合物材料制成。可以存在多个附着摩擦力元件，其中多个附着摩擦力元件中的至少两个基于高度、宽度或厚度而彼此不同。
在另一方面中，图3A和图3B图示了包括鞋面120和鞋底结构130的鞋类物品100，其中鞋面120固定到鞋底结构130。鞋底结构130可以包括鞋尖板(toe plate)132、中板(mid-plate)134、和鞋跟板(heel plate)136与附着摩擦力元件138以及本公开内容的结构，其中该结构在外表面上，以便在正常使用下是面向地面的。任选地，该结构可以形成鞋面120的面向外的层的至少一部分。该结构可以在鞋面120的任何区域中，包括在靠近鞋底结构130的区域中。在未描绘的其他实例中，鞋底结构130可以并入泡沫、一个或更多个流体填充室、板、调节器或进一步衰减力、增强稳定性或影响脚的运动的其他元件。
鞋类100的鞋面120具有主体，该主体可以由用于制造鞋类物品的本领域中已知的材料制成，并且被构造成接纳使用者的脚。鞋面120和鞋面120的部件可以根据常规技术(例如，模制、挤出、热成型、缝合、针织等)制造。鞋面120可以可选择地具有任何期望的美学设计、功能设计、品牌标志(brand designator)等。
可以使用任何合适的机构或方法将鞋底结构130直接地或以其他方式固定到鞋面120。如本文所使用的，术语“固定到”，例如对于固定到鞋面(例如，可操作地固定到鞋面)的鞋外底，统称为直接连接、间接连接、一体形成及其组合。例如，对于固定到鞋面120的鞋底结构130，鞋底结构130可以使用热熔粘合剂层直接连接到鞋面120，并且任选地包括间接地连接到鞋面的鞋外底110(例如，采用中间的鞋底夹层)，可以与鞋面一体地形成(例如，作为单一部件)，及其组合。
图4-图6图示了鞋类物品的鞋底。图4图示了鞋类物品的鞋底，并且两个放大图示出了聚合物水凝胶暴露于水之前和之后的通道。通道的宽度在暴露之前为“g”和“h”，并且在暴露之后较宽，如由“g'”和“h'”所表示的。类似地，图5和图6中所示的鞋底的通道图案图示了在暴露于水之前402和之后402'的“星形”通道，以及“星形”通道变化的尺寸变化。
术语“面向外的”或“面向外部的”指的是当元件(例如，第一层)在正常使用期间存在于物品中时该元件预期所处的位置。如果物品是鞋类，则元件在由当处于站立位置时的穿用者正常使用期间朝向地面定位(即，是面向地面的)，并且因此当鞋类以常规方式使用时，例如在未铺砌的表面上站立、行走或跑步时，元件可以任选地接触包括未铺砌的表面的地面。换句话说，即使元件在制造或运输的各个步骤期间可以不必面向地面，但是如果该元件预期在由穿用者正常使用期间面向地面，则该元件被理解为是面向外的，或更具体地对于鞋类物品，是面向地面的。在一些情况下，由于诸如附着摩擦力元件的元件的存在，面向外的(例如面向地面的)表面可以在常规使用期间朝向地面定位，但是可以不必接触地面。例如，在硬的地面或铺砌的表面上，鞋外底上的附着摩擦力元件的末端可以直接接触地面，而位于附着摩擦力元件之间的鞋外底的部分不接触地面。如该实例中所描述的，位于附着摩擦力元件之间的鞋外底的部分被认为是面向外的(例如，面向地面的)，即使它们在所有情况下可能不直接接触地面。
在一些实例中，例如在未铺砌的表面上穿用期间，第二组合物或第二层可以防止或减少污垢在通道中或在结构的第一层的面向外的侧面上的积聚。这在第二组合物或第二层包括聚合物水凝胶时可能尤其如此。例如，当第二层的第二组合物中的聚合物水凝胶经由通道暴露于水时，第一层和/或通道的形貌可以从干态变为湿态。形貌的变化可以防止或减少污垢在第一层的面向外的侧面上的积聚。
如本文所使用的，术语“污垢”可以包括通常存在于地面或比赛表面上的并且可能以其他方式粘附到鞋类物品的鞋外底或暴露的鞋底夹层的多种材料中的任何材料。污垢可以包括无机材料，例如泥浆、沙子、尘土和砾石；有机物，例如草、草皮、叶子、其他植物和排泄物；以及无机材料和有机材料的组合，例如粘土。此外，污垢可以包括其他材料，例如可能存在于未铺砌表面上或其中的粉状橡胶(pulverized rubber)。
虽然不希望受理论所束缚，但据信，聚合物水凝胶或弹性材料当存在于第二组合物和第二层中并且当被用水(包括含有溶解的、分散的或以其他方式悬浮的材料的水)充分润湿时可以提供压缩柔顺性(compressive compliance)和/或吸收的水的排出。特别地，据信，湿聚合物水凝胶的压缩柔顺性、液体从湿聚合物水凝胶中的排出、第一层的形貌的变化、一个或更多个通道的尺寸的变化或它们的组合可以破坏污垢在鞋底上或在鞋底处的粘附、或颗粒彼此之间的附着，或可以破坏粘附和附着两者。对污垢的粘附和/或附着的这种破坏被认为是对防止(或以其他方式减少)污垢在鞋类鞋底上积聚(由于湿材料的存在)负责的机制。
对污垢的粘附和/或附着的这种破坏被认为是对防止(或以其他方式减少)污垢在结构的第一层的面向外的侧面上积聚(由于聚合物水凝胶的存在)负责的机制。如可以理解的，防止污垢在鞋类物品、服装物品或运动装备物品上积聚可以改善在未铺砌的表面上使用或穿用期间存在于物品上(例如鞋底上)的附着摩擦力元件的性能，可以防止物品由于在使用或穿用期间积聚的污垢而增重，可以保持物品的性能，并且因此与不存在聚合物水凝胶的物品相比，可以为使用者或穿用者提供显著的益处。
聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的溶胀可以作为第二层的厚度的增加被观察到，随着另外的水被吸收，第二层的厚度从第二层的干态厚度，经过一系列的中间态厚度，并且最终达到第二层的饱和状态厚度，该饱和状态厚度是当被水完全饱和时第二层的平均厚度。例如，完全饱和的聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的饱和状态厚度(或长度和/或高度)可以是相同的第二层的干态厚度的大于25％、大于50％、大于100％、大于150％、大于200％、大于250％、大于300％、大于350％、大于400％或大于500％，如由溶胀能力测试(Swelling Capacity Test)所表征的。完全饱和的聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的饱和状态厚度(或长度和/或高度)可以是相同的第二层的干态厚度的约150％至500％、约150％至400％、约150％至300％或约200％至300％。在实施方案中，在聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层通过通道被暴露的情况下，在通道处和/或附近的区域中，厚度的增加可能更大。
呈纯的形式的聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以具有在1小时约35％至400％、约50％至300％或约100％至200％的厚度(或长度和/或高度)增加，如溶胀能力测试所表征的。在一些另外的实施方案中，呈纯的形式的聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以具有在24小时约45％至500％、约100％至400％或约150％至300％的厚度(或长度和/或高度)增加。相应地，呈纯的形式的聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以具有在1小时约50％至500％、约75％至400％、或约100％至300％的体积增加。在实施方案中，在聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层通过通道被暴露的情况下，在通道处和/或附近的区域中，厚度的增加可能更大。
聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以快速地吸收与第二组合物接触的水。例如，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以例如在竞争性比赛之前的热身时间段期间从泥浆和湿草中吸收水。可选择地(或另外)，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以用水预调节(pre-condition)，使得第二层的第二组合物被部分或完全地饱和，例如通过在使用之前用水喷洒或浸泡该结构。
聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以呈现出约2％至225％的总吸水能力，如在吸水能力测试中使用部件取样程序(Component Sampling Procedure)在24小时的浸泡时间内测量的，如下文将限定的。由聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层呈现出的总吸水能力(在24小时)可以在约5％至约225％；约10％至约200％；约20％至约150％；或约30％至约125％的范围内。由聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层呈现出的如在24小时通过吸水能力测试所测量的吸水能力，可以是约2％或更多、约5％或更多、约10％或更多、约20％或更多、或约30％或更多。出于本公开内容的目的，术语“总吸水能力”用于将由聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层吸收的按重量计的水的量表示为聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层在干燥时的重量百分比。用于测量总吸水能力的程序包括测量聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的“干”重，在环境温度(～23℃)将第二组合物浸入水中持续预定的时间量，随后再测量第二组合物在“湿”时的重量。在下文描述了根据使用部件取样程序的吸水能力测试用于测量总吸水能力的程序。
聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以呈现出约2％至225％的总吸水能力，如在吸水能力测试中使用部件取样程序在24小时的浸泡时间内测量的，如下文将限定的。由聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层呈现出的总吸水能力(在24小时)可以在约5％至约225％；约10％至约200％；约20％至约150％；或约30％至约125％的范围内。由聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层呈现出的如在24小时时通过吸水能力测试所测量的吸水能力，可以是约2％或更多、约5％或更多、约10％或更多、约20％或更多、或约30％或更多。出于本公开内容的目的，术语“总吸水能力”用于将由聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层吸收的按重量计的水的量表示为聚合物水凝胶在干燥时的重量百分比。用于测量总吸水能力的程序包括测量聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的“干”重，在环境温度(～23℃)将聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层浸入水中持续预定的时间量，随后再测量聚合物水凝胶在“湿”时的重量。在下文描述了根据使用部件取样程序的吸水能力测试用于测量总吸水能力的程序。
聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以具有“时间值(time value)”平衡吸水能力，其中时间值对应于浸泡或暴露于水的持续时间(例如，诸如在使用被暴露于水的鞋类时)。例如，“30秒平衡吸水能力”对应于30秒的浸泡持续时间时的吸水能力，“2分钟平衡吸水能力”对应于2分钟的浸泡持续时间时的吸水能力，并且在多种浸泡持续时间依此类推。“0秒”的持续时间指的是干态，并且24小时的持续时间对应于在24小时时的聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的饱和状态。在本文描述的吸水能力测试方案中提供了另外的细节。
聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以具有“时间值”平衡吸水能力，其中时间值对应于浸泡或暴露于水的持续时间(例如，诸如在使用被暴露于水的鞋类时)。例如，“30秒平衡吸水能力”对应于30秒的浸泡持续时间时的吸水能力，“2分钟平衡吸水能力”对应于2分钟的浸泡持续时间时的吸水能力，并且在多种浸泡持续时间依此类推。“0秒”的持续时间指的是干态，并且24小时的持续时间对应于在24小时时的聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的饱和状态。在本文描述的吸水能力测试方案中提供了另外的细节。
聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层还可以通过以下表征：10g/m2/√min至120g/m2/√min的吸水速率，如在使用材料取样程序的吸水速率测试中测量的。吸水速率被定义为每平方米(m2)的聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层相对于浸泡时间的平方根(√min)所吸收的水的重量(以克计)。可选择地，吸水速率在从约12g/m2/√min至约100g/m2/√min的范围内；可选择地，从约25g/m2/√min至约90g/m2/√min的范围内；可选择地，高至约60g/m2/√min的范围内。
为了引起聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的特性变化(例如溶胀以引起第一层的形貌变化)，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以具有10g/m2/√min至120g/m2/√min的吸水速率，如在使用材料取样程序的吸水速率测试中测量的。
聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层还可以通过以下表征：10g/m2/√min至120g/m2/√min的吸水速率，如在使用材料取样程序的吸水速率测试中测量的。吸水速率被定义为每平方米(m2)的聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层相对于浸泡时间的平方根(√min)所吸收的水的重量(以克计)。可选择地，吸水速率在从约12g/m2/√min至约100g/m2/√min的范围内；可选择地，从约25g/m2/√min至约90g/m2/√min的范围内；可选择地，高至约60g/m2/√min的范围内。
为了引起聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的特性变化，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以具有10g/m2/√min至120g/m2/√min的吸水速率，如在使用材料取样程序的吸水速率测试中测量的。
总吸水能力和吸水速率可以取决于存在于弹性材料、第二组合物或第二层中的聚合物水凝胶的量。聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以通过以下表征：50％至2000％的吸水能力，如根据使用材料取样程序的吸水能力测试所测量的。在这种情况下，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的吸水能力基于作为干燥的聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的重量百分比的由聚合物水凝胶吸收的按重量计的水的量来确定。可选择地，由聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层呈现出的吸水能力在约100％至约1500％的范围内；可选择地，在约300％至约1200％的范围内。
为了引起聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的特性变化，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以具有50％至2000％的吸水能力，如根据使用材料取样程序的吸水能力测试所测量的。
聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层在水循环测试中可能不呈现出明显的重量损失。如下文进一步限定的水循环测试包括将聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的初始重量与聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层在水浴中浸泡持续预定时间量、干燥并且然后再称重之后的重量进行比较。可选择地，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层呈现出从0重量百分比至约15重量百分比的水循环重量损失，如依照水循环测试和使用材料取样程序或部件取样程序测量的。可选择地，水循环重量损失小于15重量百分比；可选择地，小于10重量百分比。
聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层还可以通过以下表征：其呈现出小于约12牛顿(N)的泥浆拔出力(mud pull-off force)的程度。可选择地，泥浆拔出力小于约10N；可选择地，在约1N至约8N的范围内。泥浆拔出力通过使用部件取样程序的泥浆拔出测试来确定，如下文实施例部分所描述的。
当部件是鞋类物品的一部分时，部件取样程序可以构成鞋类取样程序；当部件是另一种服装(例如衣服)物品的一部分时，部件取样程序可以构成服装取样程序；或当部件是运动装备物品的一部分时，部件取样程序可以构成装备取样程序。当样品以介质形式被提供时，使用材料取样程序。在下文提供的实施例部分中更详细地描述这些取样程序中的每一个。
如还在上文所讨论的，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的暴露区域的表面可以呈现出亲水性质。亲水性质可以通过确定聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层表面的静态固着液滴接触角(static sessile drop contact angle)来表征。因此，在一些实例中，呈干态的第二组合物的表面具有小于105度、或小于95度、小于85度的静态固着液滴接触角(或干态接触角)，如由接触角测试所表征的。接触角测试可以在根据物品取样程序或共挤出的膜取样程序获得的样品上进行。在一些另外的实例中，呈干态的第二组合物具有在从60度至100度、从70度至100度或从65度至95度的范围内的静态固着液滴接触角。
在其他实例中，呈湿态的聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的暴露区域的表面具有小于90度、小于80度、小于70度或小于60度的静态固着液滴接触角(或湿态接触角)。在一些另外的实例中，呈湿态的表面具有在从45度至75度范围内的静态固着液滴接触角。在一些情况下，表面的干态静态固着液滴接触角比表面的湿态静态固着液滴接触角大至少10度、至少15度或至少20度，例如从10度至40度、从10度至30度或从10度至20度。
当第二组合物是湿的时，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的暴露区域还可以呈现出低摩擦系数。对于呈干态的第二组合物的合适的摩擦系数(或干态摩擦系数)的实例小于1.5，例如在从0.3至1.3或从0.3至0.7的范围内，如由摩擦系数测试所表征的。摩擦系数测试可以在根据物品取样程序或共挤出的膜取样程序获得的样品上进行。对于呈湿态的聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的合适的摩擦系数(或湿态摩擦系数)的实例小于0.8或小于0.6，例如在从0.05至0.6、从0.1至0.6或从0.3至0.5的范围内。此外，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以呈现出从其干态至其湿态的其摩擦系数的降低，例如在从15％至90％或从50％至80％范围内的降低。在一些情况下，材料的干态摩擦系数大于湿态摩擦系数，例如高至少0.3或0.5的值，例如0.3至1.2或0.5至1的值。
此外，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的柔顺性可以基于聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层处于干态(当在0％相对湿度(RH)平衡时)和处于部分湿态(例如，当在50％RH或90％RH平衡时)的储能模量来表征，以及由其在干态和湿态之间储能模量的降低来表征。特别地，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以具有相对于湿态从干态的储能模量的降低(△E')。随着第二组合物中的水浓度的增加，储能模量的降低对应于柔顺性的增加，因为给定的应变/变形需要更小的应力。
相对于呈干态的储能模量并且如由采用纯膜取样过程的储能模量测试所表征的，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以呈现出从其干态到其湿态(50％RH)大于20％、大于40％、大于60％、大于75％、大于90％或大于99％的储能模量的降低。
在一些另外的方面中，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的干态储能模量大于其湿态(50％RH)储能模量超过25兆帕(MPa)、超过50MPa、超过100MPa、超过300MPa或超过500MPa，例如在从25MPa至800MPa、从50MPa至800MPa、从100MPa至800MPa、从200MPa至800MPa、从400MPa至800MPa、从25MPa至200MPa、从25MPa至100MPa或从50MPa至200MPa的范围内。此外，干态储能模量可以在从40MPa至800MPa、从100MPa至600MPa或从200MPa至400MPa的范围内，如由储能模量测试所表征的。此外，湿态储能模量可以在从0.003MPa至100MPa、从1MPa至60MPa或从20MPa至40MPa的范围内。
相对于呈干态的储能模量并且如由采用纯膜取样过程的储能模量测试所表征的，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以呈现出从其干态到其湿态(90％RH)大于20％、大于40％、大于60％、大于75％、大于90％或大于99％的储能模量的降低。聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的干态储能模量可以大于其湿态(90％RH)储能模量超过25兆帕(MPa)、超过50MPa、超过100MPa、超过300MPa或超过500MPa，例如在从25MPa至800MPa、从50MPa至800MPa、从100MPa至800MPa、从200MPa至800MPa、从400MPa至800MPa、从25MPa至200MPa、从25MPa至100MPa或从50MPa至200MPa的范围内。此外，干态储能模量可以在从40MPa至800MPa、从100MPa至600MPa或从200MPa至400MPa的范围内，如由储能模量测试所表征的。此外，湿态储能模量可以在从0.003MPa至100MPa、从1MPa至60MPa或从20MPa至40MPa的范围内。
除了储能模量的降低之外，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层还可以呈现出从干态(当在0％相对湿度(RH)平衡时)到湿态(当在90％RH平衡时)的其玻璃化转变温度的降低。虽然不希望受理论所束缚，但据信，由聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层吸收的水使聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层塑化，这降低了其储能模量和其玻璃化转变温度，致使第二组合物更柔顺(例如，可压缩、可膨胀和可拉伸)。
聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以呈现出从其干态(0％RH)玻璃化转变温度到其湿态(90％RH)玻璃化转变温度的超过5℃差异、超过6℃差异、超过10℃差异或超过15℃差异的玻璃化转变温度的降低，如由采用纯膜取样过程或纯材料取样过程的玻璃化转变温度测试所表征的。例如，玻璃化转变温度的降低可以在从大于5℃差异至40℃差异、从大于6℃至50℃差异、从大于10℃差异至30℃差异、从大于30℃差异至45℃差异或从15℃差异至20℃差异的范围内。聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层还可以呈现出在从-40℃至-80℃或从-40℃至-60℃的范围内的干玻璃化转变温度。
可选择地(或另外)，玻璃化转变温度的降低可以在从5℃差异至40℃差异、从10℃差异至30℃差异或从15℃差异至20℃差异的范围内。聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层还可以呈现出在从-40℃至-80℃或从-40℃至-60℃的范围内的干玻璃化转变温度。
聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以吸收的水的总量取决于多种因素，例如其组成(当存在时)、聚合物水凝胶的类型和浓度(例如其亲水性)、其交联密度、其厚度、在第二层中存在的第二组合物的量及类似因素。聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的吸水能力和吸水速率取决于其几何结构的大小和形状，并且通常基于相同的因素。相反，吸水速率是瞬时的并且可以在动力学上(kinetically)被定义。存在于具有给定几何结构的给定第二层中的给定的聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的吸水速率的三个因素包括时间、厚度和可用于吸水的暴露区域的表面积。
还如上文所提及的，除了溶胀之外，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层的柔顺性也可以从相对刚性(即干态)增加到越来越可拉伸、可压缩和可延展(即湿态)。因此，增加的柔顺性可以允许聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层在所施加的压力下(例如，在足部撞击地面期间)容易地压缩，并且在一些实例中，快速地排出其滞留水的至少一部分(取决于压缩的程度)。虽然不希望受理论所束缚，但据信这种单独的压缩柔顺性、单独的水排出或组合的两者可以破坏污垢的粘附和/或粘着，这防止或以其他方式减少污垢的积聚。
除了快速排出水之外，在特定的实例中，当释放压缩时(例如，在正常使用期间从足部撞击离地(liftoff))，压缩的聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层能够快速地再吸收水。因此，在湿的或潮湿的环境(例如泥泞的或湿的地面)中使用期间，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以在连续的足部撞击中动态地排出和反复地吸收水，特别是从湿的表面。因此，聚合物水凝胶、弹性材料、第二组合物或第二层可以特别是当存在可用于再吸收的地下水时在延长的时间段内(例如，在整个竞争性比赛期间)继续防止污垢积聚，以及经历特性变化并且在美学上是有利时。
如本文所使用的，术语“吸收(take up)”、“吸收(taking up)”、“吸收(uptake)”、“吸收(uptaking)”及类似术语指的是例如通过吸收(absorption)、吸附或两者，将液体(例如水)从外部来源吸入第二层、第二组合物中，并且当存在时吸入聚合物水凝胶中。此外，如上文简要地提及的，术语“水”指的是水性液体，其可以是纯水，或者可以是具有较少量溶解的、分散的或以其他方式悬浮的材料(例如，颗粒、其他液体及类似物)的水性载体。
已经大体上描述了物品、聚合物水凝胶、弹性材料、第一组合物、第二组合物、第一层和第二层，现在提供另外的细节。该物品可以包括包含第二层的结构，所述第二层包括包含聚合物水凝胶的第二组合物。在一个实例中，第二组合物的聚合物组分基本上由聚合物水凝胶组成。在另一个实例中，第二组合物是聚合物水凝胶和橡胶的混合物，其中聚合物水凝胶分布在整个橡胶中。在将第二组合物固化之后，存在于第二组合物中的聚合物水凝胶的至少一部分(例如约1至100重量百分比或约50至100重量百分比)被固化橡胶包埋。聚合物水凝胶可以被物理地包埋和/或化学地结合到固化橡胶。
在该结构被包括在鞋类物品中的实例中，鞋类可以包括鞋面和鞋外底的第一区域，所述第一区域包括具有一个或更多个通道的结构的第一层和包括第二组合物的第二层，例如，当第二组合物包括橡胶和第一聚合物水凝胶的混合物时。第一层的面向外的侧面限定了鞋外底的面向外的侧面的一部分。鞋类物品任选地可以包括第二区域，该第二区域可以任选地包括本公开内容的第二结构或者可以包括另一种材料(例如橡胶)。第二区域限定了鞋外底的面向外的侧面的第二部分。任选地，第二材料是包括第二固化橡胶和第二聚合物水凝胶的混合物的第二弹性材料。可选择地，第二材料是大体上不含聚合物水凝胶的第二固化橡胶。第一聚合物水凝胶和第二聚合物水凝胶可以是相同的(例如，两种聚合物水凝胶可以由相同类型的聚合物或由具有大体上相等的水吸收的聚合物的组合形成，并且以大体上相等的浓度存在于弹性材料中)，或者它们可以是不同的(例如，它们可以由不同类型的聚合物形成，和/或具有显著不同的水吸收，和/或以显著不同的浓度存在于弹性材料中)。类似地，第一弹性材料和第二弹性材料的固化橡胶可以是相同的(例如，两种固化橡胶由相同类型的未固化橡胶或由具有大体上相等的分子量的未固化橡胶的组合形成，并且以大体上相等的浓度存在)，或者它们可以是不同的(例如，它们由具有不同化学结构的未固化橡胶类型形成和/或以显著不同的浓度存在)。
如本文所描述的，第一结构和第二结构的第二层可以包括包含不同类型的聚合物水凝胶的两种或更多种不同的第二组合物，其中第二组合物中的每一种具有不同的吸水能力，使得在吸收水后呈现出不同的物理性质，但在干态时呈现出大体上相同的物理性质。
对于其中弹性材料、第一组合物、第二组合物、第一层和/或第二层或两者包括橡胶的实例，对于橡胶将提供另外的细节。
第一弹性材料可以包括处于第一浓度的第一着色剂，其中着色剂的类型和/或着色剂的浓度相比于第二弹性材料可以是相同或不同的。第一着色剂和第二着色剂可以是相同或不同的，并且可以具有大体上相同的或不同的浓度，其中弹性材料的差异可以是弹性材料的特性变化的差异的原因。
第一层和第二层的橡胶(例如，未固化橡胶、部分固化的橡胶或固化橡胶)可以包括一种或更多种天然橡胶和/或合成橡胶。天然橡胶或合成橡胶可以包括：丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁基橡胶、异戊二烯橡胶、氨基甲酸酯橡胶(例如，混炼型)、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙烯丙烯二烯单体(ethylene propylene diene monomer)(EPDM)橡胶、乙烯-丙烯橡胶、氨基甲酸酯橡胶或其任何组合。橡胶化合物的其他实例包括但不限于聚降冰片烯橡胶、甲基丙烯酸甲酯丁二烯苯乙烯橡胶(MBS)、苯乙烯乙烯丁烯(SEBS)橡胶、硅橡胶、氨基甲酸酯橡胶及其混合物。天然橡胶或合成橡胶可以单独地选择为新料、再研磨材料或其混合物。
未固化橡胶可以是混炼型橡胶，例如混炼型聚氨酯橡胶。混炼型橡胶可以是可热固化的混炼型橡胶，例如可热固化的混炼型聚氨酯橡胶，例如硫或过氧化物可固化的混炼型橡胶。混炼型橡胶还可以是例如UV可固化的聚氨酯橡胶，例如，MILLATHANE UV可固化的混炼型聚氨酯橡胶(TSE Industries Inc.,Clearwater,FL,USA)。混炼型聚氨酯橡胶可以通过使聚酯多元醇或聚醚多元醇与二异氰酸酯例如亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)在有或没有扩链剂的情况下反应而制成。
橡胶还可以包含添加剂。例如，添加剂可以包括多个聚合物链，所述多个聚合物链单独地具有接枝到聚合物链的马来酸酐部分。添加剂可以是已经通过将马来酸酐基团接枝到聚合物主链、端基或侧基中而被改性的官能化聚合物，包括具有接枝的马来酸酐的基于乙烯的聚合物(ethylene-based polymer)。添加剂可以是马来酸酐改性的聚合物，例如“FUSABOND”(由E.I.du Pont de Nemours and Company,Wilmington,DE,USA出售)。官能化聚合物可以包括改性的乙烯丙烯酸酯一氧化碳三元共聚物(ethylene acrylate carbonmonoxide terpolymer)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯、茂金属聚乙烯、乙烯丙烯橡胶和聚丙烯，其中对官能化聚合物的改性可以包括将马来酸酐接枝到官能化聚合物。在未固化橡胶配方中存在的添加剂的量可以高达10份每百份树脂(part per hundred resin)(phr)，或从约1phr至约8phr，或从约3phr至约6phr。
橡胶还可以包括填料；加工油(process oil)；和/或包括交联剂、交联加速剂和交联延迟剂(crosslinking retarder)中的至少一种的固化包(curing package)。填料的实例包括但不限于炭黑、二氧化硅和滑石。加工油的实例包括但不限于石蜡油和/或芳香油。交联剂的实例包括但不限于硫试剂或过氧化物试剂，例如二叔戊基过氧化物、二叔丁基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、二枯基过氧化物(DCP)、二(2-甲基-1-苯基-2-丙基)过氧化物、叔丁基-2-甲基-1-苯基-2-丙基过氧化物、二(叔丁基过氧)-二异丙基苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己炔-3,1,1-二(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、4,4-二(叔丁基过氧)-正丁基戊酸酯及其混合物。交联加速剂的实例包括但不限于N-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(CBZ)、N-氧二亚乙基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(N-oxydiethylene-2-benzothiazole sulfenamide)、N,N-二异丙基-2-苯并噻唑亚磺酰胺、2-巯基苯并噻唑、2-(2,4-二硝基苯基)巯基苯并噻唑、2-(2,6-二乙基-4-吗啉代硫基)苯并噻唑和二苯并噻唑基二硫化物；胍化合物，例如二苯基胍(DPG)、三苯基胍、二邻腈胍(diorthonitrileguanidine)、邻腈双胍(orthonitrile biguanide)和邻苯二甲酸二苯基胍(diphenylguanidine phthalate)；醛胺化合物或醛氨化合物，例如乙醛-苯胺反应产物、丁醛-苯胺缩合物、六亚甲基四胺和乙醛氨；咪唑啉化合物，例如2-巯基咪唑啉；硫脲化合物，例如二苯硫脲、二乙基硫脲、二丁基硫脲、三甲基硫脲和二邻甲苯基硫脲(diorthotolylthiourea)；秋兰姆化合物，例如四甲基秋兰姆单硫化物(tetramethylthiuram monosulfide)、四甲基秋兰姆二硫化物、四乙基秋兰姆二硫化物、四丁基秋兰姆二硫化物和五亚甲基秋兰姆四硫化物；二硫代甲酸盐化合物(dithioatecompound)，例如二甲基二硫代氨基甲酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸锌、二正丁基二硫代氨基甲酸锌、乙基苯基二硫代氨基甲酸锌、丁基苯基二硫代氨基甲酸锌、二甲基二硫代氨基甲酸钠、二甲基二硫代氨基甲酸硒和二甲基二硫代氨基甲酸碲；黄原酸盐化合物，例如二丁基黄原酸锌；以及其他化合物，例如锌白。交联延迟剂的实例包括但不限于烷氧基酚、儿茶酚和苯醌，以及烷氧基酚例如3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲醚。
在完成的结构中，弹性材料和/或橡胶包括至少某种水平的交联，是至少部分固化的，并且通常是完全固化的。当该结构用于物品中时，在成品中，橡胶是至少部分固化的，并且通常是完全固化的。或者换句话说，在包括橡胶的第一层和/或第二层中，橡胶是至少部分固化的。如本文所使用的，术语“部分固化”通常指的是具有小于或等于10-3摩尔每立方厘米或小于或等于10-5摩尔每立方厘米的相对低交联密度的化合物(例如橡胶)。例如，部分固化的第一组合物或第二组合物可以具有存在于交联部之间的从约15个至约1500个单体单元。动态力学分析(DMA)可以用于确定化合物的模量平台区(modulus plateau)。在高于化合物的玻璃化转变温度且低于化合物的熔点的模量平台区的区域中，交联密度与化合物的模量成正比。如本文所使用的，术语“固化”通常指的是具有相对高交联密度的化合物(例如橡胶)。例如，固化化合物的交联密度可以比未固化或部分固化的组合物的交联密度大至少20％、或大至少30％或大至少50％。
交联反应的实例包括但不限于自由基反应、离子反应(阴离子反应和阳离子反应两者)、加成反应和金属盐反应。交联反应可以由光化辐射引发，所述光化辐射包括热辐射、UV辐射、电子束辐射和其他类型的高能辐射。交联反应可以发生在硫化过程期间。
术语“部分固化”可以表示实现大体上完全固化所需的总聚合的至少约1％，可选择地至少约5％的发生率。术语“完全固化”意图意指大体上完全的固化，其中固化的程度为使得固化材料的物理性质在进一步暴露于诱导固化的条件(例如，温度、压力、固化剂的存在等)后不显著改变。
关于聚合物水凝胶，聚合物水凝胶分布在弹性材料中的整个未固化橡胶和/或固化橡胶中。在将未固化橡胶固化后，弹性材料中的聚合物水凝胶的至少一部分可以被固化橡胶包埋(例如，物理地包埋和/或化学地包埋)。聚合物水凝胶的一部分可以任选地被化学地(例如共价地或离子地)结合到弹性材料中的或者相邻的表面或结构中的固化橡胶。弹性材料中的大体上所有的聚合物水凝胶可以被固化橡胶(例如，物理地或化学地)包埋。
基于组合物或弹性材料中存在的树脂(即聚合物)组分的总重量，聚合物水凝胶在组合物和/或弹性材料中以约5重量百分比至约85重量百分比的量存在。可选择地，基于组合物或弹性材料的树脂组分的总重量，聚合物水凝胶以在从约10重量百分比至约80重量百分比；可选择地，约15重量百分比至约70重量百分比的范围内的量存在。换句话说，组合物和/或弹性材料可以包含从约5份每百份树脂(phr)、或约10phr至80phr或约15phr至70phr的聚合物水凝胶。在实施方案中，基于组合物的总重量，组合物和/或弹性材料包含从约0.5份每百份树脂至约85份每百份树脂的聚合物水凝胶，其中基于组合物的总重量，组合物包含从约5份每百份至约80份每百份的聚合物水凝胶，其中基于组合物的总重量，组合物包含从约10份每百份至约75份每百份的聚合物水凝胶，或其中基于组合物的总重量，组合物包含从约20份每百份至约70份每百份的聚合物水凝胶。
为了本公开内容的目的，术语“重量”指的是质量值，例如具有克、千克及类似的单位。此外，通过端点对数值范围的叙述包括端点和该数值范围内的所有数。例如，在从按重量计40％至按重量计60％范围内的浓度包括按重量计40％、按重量计60％的浓度以及它们之间的所有浓度(例如，40.1％、41％、45％、50％、52.5％、55％、59％等)。例如，在从40phr至60phr范围内的浓度包括40phr、60phr的浓度，以及它们之间的所有浓度(例如，40.1phr、41phr、45phr、50phr、52.5phr、55phr、59phr等)。
提供了关于组合物(例如，第二组合物)和/或弹性材料的聚合物水凝胶组分的另外的细节。组合物和/或弹性材料包括分布在组合物和/或弹性材料的整个橡胶(即未固化橡胶或固化橡胶)部分中的聚合物水凝胶。在将弹性材料固化后，组合物中的聚合物水凝胶的至少一部分可以被固化橡胶包埋(例如，物理地包埋和/或化学地包埋)。例如，聚合物水凝胶的一部分可以任选地被共价地结合到弹性材料中的固化橡胶，和/或弹性材料中的大体上所有的聚合物水凝胶可以被固化橡胶物理地包埋。
聚合物水凝胶可以是热固性水凝胶或热塑性水凝胶。聚合物水凝胶可以是弹性水凝胶，包括弹性热固性水凝胶或弹性热塑性水凝胶。聚合物水凝胶可以包括一种或更多种聚合物。聚合物可以选自：聚氨酯(包括弹性聚氨酯、热塑性聚氨酯(TPU)和弹性TPU)、聚酯、聚醚、聚酰胺、乙烯基聚合物(例如乙烯醇、乙烯酯、乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯等的共聚物)、聚丙烯腈、聚苯醚、聚碳酸酯、聚脲、聚苯乙烯、其共聚物(包括聚酯-聚氨酯、聚醚-聚氨酯、聚碳酸酯-聚氨酯、聚醚嵌段聚酰胺(PEBA)和苯乙烯嵌段共聚物)及其任何组合，如本文所描述的。聚合物可以包括选自由以下组成的组的一种或更多种聚合物：聚酯、聚醚、聚酰胺、聚氨酯、每一种的聚烯烃共聚物及其组合。聚合物水凝胶可以包括单一类型的聚合物水凝胶，或者两种或更多种类型的聚合物水凝胶的混合物。聚合物水凝胶可以包括聚氨酯水凝胶或基本上由聚氨酯水凝胶组成。弹性材料的聚合物网络可以包括一种或更多种聚氨酯水凝胶。聚氨酯水凝胶由一种或更多种二异氰酸酯和一种或更多种亲水性二醇制备。除了亲水性二醇之外，还可以使用疏水性二醇。聚合通常使用大致等量的二醇和二异氰酸酯进行。亲水性二醇的实例是聚乙二醇或乙二醇和丙二醇的共聚物。二异氰酸酯可以选自多种脂族二异氰酸酯或芳族二异氰酸酯。所得到的聚合物的相对疏水性由亲水性二醇的量和类型、疏水性二醇的类型和量以及二异氰酸酯的类型和量决定。
聚合物水凝胶可以包括聚脲水凝胶或基本上由聚脲水凝胶组成。弹性材料的聚合物网络可以包括一种或更多种聚脲水凝胶。聚脲水凝胶由一种或更多种二异氰酸酯和一种或更多种亲水性二胺制备。除了亲水性二胺之外，还可以使用疏水性二胺。聚合通常使用大致等量的二胺和二异氰酸酯进行。典型的亲水性二胺是胺封端的聚环氧乙烷和聚环氧乙烷/聚丙烯的胺封端的共聚物。实例是由Huntsman(The Woodlands,TX,USA)出售的JEFFAMINE二胺。二异氰酸酯可以选自多种脂族二异氰酸酯或芳族二异氰酸酯。所得到的聚合物的疏水性由亲水性二胺的量和类型、疏水性二胺的类型和量以及二异氰酸酯的类型和量决定。
聚合物水凝胶可以包括聚酯水凝胶或基本上由聚酯水凝胶组成。弹性材料的聚合物网络可以包括一种或更多种聚酯水凝胶。聚酯水凝胶可以由二羧酸(或二羧酸衍生物)和二醇制备，其中部分或所有的二醇是亲水性二醇。亲水性二醇的实例是聚乙二醇或乙二醇和丙二醇的共聚物。还可以使用第二疏水性二醇来控制最终聚合物的极性。可以使用一种或更多种二酸，其可以是芳族的或脂族的。还可以使用由亲水性二醇和羟基酸的内酯制备的嵌段聚酯。该内酯可以在亲水性二醇的每一端上进行聚合，以产生三嵌段聚合物。此外，这些三嵌段链段可以连接在一起以通过与二羧酸的反应产生多嵌段聚合物。
聚合物水凝胶可以包括聚碳酸酯水凝胶或基本上由聚碳酸酯水凝胶组成。弹性材料的聚合物网络可以包括一种或更多种聚碳酸酯水凝胶。聚碳酸酯典型地通过使二醇与光气或碳酸二酯反应来制备。当部分或所有的二醇是亲水性二醇时，产生亲水性聚碳酸酯。亲水性二醇的实例是乙二醇的羟基封端的聚醚或乙二醇与丙二醇的聚醚。还可以包括第二疏水性二醇以控制最终聚合物的极性。
聚合物水凝胶可以包括聚醚酰胺水凝胶或基本上由聚醚酰胺水凝胶组成。弹性材料的聚合物网络可以包括一种或更多种聚醚酰胺水凝胶。聚醚酰胺由二羧酸(或二羧酸衍生物)和聚醚二胺(在每一端上被氨基基团封端的聚醚)制备。亲水性胺封端的聚醚可以用于产生亲水性聚合物，该亲水性聚合物可以用水溶胀。疏水性二胺可以与亲水性二胺结合使用，以控制最终聚醚酰胺水凝胶的亲水性。此外，可以选择二羧酸链段的类型来控制聚醚酰胺水凝胶的极性和聚醚酰胺水凝胶的物理性质。典型的亲水性二胺是胺封端的聚环氧乙烷和聚环氧乙烷/聚丙烯的胺封端的共聚物。实例是由Huntsman(The Woodlands,TX,USA)出售的JEFFAMINE二胺。
聚合物水凝胶可以包括以下物质或基本上由以下物质组成：由烯属不饱和单体的加成聚合物形成的水凝胶。弹性材料的聚合物网络可以包括由烯属不饱和单体的加成聚合物形成的一种或更多种水凝胶。烯属不饱和单体的加成聚合物可以是无规聚合物。加成聚合物可以通过一种或更多种亲水性烯属不饱和单体和一种或更多种疏水性烯属不饱和单体的自由基聚合来制备。亲水性单体的实例是丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸、乙烯基磺酸、对苯乙烯磺酸钠、[3-(甲基丙烯酰基氨基)丙基]三甲基氯化铵、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、2-乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇的(甲基)丙烯酸酯和聚乙二醇单甲醚的(甲基)丙烯酸酯。疏水性单体的实例是C1至C4醇的(甲基)丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚苯乙烯甲基丙烯酸酯大分子单体和硅氧烷的单(甲基)丙烯酸酯。可以通过选择单体和每种单体类型的量来调节所得到的聚合物水凝胶的水吸收和物理特性。
烯属不饱和单体的加成聚合物可以是梳形聚合物。当单体中的一种是大分子单体(一端具有烯属不饱和基团的低聚物)时，产生梳形聚合物。在一种情况下，主链是亲水性的，而侧链是疏水性的。可选择地，梳形主链可以是疏水性的，而侧链是亲水性的。实例是疏水性单体例如苯乙烯与聚乙二醇的甲基丙烯酸单酯的主链。
烯属不饱和单体的加成聚合物可以是嵌段聚合物。烯属不饱和单体的嵌段聚合物可以通过诸如阴离子聚合或受控自由基聚合的方法来制备。在一个实例中，当聚合物具有亲水性嵌段和疏水性嵌段两者时产生水凝胶。该聚合物水凝胶可以是二嵌段聚合物(A-B)聚合物、三嵌段聚合物(A-B-A)或多嵌段聚合物。具有疏水性末端嵌段和亲水性中心嵌段的三嵌段聚合物对于这种应用可以是有用的。嵌段聚合物也可以通过其他手段来制备。聚丙烯腈聚合物的部分水解产生多嵌段聚合物，多嵌段聚合物具有被疏水性结构域(未水解的)分开的亲水性结构域(水解的)，使得部分水解的聚合物充当水凝胶。水解将丙烯腈单元转化为呈多嵌段模式的亲水性丙烯酰胺单元或丙烯酸单元。
聚合物水凝胶可以包括以下物质或基本上由以下物质组成：由共聚物形成的水凝胶。弹性材料的聚合物网络可以包括一种或更多种由共聚物形成的水凝胶。共聚物在每个聚合物链内组合两种或更多种类型的单体单元，以实现期望的一组性质。特别感兴趣的是聚氨酯/聚脲共聚物、聚氨酯/聚酯共聚物和聚酯/聚碳酸酯共聚物。
存在的聚合物水凝胶可以被表征为包括多个聚合物链或共聚物链，其中每个链被独立地选择以包括硬链段和软链段两者的组合。当聚合物水凝胶处于固体(非熔融)状态时，这些硬链段和软链段可以作为相分离区域存在于聚合物网络中。硬链段可以形成聚合物链主链的部分，并且可以呈现出高极性，这允许多个聚合物链的硬链段聚集在一起，或者彼此相互作用，以在聚合物网络中形成半结晶区域。典型地，在具有软链段和硬链段两者的聚合物水凝胶中，聚合物水凝胶的每个软链段独立地具有比每个硬链段更高水平的亲水性。
“半结晶”区域或“结晶”区域具有有序的分子结构，该有序的分子结构具有明确的熔点(sharp melting point)，该分子结构保持固体直到吸收给定量的热，并且然后迅速变化成低粘度液体。“赝晶(pseudo-crystalline)”区域具有晶体的性质，但不呈现出真正的晶体衍射图案。为了便于参考，术语“结晶区域”在本文中被用于统称聚合物水凝胶链的网络的结晶区域、半结晶区域和赝晶区域。在一些实例中，聚合物水凝胶的硬链段形成结晶区域。
相比之下，这些聚合物水凝胶的软链段可以是更长、更柔性的亲水性区域，并且可以形成允许弹性材料在吸收水的压力下膨胀和溶胀的网络。软链段可以构成水凝胶的无定形亲水性区域，或者弹性材料的交联部分的无定形亲水性区域。软链段或无定形区域还可以与硬链段一起形成聚合物水凝胶的聚合物链的主链的部分。另外，软链段或无定形区域的一个或更多个部分可以被接枝或以其他方式代表于软链段处从主链延伸的侧链。软链段中的每个可以独立地包括多个羟基基团、一个或更多个聚(环氧乙烷)(PEO)链段或两者。软链段或无定形区域可以共价地结合到硬链段或结晶区域(例如，通过氨基甲酸酯键)。例如，聚合物水凝胶可以包括共价地结合到硬链段的结晶区域的多个无定形亲水性区域。
聚合物水凝胶、或弹性材料的聚合物网络或两者可以包括多个聚合物链或共聚物链，使所述链的至少一部分包括物理地交联到其他硬链段的硬链段和共价地结合到硬链段的软链段，例如通过氨基甲酸酯基团或酯基团以及其他官能团。
聚合物水凝胶、或弹性材料的聚合物网络或它们两者可以包括多个聚合物链或共聚物链。聚合物链或共聚物链的至少一部分可以包括第一链段和第二链段，所述第一链段与共聚物链的其他硬链段形成至少结晶区域；所述第二链段例如共价地结合到第一链段的软链段(例如，具有聚醚链或一个或更多个醚基团的链段)。在该实例中，软链段形成水凝胶或交联聚合物网络的无定形区域。水凝胶或交联聚合物网络可以包括多个聚合物链或共聚物链，其中聚合物链或共聚物链的至少一部分具有亲水性链段。
聚合物水凝胶可以是脂族聚氨酯(TPU)树脂，其包括硬链段和软链段的组合，其中硬链段包括具有异氰酸酯基团的一个或更多个链段。硬链段可以包括由与作为扩链剂的1,4-丁二醇(1,4-BD)组合的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或4,4'-亚甲基双(环己基异氰酸酯)(HMDI)形成的链段，如式(F-1B)中所示。具有异氰酸酯基团的链段包括具有直接结合至由1,4-BD形成的链段的异氰酸酯基团的链段由。软链段可以由聚(环氧乙烷)(PEO)形成，如式(F-1A)中所示。反应产物或由硬链段HS和软链段SS两者形成的聚合物水凝胶可以对应于(F-1C)中所示的式，其中SS和HS分别对应于(F-1D)和(F-1E)中所示的式。聚合物水凝胶可以呈现出在约6：1至约100：1的范围内的在聚合物水凝胶的共聚物链中存在的软链段数目与硬链段数目的平均比(SS：HS)；可选择地，在约15：1至约99：1的范围内；可选择地，在约30：1至约95：1的范围内；可选择地，在约50：1至约90：1的范围内；可选择地，在75：1至85：1的范围内。随着共聚物的SS：HS比增大，更多的PEO存在于树脂的结构中。虽然不希望受理论所束缚，但据信，SS：HS比越高，共聚物的吸水能力越高并且与之相关的释放动力学越快。式F-1A至式F-1E的化学描述在下文提供。
Figure GDA0002697744990000401
如本文所使用的，术语“聚合物”指的是由多个被称为单体的重复结构单元形成的化合物。聚合物通常通过聚合反应形成，在聚合反应中，多个结构单元变成共价地结合在一起。当形成聚合物的单体单元全部具有相同的化学结构时，聚合物是均聚物。当聚合物包含两种或更多种具有不同化学结构的单体单元时，聚合物是共聚物。共聚物类型的一个实例是三元共聚物，其包括三种不同类型的单体单元。共聚物可以包括两种或更多种无规地分布在聚合物中的不同单体(例如，无规共聚物)。可选择地，包含多个第一类型的单体的一个或更多个嵌段可以结合到包含多个第二类型的单体的一个或更多个嵌段，形成嵌段共聚物。单个单体单元可以包括一个或更多个不同的化学官能团。
具有包括两种或更多种类型的化学官能团的重复单元的聚合物可以被称为具有两个或更多个链段。例如，具有相同化学结构的重复单元的聚合物可以被称为具有重复链段。基于链段的化学结构，链段通常被描述为相对较硬或较软，并且聚合物通常包括在单个单体单元中或在不同单体单元中彼此结合的相对较硬的链段和相对较软的链段。当聚合物包括重复链段时，物理相互作用或化学结合可以存在于链段内或链段之间，或者既存在于链段内又存在于链段之间。通常被称为硬链段的链段的实例包括包含氨基甲酸酯键的链段，其可以由使异氰酸酯与多元醇反应以形成聚氨酯来形成。通常被称为软链段的链段的实例包括包含烷氧基官能团的链段以及聚酯链段，包含烷氧基官能团的链段例如包含醚官能团或酯官能团的链段。可以基于链段中存在的官能团的名称(例如聚醚链段、聚酯链段)，以及基于发生反应以便形成链段的化学结构的名称(例如多元醇衍生的链段、异氰酸酯衍生的链段)，来提及链段。当提及特定官能团的链段或该链段衍生自的特定化学结构的链段时，应理解，聚合物可以含有高达10摩尔百分比的其他官能团的链段或衍生自其他化学结构的链段。例如，如本文所使用的，聚醚链段应理解为包括高达10摩尔百分比的非聚醚链段。
本公开内容的组合物可以是或可以包含热塑性材料。包含本公开内容的弹性材料的物品可以进一步包含热塑性材料。组合物和/或弹性材料的聚合物水凝胶可以是热塑性材料。除了聚合物水凝胶之外，该组合物还可以包含至少一种热塑性材料。通常，热塑性材料在被加热时软化或熔化，并且在冷却时返回至固态。当热塑性材料的温度升高到处于其软化温度或高于其软化温度的温度时，该热塑性材料从固态转变为软化状态，并且当其温度升高到处于其熔化温度或高于其熔化温度的温度时，该热塑性材料从固态转变为液态。当充分冷却时，热塑性材料从软化状态或液态转变为固态。这样，热塑性材料可以通过多次循环被软化或熔化、模制、冷却、再软化或再熔化、再模制和再次冷却。对于无定形热塑性聚合物，固态被理解为高于聚合物的玻璃化转变温度的“橡胶”态。当根据如下文描述的ASTMD3418-97测定时，热塑性材料可以具有从约90℃到约190℃的熔化温度，并且包括其中以1度的增量的所有子范围。当根据如下文描述的ASTM D3418-97测定时，热塑性材料可以具有从约93℃到约99℃的熔化温度。当根据如下文描述的ASTM D3418-97测定时，热塑性材料可以具有从约112℃到约118℃的熔化温度。
玻璃化转变温度是无定形聚合物从相对脆性的“玻璃”态转变为相对更柔性的“橡胶”态的温度。当根据如下文描述的ASTM D3418-97测定时，热塑性材料可以具有从约-20℃到约30℃的玻璃化转变温度。当根据如下文描述的ASTM D3418-97测定时，热塑性材料可以具有从约-13℃到约-7℃的玻璃化转变温度。当根据如下文描述的ASTM D3418-97测定时，热塑性材料可以具有从约17℃到约23℃的玻璃化转变温度。
当根据如下文描述的ASTM D1238-13在160℃使用2.16千克(kg)的重量进行测试时，热塑性材料可以具有从约10立方厘米每10分钟至约30立方厘米每10分钟(cm3/10min)的熔体流动指数。当根据如下文描述的ASTM D1238-13在160℃使用2.16kg的重量进行测试时，热塑性材料可以具有从约22cm3/10min至约28cm3/10min的熔体流动指数。
当根据如下文描述的冷鞋底物料屈折测试在弹性材料的基板上测试时，弹性材料可以具有约120,000次至约180,000次循环的冷鞋底物料屈折测试结果而没有开裂或白化。当根据如下文描述的冷鞋底物料屈折测试在弹性材料的基板上测试时，弹性材料可以具有约140,000至约160,000次循环的冷鞋底物料屈折测试结果而没有开裂或白化。
当在采用下文描述的修改的情况下根据用于硫化橡胶和热塑性橡胶以及热塑性弹性体-拉伸(Vulcanized Rubber and Thermoplastic Rubbers and ThermoplasticElastomers-Tension)的ASTM D412-98标准测试方法在基板上测定时，弹性材料可以具有约5兆帕(MPa)至约100MPa的模量。当在采用下文描述的修改的情况下根据用于硫化橡胶和热塑性橡胶以及热塑性弹性体-拉伸的ASTM D412-98标准测试方法在基板上测定时，弹性材料可以具有约20MPa至约80MPa的模量。
弹性材料是热固性材料。“热固性材料”被理解为指的是不能被加热并熔化的材料，因为其熔化温度处于或高于其分解温度。“热固性材料”指的是包含至少一种热固性聚合物的组合物。热固性聚合物和/或热固性材料可以使用光化辐射(例如热能、紫外线辐射、可见光辐射、高能辐射、红外线辐射)由前体(例如未固化或部分固化的聚合物或材料)来制备，以形成不再保持完全热塑性的部分固化或完全固化的聚合物或材料。在一些情况下，固化或部分固化的弹性材料可以保持一些热塑性性质，因为在升高的温度和/或压力部分地软化和模制弹性材料是可能的，但是熔化弹性材料不是可能的。例如，可以使用高压和/或催化剂来促进固化。固化过程是不可逆的，因为其导致前体的交联反应和/或聚合反应。未固化的组合物或部分固化的弹性材料在固化前可以是可延展的或液体。在一些情况下，未固化的组合物或部分固化的弹性材料可以被模制成它们的最终形状，或者被用作粘合剂。在硬化后，热固性材料不能被再熔化以便再成形，但软化它可以是可能的。纹理化的表面可以通过使组合物部分地或完全地固化以将纹理化的表面锁定到弹性材料中来形成。
组合物和/或弹性材料可以包括聚氨酯。包含弹性材料的物品还可以包括一种或更多种包含聚氨酯的组分。聚氨酯可以是热塑性聚氨酯(也被称为“TPU”)。可选择地，聚氨酯可以是热固性聚氨酯。另外，聚氨酯可以是弹性聚氨酯，包括弹性TPU或弹性热固性聚氨酯。弹性聚氨酯可以包括硬链段和软链段。硬链段可以包括氨基甲酸酯链段(例如异氰酸酯衍生的链段)或由氨基甲酸酯链段组成。软链段可以包括烷氧基链段(例如，包括聚醚链段、或聚酯链段或聚醚链段和聚酯链段的组合的多元醇衍生的链段)或由烷氧基链段组成。聚氨酯可以包括以下物质或基本上由以下物质组成：具有重复硬链段和重复软链段的弹性聚氨酯。
聚氨酯中的一种或更多种可以通过使一种或更多种异氰酸酯与一种或更多种多元醇聚合以产生聚合物链来产生，聚合物链具有如下文在式1中所示的氨基甲酸酯键(-N(CO)O-)，其中所述异氰酸酯各自优选地包括每分子两个或更多个异氰酸酯(-NCO)基团，例如每分子2个、3个或4个异氰酸酯基团(尽管也可以任选地包括单官能的异氰酸酯，例如作为链终止单元)。
Figure GDA0002697744990000441
每个R1基团和R2基团独立地是脂族基团或芳族基团。任选地，每个R2可以是相对亲水性的基团，包括具有一个或更多个羟基基团的基团。
另外，异氰酸酯还可以用一种或更多种桥接两种或更多种异氰酸酯的扩链剂来扩链，增加硬链段的长度。这可以产生如下文在式2中所示的聚氨酯聚合物链，其中R3包括扩链剂。如同每个R1和R2一样，每个R3独立地是脂族官能团或芳族官能团。
Figure GDA0002697744990000442
式1和式2中的每个R1基团可以基于所使用的特定的异氰酸酯独立地包括具有从3个至30个碳原子的直链或支链的基团，并且可以是脂族的、芳族的，或者包括脂族部分和芳族部分的组合。术语“脂族”指的是不包括具有离域π电子的环共轭的环体系(cyclicallyconjugated ring system)的、饱和或不饱和的有机分子或分子的部分。相比之下，术语“芳族”指的是具有带有离域π电子的环共轭的环体系的有机分子或分子的部分，其呈现出比具有定域π电子的假想环体系更大的稳定性。
基于形成聚合物的反应物化合物或单体的总重量，每个R1基团可以以按重量计约5％至约85％、按重量计从约5％至约70％、或按重量计从约10％至约50％的量存在。
在脂族实施方案中(来自脂族异氰酸酯)，每个R1基团可以包括直链脂族基团、支链脂族基团、脂环族基团或其组合。例如，每个R1基团可以包括具有从3个至20个碳原子的直链或支链的亚烷基基团(例如，具有从4个至15个碳原子的亚烷基，或具有从6个至10个碳原子的亚烷基)、一个或更多个具有从3个至8个碳原子的亚环烷基基团(例如，环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基或环辛基)及其组合。如本文所使用的，术语“烯烃”或“亚烷基”指的是二价的烃。当与术语Cn结合使用时，其意指烯烃或亚烷基基团具有“n”个碳原子。例如，C1-6亚烷基指的是具有例如1、2、3、4、5或6个碳原子的亚烷基基团。
用于产生聚氨酯聚合物链的合适的脂族二异氰酸酯的实例包括六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、亚丁基二异氰酸酯(BDI)、二异氰酸基环己基甲烷(HMDI)、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMDI)、二异氰酸基甲基环己烷、二异氰酸基甲基三环癸烷、降冰片烷二异氰酸酯(NDI)、环己烷二异氰酸酯(CHDI)、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)、二异氰酸基十二烷、赖氨酸二异氰酸酯及其组合。
异氰酸酯衍生的链段可以包括衍生自脂族二异氰酸酯的链段。大部分异氰酸酯衍生的链段可以包括衍生自脂族二异氰酸酯的链段。至少90％的异氰酸酯衍生的链段衍生自脂族二异氰酸酯。异氰酸酯衍生的链段可以基本上由衍生自脂族二异氰酸酯的链段组成。脂族二异氰酸酯衍生的链段可以大体上(例如，约50％或更多、约60％或更多、约70％或更多、约80％或更多、约90％或更多)衍生自直链的脂族二异氰酸酯。至少80％的脂族二异氰酸酯衍生的链段可以衍生自不含侧链的脂族二异氰酸酯。衍生自脂族二异氰酸酯的链段可以包括具有从2个至10个碳原子的直链的脂族二异氰酸酯。
当异氰酸酯衍生的链段衍生自芳族异氰酸酯时，每个R1基团可以包含一个或更多个芳族基团，例如苯基、萘基、四氢萘基、菲基、亚联苯基(biphenylenyl)、茚满基、茚基、蒽基和芴基。除非另有说明，否则芳族基团可以是未被取代的芳族基团或被取代的芳族基团，并且还可以包括杂芳族基团。“杂芳族”指的是单环或多环的(例如，稠合双环和稠合三环的)芳族环体系，其中一至四个环原子选自氧、氮或硫，并且其余的环原子是碳，并且其中该环体系通过任何环原子连接到分子的其余部分。合适的杂芳基基团的实例包括吡啶基基团、吡嗪基基团、嘧啶基基团、吡咯基基团、吡唑基基团、咪唑基基团、噻唑基基团、四唑基基团、噁唑基基团、异噁唑基基团、噻二唑基基团、噁二唑基基团、呋喃基基团、喹啉基基团、异喹啉基基团、苯并噁唑基基团、苯并咪唑基基团和苯并噻唑基基团。
用于产生聚氨酯聚合物链的合适的芳族二异氰酸酯的实例包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、与三羟甲基丙烷(TMP)的TDI加合物、亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)、二甲苯二异氰酸酯(XDI)、四甲基二甲苯基二异氰酸酯(TMXDI)、氢化的二甲苯基二异氰酸酯(HXDI)、萘1,5-二异氰酸酯(NDI)、1,5-四氢萘二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯(PPDI)、3,3'-二甲基二苯基-4,4'-二异氰酸酯(DDDI)、4,4'-二苄基二异氰酸酯(DBDI)、4-氯-1,3-亚苯基二异氰酸酯及其组合。聚合物链可以大体上不含芳族基团。
聚氨酯聚合物链可以由包括HMDI、TDI、MDI、H12脂族化合物及其组合的二异氰酸酯来产生。例如，聚氨酯可以包括一个或更多个由二异氰酸酯产生的聚氨酯聚合物链，所述二异氰酸酯包括HMDI、TDI、MDI、H12脂族化合物及其组合。
根据本公开内容，可以使用至少部分地交联的或可以交联的聚氨酯链。通过使多官能的异氰酸酯反应以形成聚氨酯，可以产生交联的或可交联的聚氨酯链。用于产生聚氨酯链的合适的三异氰酸酯的实例包括与三羟甲基丙烷(TMP)的TDI、HDI和IPDI加合物、缩脲二酮(uretdione)(即二聚异氰酸酯)、聚合MDI及其组合。
式2中的R3基团可以基于所使用的特定扩链剂多元醇而包括具有从2个至10个碳原子的直链或支链的基团，并且可以是例如脂族、芳族或醚或聚醚。用于产生聚氨酯的合适的扩链剂多元醇的实例包括乙二醇、乙二醇的低级低聚物(例如二乙二醇、三乙二醇和四乙二醇)、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、丙二醇的低级低聚物(例如，二丙二醇、三丙二醇和四丙二醇)、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、新戊二醇、1,4-环己二甲醇、2-乙基-1,6-己二醇、1-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、二羟基烷基化芳族化合物(例如，氢醌和间苯二酚的双(2-羟基乙基)醚、二甲苯-a,a-二醇、二甲苯-a,a-二醇的双(2-羟基乙基)醚及其组合。
式1和式2中的R2基团可以包括聚醚基团、聚酯基团、聚碳酸酯基团、脂族基团或芳族基团。基于反应物单体的总重量，每个R2基团可以以按重量计约5％至约85％、按重量计从约5％至约70％、或按重量计从约10％至约50％的量存在。
聚氨酯的至少一个R2基团包括聚醚链段(即，具有一个或更多个醚基团的链段)。合适的聚醚基团包括但不限于聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)、聚四氢呋喃(polytetrahydrofuran)(PTHF)、聚四亚甲基氧醚(polytetramethylene oxide)(PTMO)及其组合。如本文使用的术语“烷基”指的是含有一至三十个碳原子，例如一至二十个碳原子或一至十个碳原子的直链和支链的饱和烃基。当与术语Cn结合使用时，其意指烷基基团具有“n”个碳原子。例如，C4烷基指的是具有4个碳原子的烷基基团。C1-7烷基指的是具有涵盖整个范围(即，1-7个碳原子)以及所有亚组(例如，1-6、2-7、1-5、3-6、1、2、3、4、5、6和7个碳原子)的碳原子数的烷基基团。烷基基团的非限制性实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基(2-甲基丙基)、叔丁基(1,1-二甲基乙基)、3,3-二甲基戊基和2-乙基己基。除非另有说明，否则烷基基团可以是未被取代的烷基基团或被取代的烷基基团。
在聚氨酯的一些实例中，至少一个R2基团包括聚酯基团。聚酯基团可以衍生自一种或更多种二羟基醇(例如乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基戊二醇、1,5-二乙二醇、1,5-戊二醇、1,5-己二醇、1,2-十二烷二醇、环己烷二甲醇及其组合)与一种或更多种二羧酸(例如己二酸、琥珀酸、癸二酸、辛二酸、甲基己二酸、戊二酸、庚二酸、壬二酸、硫代二丙酸和柠康酸及其组合)的聚酯化。聚酯基团还可以衍生自聚碳酸酯预聚物，例如聚(六亚甲基碳酸酯)二醇(poly(hexamethylene carbonate)glycol)、聚(亚丙基碳酸酯)二醇、聚(四亚甲基碳酸酯)二醇和聚(九亚甲基碳酸酯)二醇(poly(nonanemethylene carbonate)glycol)。合适的聚酯可以包括例如聚己二酸乙二醇酯(PEA)、聚(己二酸-1,4-丁二醇酯)、聚(四亚甲基己二酸酯)、聚(六亚甲基己二酸酯)、聚己内酯、聚六亚甲基碳酸酯、聚(亚丙基碳酸酯)、聚(四亚甲基碳酸酯)、聚(九亚甲基碳酸酯)及其组合。
至少一个R2基团可以包括聚碳酸酯基团。聚碳酸酯基团可以衍生自一种或更多种二羟基醇(例如乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基戊二醇、1,5-二乙二醇、1,5-戊二醇、1,5-己二醇、1,2-十二烷二醇、环己烷二甲醇及其组合)与碳酸亚乙酯的反应。
脂族基团可以是直链的，并且可以包括，例如，具有从1个至20个碳原子的亚烷基链或具有从1个至20个碳原子的亚烯基链(例如，亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基、亚十一烷基、亚十二烷基、亚十三烷基、亚乙烯基、亚丙烯基、亚丁烯基、亚戊烯基、亚己烯基、亚庚烯基、亚辛烯基、亚壬烯基、亚癸烯基、亚十一烯基、亚十二烯基、亚十三烯基)。术语“烯烃”或“亚烷基”指的是二价的烃。术语“亚烯基”指的是具有至少一个双键的二价烃分子或分子的部分。
脂族基团和芳族基团可以被一个或更多个相对亲水性和/或带电荷的侧基取代。亲水性侧基可以包括一个或更多个(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个)羟基基团。亲水性侧基包括一个或更多个(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个)氨基基团。在一些情况下，亲水性侧基包括一个或更多个(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个)羧酸酯基团。例如，脂族基团可以包括一个或更多个聚丙烯酸基团。在一些情况下，亲水性侧基包括一个或更多个(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个)磺酸酯基团。在一些情况下，亲水性侧基包括一个或更多个(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个)磷酸酯基团。在一些实例中，亲水性侧基包括一个或更多个铵基团(例如叔铵和/或季铵)。在其他实例中，亲水性侧基包括一个或更多个两性离子基团(例如甜菜碱，诸如聚(羧基甜菜碱)(pCB)和膦酸铵基团例如磷脂酰胆碱基团)。
R2基团可以包括能够结合抗衡离子以使聚合物离子地交联并且形成离聚物的带电荷的基团。例如，R2是具有氨基侧基、羧酸酯侧基、磺酸酯侧基、磷酸酯侧基、铵侧基或两性离子侧基或其组合的脂族基团或芳族基团。
当存在亲水性侧基时，该亲水性侧基可以是至少一个聚醚基团，例如两个聚醚基团。在其他情况下，亲水性侧基是至少一种聚酯。亲水性侧基可以是聚内酯基团(例如聚乙烯吡咯烷酮)。亲水性侧基中的每个碳原子可以任选地被例如具有从1个至6个碳原子的烷基基团取代。脂族基团和芳族基团可以是接枝聚合物基团，其中侧基是均聚物基团(例如聚醚基团、聚酯基团、聚乙烯吡咯烷酮基团)。
亲水性侧基可以是聚醚基团(例如聚环氧乙烷(PEO)基团、聚乙二醇(PEG)基团)、聚乙烯吡咯烷酮基团、聚丙烯酸基团或其组合。
亲水性侧基可以通过连接基结合到脂族基团或芳族基团。连接基可以是能够将亲水性侧基连接到脂族基团或芳族基团的任何双官能小分子(例如，具有从1个至20个碳原子的双官能小分子)。例如，连接基可以包括如本文先前描述的二异氰酸酯基团，该二异氰酸酯基团在连接到亲水性侧基以及连接到脂族基团或芳族基团时形成氨基甲酸酯键。连接基可以是4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，如下所示。
Figure GDA0002697744990000491
亲水性侧基可以是聚环氧乙烷基团，并且连接基团可以是MDI，如下所示。
Figure GDA0002697744990000492
亲水性侧基可以被官能化，以使其能够任选地通过连接基结合至脂族基团或芳族基团。例如，当亲水性侧基包括烯烃基团时，该烯烃基团可以与含巯基的双官能分子(即，具有第二反应性基团例如羟基基团或氨基基团的分子)经历迈克尔加成(Michaeladdition)，产生亲水性基团，该亲水性基团可以使用第二反应性基团与聚合物主链任选地通过连接基进行反应。例如，当亲水性侧基是聚乙烯吡咯烷酮基团时，其可以与巯基乙醇上的巯基基团反应，以产生羟基官能化的聚乙烯吡咯烷酮，如下所示。
Figure GDA0002697744990000501
聚氨酯中的至少一个R2基团可以包括聚四亚甲基氧醚基团。聚氨酯中的至少一个R2基团可以包括用聚环氧乙烷基团或聚乙烯吡咯烷酮基团官能化的脂族多元醇基团，例如在欧洲专利第2 462 908号中描述的多元醇，该专利据此通过引用并入。例如，R2基团可以衍生自多元醇(例如季戊四醇或2,2,3-三羟基丙醇)与MDI衍生的甲氧基聚乙二醇(以获得如式6或式7中所示的化合物)或与MDI衍生的聚乙烯吡咯烷酮(以获得如式8或式9中所示的化合物)的反应产物，所述MDI衍生的甲氧基聚乙二醇和MDI衍生的聚乙烯吡咯烷酮之前已经与巯基乙醇反应，如下所示。
Figure GDA0002697744990000502
Figure GDA0002697744990000511
聚氨酯中的至少一个R2可以是聚硅氧烷。在这些情况下，R2基团可以衍生自式10的硅氧烷单体，例如美国专利第5,969,076号中公开的硅氧烷单体，该专利据此通过引用并入：
Figure GDA0002697744990000512
其中：a是1至10或更大(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9或10)；每个R4独立地是氢、具有从1个至18个碳原子的烷基基团、具有从2个至18个碳原子的烯基基团、芳基或聚醚；并且每个R5独立地是具有从1个至10个碳原子的亚烷基基团、聚醚或聚氨酯。
每个R4基团可以独立地是H、具有从1个至10个碳原子的烷基基团、具有从2个至10个碳原子的烯基基团、具有从1个至6个碳原子的芳基基团、聚乙烯基团、聚丙烯基团或聚丁烯基团。每个R4基团可以独立地选自由以下组成的组：甲基基团、乙基基团、正丙基基团、异丙基基团、正丁基基团、异丁基基团、仲丁基基团、叔丁基基团、乙烯基基团、丙烯基基团、苯基基团和聚乙烯基团。
每个R5基团可以独立地包括具有从1个至10个碳原子的亚烷基基团(例如亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基或亚癸基基团)。每个R5基团可以是聚醚基团(例如聚乙烯基团、聚丙烯基团或聚丁烯基团)。每个R5基团可以是聚氨酯基团。
任选地，聚氨酯可以包含至少部分地交联的聚合物网络，该聚合物网络包含作为聚氨酯的衍生物的聚合物链。交联水平可以是使得聚氨酯保持热塑性性质(即，交联的热塑性聚氨酯可以在本文描述的加工条件下熔化和再固化)。交联的聚氨酯可以是热固性聚合物。如下文在式11和式12中所示，该交联的聚合物网络可以通过使一种或更多种异氰酸酯与一种或更多种聚氨基化合物、聚巯基化合物(polysulfhydryl compound)或其组合聚合来产生：
Figure GDA0002697744990000521
其中变量如上文所描述。另外，异氰酸酯还可以用一种或更多种聚氨基或聚硫醇扩链剂来扩链，以桥接两种或更多种异氰酸酯，例如之前关于式2的聚氨酯所描述的。
聚氨酯链可以通过例如聚合物的氨基甲酸酯(urethane)或氨基甲酸酯(carbamate)基团(硬链段)之间的非极性相互作用或极性相互作用被物理地交联到另一聚氨酯链。式1中的R1基团以及式2中的R1基团和R3基团形成通常被称为“硬链段”的聚合物部分，并且R2基团形成通常被称为“软链段”的聚合物部分。软链段共价地结合到硬链段。具有物理地交联的硬链段和软链段的聚氨酯可以是亲水性聚氨酯(即包括热塑性聚氨酯的聚氨酯，其包含如本文公开的亲水性基团)。
聚氨酯中的一种或更多种可以通过使一种或更多种异氰酸酯与一种或更多种多元醇聚合以产生具有氨基甲酸酯键(-N(C＝O)O-)和一种或更多种水吸收增强部分(water-uptake enhancing moiety)的共聚物链来产生，其中聚合物链包含一种或更多种水吸收增强部分(例如聚合物链中的单体)。可以将水吸收增强部分添加到式1或式2的链(例如，添加在链内和/或作为侧链添加到链上)。包含水吸收增强部分可以能够形成聚氨酯水凝胶。
聚氨酯可以包括一个或更多个水吸收增强部分。水吸收增强部分可以具有至少一个亲水性基团(例如聚(环氧乙烷))、离子基团或潜在离子基团。聚氨酯可以通过将带有至少一个亲水性基团或可以被制成亲水性的基团(例如，通过化学改性例如中和)的部分并入聚合物链中来形成。例如，这些化合物可以是非离子型、阴离子型、阳离子型或两性离子型或其组合。在一个实例中，阴离子基团例如羧酸基团可以以非活性形式并入链中，并且随后被成盐化合物例如叔胺活化。其他水吸收增强部分也可以通过氨基甲酸酯键或脲键反应进入主链中，包括侧链或末端的亲水性环氧乙烷单元或脲基单元。
水吸收增强部分可以是包含羧基基团的部分。包含羧基基团的水吸收增强部分可以由具有通式(HO)xQ(COOH)y的羟基-羧酸形成，其中Q可以是含有1个至12个碳原子的直链或支链的二价烃基，并且x和y可以各自独立地是1至3。说明性实例包括二羟甲基丙酸(DMPA)、二羟甲基丁酸(DMBA)、柠檬酸、酒石酸、乙醇酸、乳酸、苹果酸、二羟基苹果酸、二羟基酒石酸及类似物及其混合物。
水吸收增强部分可以包括含有阴离子侧基的反应性聚合物多元醇组分，该反应性聚合物多元醇组分可以聚合到主链中以赋予聚氨酯水分散性特性。阴离子官能的聚合物多元醇可以包括阴离子聚酯多元醇、阴离子聚醚多元醇和阴离子聚碳酸酯多元醇，其中另外的细节在美国专利第5,334,690号中提供。
水吸收增强部分可以包含侧链亲水性单体。例如，包含侧链亲水性单体的水吸收增强部分可以包括环氧烷聚合物和共聚物，其中环氧烷基团具有从2-10个碳原子，如美国专利第6,897,281号中所示。另外类型的水吸收增强部分可以包括巯基乙酸、2,6-二羟基苯甲酸、磺基间苯二甲酸(sulfoisophthalic acid)、聚乙二醇及类似物及其混合物。在美国专利7,476,705中可以找到关于水吸收增强部分的另外的细节。
聚酰胺
组合物和/或弹性材料可以包括聚酰胺。包含弹性材料的物品还可以包括包含聚酰胺的一个或更多个部件。聚酰胺可以是热塑性聚酰胺或热固性聚酰胺。聚酰胺可以是弹性聚酰胺，包括弹性热塑性聚酰胺或弹性热固性聚酰胺。聚酰胺可以是具有相同化学结构的重复聚酰胺链段的聚酰胺均聚物。可选择地，聚酰胺可以包含许多具有不同聚酰胺化学结构的聚酰胺链段(例如，聚酰胺6链段、聚酰胺11链段、聚酰胺12链段、聚酰胺66链段等)。具有不同化学结构的聚酰胺链段可以无规地排列，或者可以排列为重复嵌段。
聚酰胺可以是共聚酰胺(即，包含聚酰胺链段和非聚酰胺链段的共聚物)。共聚酰胺的聚酰胺链段可以包括以下链段或由以下链段组成：聚酰胺6链段、聚酰胺11链段、聚酰胺12链段、聚酰胺66链段或其任何组合。共聚酰胺的聚酰胺链段可以无规地排列，或者可以排列为重复链段。聚酰胺链段可以包括以下链段或由以下链段组成：聚酰胺6链段、或聚酰胺12链段、或聚酰胺6链段和聚酰胺12链段两者。在其中共聚酰胺的聚酰胺链段包括聚酰胺6链段和聚酰胺12链段的实例中，链段可以无规地排列。共聚酰胺的非聚酰胺链段可以包括以下链段或由以下链段组成：聚醚链段、聚酯链段或聚醚链段和聚酯链段两者。共聚酰胺可以是嵌段共聚酰胺，或者可以是无规共聚酰胺。共聚酰胺可以由聚酰胺低聚物或预聚物与第二低聚物或预聚物形成共聚酰胺(即包含聚酰胺链段的共聚物)的缩聚来形成。任选地，第二预聚物可以是亲水性预聚物。
聚酰胺可以是含聚酰胺的嵌段共聚物。例如，嵌段共聚物可以具有重复的硬链段和重复的软链段。硬链段可以包括聚酰胺链段，并且软链段可以包括非聚酰胺链段。含聚酰胺的嵌段共聚物可以是弹性共聚物，该弹性共聚物包括具有重复的硬链段和重复的软链段的含聚酰胺的嵌段共聚物或由具有重复的硬链段和重复的软链段的含聚酰胺的嵌段共聚物组成。在包括具有重复的硬链段和软链段的嵌段共聚物的嵌段共聚物中，物理交联可以存在于链段内或链段之间，或链段内和链段之间两者。
聚酰胺本身或含聚酰胺的嵌段共聚物的聚酰胺链段可以衍生自聚酰胺预聚物例如内酰胺、氨基酸和/或二氨基化合物与二羧酸或其活化形式的缩合。所得到的聚酰胺链段包含酰胺键(-(CO)NH-)。术语“氨基酸”指的是具有至少一个氨基基团和至少一个羧基基团的分子。聚酰胺中的每个聚酰胺链段可以是相同的或不同的。
聚酰胺或含聚酰胺的嵌段共聚物的聚酰胺链段可以衍生自内酰胺和/或氨基酸的缩聚，并且可以包含具有下式13中所示的结构的酰胺链段，其中R6基团代表衍生自内酰胺或氨基酸的聚酰胺部分。
Figure GDA0002697744990000551
R6基团可以衍生自内酰胺。R6基团可以衍生自具有从3个至20个碳原子的内酰胺基团、或具有从4个至15个碳原子的内酰胺基团、或具有从6个至12个碳原子的内酰胺基团。R6基团可以衍生自己内酰胺或月桂内酰胺。R6基团可以衍生自一种或更多种氨基酸。R6基团可以衍生自具有从4个至25个碳原子的氨基酸基团、或具有从5个至20个碳原子的氨基酸基团、或具有从8个至15个碳原子的氨基酸基团。R6基团可以衍生自12-氨基月桂酸或11-氨基十一烷酸。
任选地，为了增加含聚酰胺的嵌段共聚物的相对亲水性程度，式13可以包括聚酰胺-聚醚嵌段共聚物链段，如下所示：
Figure GDA0002697744990000552
其中m是3-20，并且n是1-8。任选地，m是4-15或6-12(例如，6、7、8、9、10、11或12)，并且n是1、2或3。例如，m可以是11或12，并且n可以是1或3。聚酰胺或含聚酰胺的嵌段共聚物的聚酰胺链段可以衍生自二氨基化合物与二羧酸或其活化形式的缩合，并且可以包含具有下式15中所示的结构的酰胺链段，其中R7基团代表衍生自二氨基化合物的聚酰胺部分，并且R8基团代表衍生自二羧酸化合物的部分：
Figure GDA0002697744990000561
R7基团可以衍生自二氨基化合物，该二氨基化合物包含具有从4个至15个碳原子、或从5个至10个碳原子、或从6个至9个碳原子的脂族基团。二氨基化合物可以包含芳族基团，例如苯基、萘基、二甲苯基和甲苯基。R7基团可以衍生自的合适的二氨基化合物包括但不限于六亚甲基二胺(HMD)、四亚甲基二胺、三甲基六亚甲基二胺(TMD)、间二甲苯基二胺(MXD)和1,5-戊胺二胺(1,5-pentamine diamine)。R8基团可以衍生自二羧酸或其活化形式，包括具有从4个至15个碳原子、或从5个至12个碳原子、或从6个至10个碳原子的脂族基团。R8可以衍生自的二羧酸或其活化形式包括芳族基团，例如苯基、萘基、二甲苯基和甲苯基基团。R8可以衍生自的合适的羧酸或其活化形式包括己二酸、癸二酸、对苯二甲酸和间苯二甲酸。聚酰胺链可以大体上不含芳族基团。
聚酰胺(包括含聚酰胺的嵌段共聚物)的每个聚酰胺链段可以独立地衍生自选自由12-氨基月桂酸、己内酰胺、六亚甲基二胺和己二酸组成的组的聚酰胺预聚物。
聚酰胺可以包括聚(醚-嵌段-酰胺)或基本上由聚(醚-嵌段-酰胺)组成。聚(醚-嵌段-酰胺)可以由羧酸封端的聚酰胺预聚物与羟基封端的聚醚预聚物形成聚(醚-嵌段-酰胺)的缩聚来形成，如式16中所示：
Figure GDA0002697744990000562
聚(醚嵌段酰胺)聚合物可以通过含有反应性末端的聚酰胺嵌段与含有反应性末端的聚醚嵌段的缩聚来制备。实例包括：1)含有二胺链末端的聚酰胺嵌段与含有羧酸链末端的聚氧化烯嵌段；2)含有二羧酸链末端的聚酰胺嵌段与含有二胺链末端的聚氧化烯嵌段，所述含有二胺链末端的聚氧化烯嵌段通过已知为聚醚二醇的脂族二羟基化的α-ω聚氧化烯的氰乙基化和氢化获得；3)含有二羧酸链末端的聚酰胺嵌段与聚醚二醇，在这种特定情况下获得的产物是聚醚酯酰胺。聚(醚-嵌段-酰胺)的聚酰胺嵌段可以衍生自内酰胺、氨基酸和/或二氨基化合物与二羧酸，如之前描述的。聚醚嵌段可以衍生自一种或更多种选自由以下组成的组的聚醚：聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)、聚四氢呋喃(PTHF)、聚四亚甲基氧醚(PTMO)及其组合。
聚(醚嵌段酰胺)聚合物可以包括包含含有二羧酸链末端的聚酰胺嵌段的那些聚合物，所述含有二羧酸链末端的聚酰胺嵌段衍生自α,ω-氨基羧酸、内酰胺或二羧酸与二胺在链限制的二羧酸的存在下的缩合。在这种类型的聚(醚嵌段酰胺)聚合物中，可以使用α,ω-氨基羧酸例如氨基十一烷酸；可以使用内酰胺例如己内酰胺或月桂酰内酰胺；可以使用二羧酸例如己二酸、癸二酸或十二烷二酸；并且可以使用二胺例如六亚甲基二胺；或任何前述的各种组合。该共聚物可以包含聚酰胺嵌段，该聚酰胺嵌段包含聚酰胺12或聚酰胺6。
聚(醚嵌段酰胺)聚合物可以包括包含聚酰胺嵌段的那些聚合物，并且是低质量的，即它们具有从400至1000的数均分子量，所述包含聚酰胺嵌段的聚合物衍生自一种或更多种α,ω-氨基羧酸和/或一种或更多种含有从6个至12个碳原子的内酰胺在含有从4个至12个碳原子的二羧酸的存在下的缩合。在这种类型的聚(醚嵌段酰胺)聚合物中，可以使用α,ω-氨基羧酸例如氨基十一烷酸或氨基十二烷酸；可以使用二羧酸例如己二酸、癸二酸、间苯二甲酸、丁二酸、1,4-环己基二羧酸、对苯二甲酸、磺基间苯二甲酸的钠盐或锂盐、二聚脂肪酸(这些二聚脂肪酸具有至少98重量百分比的二聚体含量，并且优选地是氢化的)和十二烷二酸HOOC-(CH2)10-COOH；并且可以使用内酰胺例如己内酰胺和月桂酰内酰胺；或任何前述的各种组合。该共聚物可以包括聚酰胺嵌段，该聚酰胺嵌段通过月桂酰内酰胺在己二酸或十二烷二酸的存在下的缩合获得并且具有至少750的数均分子量，具有从约127℃至约130℃的熔化温度。可以选择聚酰胺嵌段的各种成分及其比例，以便获得小于150℃或从约90℃至约135℃的熔点。
聚(醚嵌段酰胺)聚合物可以包括包含聚酰胺嵌段的那些聚合物，所述包含聚酰胺嵌段的聚合物衍生自至少一种α,ω-氨基羧酸(或内酰胺)、至少一种二胺和至少一种二羧酸的缩合。在这种类型的共聚物中，α,ω-氨基羧酸、内酰胺和二羧酸可以选自上述的那些，且可以使用的二胺可以包括含有从6个至12个原子的脂族二胺，并且可以是无环的和/或饱和环状的，例如但不限于六亚甲基二胺、哌嗪、1-氨基乙基哌嗪、二氨基丙基哌嗪、四亚甲基二胺、八亚甲基二胺、十亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、1,5-二氨基己烷、2,2,4-三甲基-1,6-二氨基己烷、二胺多元醇、异佛尔内二胺(IPD)、甲基五亚甲基二胺(MPDM)、双(氨基环己基)甲烷(BACM)和双(3-甲基-4-氨基环己基)甲烷(BMACM)。
聚酰胺可以是热塑性聚酰胺，并且可以选择聚酰胺嵌段的成分和它们的比例，以便获得小于150℃的熔化温度，例如从约90℃至约135℃的熔点。可以选择热塑性聚酰胺嵌段的各种成分和它们的比例，以便获得小于150℃的熔点，例如从约90℃至约135℃的熔点。
聚酰胺嵌段的数均摩尔质量可以是从约300克每摩尔至约15,000克每摩尔、从约500克每摩尔至约10,000克每摩尔、从约500克每摩尔至约6,000克每摩尔、从约500克每摩尔至约5,000克每摩尔、或从约600克每摩尔至约5,000克每摩尔。聚醚嵌段的数均分子量可以在从约100至约6,000、从约400至约3000、或从约200至约3,000的范围内。聚(醚嵌段酰胺)聚合物的聚醚(PE)含量(x)可以是从约0.05至约0.8(即，从约5摩尔百分比至约80摩尔百分比)。聚醚嵌段可以以从约10重量百分比至约50重量百分比、从约20重量百分比至约40重量百分比、或从约30重量百分比至约40重量百分比的量存在于聚酰胺中。聚酰胺嵌段可以以从约50重量百分比至约90重量百分比、从约60重量百分比至约80重量百分比、或从约70重量百分比至约90重量百分比的量存在于聚酰胺中。
聚醚嵌段可以包含不同于环氧乙烷单元的单元，例如诸如环氧丙烷或聚四氢呋喃(其导致聚丁二醇序列)。还可以同时使用PEG嵌段，即由环氧乙烷单元组成的嵌段；聚丙二醇(PPG)嵌段，即由环氧丙烷单元组成的嵌段；以及聚(四亚甲基醚)二醇(PTMG)嵌段，即由四亚甲基二醇单元组成的嵌段，也被称为聚四氢呋喃。有利地使用PPG嵌段或PTMG嵌段。在这些含有聚酰胺嵌段和聚醚嵌段的共聚物中的聚醚嵌段的量可以是共聚物的从约10重量百分比至约50重量百分比、或从约35重量百分比至约50重量百分比。
包含聚酰胺嵌段和聚醚嵌段的共聚物可以通过用于附接聚酰胺嵌段和聚醚嵌段的任何手段来制备。在实践中，基本上使用两种工艺，一种是两步法，并且另一种是一步法。
在两步法中，首先制备具有二羧酸链末端的聚酰胺嵌段，并且然后在第二步中，将这些聚酰胺嵌段连接到聚醚嵌段。具有二羧酸链末端的聚酰胺嵌段衍生自聚酰胺前体在链终止剂二羧酸的存在下的缩合。如果聚酰胺前体仅是内酰胺或α,ω-氨基羧酸，则添加二羧酸。如果前体已经包含二羧酸，则相对于二胺的化学计量来说，这是过量使用的。反应通常发生在从约180℃至约300℃，例如从约200℃至约290℃，并且反应器中的压力可以设定为从约5巴至约30巴，并且被保持持续约2至3小时。反应器中的压力慢慢降低到大气压，并然后蒸馏掉过量的水，例如持续一个或两个小时。
在已经制备了具有羧酸端基的聚酰胺后，然后添加聚醚、多元醇和催化剂。聚醚的总量可以被分成一份或更多份并且以一份或更多份添加，催化剂也是可以这样。首先添加聚醚，并且聚醚和多元醇的OH端基与聚酰胺的COOH端基的反应开始，形成酯键并且消除水。通过蒸馏尽可能多地从反应混合物中移除水，并然后引入催化剂以便完成聚酰胺嵌段与聚醚嵌段的连接。该第二步在搅拌下优选地在至少50毫巴(5000帕斯卡)的真空下在使得反应物和获得的共聚物处于熔融状态的温度发生。举例来说，该温度可以是从约100℃至约400℃，例如从约200℃至约250℃。通过测量聚合物熔体施加在搅拌器上的扭矩或通过测量搅拌器消耗的电功率来监测反应。反应的结束由扭矩或目标功率的值来确定。催化剂被定义为通过酯化促进聚酰胺嵌段与聚醚嵌段的连接的任何产品。催化剂可以是选自由钛、锆和铪形成的组的金属(M)的衍生物。该衍生物可以由符合通式M(OR)4的四醇盐来制备，其中M代表钛、锆或铪，并且可以相同或不同的R代表具有从1个至24个碳原子的直链或支链的烷基基团。
催化剂可以包括金属(M)的盐，特别是(M)与有机酸的盐，以及(M)的氧化物和/或(M)的氢氧化物与有机酸的络合盐。有机酸可以是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、辛酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、环己烷羧酸、苯乙酸、苯甲酸、水杨酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸或巴豆酸。有机酸可以是乙酸或丙酸。M可以是锆，并且这样的盐被称为氧锆基盐(zirconyl salt)，例如，以名称乙酸氧锆(zirconyl acetate)出售的市售产品。
催化剂的重量比例可以从二羧酸聚酰胺与聚醚二醇和多元醇的混合物的重量的约0.01％至约5％变化。催化剂的重量比例可以从二羧酸聚酰胺与聚醚二醇和多元醇的混合物的重量的约0.05％至约2％变化。
在一步法中，聚酰胺前体、链终止剂和聚醚被共混在一起；然后所获得的是基本上具有高度可变的长度的聚醚嵌段和聚酰胺嵌段的聚合物，但还有已经随机地反应的多种反应物，这些反应物沿着聚合物链无规地分布。它们是与上述两步法中相同的反应物和相同的催化剂。如果聚酰胺前体仅仅是内酰胺，则添加少量水是有利的。该共聚物具有基本上相同的聚醚嵌段和相同的聚酰胺嵌段，但还有一小部分已经随机地反应的多种反应物，这些反应物沿着聚合物链无规地分布。如在上述两步法中的第一步中，反应器被关闭并在搅拌下被加热。确定的压力为从约5巴至约30巴。当压力不再变化时，将反应器置于减压下，同时仍然保持熔融反应物的剧烈搅拌。如先前在两步法的情况下那样监测反应。
聚酰胺嵌段与聚醚嵌段的适当比可以在单一聚(醚嵌段酰胺)中找到，或者可以在适当的平均组成的情况下使用两种或更多种不同组成的聚(醚嵌段酰胺)的共混物。可能有用的是，将具有高水平的聚酰胺基团的嵌段共聚物与具有较高水平的聚醚嵌段的嵌段共聚物共混，以产生具有聚(酰胺-嵌段-醚)共聚物的总共混物的约20重量百分比至约40重量百分比、或约30重量百分比至约35重量百分比的平均水平的聚醚嵌段的共混物。该共聚物可以包括两种不同的聚(醚-嵌段-酰胺)的共混物，该共混物包括至少一种具有低于35重量百分比的水平的聚醚嵌段的嵌段共聚物和具有至少45重量百分比的聚醚嵌段的第二聚(醚-嵌段-酰胺)。
示例性的市售共聚物包括但不限于以以下商标可得的那些共聚物：“VESTAMID”(Evonik Industries,Essen,Germany)；“PLATAMID”(Arkema,Colombes,France)，例如，产品代码H2694；“PEBAX”(Arkema)，例如产品代码“PEBAX MH1657”和“PEBAX MV1074”；“PEBAXRNEW”(Arkema)；“GRILAMID”(EMS-Chemie AG,Domat-EMS,Switzerland)；或还有由其他各供应商生产的其他类似材料。
聚酰胺可以通过例如聚合物的聚酰胺基团之间的非极性或极性的相互作用被物理地交联。在其中聚酰胺是共聚酰胺的实例中，共聚酰胺可以通过聚酰胺基团之间的相互作用以及任选地通过共聚物基团之间的相互作用被物理地交联。当共聚酰胺通过聚酰胺基团之间的相互作用被物理地交联时，聚酰胺链段可以形成被称为硬链段的聚合物部分，并且共聚物链段可以形成被称为软链段的聚合物部分。例如，当共聚酰胺是聚(醚-嵌段-酰胺)时，聚酰胺链段形成聚合物的硬链段，并且聚醚链段形成聚合物的软链段。因此，在一些实例中，聚合物可以包括物理地交联的聚合物网络，该聚合物网络具有一个或更多个带有酰胺键的聚合物链。
共聚酰胺的聚酰胺链段可以包括聚酰胺-11或聚酰胺-12，并且聚醚链段可以是选自由以下组成的组的链段：聚环氧乙烷链段、聚环氧丙烷链段和聚四亚甲基氧醚链段及其组合。
聚酰胺可以是部分或完全地共价交联的，如本文先前所描述。在一些情况下，聚酰胺中存在的交联度为使得，当其例如以纱线或纤维的形式被热加工以形成本公开内容的物品时，部分共价交联的热塑性聚酰胺保留足够的热塑性特征，使得部分共价交联的热塑性聚酰胺在加工期间熔化并且再固化。在其他情况下，交联聚酰胺是热固性聚合物。
聚酯
组合物和/或弹性材料可以包括聚酯。包含弹性材料的物品还可以包括包含聚酯的一个或更多个部件。聚酯可以包括热塑性聚酯或热固性聚酯。此外，聚酯可以是弹性聚酯，包括热塑性聚酯或热固性弹性聚酯。聚酯可以通过一种或更多种羧酸或其成酯衍生物(ester-forming derivative)与一种或更多种二价或多价的脂族醇、脂环族醇、芳族醇或芳代脂族醇(araliphatic alcohol)或双酚的反应来形成。聚酯可以是具有相同化学结构的重复聚酯链段的聚酯均聚物。可选择地，聚酯可以包含许多具有不同聚酯化学结构的聚酯链段(例如聚乙醇酸链段、聚乳酸链段、聚己内酯链段、聚羟基链烷酸酯链段(polyhydroxyalkanoate segment)、聚羟基丁酸酯链段等)。具有不同化学结构的聚酯链段可以无规地排列，或者可以排列为重复嵌段。
可以用于制备聚酯的示例性羧酸包括但不限于己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、壬烷二羧酸、癸烷二羧酸、十一烷二羧酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、烷基取代的或卤化的对苯二甲酸、烷基取代的或卤化的间苯二甲酸、硝基-对苯二甲酸、4,4'-二苯醚二羧酸、4,4'-二苯硫醚二羧酸、4,4'-二苯砜-二羧酸、4,4'-二苯基亚烷基二羧酸、萘-2,6-二羧酸、环己烷-1,4-二羧酸和环己烷-1,3-二羧酸。适用于制备聚酯的示例性二醇或酚包括但不限于乙二醇、二乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,2-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2,2,4-三甲基己二醇、对二甲苯二醇、1,4-环己二醇、1,4-环己烷二甲醇和双酚A。
聚酯可以是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸六亚甲基酯、聚对苯二甲酸-1,4-二甲基环己烷酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚间苯二甲酸乙二醇酯(PEI)、聚芳酯(PAR)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、液晶聚酯，或上述中的两种或更多种的共混物或混合物。
聚酯可以是共聚酯(即，包含聚酯链段和非聚酯链段的共聚物)。共聚酯可以是脂族共聚酯(即，其中聚酯链段和非聚酯链段两者均是脂族的共聚酯)。可选择地，共聚酯可以包含芳族链段。共聚酯的聚酯链段可以包括以下链段或基本上由以下链段组成：聚乙醇酸链段、聚乳酸链段、聚己内酯链段、聚羟基链烷酸酯链段、聚羟基丁酸酯链段或其任何组合。共聚酯的聚酯链段可以无规地排列，或者可以排列为重复嵌段。
例如，聚酯可以是嵌段共聚酯，该嵌段共聚酯具有是相对较硬的、相同化学结构的聚合物单元的重复嵌段(硬链段)以及是相对较软的、相同化学结构的重复嵌段(软链段)。在包括具有重复的硬链段和软链段的嵌段共聚酯的嵌段共聚酯中，物理交联可以存在于嵌段内或嵌段之间，或嵌段内和嵌段之间两者。聚合物可以包括具有重复的硬链段嵌段和重复的软链段嵌段的弹性共聚酯或基本上由这样的弹性共聚酯组成。
共聚酯的非聚酯链段可以包括以下链段或基本上由以下链段组成：聚醚链段、聚酰胺链段或聚醚链段和聚酰胺链段两者。共聚酯可以是嵌段共聚酯，或者可以是无规共聚酯。共聚酯可以由聚酯低聚物或预聚物与第二低聚物或预聚物形成嵌段共聚酯的缩聚来形成。任选地，第二预聚物可以是亲水性预聚物。例如，共聚酯可以由对苯二甲酸或萘二甲酸与乙二醇、1,4-丁二醇或1,3-丙二醇的缩聚来形成。共聚酯的实例包括聚己二酸乙二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯及其组合。共聚酰胺可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯或由聚对苯二甲酸乙二醇酯组成。
聚酯可以是包含以下中的一种或更多种的链段的嵌段共聚物：聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸六亚甲基酯、聚对苯二甲酸-1,4-二甲基环己烷酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚间苯二甲酸乙二醇酯(PEI)、聚芳酯(PAR)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)和液晶聚酯。例如，作为嵌段共聚物的合适的聚酯可以是PET/PEI共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯/四乙二醇共聚物、聚氧化烯二酰亚胺二酸/聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、或前述中的任何共聚物的共混物或混合物。
聚酯可以是生物可降解树脂，例如其中聚(α-羟基酸)例如聚乙醇酸或聚乳酸作为主要重复单元被包含的共聚聚酯。
所公开的聚酯可以通过技术人员已知的多种缩聚方法来制备，例如溶剂聚合工艺或熔体聚合工艺。
聚烯烃
组合物和/或弹性材料可以包括聚烯烃。包含弹性材料的物品还可以包括包含聚烯烃的一个或更多个部件。聚烯烃可以是热塑性聚烯烃或热固性聚烯烃。此外，聚烯烃可以是弹性聚烯烃，包括热塑性弹性聚烯烃或热固性弹性聚烯烃。示例性聚烯烃可以包括聚乙烯、聚丙烯和烯烃弹性体(例如，乙烯与具有4个至约8个碳原子的α-烯烃的茂金属催化的嵌段共聚物)。聚烯烃可以是包括以下的聚合物：聚乙烯、乙烯-α-烯烃共聚物、乙烯-丙烯橡胶(EPDM)、聚丁烯、聚异丁烯、聚-4-甲基戊-1-烯、聚异戊二烯、聚丁二烯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物和烯烃弹性体，例如从聚丙烯(PP)和乙烯-丙烯橡胶(EPDM)获得的动态交联聚合物(dynamically cross-linked polymer)，以及前述的共混物或混合物。另外的示例性聚烯烃包括环烯烃例如环戊烯或降冰片烯的聚合物。
应当理解的是，可以任选地交联的聚乙烯包括多种聚乙烯，包括低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、(VLDPE)和(ULDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、高密度和高分子量聚乙烯(HDPE-HMW)、高密度和超高分子量聚乙烯(HDPE-UHMW)，以及任何前述聚乙烯的共混物或混合物。聚乙烯还可以是衍生自与以下物质共聚的、单烯烃和二烯烃的单体的聚乙烯共聚物：乙烯基、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、乙烯醇和/或乙酸乙烯酯。包含乙酸乙烯酯衍生的单元的聚烯烃共聚物可以是高乙酸乙烯酯含量的共聚物，例如大于约50重量百分比的乙酸乙烯酯衍生的组合物。
聚烯烃可以通过本领域技术人员熟知的方法(例如，使用过氧化物引发剂、热和/或光)经由自由基聚合、阳离子聚合和/或阴离子聚合来形成。所公开的聚烯烃可以在高压下和在升高的温度通过自由基聚合来制备。可选择地，聚烯烃可以通过使用催化剂的催化聚合来制备，所述催化剂通常含有来自IVb族、Vb族、VIb族或VIII族的金属的一种或更多种金属。催化剂通常具有与IVb族、Vb族、VIb族或VIII族金属络合的一种或多于一种配体，配体通常是氧化物、卤化物、醇化物、酯、醚、胺、烷基、烯基和/或可以对位配位或邻位配位的芳基。金属络合物可以呈游离形式或固定在基底上，通常固定在活化的氯化镁、氯化钛(III)、氧化铝或氧化硅上。金属催化剂可以可溶于或不溶于聚合介质。催化剂可以本身用于聚合，或者可以使用另外的活化剂，通常是Ia族、IIa族和/或IIIa族金属烷基化合物、金属氢化物、金属烷基卤化物、金属烷基氧化物或金属烷基氧烷(metal alkyloxane)。活化剂可以方便地用另外的酯基团、醚基团、胺基团或甲硅烷基醚基团改性。
合适的聚烯烃可以通过如本文描述的单烯烃和二烯烃的单体的聚合来制备。可以用于制备聚烯烃的示例性单体包括但不限于乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、2-甲基-1-丙烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、5-甲基-1-己烯及其混合物。
合适的乙烯-α-烯烃共聚物可以通过乙烯与具有3至12的碳数的α-烯烃例如丙烯、1-丁烯、1-己烯、辛烯-1,4-甲基-1-戊烯或类似物的共聚来获得。
合适的动态交联聚合物可以通过使作为软链段的橡胶组分交联，而同时通过使用诸如班伯里混合机(Banbury mixer)和双轴挤出机的捏合机将诸如PP的硬链段和诸如EPDM的软链段物理地分散来获得。
聚烯烃可以是聚烯烃的混合物，例如上文公开的两种或更多种聚烯烃的混合物。例如，合适的聚烯烃混合物可以是聚丙烯与聚异丁烯的混合物、聚丙烯与聚乙烯的混合物(例如PP/HDPE、PP/LDPE)或不同类型的聚乙烯的混合物(例如LDPE/HDPE)。
聚烯烃可以是合适的单烯烃单体的共聚物或合适的单烯烃单体与乙烯基单体的共聚物。示例性聚烯烃共聚物包括乙烯/丙烯共聚物、线型低密度聚乙烯(LLDPE)及其与低密度聚乙烯(LDPE)、丙烯/丁-1-烯共聚物、丙烯/异丁烯共聚物、乙烯/丁-1-烯共聚物、乙烯/己烯共聚物、乙烯/甲基戊烯共聚物、乙烯/庚烯共聚物、乙烯/辛烯共聚物、丙烯/丁二烯共聚物、异丁烯/异戊二烯共聚物、乙烯/丙烯酸烷基酯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸烷基酯共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物的混合物，以及它们与一氧化碳或乙烯/丙烯酸共聚物的共聚物，及它们的盐(离聚物)，以及乙烯与丙烯和诸如己二烯、二环戊二烯或亚乙基-降冰片烯的二烯的三元共聚物；以及这样的共聚物彼此之间以及与上文1)中提及的聚合物的混合物，例如聚丙烯/乙烯-丙烯共聚物、LDPE/乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、LDPE/乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、LLDPE/EVA、LLDPE/EAA以及交替或无规的聚亚烷基/一氧化碳共聚物(alternating or random polyalkylene/carbon monoxide copolymer)及其与其他聚合物例如聚酰胺的混合物。
聚烯烃可以是聚丙烯均聚物、聚丙烯共聚物、聚丙烯无规共聚物、聚丙烯嵌段共聚物、聚乙烯均聚物、聚乙烯无规共聚物、聚乙烯嵌段共聚物、低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)，或者前述聚合物中的一种或更多种的共混物或混合物。
聚烯烃可以是聚丙烯。如本文使用的，术语“聚丙烯”意图涵盖任何包含丙烯单体的聚合物组合物，所述丙烯单体是单独的或是与其他无规选择和定向的聚烯烃、二烯或其他单体(例如乙烯、丁烯及类似物)的混合物或共聚物。这样的术语还涵盖成分单体的任何不同的构型和排列(例如无规立构、间规立构、全同立构及类似的)。因此，如应用于纤维的该术语意图涵盖拉制聚合物(drawn polymer)的实际的长股线、带、缝线及类似物。聚丙烯可以具有任何标准熔体流动(通过测试)；然而，标准纤维级聚丙烯树脂具有在约1和1000之间的熔体流动指数范围。
聚烯烃可以是聚乙烯。如本文使用的，术语“聚乙烯”意图涵盖任何包含乙烯单体的聚合物组合物，所述乙烯单体是单独的或是与其他无规选择和定向的聚烯烃、二烯或其他单体(例如丙烯、丁烯及类似物)的混合物或共聚物。这样的术语还涵盖成分单体的任何不同的构型和排列(例如无规立构、间规立构、全同立构及类似的)。因此，如应用于纤维的该术语意图涵盖拉制聚合物的实际的长股线、带、缝线及类似物。聚乙烯可以具有任何标准熔体流动(通过测试)；然而，标准纤维级聚乙烯树脂具有在约1和1000之间的熔体流动指数范围。
组合物和/或弹性材料还可以包括一种或更多种加工助剂。包含弹性材料的物品还可以包括包含一种或更多种加工助剂的一个或更多个部件。加工助剂可以是非聚合物材料。这些加工助剂可以独立地选自包括但不限于以下的组：固化剂、引发剂、增塑剂、脱模剂、润滑剂、抗氧化剂、阻燃剂、染料、颜料、增强填料和非增强填料、纤维增强剂和光稳定剂。
组合物可以是热塑性组合物。例如，热塑性组合物可以包括热塑性聚氨酯、热塑性聚酯、热塑性聚酰胺、热塑性聚烯烃中的一种或更多种、或含有任何前述的共聚物或组合。
热塑性组合物可以具有约80℃至约140℃的软化点或熔点。热塑性组合物的温度可以升高到处于或高于以下的温度：蠕变松弛温度(creep relaxation temperature)(Tcr)、维卡软化温度(Tvs)、热变形温度(heat deflection temperature)(Thd)和/或熔化温度(Tm)。在方面中，当温度保持处于或高于热塑性组合物的蠕变松弛温度、热变形温度、维卡软化温度或熔化温度时，可以使用热塑性组合物来附接层或结构。在允许热塑性组合物的温度下降到低于热塑性组合物的蠕变松弛温度、热变形温度、维卡软化温度或熔化温度之后，可以使用热塑性组合物来附接层或结构，只要热塑性组合物仅部分再固化，它就可以用于附接结构或层。
通常，热塑性组合物可以具有约80℃至约140℃、或从约90℃至约130℃或约100℃至约120℃的蠕变松弛温度(Tcr)。通常，热塑性组合物可以具有约80℃至约140℃、或从约90℃至约130℃或约100℃至约120℃的维卡软化温度(Tvs)。通常，热塑性组合物可以具有约80℃至约140℃、或从约90℃至约130℃或约100℃至约120℃的热变形温度(Thd)。通常，热塑性组合物可以具有约80℃至约140℃、或从约90℃至约130℃或约100℃至约120℃的熔化温度(Tm)
弹性材料是热固性组合物。热固性组合物可以包括热固性聚氨酯聚合物、热固性聚脲聚合物、热固性聚酰胺聚合物、热固性聚烯烃聚合物或热固性硅氧烷聚合物、或含有前述中的任何聚合物的共聚物或组合。
除了弹性材料之外，本公开内容的物品可以包括聚合物泡沫组合物。例如，聚合物泡沫组合物可以包含聚烯烃泡沫、聚氨酯泡沫、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)泡沫、丙烯泡沫或其组合。聚合物泡沫组合物可以包括与赋予组合物另外的特性或性质的一种或更多种另外的材料的共混物。聚合物泡沫组合物可以包含一种或更多种其他组分。泡沫组合物可以包含化学发泡剂，例如碳酸盐、碳酸氢盐、羧酸、偶氮化合物、异氰酸盐、过硫酸盐、过氧化物或其组合。泡沫组合物可以包含约1份每百份树脂至约10份每百份树脂或约3份每百份树脂至约7份每百份树脂的化学发泡剂。化学发泡剂具有约130℃至约160℃或约135℃至约155℃的分解温度。泡沫组合物可以包含交联剂，例如脂族不饱和酰胺，例如亚甲基双丙烯酰基-或-甲基丙烯酰胺或亚乙基双丙烯酰胺；多元醇或烷氧基化多元醇与烯属不饱和酸的脂族酯，例如丁二醇或乙二醇、聚乙二醇或三羟甲基丙烷的二(甲基)丙烯酸酯或三(甲基)丙烯酸酯；三羟甲基丙烷的二丙烯酸酯和三丙烯酸酯；甘油和季戊四醇的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯；烯丙基化合物，例如(甲基)丙烯酸烯丙酯、烷氧基化的(甲基)丙烯酸烯丙酯、氰尿酸三烯丙酯、异氰尿酸三烯丙酯、马来酸二烯丙酯、聚烯丙基酯、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、包含至少两个乙烯基基团的聚硅氧烷、四烯丙氧基乙烷、四烯丙氧基乙烷、三烯丙基胺和四烯丙基乙二胺(tetraallylethylenediamine)；或其混合物。泡沫组合物可以包含约0.1份每百份树脂至约1.5份每百份树脂或约0.3份每百份树脂至约0.8份每百份树脂的交联剂。泡沫组合物可以包含氧化锌。氧化锌可以存在从约0.1份每百份树脂至约5份每百份树脂或约0.7份每百份树脂至约2份每百份树脂。泡沫组合物可以包含碳酸钙。碳酸钙可以存在从约1份每百份树脂至约10份每百份树脂或从约3份每百份树脂至约7份每百份树脂。泡沫组合物可以包含染料或颜料。基于树脂组合物的重量，染料或颜料以约0份每百份树脂至约10份每百份树脂或约0.5份每百份树脂至约5份每百份树脂的水平存在于树脂组合物中。
当弹性材料是鞋类物品或鞋类物品的部件例如鞋类物品的鞋外底时，弹性材料可以包含提供如用于这样的物品所必需或需要的、另外的耐磨性和耐久性的成分。该组合物可以通过依照如本文进一步描述的冷鞋底物料屈折测试的屈折测试。如本文进一步描述的，当依照ASTM D 5963-97测量时，该组合物可以具有合适的磨耗量(abrasion loss)。依照ASTM D5963-97a，使用材料取样程序，该组合物可以具有约0.07立方厘米(cm3)至约0.1立方厘米(cm3)、约0.08立方厘米(cm3)至约0.1立方厘米(cm3)或约0.08立方厘米(cm3)至约0.11立方厘米(cm3)的磨耗量。
物品的部件可以包括多种聚烯烃共聚物。共聚物可以是交替共聚物或无规共聚物或嵌段共聚物或接枝共聚物。共聚物可以是无规共聚物。共聚物可以包括多个重复单元，其中所述多个重复单元中的每个单独地衍生自具有约1个至约6个碳原子的烯烃单体。该共聚物可以包括多个重复单元，其中所述多个重复单元中的每个单独地衍生自选自由乙烯、丙烯、4-甲基-1-戊烯、1-丁烯、1-辛烯及其组合组成的组的单体。
聚烯烃共聚物可以是第一多个重复单元和第二多个重复单元的无规共聚物，并且第一多个重复单元中的每个重复单元衍生自乙烯，并且第二多个重复单元中的每个重复单元衍生自第二烯烃。第二烯烃可以是具有约1个至约6个碳原子的烯烃单体。第二烯烃可以包括丙烯、4-甲基-1-戊烯、1-丁烯或具有约3个至12个碳原子的其他直链或支链的末端烯烃。基于聚烯烃共聚物的总重量，聚烯烃共聚物可以包含按重量计约80％至约99％、约85％至约99％、约90％至约99％或约95％至约99％的聚烯烃重复单元。聚烯烃共聚物可以基本上由聚烯烃重复单元组成。聚合物组合物中的聚合物可以基本上由聚烯烃共聚物组成。
聚烯烃共聚物可以包含乙烯，即可以包含衍生自乙烯的重复单元。基于聚烯烃共聚物的总重量，聚烯烃共聚物可以包含按重量计约1％至约5％、约1％至约3％、约2％至约3％或约2％至约5％的乙烯。
聚烯烃共聚物可以大体上不含聚氨酯。聚烯烃共聚物的聚合物链可以大体上不含氨基甲酸酯重复单元。聚合物组合物可以大体上不含包含氨基甲酸酯重复单元的聚合物链。聚烯烃共聚物可以大体上不含聚酰胺基团。聚烯烃共聚物的聚合物链可以大体上不含酰胺重复单元。聚合物组合物可以大体上不含包含酰胺重复单元的聚合物链。
聚烯烃共聚物可以包含聚丙烯或者可以是聚丙烯共聚物。聚合物组合物的聚合物组分(即由组合物中存在的所有聚合物形成的聚合物组合物部分)可以基本上由聚丙烯共聚物组成。聚丙烯共聚物可以包括无规共聚物，例如乙烯和丙烯的无规共聚物。基于聚丙烯共聚物的总重量，聚丙烯共聚物可以包含按重量计约80％至约99％、约85％至约99％、约90％至约99％或约95％至约99％的丙烯重复单元。基于聚丙烯共聚物的总重量，聚丙烯共聚物可以包含按重量计约1％至约5％、约1％至约3％、约2％至约3％或约2％至约5％的乙烯。聚丙烯共聚物可以是无规共聚物，包括基于聚丙烯共聚物的总重量的按重量计约2％至约3％的第一多个重复单元和按重量计约80％至约99％的第二多个重复单元。
形成包含聚烯烃共聚物的组分的组合物可以包含树脂改性剂，该树脂改性剂可以改善弯曲耐久性(flexural durability)，同时保持合适的耐磨性。例如，包含树脂改性剂的组合物可以通过依照冷鞋底物料屈折测试使用基板取样程序的屈折测试，并且同时，当依照ASTM D 5963-97a使用材料取样程序测量时，该组合物仍然可以具有合适的磨耗量。当依照ASTM D5963-97a使用材料取样程序测量时，与没有树脂改性剂的大体上相似的组合物的磨耗量相比，包含树脂改性剂的组合物可以不具有磨耗量的显著变化。当依照ASTM D5963-97a使用材料取样程序测量时，当磨耗量的变化是约30％、约25％、约20％、约15％、约10％或更小时，如本文所使用的磨耗量的变化被认为不是显著的。
耐磨性和弯曲耐久性的组合可以与包含聚烯烃共聚物的组合物的总结晶度相关。当根据差示扫描量热计(DSC)测试使用材料取样程序测量时，该组合物可以具有约45％、约40％、约35％、约30％、约25％或更少的结晶度百分比。与不含树脂改性剂的大体上相似的组合物相比，树脂改性剂可以提供组合物的结晶度百分比的降低。当根据差示扫描量热计(DSC)测试使用材料取样程序测量时，该组合物可以具有比不含树脂改性剂的大体上相似的组合物的结晶度百分比小至少6个、至少5个、至少4个、至少3个或至少2个百分点的结晶度百分比。
树脂改性剂的有效量可以是基于组合物的总重量的按重量计约5％至约30％、约5％至约25％、约5％至约20％、约5％至约15％、约5％至约10％、约10％至约15％、约10％至约20％、约10％至约25％、或约10％至约30％。树脂改性剂的有效量可以是基于组合物的总重量的按重量计约20％、约15％、约10％、约5％或更少。
树脂改性剂可以包括多种已知的树脂改性剂。树脂改性剂可以是茂金属催化的共聚物，其主要包含全同立构丙烯重复单元，与基于沿着共聚物无规地分布的茂金属催化的共聚物的总重量的约11重量百分比-15重量百分比的乙烯重复单元。基于聚合物树脂改性剂的总重量，树脂改性剂可以包含按重量计约10％至约15％的乙烯重复单元。树脂改性剂可以是含有全同立构丙烯重复单元和乙烯重复单元的共聚物。
现在提供关于制造和使用该结构的方法的另外的细节。制造物品(例如，鞋类物品、服装物品或运动装备物品或各自的部件)的方法可以包括将如本文提供的结构附连到部件以形成物品。
关于鞋类物品，部件可以是用于鞋类物品的鞋面和/或用于鞋类物品的鞋底。例如，附接(例如，附连、结合、粘附、联接、缝合、缝制等)的步骤可以包括将鞋底和该结构附接，使得第一层是面向外的层，其被构造成是面向地面的。在另一个实例中，该结构可以附接到鞋面，其中第一层在鞋类物品上是面向外的。仅举几例，鞋面可以通过使用接合剂或粘合剂、通过机械连接器以及通过缝制或缝合被附接到结构的第二层或结构的第三层。当需要时，该方法还可以包括在部件和结构之间包括鞋底夹层。
还提供了制备用于该结构的第二层的方法。用于形成第二层的组合物可以包括聚合物水凝胶和未固化橡胶的混合物。在混合聚合物水凝胶以将其分散在未固化橡胶中之后，未固化的组合物可以是至少部分固化的或完全未固化的。基于组合物的总重量，聚合物水凝胶可以以在从约0.1重量百分比至约10重量百分比的范围内的量存在于组合物中。
关于混合聚合物水凝胶和未固化橡胶，将材料混合在一起，直到它们大体上共混，其中聚合物水凝胶分散在整个未固化橡胶中。混合可以使用而不限于啮合型内部混合器(intermeshing-type internal mixer)、切向型内部混合器、行星式混合器、碾磨机、带式共混器、锥形共混器、螺旋共混器(screw blender)、鼓式共混器、班伯里混合器(Banburymixer)或类似物来完成。更具体地，聚合物水凝胶和未固化橡胶可以在常规橡胶加工设备中调配。在典型的程序中，称量出组合物的所有组分。然后将未固化橡胶、聚合物水凝胶(例如热塑性聚氨酯水凝胶)和任何添加剂在常规混合器例如班伯里混合器中混合。如果需要，然后可以在辊磨机上进一步混合调配的组合物。可以将其他添加剂例如颜料(例如炭黑等)在固化之前的任何点添加到未固化的组合物中。在添加固化体系之前，可以允许组合物成熟持续数小时的时间段，可选择地，可以立即在辊磨机上添加包含固化体系的添加剂。
未固化的组合物可以使用光化辐射来固化，所述光化辐射的浓度和持续时间足以完全固化组合物以形成固化橡胶和聚合物水凝胶的固化混合物。将组合物完全固化可以在将结构的层彼此附接的步骤之前、期间或之后进行，或者在将结构附接到一个或更多个其他部件的步骤之前、期间或之后进行。第二层可以不被完全固化，直到与第一层接触使得第一层的第一组合物和第二层的第二组合物彼此交联而被固化。该结构可以使用挤出工艺、压延工艺、注射模制工艺、压缩模制工艺、热成型工艺或类似工艺中的一种或更多种来形成。
当第一层和/或第二层的组合物至少部分地固化或完全固化时，固化可以通过一种或更多种交联机制的发生来完成。这些交联机制可以经由使用以下非限制地发生：被热引发的交联剂，例如基于硫的或基于过氧化物的交联剂；或引发剂，以足以实现期望的固化程度的浓度和持续时间将橡胶暴露于光化辐射后，所述引发剂使可辐射固化的橡胶交联。
本公开内容提供了制备该结构的方法，该方法包括附接第一层的面向内的侧面和第二层的第一侧面。可以通过暴露第二层的区域形成一个或更多个通道，其中所述一个或更多个通道中的每个延伸穿过第一层的整个厚度到达第二层，包括在第一层中的第一通道侧壁和相对的第二通道侧壁，并且被构造成允许水接触第二层的暴露区域。第一层和第二层可以是未固化的或部分固化的，并且然后在硫化过程中随后固化。例如，固化过程可以导致第一层的橡胶的一部分与第二层的橡胶的一部分交联，形成将第一层和第二层彼此粘附的化学结合部(例如交联)。特别地，第一层中的橡胶可以与第二层中的橡胶交联，并且聚合物材料可以任选地与第一层中的橡胶和/或第二层中的橡胶交联。以此方式，第一层和第二层可以形成比使用粘合剂或类似物可能获得的更强的结合。在实施方案中，第二层可以布置在模具(未示出)中，并且然后第一层布置在第二层的顶部上。第一层和第二层可以经历硫化过程以形成鞋外底。鞋面或鞋面的部件可以任选地在硫化之前或之后布置在第二层上。在一些情况下，可能没有必要使用粘合剂进一步增强结合部。在这些情况下，第一部件和第二部件之间的界面可以大体上不含粘合剂。该方法可以与上文和本文描述的方法结合使用。
本公开内容提供形成鞋外底的方法和在被形成之后的所述鞋外底，所述方法包括：将第一组合物成形以形成第一部分，其中第一组合物包括第一未固化橡胶或第一部分固化的橡胶和以第一浓度的第一聚合物水凝胶的混合物，其中第一聚合物水凝胶分布在整个第一未固化橡胶或第一部分固化的橡胶中；以及固化第一部分以形成第一弹性材料，从而将第一未固化橡胶或第一部分固化的橡胶固化成第一完全固化的橡胶，并且在第一弹性材料中形成包括第一完全固化的橡胶的第一聚合物网络，其中第一聚合物水凝胶分布在整个第一聚合物网络中并且被第一聚合物网络包埋，并且任选地：将第二组合物成形包括将第二组合物放置在模具的第二区域中，所述第二区域是鞋外底的面向外的侧面，其中模具的第二区域被构造为形成通道和任选的附着摩擦力元件；将第一组合物成形并使第一部分的至少一个边缘与第二部分的至少一个边缘接触包括将第一组合物放置在模具的第一区域中，其中模具的第一区域被构造为形成用于通道的基底和任选的附着摩擦力元件，并且将第一组合物放置在模具的第一区域中包括使第二部分的第二侧面与第一部分的第一侧面接触；所述固化包括在模具中完全固化第一部分和第二部分两者以及将第一部分的第一侧面结合到第二部分的第二侧面；以及在所述固化之后，从模具中移除结合的第一部分和第二部分，其中通道和任选地附着摩擦力元件在鞋外底的面向外的侧面上。
取样程序
成品中部件的弹性材料的性质可以使用根据材料取样程序或部件取样程序制备和测量的样品来表征。材料取样程序用于获得本公开内容的材料的样品，该样品呈介质形式或以纯形式(即，在分层膜中没有任何结合的基底，例如在本文限定的组合物中发现的)被分离。当材料作为薄片、颗粒、粉末、小球或类似物被获得时，该材料以介质形式提供。如果不能以介质形式获得该材料的来源，则该材料可以从鞋类的鞋外底或者从共挤出的片材或网状物的背衬基底被切割、刮擦或研磨，从而分离呈介质形式的该材料。当需要时，呈介质形式的材料可以被挤出为具有大体上恒定的材料厚度(在平均材料厚度的+/-10％内)的网状物或片材，并且冷却以凝固所得到的网状物或片材。然后从所得到的网状物或片材切割具有4cm2的表面积的呈纯形式的材料的样品用于测试。
部件取样程序可以包括使用以下取样程序中的一个或更多个：
(A)—鞋类取样程序
当弹性材料是鞋类物品的部件(例如，结合到物品基底或基底)时，该程序用于获得弹性材料的样品。使用刀片从鞋类物品中切割物品样品，该物品样品包括呈非湿状态(例如，在约25℃和约20％相对湿度)的弹性材料。该过程通过以下来进行：将物品与相关的鞋类鞋面分离，并从物品的顶表面(例如，对应于顶表面)移除任何可以吸水并潜在地歪曲弹性材料的吸水测量结果的材料。例如，物品的顶表面可以被去皮、磨光、刮擦或以其他方式清洁，以移除任何可能潜在地自身吸水的鞋面粘合剂、纱线、纤维、泡沫及类似物。
所得到的样品包括所述部件和任何结合到该部件的物品基底，并且保持该部件与成品的相关基底之间的界面结合。因此，该测试可以模拟弹性材料作为鞋类物品的部分将如何表现。此外，这种样品在部件和基底之间的界面结合不太明确的情况下也是有用的，例如部件的弹性材料被高度扩散到成品的基底中的情况(例如，具有浓度梯度)。
样品在沿着物品的提供部件的大体上恒定厚度(在平均厚度的正或负10％内)的位置被获取，例如在物品的鞋前部区域、鞋中部区域或鞋跟区域中，并且具有约4.0平方厘米的表面积。在弹性材料不存在于具有4.0平方厘米表面积的任何节段中的物品上和/或厚度对于具有4.0平方厘米表面积的节段不是大体上恒定的情况下，可以获取横截面表面积较小的样品尺寸，并且相应地调整面积特定的测量结果。
(B)—服装取样程序
当弹性材料作为服装成品(例如，衣服或排除鞋类物品的其他物品)中的部件存在时，该程序用于获得弹性材料的样品。使用刀片从服装物品中切割呈干态的(例如，在约25℃和约20％相对湿度)包含部件的样品。该过程通过将服装物品的部件从服装物品的任何相关部件中分离来进行。例如，如果部件存在于衬衫的袖子上，则袖子部件可以从衣服的其余部分中移除，并且然后样品可以从袖子部件中移除。
如果可能，可以从部件的第二表面(例如，与包含弹性材料的面向外的表面相对的表面)移除任何剩余或残余的物质，所述物质可以吸收水并且潜在地歪曲弹性材料的吸水测量结果。例如，在使用期间不面向外的任何衬垫层(padding layer)或附加层可以从样品的第二侧面移除。例如，如果合适，第二表面可以被去皮、磨光、刮擦或以其他方式清洁，以移除任何可能潜在地自身吸水的鞋面粘合剂、纱线、纤维、泡沫及类似物。
所得到的样品可以包括存在于部件的侧面上的弹性材料以及附连到部件的任一个或更多个基底，所述部件的侧面被构造为在使用期间是面向外的，并且如果存在一个基底，则所得到的样品保持部件和相关基底之间的界面结合。因此，该测试可以模拟部件作为服装物品的一部分将如何表现。此外，该样品在部件和一个或更多个基底之间的界面结合不太明确的情况下也是有用的，例如弹性材料高度扩散到基底中的情况(例如，具有浓度梯度)。
样品在沿着服装物品的提供材料的大体上恒定厚度(在部件中存在的平均材料厚度的+/-10％之内)的位置被获取，从其中污垢将典型地在穿用期间积聚的部件的一部分获取，并且具有4.0平方厘米的表面积。在弹性材料不存在于具有4.0平方厘米表面积的任何节段中的成品上和/或厚度对于具有4.0平方厘米表面积的不是大体上恒定的情况下，可以获取横截面表面积较小的样品尺寸，并且相应地调整面积特定的测量结果。
(C)—装备取样程序
当弹性材料作为运动装备成品中的部件存在时(例如，当部件附连到一个或更多个基底时)，该程序用于获得弹性材料的样品。使用刀片从运动装备物品中切割呈干态的(例如，在约25℃和约20％相对湿度)包含弹性材料的样品。该过程通过将部件从运动装备成品中分离来进行。例如，如果部件存在于高尔夫球袋的一部分上，则包含弹性材料的高尔夫球袋的部分可以从高尔夫球袋的其余部分中移除。
如果可能，可以从部件的第二表面(例如，与包含弹性材料的面向外的表面相对的表面)移除任何剩余的物质，所述物质可以吸收水并且潜在地歪曲弹性材料的吸水测量结果。例如，在使用期间不面向外的任何衬垫层或附加层可以从样品的第二侧面移除。例如，如果合适，第二表面可以被去皮、磨光、刮擦或以其他方式清洁，以移除任何可能潜在地自身吸水的粘合剂、纱线、纤维、泡沫及类似物。
所得到的样品包括存在于部件的面向外的侧面上的弹性材料和附连到部件的任何基底，并且如果存在一个基底，则所得到的样品保持材料和相关的一个或更多个基底之间的界面结合。因此，该测试可以模拟部件作为运动装备物品的一部分将如何表现。此外，这种样品在部件和基底之间的界面结合不太明确的情况下也是有用的，例如弹性材料高度扩散到基底或基底中的情况(例如，具有浓度梯度)。
样品在沿着运动装备物品的部件的提供材料的大体上恒定厚度(在部件中存在的平均厚度的正或负10％之内)的位置被获取。此外，样品从其中污垢将典型地在穿用期间积聚的部件的一部分获取，并且具有4.0平方厘米的表面积。在部件不存在于具有4.0平方厘米表面积的任何节段中的成品上和/或部件厚度对于具有4.0平方厘米表面积的节段不是大体上恒定的情况下，可以获取横截面表面积较小的样品尺寸，并且相应地调整面积特定的测量结果。
测试方案
使用材料取样程序或鞋类取样程序作为部件取样程序，参照鞋类成品的部件描述以下测试程序。然而，相同的测试可以适用于采用服装取样程序和/或装备取样程序作为部件取样程序获取的样品。
(I)—水循环测试方案
该测试通过测量水的可逆吸收后发生的重量增加/损失来测量弹性材料的质量稳定性。通过从弹性材料的片材中冲压出2.54cm(1英寸)直径的圆盘来制备测试样品。在浸泡在水中之前，对每个测试样品称重，其中将质量记录为最接近的毫克作为“初始”质量。然后将测试样品浸泡在室温水中，持续18-24小时的时间间隔。为了测量弹性材料的总质量增加/损失，将测试样品从水中移除，并且用实验室擦拭物(laboratory wipe)拍干以移除游离的表面水。然后允许测试样品在环境实验室条件下干燥。每个测试样品的质量被递增地测量，直到在24小时时间段内实现稳定状态。然后测量每个测试样品的最终“干燥”质量，并且与对应的“初始”质量进行比较。
(II)—吸水能力测试方案
该测试测量样品(例如，采用上文讨论的部件取样程序获取)在预定浸泡持续时间之后弹性材料的吸水能力。样品最初在60℃干燥，直到在至少30分钟间隔的连续测量区间内没有重量变化(例如，在60℃的24小时干燥时间段典型地是合适的持续时间)。然后干样品的总重量(Wt，干样品)以克计进行测量。允许干样品冷却到25℃，并且完全浸入保持在25℃的去离子水浴中。在给定的浸泡持续时间之后，将样品从去离子水浴中移除，用布吸干以移除表面水，并且浸泡样品的总重量(Wt，湿样品)以克计进行测量。
可以使用任何合适的浸泡持续时间，其中24小时的浸泡持续时间被认为模拟本公开内容的亲水性树脂或水凝胶的饱和条件(即，亲水性树脂将处于其饱和状态)。因此，如本文所使用的，表述“具有在5分钟时的吸水能力”指的是5分钟的浸泡持续时间，表述“具有在1小时时的吸水能力”指的是1小时的浸泡持续时间，表述“具有在24小时时的吸水能力”指的是24小时的浸泡持续时间，及类似情况。如果在吸水能力值之后没有指示持续时间，则浸泡持续时间对应于24小时的时间段。在方面中，弹性材料可以具有“时间值”平衡吸水能力，其中时间值对应于浸泡的持续时间。例如，“30秒平衡吸水能力”对应于30秒的浸泡持续时间，2分钟平衡吸水能力对应于2分钟的浸泡持续时间，并且在多种浸泡持续时间依此类推。“0秒”的持续时间指的是干态，并且24小时的持续时间对应于弹性材料的饱和状态。
如可以理解的，按照鞋类取样程序获取的样品的总重量包括干燥或浸泡时的材料的重量(干样品Wt.或湿样品Wt.)，并且需要从样品测量结果中减去基底的重量(基底Wt.)。
基底的重量(基底Wt.)使用样品表面积(例如，4.0平方厘米)、样品中基底的平均测量厚度和基底材料的平均密度来计算。可选择地，如果基底的材料的密度未知或不可获得，则基底的重量(基底Wt.)通过使用与原始样品所使用的相同的取样程序并且具有与原始样品相同的尺寸(表面积和膜厚度/基底厚度)获取第二样品来确定。然后用刀片将第二样品的材料从第二样品的基底中切开，以提供分离的基底。然后将分离的基底在60℃干燥持续24小时，这可以与原始样品干燥同时进行。分离的基底的重量(基底Wt.)然后以克计进行测量。
然后从干燥的和浸泡的原始样品的重量(干样品Wt.或湿样品Wt.)中减去所得到的基底重量(基底Wt.)，以提供干燥的和浸泡的材料的重量(干部件Wt.或湿部件Wt.)，如等式1和等式2所描绘的。
干部件Wt.＝干样品Wt.-基底Wt.(等式1)
湿部件Wt.＝湿样品Wt.-基底Wt.(等式2)
然后从浸泡部件的重量(湿部件Wt.)中减去干部件的重量(干部件Wt.)，以提供由该部件吸收的水的重量，然后将该水的重量除以干部件的重量(干部件Wt.)，以提供作为百分比的给定浸泡持续时间的吸水能力，如下文通过等式3所描绘的。
Figure GDA0002697744990000781
例如，在1小时50％的吸水能力意味着在浸泡持续1小时之后浸泡部件重量是其干态重量的1.5倍。类似地，在24小时500％的吸水能力意味着在浸泡持续24小时之后浸泡部件重量是其干态重量的5倍。
(III)—吸水速率测试方案
该测试通过用一维扩散模型将随样品的浸泡时间变化的重量增加建模来测量弹性材料的吸水速率。样品可以用上文讨论的包括鞋类取样程序的任何取样程序来获取。样品在60℃干燥，直到在至少30分钟间隔的连续测量区间内没有重量变化(在60℃的24小时干燥时间段典型地是合适的持续时间)。然后干样品的总重量(干样品Wt.)以克计进行测量。此外，测量干样品的部件的平均厚度，用于计算吸水速率，如下文所解释的。
干样品被允许冷却至25℃，并且完全浸入维持在25℃的去离子水浴中。在1分钟、2分钟、4分钟、9分钟、16分钟和25分钟的浸泡持续时间之间，将样品从去离子水浴中移除，用布吸干以移除表面水，并且在特定的浸泡持续时间数据点(例如，1分钟、2分钟、4分钟、9分钟、16分钟或25分钟)测量浸泡样品的总重量(湿样品Wt.)。
浸泡样品的暴露的表面积还采用卡尺测量，用于确定比增重(specific weightgain)，如下文所解释的。暴露的表面积指的是当完全浸入浴中时与去离子水接触的表面积。对于使用鞋类取样程序获得的样品，样品仅具有一个主要的暴露的表面。为方便起见，样品的周边边缘的表面积由于其相对小的尺寸而被忽略。
在测量之间，所测量的样品完全浸回去离子水浴中。1分钟、2分钟、4分钟、9分钟、16分钟和25分钟的持续时间指的是样品完全浸入去离子水浴中的累积浸泡持续时间(即，在浸泡的第一分钟和第一次测量之后，样品在以2分钟标记进行测量之前返回浴持续浸泡另外一分钟)。
如上文所讨论的，在吸水能力测试中，按照鞋类取样程序获取的样品的总重量包括干燥的或浸泡的材料的重量(湿部件Wt.或干部件Wt.)和物品或背衬基底的重量(基底Wt.)。为了确定由于吸水引起的材料的重量变化，需要从样品重量测量结果中减去基底的重量(基底Wt.)。这可以使用上文在吸水能力测试中讨论的相同步骤来完成，以便为每次浸泡持续时间测量提供所得到的材料重量湿部件Wt.和干部件Wt.。
然后将每个浸泡样品的吸水的比增重(Wt.增重)计算为浸泡样品的重量(湿部件Wt.)和初始干样品的重量(干部件Wt.)之间的差，其中然后将所得到的差除以浸泡样品的暴露的表面积(A)，如等式4中所描绘的。
Figure GDA0002697744990000801
对于特定浸泡持续时间数据点(例如，1分钟、2分钟、4分钟、9分钟、16分钟或25分钟)，如上文所述。
然后，弹性材料的吸水速率被确定为比增重(Wt.G)相对于浸泡持续时间的时间(以分钟计)的平方根的斜率，如由数据点的最小二乘线性回归确定的。对于本公开内容的弹性材料，比增重(Wt.G.)相对于浸泡持续时间的时间(以分钟计)的平方根的图提供大体上线性的初始斜率(以通过线性回归分析提供吸水速率)。然而，在取决于部件厚度的一段时间之后，比增重将减慢，这表明吸水速率的降低，直到达到饱和状态。这被认为是由于随着吸水接近饱和，水充分扩散在整个弹性材料中，并且将取决于部件厚度而变化。
因此，对于具有小于0.3毫米的平均厚度(如上文所测量的)的部件，在线性回归分析中仅使用在1分钟、2分钟、4分钟和9分钟的比增重数据点。在这些情况下，在16分钟和25分钟的数据点可能由于吸水接近饱和而开始明显偏离线性斜率，并且从线性回归分析中被省略。相比之下，对于具有0.3毫米或更大的平均干燥厚度(如上文所测量的)的部件，在线性回归分析中使用在1分钟、2分钟、4分钟、9分钟、16分钟和25分钟的比增重数据点。定义样品的吸水速率的所得到的斜率具有重量/(表面积-时间的平方根)的单位，例如克/(米2-分钟1/2)或g/m2/√min。
此外，一些部件表面可以产生表面现象，该表面现象快速吸引和保留水分子(例如，经由表面氢键合或毛细管作用)，而实际上不将水分子吸入膜或基底中。因此，对于1分钟的样品，以及可能对于2分钟的样品，这些膜或基底的样品可以示出快速的比增重。然而，在那之后，进一步的增重是可忽略的。因此，线性回归分析仅在1分钟、2分钟和4分钟的数据点的比增重继续示出吸水的增加时才适用。如果不是这样，则认为该试验方法下的吸水速率为约零g/m2/√min。
(IV)—溶胀能力测试方案
该测试根据样品(例如，采用上文讨论的鞋类取样程序获取)在给定浸泡持续时间之后厚度和体积的增加来测量部件的溶胀能力。样品最初在60℃干燥，直到在至少30分钟间隔的连续测量区间内没有重量变化(24小时干燥时间段典型地是合适的持续时间)。然后测量干样品的尺寸(例如，矩形样品的厚度、长度和宽度；圆形样品的厚度和直径等)。干样品然后被完全浸入保持在25℃的去离子水浴中。在给定的浸泡持续时间之后，将样品从去离子水浴中移除，用布吸干以移除表面水，并且重新测量浸泡样品的相同尺寸。
可以使用任何合适的浸泡持续时间。因此，如本文所使用的，表述“具有在5分钟时时的溶胀厚度(或体积)增加”指的是5分钟的浸泡持续时间，表述“具有在1小时时的溶胀厚度(或体积)增加”指的是1小时的测试持续时间，表述“具有在24小时时的溶胀厚度(或体积)增加”指的是24小时的测试持续时间，及类似的。
部件的溶胀由以下决定：(1)干部件和浸泡部件之间厚度的增加，(2)干部件和浸泡部件之间体积的增加，或(3)两者。干部件和浸泡部件之间厚度的增加通过从浸泡部件的测量厚度中减去初始干部件的测量厚度来计算。类似地，干部件和浸泡部件之间体积的增加通过从浸泡部件的测量体积中减去初始干部件的测量体积来计算。厚度和体积的增加还可以被分别表示为相对于干厚度或干体积的百分比增加。
项目
项目1.一种结构，包括：
第一层，所述第一层具有面向外的侧面和与所述面向外的侧面相对的面向内的侧面，其中所述第一层大体上不可渗透水；和
第二层，所述第二层附接到所述第一层的所述面向内的侧面，其中所述第二层是水可溶胀的；
其中所述第一层包括延伸穿过所述第一层的整个厚度到达所述第二层的一个或更多个通道，
所述一个或更多个通道暴露所述第二层的区域，
所述一个或更多个通道允许水接触所述第二层的暴露区域，
所述一个或更多个通道中的每个具有在所述第一层中的第一通道侧壁和在所述第一层中的相对的第二通道侧壁，并且
当所述第二层的所述暴露区域大体上干燥时，所述第一侧壁具有相对于所述第二侧壁的第一位置，并且当所述暴露区域吸收水并且溶胀时，所述第一侧壁具有相对于所述第二侧壁的第二位置，其中所述第二位置与所述第一位置在沿着至少一个通道的长度、宽度、高度或其任何组合的至少一部分的可测量距离上不同。
项目2.如项目1所述的结构，其中所述一个或更多个通道允许液态水接触所述第二层的所述暴露区域。
项目3.如任一前述项目所述的结构，其中所述第一层是固化橡胶，任选地固化的天然橡胶、固化的聚丁二烯橡胶或固化的聚异戊二烯橡胶，或其任何组合。
项目4.如任一前述项目所述的结构，其中所述第二层包括弹性材料，任选地其中所述弹性材料包括聚合物水凝胶，或任选地其中所述弹性材料由聚合物水凝胶和固化橡胶的混合物形成。
项目5.如任一前述项目所述的结构，其中所述橡胶是固化橡胶，其中所述组合物是弹性材料，其中在所述弹性材料中，所述聚合物水凝胶被分布在整个所述固化橡胶中，并且所述弹性材料中的聚合物水凝胶的至少一部分被所述固化橡胶包埋，其中任选地，所述聚合物水凝胶被所述固化橡胶物理地包埋，或者被化学地结合到所述固化橡胶，或者既被所述固化橡胶物理地包埋又被化学地结合到所述固化橡胶。
项目6.如任一前述项目所述的结构，其中基于所述组合物的总重量，所述聚合物水凝胶和所述固化橡胶的组合物具有按重量计至少40％的水吸收。
项目7.如任一前述项目所述的结构，其中所述第一层包括所述固化橡胶，所述第二层包括所述弹性材料，并且所述第二层通过在所述第一层的所述固化橡胶和所述第二层的所述固化橡胶之间的交联被附接到所述第一层的所述面向内的侧面。
项目8.如任一前述项目所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括聚氨酯水凝胶，任选地其中所述聚氨酯水凝胶是二异氰酸酯与多元醇的反应聚合物，或任选地其中所述聚氨酯水凝胶包括热塑性聚氨酯(TPU)，其包括多个烷氧基链段和多个二异氰酸酯链段，其中所述多个二异氰酸酯链段通过扩链链段(chain extending segment)彼此连接。
项目9.如任一前述项目所述的结构，其中所述TPU是二异氰酸酯与多元醇的反应聚合物。
项目10.如任一前述项目所述的结构，其中所述二异氰酸酯链段包括脂族二异氰酸酯链段、芳族二异氰酸酯链段或两者。
项目11.如任一前述项目所述的结构，其中所述二异氰酸酯链段包括脂族二异氰酸酯链段，任选地其中所述脂族二异氰酸酯链段包括六亚甲基二异氰酸酯(HDI)链段，任选地其中大多数二异氰酸酯链段是HDI链段，或任选地其中脂族二异氰酸酯链段包括异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)链段。
项目12.如任一前述项目所述的结构，其中所述二异氰酸酯链段包括芳族二异氰酸酯链段，任选地其中所述芳族二异氰酸酯链段包括二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)链段，并且任选地其中所述芳族二异氰酸酯链段包括甲苯二异氰酸酯(TDI)链段。
项目13.如任一前述项目所述的结构，其中所述烷氧基链段包括酯链段和醚链段，任选地其中所述烷氧基链段包括酯链段，并且任选地其中所述烷氧基链段包括醚链段。
项目14.如任一前述项目所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括聚酰胺水凝胶，任选地其中所述聚酰胺水凝胶是二氨基化合物与二羧酸的缩合的反应聚合物。
项目15.如任一前述项目所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括聚脲水凝胶，任选地其中所述聚脲水凝胶是二异氰酸酯与二胺的反应聚合物。
项目16.如任一前述项目所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括聚酯水凝胶，任选地其中所述聚酯水凝胶是二羧酸与二醇的反应聚合物。
项目17.如任一前述项目所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括聚碳酸酯水凝胶，任选地其中所述聚碳酸酯水凝胶是二醇与光气或碳酸二酯的反应聚合物。
项目18.如任一前述项目所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括聚醚酰胺水凝胶，任选地其中所述聚醚酰胺水凝胶是二羧酸和聚醚二胺的反应聚合物。
项目19.如任一前述项目所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括由烯属不饱和单体的加成聚合物形成的水凝胶。
项目20.如任一前述项目所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括由共聚物形成的水凝胶，其中所述共聚物是每个聚合物链内两种或更多种类型的聚合物的组合，任选地其中所述共聚物选自由以下组成的组：聚氨酯/聚脲共聚物、聚氨酯/聚酯共聚物和聚酯/聚碳酸酯共聚物。
项目21.如任一前述项目所述的结构，其中所述水凝胶包括多个共聚物链，每个共聚物链独立地具有硬链段(HS)和软链段的组合，其中所述软链段(SS)中的每个独立地包括多个羟基基团、一个或更多个聚(环氧乙烷)(PEO)链段或两者；任选地其中所述聚合物水凝胶的软链段(SS)中的每个独立地具有比所述硬链段(HS)中的每个更高水平的亲水性，或任选地其中存在于所述聚合物水凝胶的共聚物链中的软链段数目与硬链段数目的平均比(SS：HS)在从约6：1至约100：1的范围内。
项目22.如任一前述项目所述的结构，其中所述聚合物水凝胶具有在约50重量百分比至约2000重量百分比的范围内的吸水能力，如使用采用材料取样程序的吸水能力测试所测量的，或任选地其中所述聚合物水凝胶具有在约100重量百分比至约1500重量百分比的范围内的吸水能力，或任选地其中所述聚合物水凝胶具有在约300重量百分比至约1200重量百分比的范围内的吸水能力，或任选地所述弹性材料具有至少20重量百分比、或至少40重量百分比、或至少60重量百分比、或至少80重量百分比或至少100重量百分比的平衡吸水能力。
项目23.如任一前述项目所述的结构，其中所述聚合物水凝胶具有10g/m2/√min至120g/m2/√min的吸水速率，如使用采用材料取样程序的吸水速率测试所测量的。
项目24.如任一前述项目所述的结构，其中基于所述组合物的总重量，所述组合物包含从约0.5份每百份树脂至约85份每百份树脂的所述聚合物水凝胶，其中基于所述组合物的总重量，所述组合物包含从约5份每百份至约80份每百份的所述聚合物水凝胶，其中基于所述组合物的总重量，所述组合物包含从约10份每百份至约75份每百份的所述聚合物水凝胶，或其中基于所述组合物的总重量，所述组合物包含从约20份每百份至约70份每百份的所述聚合物水凝胶。
项目25.如任一前述项目所述的结构，其中着色剂选自染料、颜料或其组合。
项目26.如任一前述项目所述的结构，其中所述弹性材料具有至少2重量百分比的平衡吸水能力，其中所述弹性材料具有至少5％的平衡吸水能力，其中所述弹性材料具有至少10％的平衡吸水能力，其中所述弹性材料具有至少20％的平衡吸水能力，或其中所述弹性材料具有至少30％的平衡吸水能力。
项目27.如任一前述项目所述的结构，其中所述弹性材料具有从约0重量百分比至约15重量百分比的水循环重量损失，如使用采用材料取样程序的水循环测试所测量的。
项目28.如任一前述项目所述的结构，其中所述第一层具有约0.5毫米至约10毫米的厚度，并且所述第二层具有约0.1毫米至约10毫米的干态厚度。
项目29.如任一前述项目所述的结构，其中所述第一层中的通道在干态结构中具有约0.1毫米至约5毫米的宽度。
项目30.如任一前述项目所述的结构，其中在所述结构暴露于水后，所述通道的宽度增加约10％至500％。
项目31.如任一前述项目所述的结构，其中所述结构被附接到纺织品。
项目32.如任一前述项目所述的结构，其中所述结构的至少一层包括多种纤维、一种或更多种纱线、一种或更多种纺织品或其任何组合。
项目33.如任一前述项目所述的结构，其中所述结构被附接到多种纤维、一种或更多种纱线、一种或更多种纺织品或其任何组合，或者所述结构的至少一层包括多种纤维、一种或更多种纱线、一种或更多种纺织品或其任何组合，其中所述多种纤维、所述一种或更多种纱线、所述一种或更多种纺织品或其组合包括合成纤维。
项目34.如任一前述项目所述的结构，其中所述纺织品是针织纺织品、编织纺织品、非编织纺织品、编结纺织品、钩编纺织品或其任何组合。
项目35.如任一前述项目所述的结构，其中所述合成纤维或纱线包括热塑性组合物、由热塑性组合物组成或基本上由热塑性组合物组成。
项目36.如任一前述项目所述的结构，其中所述热塑性组合物包括以下物质、由以下物质组成或基本上由以下物质组成：热塑性聚氨酯(TPU)、热塑性聚酰胺、热塑性聚酯、热塑性聚烯烃或其混合物。
项目37.如任一前述项目所述的结构，其中所述结构包括多种纤维、一种或更多种纱线、一种或更多种纺织品或其任何组合。
项目38.如任一前述项目所述的结构，其中所述多种纤维、所述一种或更多种纱线、所述一种或更多种纺织品或其任何组合是填料或作为在所述结构的一层或更多层中的增强元件。
项目39.如任一前述项目所述的结构，其中所述第一层包括第一组合物，并且所述第二层包括第二组合物。
项目40.如任一前述项目所述的结构，其中所述多种纤维分散在所述第一组合物或所述第二组合物中。
项目41.如任一前述项目所述的结构，其中所述第一组合物、所述第二组合物或两者渗入所述纱线和/或所述纺织品，并且固结所述纱线的纤维和/或所述纺织品的纤维或纱线。
项目42.如任一前述项目所述的结构，还包括布置在所述第二层上与所述第一层相对的侧面上的第三层。
项目43.如任一前述项目所述的结构，其中所述第三层是约束所述第二层的第一边界层。
项目44.如任一前述项目所述的结构，还包括第四层，其中所述第四层的至少一部分布置在所述第二层的至少一个边缘上。
项目45.如任一前述项目所述的结构，其中所述第四层是约束所述第二层的第二边界层。
项目46.如任一前述项目所述的结构，其中所述第一边界、所述第二边界或两者被构造成约束所述第二层，使得在将所述第二层溶胀后，所述第一层的形貌相对于在所述第二层溶胀之前的所述第一层的形貌发生变化。
项目47.如任一前述项目所述的结构，其中所述第一边界、所述第二边界或两者被构造成约束所述第二层，使得在将所述第二层溶胀后，所述第一层的形貌相对于当所述第二层在没有所述第一边界、所述第二边界或两者的情况下溶胀时的所述第一层的形貌发生变化。
项目48.一种物品，包括前述项目中任一项所述的结构。
项目49.如任一前述项目所述的物品，其中所述第二层具有在约0.2mm至约2.0mm范围内的干态厚度。
项目50.如任一前述项目所述的物品，其中所述第二层具有的饱和状态厚度比所述第二层的干态厚度大至少100％。
项目51.如任一前述项目所述的物品，其中所述第二层的饱和状态厚度比所述第二层的干态厚度大至少200％。
项目52.如任一前述项目所述的物品，其中所述物品是鞋类物品、鞋类的部件、服装物品、服装的部件、运动装备物品或运动装备的部件。
项目53.如任一前述项目所述的物品，其中所述物品是鞋类物品。
项目54.如任一前述项目所述的物品，其中所述物品是用于鞋类物品的鞋底部件，其中所述第一层是面向地面的。
项目55.如任一前述项目所述的物品，其中所述一个或更多个通道形成踏面图案。
项目56.如任一前述项目所述的物品，其中所述踏面图案是线性构型、非线性构型或其组合。
项目57.如任一前述项目所述的物品，其中所述结构还包括第三层，所述第三层包括聚合物泡沫、模制固体聚合物材料、纺织品或其组合。
项目58.如任一前述项目所述的物品，其中所述纺织品是天然皮革或合成皮革，包括包含磨碎天然皮革(ground natural leather)的合成皮革。
项目59.如任一前述项目所述的物品，其中所述第三层包括热固性聚合物材料、热塑性聚合物材料或两者。
项目60.如任一前述项目所述的物品，其中所述热塑性聚合物材料包括热塑性聚氨酯、热塑性聚酯、热塑性聚酰胺、热塑性聚烯烃或其任何组合。
项目61.如任一前述项目所述的物品，其中所述第三层包括纺织品。
项目62.如任一前述项目所述的物品，其中所述纺织品包括由热塑性聚合物材料形成的纤维或纱线，所述热塑性聚合物材料包括热塑性聚氨酯、热塑性聚酯、热塑性聚酰胺、热塑性聚烯烃或其任何组合。
项目63.一种制造物品的方法，包括：
将第一部件和前述项目中任一项所述的结构彼此附接，从而形成所述物品。
项目64.如任一前述项目所述的方法，其中所述物品是鞋类物品、服装物品、运动装备物品。
项目65.如任一前述项目所述的方法，其中所述第一部件是用于鞋类物品的鞋面部件。
项目66.如任一前述项目所述的方法，其中所述结构是用于鞋类物品的鞋底部件。
项目67.如任一前述项目所述的方法，其中附接的步骤是附接所述鞋底部件，使得所述第一层是面向地面的。
项目68.一种物品，包括：如任一前述项目所述的方法的产品。
项目69.如任一前述项目所述的物品，其中所述第一部件是包含天然皮革、合成皮革、聚合物泡沫、模制固体聚合物材料、纺织品或其组合的基底，并且所述第二部件被附连到所述第一部件。
项目70.如任一前述项目所述的物品，其中所述第一部件是包括热固性聚合物材料、热塑性聚合物材料或两者的基底。
项目71.如任一前述项目所述的物品，其中所述热塑性聚合物材料包括热塑性聚氨酯、热塑性聚酯、热塑性聚酰胺、热塑性聚烯烃或其任何组合。
项目72.如任一前述项目所述的物品，其中所述第一部件包括纺织品。
项目73.如任一前述项目所述的物品，其中所述纺织品包括由热塑性聚合物材料形成的纤维或纱线，所述热塑性聚合物材料包括热塑性聚氨酯、热塑性聚酯、热塑性聚酰胺、热塑性聚烯烃或其任何组合。
项目74.一种制备结构的方法，所述方法包括：
附接第一层的面向内的侧面和第二层的第一侧面，其中所述第一层大体上不可渗透水并且所述第二层是水可溶胀的；以及
形成暴露所述第二层的区域的一个或更多个通道，其中所述一个或更多个通道中的每个延伸穿过所述第一层的整个厚度到达所述第二层，包括在所述第一层中的第一通道侧壁和相对的第二通道侧壁，并且被构造成允许水接触所述第二层的所述暴露区域。
项目75.如任一前述项目所述的方法，其中所述第一层包括第一组合物，并且所述第二层包括第二组合物。
项目76.如任一前述项目所述的方法，其中所述方法还包括固化与所述第二层接触的所述第一层，从而在第一层材料和第二层材料之间形成化学结合部或机械结合部或两者。
项目77.如任一前述项目所述的方法，其中所述固化在形成所述一个或更多个通道之后进行。
项目78.如任一前述项目所述的方法，其中所述固化在形成所述一个或更多个通道之前进行。
项目79.如任一前述方法项目所述的方法，其中在所述固化步骤之前，所述第一组合物包含未固化橡胶，并且所述第二组合物包含分散在未固化橡胶中的聚合物水凝胶；并且在所述固化步骤之后，所述第一组合物包含固化橡胶，并且第二组合物包含分散在固化橡胶中的所述聚合物水凝胶，其中所述聚合物水凝胶被所述固化橡胶包埋。
项目80.如任一前述方法项目所述的方法，其中所述结构是任一前述项目所述的结构。
项目81.如任一前述项目所述的方法，其中在固化之前，所述第一层包括第一未固化橡胶，并且所述第二层包括第二未固化橡胶和聚合物水凝胶。
项目82.如任一前述项目所述的方法，其中所述第一未固化橡胶和所述第二未固化橡胶可以独立地包括未固化的天然橡胶。
项目83.如任一前述项目所述的方法，其中所述第一未固化橡胶和所述第二未固化橡胶可以独立地包括未固化的合成橡胶。
项目84.如任一前述项目所述的方法，其中所述第一未固化橡胶和所述第二未固化橡胶可以独立地包括未固化的丁二烯橡胶、未固化的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、未固化的丁基橡胶、未固化的异戊二烯橡胶、未固化的丁腈橡胶、未固化的氨基甲酸酯橡胶或其任何组合。
项目85.如任一前述项目所述的方法，其中所述组合物还包含用于交联所述未固化橡胶的交联剂。
项目86.如任一前述项目所述的方法，其中所述交联剂包括热引发交联剂。
项目87.如任一前述项目所述的方法，其中所述热引发交联剂是基于硫的交联剂或基于过氧化物的交联剂。
项目88.如任一前述项目所述的方法，其中所述未固化橡胶是光化辐射可固化橡胶，并且所述交联剂是引发剂，所述引发剂用于使辐射可固化橡胶在暴露于光化辐射后交联。
项目89.如任一前述项目所述的方法，其中固化包括将所述第一未固化橡胶和所述第二未固化橡胶暴露于一定量的并且持续一定持续时间的光化辐射，以至少部分地固化所述第一未固化橡胶和所述第二未固化橡胶。
项目90.一种结构，其根据任一前述项目所述的方法制备。
项目91.一种鞋类物品，其根据任一前述项目所述的方法制备。
项目92.一种形成鞋外底的方法，所述方法包括：将第一组合物成形以形成第一部分，其中所述第一组合物包括第一未固化橡胶或第一部分固化的橡胶和以第一浓度的第一聚合物水凝胶的混合物，其中所述第一聚合物水凝胶分布在整个所述第一未固化橡胶或第一部分固化的橡胶中；以及固化所述第一部分以形成第一弹性材料，从而将所述第一未固化橡胶或第一部分固化的橡胶固化成第一完全固化的橡胶，并且在所述第一弹性材料中形成包括所述第一完全固化的橡胶的第一聚合物网络，其中所述第一聚合物水凝胶分布在整个所述第一聚合物网络中并且被所述第一聚合物网络包埋，并且任选地：将第二组合物成形包括将所述第二组合物放置在模具的第二区域中，所述第二区域是鞋外底的面向外的侧面，其中模具的所述第二区域被构造为形成通道和任选的附着摩擦力元件；将所述第一组合物成形并使所述第一部分的所述至少一个边缘与所述第二部分的所述至少一个边缘接触包括将所述第一组合物放置在所述模具的第一区域中，其中所述模具的所述第一区域被构造为形成用于通道的基底和任选的附着摩擦力元件，并且将所述第一组合物放置在所述模具的所述第一区域中包括使所述第二部分的第二侧面与所述第一部分的第一侧面接触；所述固化包括在所述模具中完全固化所述第一部分和所述第二部分两者以及将所述第一部分的所述第一侧面结合到所述第二部分的所述第二侧面；以及在所述固化之后，从所述模具中移除结合的第一部分和第二部分，其中所述通道和任选地所述附着摩擦力元件在鞋外底的面向外的侧面上。
应当注意，比率、浓度、量和其他数值数据可以在本文中以范围格式表示。应当理解，这种范围格式是为了方便和简洁被使用，并且因此，应当以灵活的方式解释为不仅包括明确叙述为范围极限值的数值，而且还包括该范围内涵盖的所有单独的数值或子范围，如同每个数值和子范围被明确地叙述。为了说明，“约0.1％至约5％”的浓度范围应当被解释为不仅包括明确陈述的约0.1wt％至约5wt％的浓度，而且还包括在指示范围内的单个浓度(例如1％、2％、3％和4％)和子范围(例如，0.5％、1.1％、2.2％、3.3％和4.4％)。术语“约”可以包括根据数值的重要数字的传统舍入。此外，短语“约‘x’到‘y’”包括“约‘x’到约‘y’”。
可以对上文描述的方面、实施方案和实施例进行许多变型和修改。所有这样的修改和变型意图在本文中被包括在本公开内容的范围内，并由以下的权利要求保护。

Claims (69)

1.一种结构，包括：
第一层，所述第一层具有面向外的侧面和与所述面向外的侧面相对的面向内的侧面，其中所述第一层由大体上不可渗透水的材料形成；和
第二层，所述第二层附接到所述第一层的所述面向内的侧面，其中所述第二层是水可溶胀的，并且其中所述第二层包括由聚合物水凝胶和固化橡胶的混合物形成的弹性材料；
其中所述第一层包括延伸穿过所述第一层的整个厚度到达所述第二层的一个或更多个通道，
所述一个或更多个通道暴露所述第二层的区域，
所述一个或更多个通道允许水接触所述第二层的暴露区域，
所述一个或更多个通道中的每个具有在所述第一层中的第一通道侧壁和在所述第一层中的相对的第二通道侧壁，并且
当所述第二层的所述暴露区域大体上干燥时，所述第一通道侧壁具有相对于所述第二通道侧壁的第一位置，并且当所述暴露区域吸收水并且溶胀时，所述第一通道侧壁具有相对于所述第二通道侧壁的第二位置，其中所述第二位置与所述第一位置在沿着至少一个通道的长度、宽度、高度或其任何组合的至少一部分的可测量距离上不同。
2.如权利要求1所述的结构，其中所述一个或更多个通道允许液态水接触所述第二层的所述暴露区域。
3.如权利要求1所述的结构，其中所述第一层是固化橡胶。
4.如权利要求2所述的结构，其中所述第一层是固化橡胶。
5.如权利要求1所述的结构，其中所述聚合物水凝胶被分布在整个所述固化橡胶中，并且所述弹性材料中的所述聚合物水凝胶的至少一部分被所述固化橡胶包埋。
6.如权利要求5所述的结构，其中所述聚合物水凝胶被所述固化橡胶物理地包埋，或者被化学地结合到所述固化橡胶，或者既被所述固化橡胶物理地包埋又被化学地结合到所述固化橡胶。
7.如权利要求1-2和5-6中任一项所述的结构，其中所述第一层包括固化橡胶，所述第二层包括所述弹性材料，并且所述第二层通过在所述第一层的所述固化橡胶和所述第二层的所述固化橡胶之间的交联被附接到所述第一层的所述面向内的侧面。
8.如权利要求1-6中任一项所述的结构，其中所述第一层中的所述通道在干态结构中具有0.1毫米至5毫米的宽度。
9.如权利要求7所述的结构，其中所述第一层中的所述通道在干态结构中具有0.1毫米至5毫米的宽度。
10.如权利要求1-6中任一项所述的结构，其中在所述结构暴露于水后，所述通道的宽度增加10％至500％。
11.如权利要求7所述的结构，其中在所述结构暴露于水后，所述通道的宽度增加10％至500％。
12.如权利要求1-6、9和11中任一项所述的结构，其中所述结构被附接到纺织品。
13.如权利要求7所述的结构，其中所述结构被附接到纺织品。
14.如权利要求8所述的结构，其中所述结构被附接到纺织品。
15.如权利要求10所述的结构，其中所述结构被附接到纺织品。
16.如权利要求12所述的结构，其中所述第一层包括第一组合物，并且所述第二层包括第二组合物，其中所述第一组合物、所述第二组合物或两者渗入所述纺织品并且固结所述纺织品的多根纤维。
17.如权利要求13所述的结构，其中所述第一层包括第一组合物，并且所述第二层包括第二组合物，其中所述第一组合物、所述第二组合物或两者渗入所述纺织品并且固结所述纺织品的多根纤维。
18.如权利要求14所述的结构，其中所述第一层包括第一组合物，并且所述第二层包括第二组合物，其中所述第一组合物、所述第二组合物或两者渗入所述纺织品并且固结所述纺织品的多根纤维。
19.如权利要求15所述的结构，其中所述第一层包括第一组合物，并且所述第二层包括第二组合物，其中所述第一组合物、所述第二组合物或两者渗入所述纺织品并且固结所述纺织品的多根纤维。
20.如权利要求1-6、9、11和13-19中任一项所述的结构，还包括布置在所述第二层上在与所述第一层相对的侧面上的第三层，其中所述第三层是约束所述第二层的第一边界层。
21.如权利要求7所述的结构，还包括布置在所述第二层上在与所述第一层相对的侧面上的第三层，其中所述第三层是约束所述第二层的第一边界层。
22.如权利要求8所述的结构，还包括布置在所述第二层上在与所述第一层相对的侧面上的第三层，其中所述第三层是约束所述第二层的第一边界层。
23.如权利要求10所述的结构，还包括布置在所述第二层上在与所述第一层相对的侧面上的第三层，其中所述第三层是约束所述第二层的第一边界层。
24.如权利要求12所述的结构，还包括布置在所述第二层上在与所述第一层相对的侧面上的第三层，其中所述第三层是约束所述第二层的第一边界层。
25.如权利要求20所述的结构，还包括第四层，其中所述第四层的至少一部分被布置在所述第二层的至少一个边缘上，其中所述第四层是约束所述第二层的第二边界层。
26.如权利要求21-24中任一项所述的结构，还包括第四层，其中所述第四层的至少一部分被布置在所述第二层的至少一个边缘上，其中所述第四层是约束所述第二层的第二边界层。
27.如权利要求25所述的结构，其中所述第一边界层、所述第二边界层或两者被构造成约束所述第二层，使得在将所述第二层溶胀后，所述第一层的形貌相对于当所述第二层在没有所述第一边界层、所述第二边界层或两者的情况下溶胀时的所述第一层的形貌发生变化。
28.如权利要求26所述的结构，其中所述第一边界层、所述第二边界层或两者被构造成约束所述第二层，使得在将所述第二层溶胀后，所述第一层的形貌相对于当所述第二层在没有所述第一边界层、所述第二边界层或两者的情况下溶胀时的所述第一层的形貌发生变化。
29.如权利要求1-6、9、11、13-19、21-25和27-28中任一项所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括选自以下的聚合物：聚氨酯、聚酯、聚醚、聚酰胺、乙烯基聚合物、聚丙烯腈、聚苯醚、聚碳酸酯、聚脲、聚苯乙烯、其共聚物及其任何组合。
30.如权利要求7所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括选自以下的聚合物：聚氨酯、聚酯、聚醚、聚酰胺、乙烯基聚合物、聚丙烯腈、聚苯醚、聚碳酸酯、聚脲、聚苯乙烯、其共聚物及其任何组合。
31.如权利要求8所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括选自以下的聚合物：聚氨酯、聚酯、聚醚、聚酰胺、乙烯基聚合物、聚丙烯腈、聚苯醚、聚碳酸酯、聚脲、聚苯乙烯、其共聚物及其任何组合。
32.如权利要求10所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括选自以下的聚合物：聚氨酯、聚酯、聚醚、聚酰胺、乙烯基聚合物、聚丙烯腈、聚苯醚、聚碳酸酯、聚脲、聚苯乙烯、其共聚物及其任何组合。
33.如权利要求12所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括选自以下的聚合物：聚氨酯、聚酯、聚醚、聚酰胺、乙烯基聚合物、聚丙烯腈、聚苯醚、聚碳酸酯、聚脲、聚苯乙烯、其共聚物及其任何组合。
34.如权利要求20所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括选自以下的聚合物：聚氨酯、聚酯、聚醚、聚酰胺、乙烯基聚合物、聚丙烯腈、聚苯醚、聚碳酸酯、聚脲、聚苯乙烯、其共聚物及其任何组合。
35.如权利要求26所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括选自以下的聚合物：聚氨酯、聚酯、聚醚、聚酰胺、乙烯基聚合物、聚丙烯腈、聚苯醚、聚碳酸酯、聚脲、聚苯乙烯、其共聚物及其任何组合。
36.如权利要求29所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括聚氨酯水凝胶。
37.如权利要求30-35中任一项所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括聚氨酯水凝胶。
38.如权利要求36所述的结构，其中所述聚氨酯水凝胶由二异氰酸酯和亲水性二醇制备，或其中所述聚氨酯水凝胶包括热塑性聚氨酯(TPU)，所述热塑性聚氨酯包括多个烷氧基链段和多个二异氰酸酯衍生的氨基甲酸酯链段。
39.如权利要求37所述的结构，其中所述聚氨酯水凝胶由二异氰酸酯和亲水性二醇制备，或其中所述聚氨酯水凝胶包括热塑性聚氨酯(TPU)，所述热塑性聚氨酯包括多个烷氧基链段和多个二异氰酸酯衍生的氨基甲酸酯链段。
40.如权利要求29所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括聚脲水凝胶，其中所述聚脲水凝胶由二异氰酸酯和亲水性二胺制备。
41.如权利要求30-35中任一项所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括聚脲水凝胶，其中所述聚脲水凝胶由二异氰酸酯和亲水性二胺制备。
42.如权利要求29所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括聚酯水凝胶，其中所述聚酯水凝胶由二羧酸或其衍生物和亲水性二醇制备。
43.如权利要求30-35中任一项所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括聚酯水凝胶，其中所述聚酯水凝胶由二羧酸或其衍生物和亲水性二醇制备。
44.如权利要求29所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括聚碳酸酯水凝胶，其中所述聚碳酸酯水凝胶通过使二醇与光气或碳酸二酯反应制备。
45.如权利要求30-35中任一项所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括聚碳酸酯水凝胶，其中所述聚碳酸酯水凝胶通过使二醇与光气或碳酸二酯反应制备。
46.如权利要求29所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括聚醚酰胺水凝胶，其中所述聚醚酰胺水凝胶由二羧酸或其衍生物和聚醚二胺制备。
47.如权利要求30-35中任一项所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括聚醚酰胺水凝胶，其中所述聚醚酰胺水凝胶由二羧酸或其衍生物和聚醚二胺制备。
48.如权利要求29所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括由烯属不饱和单体的加成聚合物形成的水凝胶。
49.如权利要求30-35中任一项所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括由烯属不饱和单体的加成聚合物形成的水凝胶。
50.如权利要求29所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括由共聚物形成的水凝胶，其中所述共聚物是在每个聚合物链内两种或更多种类型的单体单元的组合。
51.如权利要求30-35中任一项所述的结构，其中所述聚合物水凝胶包括由共聚物形成的水凝胶，其中所述共聚物是在每个聚合物链内两种或更多种类型的单体单元的组合。
52.如权利要求50所述的结构，其中所述共聚物选自由以下组成的组：聚氨酯/聚脲共聚物、聚氨酯/聚酯共聚物和聚酯/聚碳酸酯共聚物。
53.如权利要求51所述的结构，其中所述共聚物选自由以下组成的组：聚氨酯/聚脲共聚物、聚氨酯/聚酯共聚物和聚酯/聚碳酸酯共聚物。
54.一种物品，包括权利要求1-53中任一项所述的结构。
55.如权利要求54所述的物品，其中所述物品是鞋类物品、鞋类的部件、服装物品、服装的部件、运动装备物品或运动装备的部件。
56.一种制备结构的方法，所述方法包括：
附接第一层的面向内的侧面和第二层的第一侧面，其中所述第一层由大体上不可渗透水的材料形成，并且所述第二层是水可溶胀的并且包括由聚合物水凝胶和固化橡胶的混合物形成的弹性材料；以及
形成暴露所述第二层的区域的一个或更多个通道，其中所述一个或更多个通道中的每个延伸穿过所述第一层的整个厚度到达所述第二层，包括在所述第一层中的第一通道侧壁和相对的第二通道侧壁，并且被构造成允许水接触所述第二层的暴露区域。
57.如权利要求56所述的方法，其中所述第一层包括第一组合物，并且所述第二层包括第二组合物。
58.如权利要求57所述的方法，其中所述方法还包括固化与所述第二层接触的所述第一层，从而在第一层材料和第二层材料之间形成化学结合部或机械结合部或两者。
59.如权利要求58所述的方法，其中在所述固化步骤之前，所述第一组合物包含未固化橡胶，并且所述第二组合物包含分散在未固化橡胶中的聚合物水凝胶；并且在所述固化步骤之后，所述第一组合物包含固化橡胶，并且所述第二组合物包含分散在固化橡胶中的所述聚合物水凝胶，其中所述聚合物水凝胶被所述固化橡胶包埋。
60.如权利要求56-59中任一项所述的方法，其中所述聚合物水凝胶包括选自以下的聚合物：聚氨酯、聚酯、聚醚、聚酰胺、乙烯基聚合物、聚丙烯腈、聚苯醚、聚碳酸酯、聚脲、聚苯乙烯、其共聚物及其任何组合。
61.如权利要求60所述的方法，其中所述聚合物水凝胶包括聚氨酯水凝胶。
62.如权利要求61所述的方法，其中所述聚氨酯水凝胶由二异氰酸酯和亲水性二醇制备；或其中所述聚氨酯水凝胶包括热塑性聚氨酯(TPU)，所述热塑性聚氨酯包括多个烷氧基链段和多个二异氰酸酯衍生的氨基甲酸酯链段。
63.如权利要求60所述的方法，其中所述聚合物水凝胶包括聚脲水凝胶，其中所述聚脲水凝胶由二异氰酸酯和亲水性二胺制备。
64.如权利要求60所述的方法，其中所述聚合物水凝胶包括聚酯水凝胶，其中所述聚酯水凝胶由二羧酸或其衍生物和亲水性二醇制备。
65.如权利要求60所述的方法，其中所述聚合物水凝胶包括聚碳酸酯水凝胶，其中所述聚碳酸酯水凝胶通过使二醇与光气或碳酸二酯反应制备。
66.如权利要求60所述的方法，其中所述聚合物水凝胶包括聚醚酰胺水凝胶，其中所述聚醚酰胺水凝胶由二羧酸或其衍生物和聚醚二胺制备。
67.如权利要求60所述的方法，其中所述聚合物水凝胶包括由烯属不饱和单体的加成聚合物形成的水凝胶。
68.如权利要求60所述的方法，其中所述聚合物水凝胶包括由共聚物形成的水凝胶，其中所述共聚物是在每个聚合物链内两种或更多种类型的单体单元的组合。
69.如权利要求68所述的方法，其中所述共聚物选自由以下组成的组：聚氨酯/聚脲共聚物、聚氨酯/聚酯共聚物和聚酯/聚碳酸酯共聚物。
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