CN112011135A - 一种防穿刺高强度鞋底材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防穿刺高强度鞋底材料及其制备方法，属于鞋底材料制备技术领域。本发明以甘蔗纤维为原料，将其用强氧化性的高锰酸钾溶液浸泡氧化，得到氧化纤维，使得纤维表面羟基变为羧基，再利用氧化纤维螯合金属镍离子，并在强氧化性一氧化碳的作用下还原碳化，得到金属复合的碳纤维，其力学强度高，掺杂在橡胶材料中后，形成一个刚性网络结构，在鞋底材料中起到分散外界摩擦应力的作用，同时这层刚性网络作为一层保护层，可以抵御外部穿刺，提高了鞋底材料的防穿刺性能，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种防穿刺高强度鞋底材料及其制备方法，属于鞋底材料制备技术领域。
背景技术
目前，靴子主要特点是能防水，用于雨天和泥泞道路上的步行，一般情况下靴长不到膝盖。材质主要是橡胶，黑色，记载了军人的威严和飒爽英姿。越来越多的时尚杂志开始争相报道刊登时尚雨靴，欧美大明星们的街拍照片中，雨靴也成为最当红的搭配单品。现如今的雨靴，已经一改往日的传统形象，再也不是给人笨重呆板闷热不透气的印象，它们采用最优质的进口天然橡胶原料，除了保留传统雨靴的防水防滑的特殊功能外，穿上了时尚的外衣，还为雨靴增添了不同的色彩图案，如古典印花，苏格兰格，点点以及秋冬季大热的豹纹蛇纹等图案。本领域技术人员亟待开发出一种一种高强度雨靴鞋底材料的制备方法以满足更高的性能要求和更广泛的市场需求。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种防穿刺高强度鞋底材料及其制备方法，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种防穿刺高强度鞋底材料及其制备方法。
本发明的一种防穿刺高强度鞋底材料，是通过预塑化胶料热压制成的，
所述预塑化胶料是通过按重量份数计的以下材料制成的：
100～120份基料树脂、氯醋树脂30～35份、鳞片石墨12～15份、改性碳化纤维5～10份与液体丁腈橡胶15～20份；
所述集料树脂是通过按重量份数计的以下材料制成的：
氯磺化聚乙烯55～60份，氯化亚锡0.2～0.5份；
所述改性碳化纤维是由甘蔗渣、高锰酸钾溶液、硝酸镍溶液、一氧化碳反应制得。
一种防穿刺高强度鞋底材料的制备方法，具体制备步骤为：
（1）称取甘蔗渣蒸汽爆破，得到甘蔗渣纤维，将甘蔗渣纤维和高锰酸钾溶液混合后振荡反应，过滤分离得到滤渣，即为氧化甘蔗纤维；
（2）将上述得到的氧化甘蔗纤维和硝酸镍溶液混合后超声振荡反应，得到螯合纤维；
（3）将上述得到螯合纤维在一氧化碳气体下，碳化处理，得到改性碳化纤维；
（4）将密炼机加热升温，投入氯磺化聚乙烯，氯化亚锡，分散均匀后，得到基料树脂；
（5）再向基料树脂中加入氯醋树脂、鳞片石墨、改性碳化纤维与液体丁腈橡胶，搅拌至分散均匀，卸料，冷却、停放后得到预塑化胶料；
（6）将上述得到的预塑化胶料，放入模具内，模压成型，从而制备得到防穿刺高强度鞋底材料。
进一步的，具体制备步骤为：
（1）称取甘蔗渣放入蒸汽爆破罐中进行蒸汽爆破，得到甘蔗渣纤维，将甘蔗渣纤维和高锰酸钾溶液混合后放在摇床上，振荡反应后过滤分离得到滤渣，即为氧化甘蔗纤维；
（2）将上述得到的氧化甘蔗纤维和硝酸镍溶液混合后放入超声震荡仪中，超声振荡反应，振荡反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为螯合纤维；
（3）将上述得到螯合纤维放入炭化炉中，并向炭化炉中通入一氧化碳气体，直至置换出炭化炉中所有空气，密封炭化炉，并加入升温，碳化处理3～5h后，得到改性碳化纤维；
（4）将密炼机加热升温后，投入氯磺化聚乙烯，搅拌使橡胶基料软化且均匀后，加入氯化亚锡，搅拌使氯化亚锡在橡胶基料中分散均匀后，得到基料树脂；
（5）再向基料树脂中加入氯醋树脂、鳞片石墨、改性碳化纤维与液体丁腈橡胶，搅拌至分散均匀，卸料，冷却、停放后得到预塑化胶料；
（6）将上述得到的预塑化胶料在成型条件下，放入模具内，完成橡胶模压成型，从而制备得到防穿刺高强度鞋底材料。
进一步的，具体制备步骤为：
（1）称取甘蔗渣放入蒸汽爆破罐中进行蒸汽爆破，得到甘蔗渣纤维，将甘蔗渣纤维和质量分数为30%的高锰酸钾溶液按质量比为1:10混合后放在摇床上，振荡反应3～5h后过滤分离得到滤渣，即为氧化甘蔗纤维；
（2）将上述得到的氧化甘蔗纤维和质量分数为25%的硝酸镍溶液按质量比为1:8混合后放入超声震荡仪中，以30～40kHz的频率超声振荡反应30～40min，振荡反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为螯合纤维；
（3）将上述得到螯合纤维放入炭化炉中，并向炭化炉中通入一氧化碳气体，直至置换出炭化炉中所有空气，密封炭化炉，并加入升温至1700～1900℃，碳化处理3～5h后，得到改性碳化纤维；
（4）将密炼机加热升温至80～90℃后，投入氯磺化聚乙烯55～60份，搅拌使橡胶基料软化且均匀后，加入氯化亚锡0.2～0.5份，搅拌使氯化亚锡在橡胶基料中分散均匀后，得到基料树脂；
（5）再向100～120份基料树脂中加入氯醋树脂30～35份、鳞片石墨12～15份、改性碳化纤维5～10份与液体丁腈橡胶15～20份，搅拌至分散均匀，卸料，冷却、停放24h后得到预塑化胶料；
（6）将上述得到的预塑化胶料在130～140℃成型条件下，放入模具内，在2～3min内，16～18Mpa压力下，完成橡胶模压成型，从而制备得到防穿刺高强度鞋底材料。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明以甘蔗纤维为原料，将其用强氧化性的高锰酸钾溶液浸泡氧化，得到氧化纤维，使得纤维表面羟基变为羧基，再利用氧化纤维螯合金属镍离子，并在强氧化性一氧化碳的作用下还原碳化，得到金属复合的碳纤维，其力学强度高，掺杂在橡胶材料中后，形成一个刚性网络结构，在鞋底材料中起到分散外界摩擦应力的作用，同时这层刚性网络作为一层保护层，可以抵御外部穿刺，提高了鞋底材料的防穿刺性能，在配方设计与加工工艺方面，氯醋树脂本身不属于可塑弹性体材料，需要添加增塑剂，采用液体丁腈橡胶增塑剂，且自身内增塑效应，使本发明公开的制备方法不会产生增塑剂的迁移，氯磺化聚乙烯的溶解度参数与氯醋树脂相差并不悬殊，能很好地掺和，作氯醋树脂的改性材料。从高聚物相互掺和角度来看，液体丁腈橡胶与氯醋树脂具有较好的互混性，丁腈橡胶与氯醋树脂也有较好的互混性，丁苯橡胶与顺丁橡胶具有一定的互混性，可以形成传递互混效应，具有很好的弹性和较好的耐磨、耐寒、耐屈挠的性能。橡胶的弹性来源于链段微布朗运动位置的可逆变化，由于这一特性的存在，小小的外力即可使它产生高度的弹性变形，提高氯醋树脂的耐低温、耐热与耐屈挠性能。同时丁腈橡胶与氯醋树脂具有很好的混掺性能，通过丁腈橡胶的增塑作用和氯醋树脂的内增塑作用协效促进，从而相应地提高掺和体系的弹性，组成的硫化体系，可选用改性蒙脱土作补强填充剂，进而提高雨靴鞋底材料的强度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
称取甘蔗渣放入蒸汽爆破罐中进行蒸汽爆破，得到甘蔗渣纤维，将甘蔗渣纤维和质量分数为30%的高锰酸钾溶液按质量比为1:10混合后放在摇床上，振荡反应3～5h后过滤分离得到滤渣，即为氧化甘蔗纤维；将上述得到的氧化甘蔗纤维和质量分数为25%的硝酸镍溶液按质量比为1:8混合后放入超声震荡仪中，以30～40kHz的频率超声振荡反应30～40min，振荡反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为螯合纤维；将上述得到螯合纤维放入炭化炉中，并向炭化炉中通入一氧化碳气体，直至置换出炭化炉中所有空气，密封炭化炉，并加入升温至1700～1900℃，碳化处理3～5h后，得到改性碳化纤维；将密炼机加热升温至80～90℃后，投入氯磺化聚乙烯55～60份，搅拌使橡胶基料软化且均匀后，加入氯化亚锡0.2～0.5份，搅拌使氯化亚锡在橡胶基料中分散均匀后，得到基料树脂；再向100～120份基料树脂中加入氯醋树脂30～35份、鳞片石墨12～15份、改性碳化纤维5～10份与液体丁腈橡胶15～20份，搅拌至分散均匀，卸料，冷却、停放24h后得到预塑化胶料；将上述得到的预塑化胶料在130～140℃成型条件下，放入模具内，在2～3min内，16～18Mpa压力下，完成橡胶模压成型，从而制备得到防穿刺高强度鞋底材料。
实例1
称取甘蔗渣放入蒸汽爆破罐中进行蒸汽爆破，得到甘蔗渣纤维，将甘蔗渣纤维和质量分数为30%的高锰酸钾溶液按质量比为1:10混合后放在摇床上，振荡反应3h后过滤分离得到滤渣，即为氧化甘蔗纤维；将上述得到的氧化甘蔗纤维和质量分数为25%的硝酸镍溶液按质量比为1:8混合后放入超声震荡仪中，以30kHz的频率超声振荡反应30min，振荡反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为螯合纤维；将上述得到螯合纤维放入炭化炉中，并向炭化炉中通入一氧化碳气体，直至置换出炭化炉中所有空气，密封炭化炉，并加入升温至1700℃，碳化处理3h后，得到改性碳化纤维；将密炼机加热升温至80℃后，投入氯磺化聚乙烯55份，搅拌使橡胶基料软化且均匀后，加入氯化亚锡0.2份，搅拌使氯化亚锡在橡胶基料中分散均匀后，得到基料树脂；再向100份基料树脂中加入氯醋树脂30份、鳞片石墨12份、改性碳化纤维5份与液体丁腈橡胶15份，搅拌至分散均匀，卸料，冷却、停放24h后得到预塑化胶料；将上述得到的预塑化胶料在130℃成型条件下，放入模具内，在2min内，16Mpa压力下，完成橡胶模压成型，从而制备得到防穿刺高强度鞋底材料。
实例2
称取甘蔗渣放入蒸汽爆破罐中进行蒸汽爆破，得到甘蔗渣纤维，将甘蔗渣纤维和质量分数为30%的高锰酸钾溶液按质量比为1:10混合后放在摇床上，振荡反应4h后过滤分离得到滤渣，即为氧化甘蔗纤维；将上述得到的氧化甘蔗纤维和质量分数为25%的硝酸镍溶液按质量比为1:8混合后放入超声震荡仪中，以35kHz的频率超声振荡反应35min，振荡反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为螯合纤维；将上述得到螯合纤维放入炭化炉中，并向炭化炉中通入一氧化碳气体，直至置换出炭化炉中所有空气，密封炭化炉，并加入升温至1800℃，碳化处理4h后，得到改性碳化纤维；将密炼机加热升温至85℃后，投入氯磺化聚乙烯58份，搅拌使橡胶基料软化且均匀后，加入氯化亚锡0.3份，搅拌使氯化亚锡在橡胶基料中分散均匀后，得到基料树脂；再向110份基料树脂中加入氯醋树脂33份、鳞片石墨14份、改性碳化纤维8份与液体丁腈橡胶18份，搅拌至分散均匀，卸料，冷却、停放24h后得到预塑化胶料；将上述得到的预塑化胶料在135℃成型条件下，放入模具内，在2min内，17Mpa压力下，完成橡胶模压成型，从而制备得到防穿刺高强度鞋底材料。
实例3
称取甘蔗渣放入蒸汽爆破罐中进行蒸汽爆破，得到甘蔗渣纤维，将甘蔗渣纤维和质量分数为30%的高锰酸钾溶液按质量比为1:10混合后放在摇床上，振荡反应5h后过滤分离得到滤渣，即为氧化甘蔗纤维；将上述得到的氧化甘蔗纤维和质量分数为25%的硝酸镍溶液按质量比为1:8混合后放入超声震荡仪中，以40kHz的频率超声振荡反应40min，振荡反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为螯合纤维；将上述得到螯合纤维放入炭化炉中，并向炭化炉中通入一氧化碳气体，直至置换出炭化炉中所有空气，密封炭化炉，并加入升温至1900℃，碳化处理5h后，得到改性碳化纤维；将密炼机加热升温至90℃后，投入氯磺化聚乙烯60份，搅拌使橡胶基料软化且均匀后，加入氯化亚锡0.5份，搅拌使氯化亚锡在橡胶基料中分散均匀后，得到基料树脂；再向120份基料树脂中加入氯醋树脂35份、鳞片石墨15份、改性碳化纤维10份与液体丁腈橡胶20份，搅拌至分散均匀，卸料，冷却、停放24h后得到预塑化胶料；将上述得到的预塑化胶料在140℃成型条件下，放入模具内，在3min内， 18Mpa压力下，完成橡胶模压成型，从而制备得到防穿刺高强度鞋底材料。
对比例1
本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去改性碳化纤维，除此外的方法步骤均相同。
对实施例和对比例的鞋底材料进行性能检测，结果如表1：
表1 实施例和对比例的性能检测结果
| 检测项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 对比例1 |
| 硬度shore A | 72 | 73 | 73 | 70 |
| 漏水性 | 不漏水 | 不漏水 | 不漏水 | 不漏水 |
| 磨损减量cm<sup>3</sup> | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.3 |
| 拉伸强度MPa | 7.6 | 7.7 | 7.7 | 7.0 |
| 断裂伸长率（%） | 229 | 210 | 209 | 180 |
注：磨损测定按GB/T1689-1998测定；GB/T528硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定；GB/T531.1硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分:邵氏硬度计法(邵尔硬度)；GB/T2941橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序；GB/T3293.1鞋号；CB/T3293中国鞋楦系列；HG/T2019-2011黑色雨靴(鞋）；HG/T2198硫化橡胶物理试验方法的一般要求；HG/T24胶鞋检验规则、标志包装、运输、贮存；HG/T3664胶面胶靴(鞋)耐渗水试验方法；耐渗水试验靴耐渗水试验按HG/T3664规定执行。物理性能试的方法的一般要求橡胶物理性能试验方法的一般要求按/T2198的规定执行，其中成品试样取样可顺外底长度方向裁取，靴面硫化橡胶拉伸性能、硬度、漆膜伸长率试验应去除用着物并打磨平整后进行试验。拉伸性能拉伸性能的试验按GB/T528的规定执行。试检采用哑龄状I型裁刀。漏气性按HG/T3664-2000雨靴在10kPa下，30s无泄漏。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种防穿刺高强度鞋底材料，是通过预塑化胶料热压制成的，其特征在于：
所述预塑化胶料是通过按重量份数计的以下材料制成的：
100～120份基料树脂、氯醋树脂30～35份、鳞片石墨12～15份、改性碳化纤维5～10份与液体丁腈橡胶15～20份；
所述集料树脂是通过按重量份数计的以下材料制成的：
氯磺化聚乙烯55～60份，氯化亚锡0.2～0.5份；
所述改性碳化纤维是由甘蔗渣、高锰酸钾溶液、硝酸镍溶液、一氧化碳反应制得。
2.一种防穿刺高强度鞋底材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）称取甘蔗渣蒸汽爆破，得到甘蔗渣纤维，将甘蔗渣纤维和高锰酸钾溶液混合后振荡反应，过滤分离得到滤渣，即为氧化甘蔗纤维；
（2）将上述得到的氧化甘蔗纤维和硝酸镍溶液混合后超声振荡反应，得到螯合纤维；
（3）将上述得到螯合纤维在一氧化碳气体下，碳化处理，得到改性碳化纤维；
（4）将密炼机加热升温，投入氯磺化聚乙烯，氯化亚锡，分散均匀后，得到基料树脂；
（5）再向基料树脂中加入氯醋树脂、鳞片石墨、改性碳化纤维与液体丁腈橡胶，搅拌至分散均匀，卸料，冷却、停放后得到预塑化胶料；
（6）将上述得到的预塑化胶料，放入模具内，模压成型，从而制备得到防穿刺高强度鞋底材料。
3.根据权利要求2所述的一种防穿刺高强度鞋底材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）称取甘蔗渣放入蒸汽爆破罐中进行蒸汽爆破，得到甘蔗渣纤维，将甘蔗渣纤维和高锰酸钾溶液混合后放在摇床上，振荡反应后过滤分离得到滤渣，即为氧化甘蔗纤维；
（2）将上述得到的氧化甘蔗纤维和硝酸镍溶液混合后放入超声震荡仪中，超声振荡反应，振荡反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为螯合纤维；
（3）将上述得到螯合纤维放入炭化炉中，并向炭化炉中通入一氧化碳气体，直至置换出炭化炉中所有空气，密封炭化炉，并加入升温，碳化处理3～5h后，得到改性碳化纤维；
（4）将密炼机加热升温后，投入氯磺化聚乙烯，搅拌使橡胶基料软化且均匀后，加入氯化亚锡，搅拌使氯化亚锡在橡胶基料中分散均匀后，得到基料树脂；
（5）再向基料树脂中加入氯醋树脂、鳞片石墨、改性碳化纤维与液体丁腈橡胶，搅拌至分散均匀，卸料，冷却、停放后得到预塑化胶料；
（6）将上述得到的预塑化胶料在成型条件下，放入模具内，完成橡胶模压成型，从而制备得到防穿刺高强度鞋底材料。
4.根据权利要求2或3所述的一种防穿刺高强度鞋底材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）称取甘蔗渣放入蒸汽爆破罐中进行蒸汽爆破，得到甘蔗渣纤维，将甘蔗渣纤维和质量分数为30%的高锰酸钾溶液按质量比为1:10混合后放在摇床上，振荡反应3～5h后过滤分离得到滤渣，即为氧化甘蔗纤维；
（2）将上述得到的氧化甘蔗纤维和质量分数为25%的硝酸镍溶液按质量比为1:8混合后放入超声震荡仪中，以30～40kHz的频率超声振荡反应30～40min，振荡反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为螯合纤维；
（3）将上述得到螯合纤维放入炭化炉中，并向炭化炉中通入一氧化碳气体，直至置换出炭化炉中所有空气，密封炭化炉，并加入升温至1700～1900℃，碳化处理3～5h后，得到改性碳化纤维；
（4）将密炼机加热升温至80～90℃后，投入氯磺化聚乙烯55～60份，搅拌使橡胶基料软化且均匀后，加入氯化亚锡0.2～0.5份，搅拌使氯化亚锡在橡胶基料中分散均匀后，得到基料树脂；
（5）再向100～120份基料树脂中加入氯醋树脂30～35份、鳞片石墨12～15份、改性碳化纤维5～10份与液体丁腈橡胶15～20份，搅拌至分散均匀，卸料，冷却、停放24h后得到预塑化胶料；
（6）将上述得到的预塑化胶料在130～140℃成型条件下，放入模具内，在2～3min内，16～18Mpa压力下，完成橡胶模压成型，从而制备得到防穿刺高强度鞋底材料。
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|---|---|---|---|---|
| CN113072783A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-06 | 台州联成新材料有限公司 | 一种发泡鞋及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109096563A (zh) * | 2018-09-08 | 2018-12-28 | 佛山朝鸿新材料科技有限公司 | 一种高强度填充橡胶的制备方法 |
| CN110438590A (zh) * | 2019-08-31 | 2019-11-12 | 新疆泰格迪木国际贸易有限公司 | 一种高强度纳米碳纤维的制备方法 |
| CN110938263A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-03-31 | 安徽玉堂雨具有限公司 | 一种高强度雨靴鞋底材料的制备方法 |
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2020
- 2020-09-10 CN CN202010944065.7A patent/CN112011135A/zh active Pending
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