CN111849043A - 一种耐磨鞋底及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及鞋底领域，具体公开了一种耐磨鞋底及其生产工艺。鞋底由包括以下重量份的原料制成：天然橡胶60‑70份；顺丁橡胶30‑40份；硫磺1.5‑3份；促进剂1‑2份；发泡剂8‑10份；氧化锌3‑4份；硬脂酸4‑6份；补强剂35‑40份；填充剂20‑25份；防老剂1‑2份。鞋底的生产工艺包括如下步骤：S1塑炼；S2混炼；S3硫化。本发明的补强剂经过优化设计，表面性质改善，进而在橡胶基料中具有优良的分散效果且结合性能增强，从而使得补强剂的作用效果得到发挥，鞋底具有优良的耐磨性能。
Description
技术领域
本发明涉及鞋底的领域，更具体的说，它涉及一种耐磨鞋底及其生产工艺。
背景技术
鞋子根据其使用环境的不同而多种多样，如凉鞋、皮鞋、运动鞋。不同类型鞋子的特性也各有不同，其中登山鞋、网球鞋、篮球鞋等运动鞋要求具有缓震、耐磨的特性，保证穿着的舒适性和耐久性。耐磨性取决于鞋底材料的好坏，目前常见的鞋底材料有橡胶、聚氨酯、EVA等。其中橡胶鞋材最为耐磨，且弹性好，适用于生产各类运动鞋的鞋底。
但是普遍来讲，橡胶鞋底使用一两年后鞋底纹路便会磨损严重，防滑性变差，不适宜穿着。由于橡胶鞋底更长使用寿命的需要，因此对于鞋底的耐磨性也提出了更高的要求。
为使橡胶鞋材具有优良的耐磨性，配方中需要添加耐磨填料，如氮化硅、金刚石、氧化铝陶瓷等。但是该类无机耐磨填料与有机橡胶之间的相容性差，因此填料的填充量不可过高，否则橡胶的耐磨性反而下降且容易出现裂纹。
发明内容
针对现有技术存在的无机填料和橡胶相容性差的问题，本发明的第一个目的在于提供一种耐磨鞋底，其具有无机填料和橡胶相容性好的优点，鞋底耐磨性能优良。
本发明的第二个目的在于提供一种耐磨鞋底的生产工艺。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种耐磨鞋底，由包括以下重量份的原料制成：
天然橡胶 60-70份；
顺丁橡胶 30-40份；
硫磺 1.5-3份；
促进剂 1-2份；
发泡剂 8-10份；
氧化锌 3-4份；
硬脂酸 4-6份；
补强剂 35-40份；
填充剂 20-25份；
防老剂 1-2份；
所述补强剂的制备过程如下：
第一步，按重量份计，先将50-60份异丙醇铝和20-30份异丙醇混合并搅拌均匀，再加入50-60份水，持续搅拌3-4h，接着加入3-5份稀硝酸，静置12-24h，然后于80-90℃下干燥，得到干燥物；
第二步，将上述干燥物研磨粉碎，升温至550-600℃，持续2-3h，得到氧化铝粉；
第三步，将8-10份上述氧化铝粉、2-3份硅烷偶联剂、30-40份丙酮混合均匀，升温至40-50℃，超声分散20-30min后过滤、水洗、干燥，得到预改性粉体；
第四步，将8-10份上述预改性粉体、50-60份无水乙醇、2-3份甲基丙烯酸甲酯、0.1-0.15份AIBN混合，通氮气保护并升温至70-80℃，持续搅拌3-5h，再加入2-3份马来酸酐，继续搅拌4-6h，反应完成后过滤、丙酮洗、干燥、研磨，得到补强剂。
通过采用上述技术方案，鞋底基料以相容性良好的顺丁橡胶和天然橡胶复配而成，使鞋底具有优良的弹性且耐磨耗性能得到改善。
相比于普通高硬度填料，本发明的补强剂经过优化设计，选用高强度的氧化铝粉，且经过表面处理，表面接枝有硅氧烷基团及PMMA聚合物分子链，表面性质改善，进而在橡胶基料中具有优良的分散效果且结合性能增强，从而使得补强剂的作用效果得到发挥，鞋底具有优良的耐磨性能。
相比于普通的氧化铝粉，本发明的氧化铝粉具有多孔结构，孔隙率高，一方面补强剂均匀分布在橡胶材料内里和表面，有利于鞋底表面的防滑性提高，另一方面氧化铝粉的接枝量提高，分散效果提升，进而提高鞋底的耐磨性能。
进一步地，所述硅烷偶联剂的制备过程如下：先将6-8份4-氨基偶氮苯、4-5份丁二酸酐、60-80份丙酮混合均匀，加热至60-65℃，回流反应4-6h，再冷却结晶，得到预反应物，接着将8-10份预反应物、6-8份DCC、2-3份HOBT、100-120份四氢呋喃混合并搅拌均匀，再加入6-8份KH570、30-40份四氢呋喃的混合液，反应12-24h后过滤除去沉淀，最后蒸发除去四氢呋喃，得到硅烷偶联剂。
通过采用上述技术方案，相比于偶联剂KH570，该硅烷偶联剂具有偶氮苯基团，可与橡胶大分子结合，改善氧化铝粉和橡胶的结合性能，进而提高鞋底的耐磨性能。
进一步地，所述填充剂为轻质碳酸钙。
进一步地，还包括2-3份椰子油。
通过采用上述技术方案，一方面椰子油可以增加填充剂和橡胶基料的混合效率，改善分散性，另一方面椰子油可改善橡胶材料的防滑性能。
进一步地，所述促进剂为促进剂TMTM、促进剂NOBS、促进剂DM中的一种或多种。
进一步地，所述发泡剂为ADC发泡剂。
通过采用上述技术方案，发气量大，性质稳定且环保无毒。
进一步地，所述防老剂为防老剂RD、防老剂4010、防老剂DNP中的一种或多种。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种耐磨鞋底的生产工艺，包括如下步骤：
S1塑炼：按配方所需重量份，将天然橡胶投入开炼机，加热至40-50℃，塑炼8-10min；
S2混炼：将经过S1塑炼的天然橡胶、顺丁橡胶投入密炼机，加热至50-60℃，混炼4-6min，再投入硫磺、促进剂、氧化锌、硬脂酸、补强剂、填充剂、防老剂，升温至60-70℃，混炼15-20min，接着投入发泡剂，继续混炼20-30min，得到胶料；
S3硫化：将经过S2混炼的胶料放入到硫化成型模具内，成型温度160-180℃，硫化15-20min后取出，最后经毛边修理，得到耐磨鞋底。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的补强剂采用多孔的氧化铝粉经表面接枝改性制得，不仅使得氧化铝粉和橡胶的相容性改善，提高鞋底的耐磨性，还使鞋底的防滑性得到改善；
2、本发明的鞋底配方中优选添加椰子油，使得轻质碳酸钙的分散性能好且橡胶的防滑性得到改善。
附图说明
图1是本发明提供的鞋底生产工艺的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
本发明的实施例采用如下原料：
DCC即二环己基碳二亚胺；HOBT即1-羟基苯并三唑；稀硝酸的浓度为10wt%；AIBN即偶氮二异丁腈。
实施例1：
一种耐磨鞋底，由包括以下重量份的原料制成：
天然橡胶 60份；
顺丁橡胶 30份；
硫磺 1.5份；
促进剂 1份，促进剂为促进剂TMTM；
发泡剂 8份，发泡剂为ADC发泡剂；
氧化锌 3份；
硬脂酸 4份；
补强剂 35份；
填充剂 20份，填充剂为轻质碳酸钙；
防老剂 1份，防老剂为防老剂RD；
椰子油 2份。
硅烷偶联剂的制备过程如下：先将6份4-氨基偶氮苯、4份丁二酸酐、60份丙酮混合均匀，加热至60℃，回流反应4h，再冷却结晶，得到预反应物，接着将8份预反应物、6份DCC、2份HOBT、100份四氢呋喃混合并搅拌均匀，再加入6份KH570、30份四氢呋喃的混合液，反应12h后过滤除去沉淀，最后蒸发除去四氢呋喃，得到硅烷偶联剂。
补强剂的制备过程如下：
第一步，按重量份计，先将50份异丙醇铝和20份异丙醇混合并搅拌均匀，再加入50份水，持续搅拌3h，接着加入3份稀硝酸，静置12h，然后于80℃下干燥，得到干燥物；
第二步，将上述干燥物研磨粉碎，过1000目筛，升温至550℃，持续2h，得到氧化铝粉；
第三步，将8份上述氧化铝粉、2份硅烷偶联剂、30份丙酮混合均匀，升温至40℃，超声分散20min后过滤、水洗、干燥，得到预改性粉体；
第四步，将8份上述预改性粉体、50份无水乙醇、2份甲基丙烯酸甲酯、0.1份AIBN混合，通氮气保护并升温至70℃，持续搅拌3h，再加入2份马来酸酐，继续搅拌4h，反应完成后过滤、丙酮洗、干燥、研磨、过1000目筛，得到补强剂。
一种耐磨鞋底的生产工艺，如图1所示，包括如下步骤：
S1塑炼：按上述配方所需重量份，将天然橡胶投入开炼机，加热至40℃，塑炼8min；
S2混炼：将经过S1塑炼的天然橡胶、顺丁橡胶投入密炼机，加热至50℃，混炼4min，再投入硫磺、促进剂、氧化锌、硬脂酸、补强剂、填充剂、防老剂、椰子油，升温至60℃，混炼15min，接着投入发泡剂，继续混炼20min，得到胶料；
S3硫化：将经过S2混炼的胶料放入到硫化成型模具内，成型温度160℃，硫化15min后取出，最后经毛边修理，得到耐磨鞋底。
实施例2：
一种耐磨鞋底，由包括以下重量份的原料制成：
天然橡胶 70份；
顺丁橡胶 40份；
硫磺 3份；
促进剂 2份，促进剂为促进剂NOBS；
发泡剂 10份，发泡剂为ADC发泡剂；
氧化锌 4份；
硬脂酸 6份；
补强剂 40份；
填充剂 25份，填充剂为轻质碳酸钙；
防老剂 2份，防老剂为防老剂4010；
椰子油 3份。
硅烷偶联剂的制备过程如下：先将8份4-氨基偶氮苯、5份丁二酸酐、80份丙酮混合均匀，加热至65℃，回流反应6h，再冷却结晶，得到预反应物，接着将10份预反应物、8份DCC、3份HOBT、120份四氢呋喃混合并搅拌均匀，再加入8份KH570、40份四氢呋喃的混合液，反应24h后过滤除去沉淀，最后蒸发除去四氢呋喃，得到硅烷偶联剂。
补强剂的制备过程如下：
第一步，按重量份计，先将60份异丙醇铝和30份异丙醇混合并搅拌均匀，再加入60份水，持续搅拌4h，接着加入5份稀硝酸，静置24h，然后于90℃下干燥，得到干燥物；
第二步，将上述干燥物研磨粉碎，过1000目筛，升温至600℃，持续3h，得到氧化铝粉；
第三步，将10份上述氧化铝粉、3份硅烷偶联剂、40份丙酮混合均匀，升温至50℃，超声分散30min后过滤、水洗、干燥，得到预改性粉体；
第四步，将10份上述预改性粉体、60份无水乙醇、3份甲基丙烯酸甲酯、0.15份AIBN混合，通氮气保护并升温至80℃，持续搅拌5h，再加入3份马来酸酐，继续搅拌6h，反应完成后过滤、丙酮洗、干燥、研磨、过1000目筛，得到补强剂。
一种耐磨鞋底的生产工艺，如图1所示，包括如下步骤：
S1塑炼：按上述配方所需重量份，将天然橡胶投入开炼机，加热至50℃，塑炼10min；
S2混炼：将经过S1塑炼的天然橡胶、顺丁橡胶投入密炼机，加热至60℃，混炼6min，再投入硫磺、促进剂、氧化锌、硬脂酸、补强剂、填充剂、防老剂、椰子油，升温至70℃，混炼20min，接着投入发泡剂，继续混炼30min，得到胶料；
S3硫化：将经过S2混炼的胶料放入到硫化成型模具内，成型温度180℃，硫化20min后取出，最后经毛边修理，得到耐磨鞋底。
实施例3：
一种耐磨鞋底，由包括以下重量份的原料制成：
天然橡胶 65份；
顺丁橡胶 35份；
硫磺 2份；
促进剂 1.5份，促进剂为等质量比的促进剂TMTM和促进剂DM混合而成；
发泡剂 9份，发泡剂为ADC发泡剂；
氧化锌 3.5份；
硬脂酸 5份；
补强剂 38份；
填充剂 22份，填充剂为轻质碳酸钙；
防老剂 1.5份，防老剂为等质量比的防老剂RD和防老剂DNP混合而成；
椰子油 2.5份。
硅烷偶联剂的制备过程如下：先将7份4-氨基偶氮苯、4.5份丁二酸酐、70份丙酮混合均匀，加热至62℃，回流反应5h，再冷却结晶，得到预反应物，接着将9份预反应物、7份DCC、2.5份HOBT、110份四氢呋喃混合并搅拌均匀，再加入7份KH570、35份四氢呋喃的混合液，反应18h后过滤除去沉淀，最后蒸发除去四氢呋喃，得到硅烷偶联剂。
补强剂的制备过程如下：
第一步，按重量份计，先将55份异丙醇铝和25份异丙醇混合并搅拌均匀，再加入55份水，持续搅拌3.5h，接着加入4份稀硝酸，静置18h，然后于85℃下干燥，得到干燥物；
第二步，将上述干燥物研磨粉碎，过1000目筛，升温至580℃，持续2.5h，得到氧化铝粉；
第三步，将9份上述氧化铝粉、2.5份硅烷偶联剂、35份丙酮混合均匀，升温至45℃，超声分散25min后过滤、水洗、干燥，得到预改性粉体；
第四步，将9份上述预改性粉体、55份无水乙醇、2.5份甲基丙烯酸甲酯、0.12份AIBN混合，通氮气保护并升温至75℃，持续搅拌4h，再加入2.5份马来酸酐，继续搅拌5h，反应完成后过滤、丙酮洗、干燥、研磨、过1000目筛，得到补强剂。
一种耐磨鞋底的生产工艺，如图1所示，包括如下步骤：
S1塑炼：按上述配方所需重量份，将天然橡胶投入开炼机，加热至45℃，塑炼9min；
S2混炼：将经过S1塑炼的天然橡胶、顺丁橡胶投入密炼机，加热至55℃，混炼5min，再投入硫磺、促进剂、氧化锌、硬脂酸、补强剂、填充剂、防老剂、椰子油，升温至65℃，混炼18min，接着投入发泡剂，继续混炼25min，得到胶料；
S3硫化：将经过S2混炼的胶料放入到硫化成型模具内，成型温度170℃，硫化18min后取出，最后经毛边修理，得到耐磨鞋底。
实施例4：
与实施例3的区别在于，鞋底原料不包括椰子油。
实施例5：
与实施例3的区别在于，硅烷偶联剂为KH570。
对比例1：
与实施例3的区别在于，补强剂为1000目普通氧化铝粉。
对比例2：
与实施例3的区别在于，补强剂的制备过程中的氧化铝粉替换为1000目普通氧化铝粉。
对比例3：
与实施例3的区别在于，补强剂的制备过程如下：将8-10份1000目普通氧化铝粉、2-3份KH570、30-40份水混合均匀，升温至40-50℃，超声分散20-30min后过滤、水洗、干燥，得到补强剂。
对比例4：
与实施例3的区别在于，补强剂的制备过程不包括第四步。
性能测试：
根据GB/T 1689-1998《硫化橡胶耐磨性能的测定》中记载的方法，利用阿克隆磨耗试验机对实施例1至5、对比例1至3所制得的鞋底进行测试，得到磨耗结果，记录在表1。
根据GB/T 3903.6-2017《鞋类整鞋试验方法防滑性能》中记载的方法，对实施例1至5、对比例1至3所制得的鞋底进行测试，试样界面为陶瓷砖干态介面，测试模式为水平测试模式，得到摩擦系数结果，记录在表1。
表1 鞋底性能测试结果记录表
| 磨耗(cm<sup>3</sup>/1.61Km) | 摩擦系数(干) | |
| 实施例1 | 0.25 | 0.95 |
| 实施例2 | 0.26 | 0.93 |
| 实施例3 | 0.23 | 0.96 |
| 实施例4 | 0.35 | 0.85 |
| 实施例5 | 0.39 | 0.95 |
| 对比例1 | 0.92 | 0.78 |
| 对比例2 | 0.25 | 0.86 |
| 对比例3 | 0.63 | 0.86 |
| 对比例4 | 0.55 | 0.91 |
从表1可以看出：
1、实施例1-3的数据对比可得，实施例3为优选实施例；
2、实施例3和实施例4的数据对比可得，椰子油的添加有利于鞋底的耐磨性和防滑性改善；
3、实施例3和实施例5 的数据对比可得，本发明制得的硅烷偶联剂有助于促进氧化铝粉和橡胶基料的结合，改善鞋底的耐磨性；
4、实施例3和对比例1-4的数据对比可得，本发明的补强剂可充分发挥其效用，提高鞋底的耐磨性和防滑性。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种耐磨鞋底，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：
天然橡胶 60-70份；
顺丁橡胶 30-40份；
硫磺 1.5-3份；
促进剂 1-2份；
发泡剂 8-10份；
氧化锌 3-4份；
硬脂酸 4-6份；
补强剂 35-40份；
填充剂 20-25份；
防老剂 1-2份；
所述补强剂的制备过程如下：
第一步，按重量份计，先将50-60份异丙醇铝和20-30份异丙醇混合并搅拌均匀，再加入50-60份水，持续搅拌3-4h，接着加入3-5份稀硝酸，静置12-24h，然后于80-90℃下干燥，得到干燥物；
第二步，将上述干燥物研磨粉碎，升温至550-600℃，持续2-3h，得到氧化铝粉；
第三步，将8-10份上述氧化铝粉、2-3份硅烷偶联剂、30-40份丙酮混合均匀，升温至40-50℃，超声分散20-30min后过滤、水洗、干燥，得到预改性粉体；
第四步，将8-10份上述预改性粉体、50-60份无水乙醇、2-3份甲基丙烯酸甲酯、0.1-0.15份AIBN混合，通氮气保护并升温至70-80℃，持续搅拌3-5h，再加入2-3份马来酸酐，继续搅拌4-6h，反应完成后过滤、丙酮洗、干燥、研磨，得到补强剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨鞋底，其特征在于：所述硅烷偶联剂的制备过程如下：先将6-8份4-氨基偶氮苯、4-5份丁二酸酐、60-80份丙酮混合均匀，加热至60-65℃，回流反应4-6h，再冷却结晶，得到预反应物，接着将8-10份预反应物、6-8份DCC、2-3份HOBT、100-120份四氢呋喃混合并搅拌均匀，再加入6-8份KH570、30-40份四氢呋喃的混合液，反应12-24h后过滤除去沉淀，最后蒸发除去四氢呋喃，得到硅烷偶联剂。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨鞋底，其特征在于：所述填充剂为轻质碳酸钙。
4.根据权利要求3所述的一种耐磨鞋底，其特征在于：还包括2-3份椰子油。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨鞋底，其特征在于：所述促进剂为促进剂TMTM、促进剂NOBS、促进剂DM中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨鞋底，其特征在于：所述发泡剂为ADC发泡剂。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨鞋底，其特征在于：所述防老剂为防老剂RD、防老剂4010、防老剂DNP中的一种或多种。
8.一种权利要求1所述的耐磨鞋底的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1塑炼：按配方所需重量份，将天然橡胶投入开炼机，加热至40-50℃，塑炼8-10min；
S2混炼：将经过S1塑炼的天然橡胶、顺丁橡胶投入密炼机，加热至50-60℃，混炼4-6min，再投入硫磺、促进剂、氧化锌、硬脂酸、补强剂、填充剂、防老剂，升温至60-70℃，混炼15-20min，接着投入发泡剂，继续混炼20-30min，得到胶料；
S3硫化：将经过S2混炼的胶料放入到硫化成型模具内，成型温度160-180℃，硫化15-20min后取出，最后经毛边修理，得到耐磨鞋底。
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