CN112454955B - 一种耐磨阻燃型tpu鞋底及其一次成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨阻燃型TPU鞋底及其一次成型方法，首先制得具有造型的TPU鞋底形状容腔；其次称取聚酯多元醇、改性碳酸镁晶须等原料混合得到A料；二异氰酸酯作为B料；A料获得后，加入B料，在80℃～85℃下搅拌共混得到PU原液，然后再向PU原液通入氮气，得到PU发泡原液；鞋底注射成型模具上盖贴有TPU薄片，PU发泡原液获得后注射入具有造型的TPU鞋底形状容腔内，合上鞋底注射成型模具，经热压成型、开模、冷却，得到一种耐磨阻燃型TPU鞋底。本发明创新性地提供一种耐磨阻燃型TPU鞋底的一次成型方法，简化了制备鞋底的工序，提高了制备鞋底的效率，有助于提高TPU鞋底材料的发展前景。

Description

一种耐磨阻燃型TPU鞋底及其一次成型方法
技术领域
本发明涉及鞋底材料技术领域，具体涉及一种耐磨阻燃型TPU鞋底及其一次成型方法。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)又称热塑性聚氨酯橡胶，是聚氨酯弹性体的一种，兼具橡胶和塑料的性能，是一种软段和硬段交替排列的大分子线性聚合物，软段为聚酯或聚醚，影响TPU的弹性和耐低温性能，硬段为二异氰酸酯，影响TPU的硬度、耐热和机械性能。
TPU鞋材的机械性能良好、无刺激性气味，穿着舒适性高，受众满意度良好。目前，为提高鞋底材料穿着的舒适度，鞋底材料多采用降低鞋底密度、提高鞋底轻便化程度的手段。但是目前的TPU鞋底材料由于密度的降低不可避免地存在耐磨性较差、压缩变形率较高、抗撕拉强度较低的技术问题，且阻燃性能较差，影响力TPU鞋底材料的应用领域和发展前景。虽然可以采用在TPU鞋底底面用胶水贴高耐磨橡胶片以提高其耐磨性的手段，但是又存在胶水不环保、易脱胶、工序繁杂等问题。
因此，需要一种减少制鞋工序、环保高效、轻便化与耐磨性并存的阻燃型TPU鞋底及成型方法，有效提高TPU鞋底的阻燃性、耐磨性、抗压缩变形性和抗撕拉强度，扩大TPU鞋底的应用领域，提高TPU鞋底的市场占比。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种耐磨阻燃型TPU鞋底及其一次成型方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种耐磨阻燃型TPU鞋底的一次成型方法，包括以下步骤：
步骤S1，将经软化的TPU薄片置入吸塑机中经吸塑成型，得到具有造型的TPU鞋底形状容腔；
步骤S2，真空条件下，称取105重量份的聚酯多元醇、2重量份～6重量份的改性碳酸镁晶须、1重量份～2重量份的相容剂、1重量份～2重量份的环烷油，将上述原料混合均匀，升温至50℃～60℃，再搅拌共混1h～2h，所得混合料作为A料；称取100重量份的二异氰酸酯，作为B料；A料获得后，立即加入B料，在80℃～85℃下搅拌共混1h～1.5h，得到PU原液，然后再向PU原液通入氮气，得到PU发泡原液；
步骤S3，将步骤S1得到的具有造型的TPU鞋底形状容腔放入鞋底注射成型模具中，加热至80℃，然后再在具有造型的TPU鞋底形状容腔内放入一张TPU薄膜，鞋底注射成型模具上盖贴有TPU薄片；
其中，在具有造型的TPU鞋底形状容腔内放入一张TPU薄膜的目的在于提高TPU鞋底材料的阻隔性，PU发泡原液注射后鞋底不会发生渗透、变形等问题，且TPU薄膜与TPU鞋底形状容腔和PU发泡原液均有良好的相容性，进一步提高TPU鞋底材料的机械性能；
步骤S4，步骤S2得到的PU发泡原液获得后注射入具有造型的TPU鞋底形状容腔内的TPU薄膜上，合上鞋底注射成型模具，在60℃～65℃温度条件下热压成型处理600s～800s，经开模、冷却、裁剪，得到一种耐磨阻燃型TPU鞋底。
进一步地，步骤S1中，软化的温度为80℃～85℃。
进一步地，步骤S2中，改性碳酸镁晶须为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须，其制备方法，包括以下步骤：
步骤a，称取碳酸镁晶须、碳酸镁晶须重量3％～5％的乳化剂加入至碳酸镁晶须重量300倍～600倍的水中，在60℃～70℃下水浴加热40min～60min，水浴的同时以2000rpm～3000rpm的转速进行搅拌混合，形成碳酸镁晶须乳状液；
步骤b，将碳酸镁晶须重量20％～50％的过硫酸盐加水配制成质量分数为10％～15％的过硫酸盐溶液；
步骤c，控制反应温度为68℃～72℃，在20min～30min内向步骤a得到的碳酸镁晶须乳状液中滴加步骤b得到的过硫酸盐溶液，再在2h～3h内加入碳酸镁晶须重量5倍～6倍的丙烯酸酯，然后在搅拌情况下保温1h～1.5h，得到悬浊液；
步骤d，将步骤c得到的悬浊液降温至25℃～30℃，进行抽滤、洗涤、干燥处理，所得产物即为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须。
其中，碳酸镁晶须对于聚氨酯鞋底材料具有良好的增韧性和阻燃性能，但是直接加入其中，其与聚氨酯材料的相容性较差，增韧阻燃效果有限，本发明对碳酸镁晶须进行改性处理，通过在碳酸镁晶须表面包覆聚丙烯酸酯，提高与高聚物的相容性，从而达到对聚氨酯材料增韧阻燃的效果。
其中，本发明对碳酸镁晶须表面进行丙烯酸酯聚合反应，得到聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须的过程简单，有利于工人操作，便于推广。
更进一步地，步骤a中，乳化剂为十二烷基二乙醇酰胺或聚山梨酯。
进一步地，步骤S2中，相容剂为PP-g-MAH。
进一步地，步骤S3中，TPU薄膜的厚度为0.1mm～0.5mm。
本发明另一个发明目的，提供一种耐磨阻燃型TPU鞋底，根据上述一体成型方法制备而成。
本发明的有益技术效果是：
(1)本发明提供了一种耐磨阻燃型TPU鞋底，以改性碳酸镁晶须作为改性剂提高TPU鞋底材料的耐磨性、阻燃性和抗压缩变形性，且碳酸镁晶须表面包覆聚丙烯酸酯，有助于提高与聚酯多元醇、二异氰酸酯的相容性，提高PU的机械强度，达到提高TPU鞋底阻燃性、耐磨性、抗压缩变形性和抗撕拉强度的目的，且本发明制得的耐磨阻燃型TPU鞋底还兼具备密度低、轻便化、舒适性高等优点，在提高了鞋底的阻燃性和耐磨性的同时又兼具了轻便性和舒适性。
(2)本发明采用改性碳酸镁晶须增韧TPU鞋底，对碳酸镁晶须进行改性处理，形成聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须，解决了无机盐类晶须增韧PU材料的相容性问题。
(3)本发明提供了一种耐磨阻燃型TPU鞋底的一次成型方法，各层之间的结合性良好、相容性好，简化了制备鞋底的工序，提高了制备鞋底的效率，有助于提高TPU鞋底材料的发展前景，增加TPU鞋底可以应用的鞋型种类。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种耐磨阻燃型TPU鞋底的一次成型方法，包括以下步骤：
步骤S1，将经80℃软化的TPU薄片置入吸塑机中经吸塑成型，得到具有造型的TPU鞋底形状容腔；
步骤S2，真空条件下，称取105重量份的聚酯多元醇、2重量份的改性碳酸镁晶须、1重量份的PP-g-MAH、1重量份的环烷油，将上述原料混合均匀，升温至50℃，再搅拌共混1h，所得混合料作为A料；称取100重量份的二异氰酸酯，作为B料；A料获得后，立即加入B料，在80℃下搅拌共混1h，得到PU原液，然后再向PU原液通入氮气，得到PU发泡原液；
步骤S3，将步骤S1得到的具有造型的TPU鞋底形状容腔放入鞋底注射成型模具中，加热至80℃，然后再在具有造型的TPU鞋底形状容腔内放入一张0.1mm的TPU薄膜，鞋底注射成型模具上盖贴有TPU薄片；
步骤S4，步骤S2得到的PU发泡原液获得后注射入具有造型的TPU鞋底形状容腔内的TPU薄膜上，合上鞋底注射成型模具，在60℃温度条件下热压成型处理600s，经开模、冷却、裁剪，得到一种耐磨阻燃型TPU鞋底。
其中，步骤S2中，改性碳酸镁晶须为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须，其制备方法，包括以下步骤：
步骤a，称取碳酸镁晶须、碳酸镁晶须重量3％的十二烷基二乙醇酰胺或聚山梨酯加入至碳酸镁晶须重量300倍的水中，在60℃下水浴加热40min，水浴的同时以2000rpm的转速进行搅拌混合，形成碳酸镁晶须乳状液；
步骤b，将碳酸镁晶须重量20％的过硫酸盐加水配制成质量分数为10％的过硫酸盐溶液；
步骤c，控制反应温度为68℃，在20min内向步骤a得到的碳酸镁晶须乳状液中滴加步骤b得到的过硫酸盐溶液，再在2h内加入碳酸镁晶须重量5倍的丙烯酸酯，然后在搅拌情况下保温1h，得到悬浊液；
步骤d，将步骤c得到的悬浊液降温至25℃，进行抽滤、洗涤、干燥处理，所得产物即为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须。
实施例2
一种耐磨阻燃型TPU鞋底的一次成型方法，包括以下步骤：
步骤S1，将经85℃软化的TPU薄片置入吸塑机中经吸塑成型，得到具有造型的TPU鞋底形状容腔；
步骤S2，真空条件下，称取105重量份的聚酯多元醇、6重量份的改性碳酸镁晶须、2重量份的PP-g-MAH、2重量份的环烷油，将上述原料混合均匀，升温至60℃，再搅拌共混2h，所得混合料作为A料；称取100重量份的二异氰酸酯，作为B料；A料获得后，立即加入B料，在85℃下搅拌共混1.5h，得到PU原液，然后再向PU原液通入氮气，得到PU发泡原液；
步骤S3，将步骤S1得到的具有造型的TPU鞋底形状容腔放入鞋底注射成型模具中，加热至80℃，然后再在具有造型的TPU鞋底形状容腔内放入一张0.5mm的TPU薄膜，鞋底注射成型模具上盖贴有TPU薄片；
步骤S4，步骤S2得到的PU发泡原液获得后注射入具有造型的TPU鞋底形状容腔内的TPU薄膜上，合上鞋底注射成型模具，在65℃温度条件下热压成型处理800s，经开模、冷却、裁剪，得到一种耐磨阻燃型TPU鞋底。
其中，步骤S2中，改性碳酸镁晶须为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须，其制备方法，包括以下步骤：
步骤a，称取碳酸镁晶须、碳酸镁晶须重量5％的十二烷基二乙醇酰胺或聚山梨酯加入至碳酸镁晶须重量600倍的水中，在70℃下水浴加热60min，水浴的同时以3000rpm的转速进行搅拌混合，形成碳酸镁晶须乳状液；
步骤b，将碳酸镁晶须重量50％的过硫酸盐加水配制成质量分数为15％的过硫酸盐溶液；
步骤c，控制反应温度为72℃，在30min内向步骤a得到的碳酸镁晶须乳状液中滴加步骤b得到的过硫酸盐溶液，再在3h内加入碳酸镁晶须重量5倍～6倍的丙烯酸酯，然后在搅拌情况下保温1.5h，得到悬浊液；
步骤d，将步骤c得到的悬浊液降温至30℃，进行抽滤、洗涤、干燥处理，所得产物即为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须。
实施例3
一种耐磨阻燃型TPU鞋底的一次成型方法，包括以下步骤：
步骤S1，将经82.5℃软化的TPU薄片置入吸塑机中经吸塑成型，得到具有造型的TPU鞋底形状容腔；
步骤S2，真空条件下，称取105重量份的聚酯多元醇、4重量份的改性碳酸镁晶须、1.5重量份的PP-g-MAH、1.5重量份的环烷油，将上述原料混合均匀，升温至55℃，再搅拌共混1.5h，所得混合料作为A料；称取100重量份的二异氰酸酯，作为B料；A料获得后，立即加入B料，在82.5℃下搅拌共混1.25h，得到PU原液，然后再向PU原液通入氮气，得到PU发泡原液；
步骤S3，将步骤S1得到的具有造型的TPU鞋底形状容腔放入鞋底注射成型模具中，加热至80℃，然后再在具有造型的TPU鞋底形状容腔内放入一张0.3mm的TPU薄膜，鞋底注射成型模具上盖贴有TPU薄片；
步骤S4，步骤S2得到的PU发泡原液获得后注射入具有造型的TPU鞋底形状容腔内的TPU薄膜上，合上鞋底注射成型模具，在62.5℃温度条件下热压成型处理700s，经开模、冷却、裁剪，得到一种耐磨阻燃型TPU鞋底。
其中，步骤S2中，改性碳酸镁晶须为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须，其制备方法，包括以下步骤：
步骤a，称取碳酸镁晶须、碳酸镁晶须重量4％的十二烷基二乙醇酰胺或聚山梨酯加入至碳酸镁晶须重量450倍的水中，在65℃下水浴加热50min，水浴的同时以2500rpm的转速进行搅拌混合，形成碳酸镁晶须乳状液；
步骤b，将碳酸镁晶须重量35％的过硫酸盐加水配制成质量分数为12.5％的过硫酸盐溶液；
步骤c，控制反应温度为70℃，在25min内向步骤a得到的碳酸镁晶须乳状液中滴加步骤b得到的过硫酸盐溶液，再在2.5h内加入碳酸镁晶须重量5.5倍的丙烯酸酯，然后在搅拌情况下保温1.25h，得到悬浊液；
步骤d，将步骤c得到的悬浊液降温至27.5℃，进行抽滤、洗涤、干燥处理，所得产物即为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须。
对比例1
一种TPU鞋底的一次成型方法，除在步骤S2中不添加改性碳酸镁晶须，没有改性碳酸镁晶须的制备方法，其余均与实施例3相同。
对比例2
一种TPU鞋底的一次成型方法，除在步骤S2中添加的是碳酸镁晶须，碳酸镁晶须不进行改性处理，其余均与实施例3相同。
实验例
对本发明实施例1～3制得的耐磨阻燃型TPU鞋底和对比例1～2制得的TPU鞋底的产品性能进行测试，测试结果如表1所示。压缩永久变形率根据GB/T7759.1-2015测试。
表1本发明的耐磨阻燃型TPU鞋底的产品性能列表
Figure BDA0002754580550000071
由表1可知，实施例3制得的耐磨阻燃型TPU鞋底的耐磨性、抗压缩性、抗撕裂性均较对比例1有较大幅度提高，虽然耐磨性和抗撕裂性不如实施例2，但是差距不大，且实施例3的抗压缩性和回弹性均较实施例2有较大提升，这可能与实施例2的配方中改性碳酸镁晶须的添加比例较高，影响TPU鞋底各原料间的相容性有关。因此，从原料成本和产品性能的角度综合考虑，实施例3制得的耐磨阻燃型TPU鞋底是优选方案。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种耐磨阻燃型TPU鞋底的一次成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将经软化的TPU薄片置入吸塑机中经吸塑成型，得到具有造型的TPU鞋底形状容腔；
步骤S2，真空条件下，称取105重量份的聚酯多元醇、2重量份～6重量份的改性碳酸镁晶须、1重量份～2重量份的相容剂、1重量份～2重量份的环烷油，将上述原料混合均匀，升温至50℃～60℃，再搅拌共混1h～2h，所得混合料作为A料；称取100重量份的二异氰酸酯，作为B料；A料获得后，立即加入B料，在80℃～85℃下搅拌共混1h～1.5h，得到PU原液，然后再向PU原液通入氮气，得到PU发泡原液；所述改性碳酸镁晶须为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须，其制备方法，包括以下步骤：
步骤a，称取碳酸镁晶须、碳酸镁晶须重量3％～5％的乳化剂加入至碳酸镁晶须重量300倍～600倍的水中，在60℃～70℃下水浴加热40min～60min，水浴的同时以2000rpm～3000rpm的转速进行搅拌混合，形成碳酸镁晶须乳状液；
步骤b，将碳酸镁晶须重量20％～50％的过硫酸盐加水配制成质量分数为10％～15％的过硫酸盐溶液；
步骤c，控制反应温度为68℃～72℃，在20min～30min内向步骤a得到的碳酸镁晶须乳状液中滴加步骤b得到的过硫酸盐溶液，再在2h～3h内加入碳酸镁晶须重量5倍～6倍的丙烯酸酯，然后在搅拌情况下保温1h～1.5h，得到悬浊液；
步骤d，将步骤c得到的悬浊液降温至25℃～30℃，进行抽滤、洗涤、干燥处理，所得产物即为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须；
步骤S3，将步骤S1得到的具有造型的TPU鞋底形状容腔放入鞋底注射成型模具中，加热至80℃，然后再在具有造型的TPU鞋底形状容腔内放入一张TPU薄膜，鞋底注射成型模具上盖贴有TPU薄片；
步骤S4，步骤S2得到的PU发泡原液获得后注射入具有造型的TPU鞋底形状容腔内的TPU薄膜上，合上鞋底注射成型模具，在60℃～65℃温度条件下热压成型处理600s～800s，经开模、冷却、裁剪，得到一种耐磨阻燃型TPU鞋底。
2.根据权利要求1所述的耐磨阻燃型TPU鞋底的一次成型方法，其特征在于，步骤S1中，所述软化的温度为80℃～85℃。
3.根据权利要求1所述的耐磨阻燃型TPU鞋底的一次成型方法，其特征在于，步骤a中，所述乳化剂为十二烷基二乙醇酰胺或聚山梨酯。
4.根据权利要求1所述的耐磨阻燃型TPU鞋底的一次成型方法，其特征在于，步骤S2中，所述相容剂为PP-g-MAH。
5.根据权利要求1所述的耐磨阻燃型TPU鞋底的一次成型方法，其特征在于，步骤S3中，所述TPU薄膜的厚度为0.1mm～0.5mm。
6.一种耐磨阻燃型TPU鞋底，其特征在于，根据权利要求1～5中任一项所述的耐磨阻燃型TPU鞋底的一体成型方法制备而成。
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