CN112724660A - 轻量抗疲劳peba鞋底及其成型工艺 - Google Patents

轻量抗疲劳peba鞋底及其成型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轻量抗疲劳PEBA鞋底，主要组分为PEBA料米、改性PEBA粒子、滑石粉、硬脂酸锌、耐磨剂，其中改性PEBA粒子由如下重量份数组分挤压发泡而成：80‑100份PEBA、5‑10份SF‑GNRs、3‑5份改性玻纤、3‑8份超临界流体及适量的石墨烯分散液。本发明在各改性PEBA粒子内部包裹有多个PEBA一级粒子并在改性PEBA粒子外部包覆有石墨烯片，各PEBA一级粒子内部均匀分散有改性玻纤和SF‑GNRs且在PEBA一级粒子之间夹有石墨烯片，注射成型时改性PEBA粒子分散在PEBA料米连续相中且在二者界面存有石墨烯片，使得制得的PEBA鞋底能够在减少鞋底厚度的同时具有低密度高刚性以及优异的抗疲劳抗冲击强度。

Description

轻量抗疲劳PEBA鞋底及其成型工艺
技术领域
本发明属于鞋材技术领域，具体涉及一种轻量抗疲劳PEBA鞋底及其成型工艺。
背景技术
在许多比赛中，加速对于运动员的表现具有决定的影响。例如在短跑中，胜利或失败不但取决于最终可达到的速度，而且取决于此速度是多快达到的。甚至更为重要的是在频繁改变方向的运动中的加速。特别是对于足球来说，而且对于其它场地比赛来说，在需要改变奔跑方向或突然跳跃的情况下总是具有加速过程。
根据物理定律，可得到的加速直接取决于要运动物体的质量。因此，特别是足球鞋的运动鞋的设计的重要目的在于尽可能减小总体质量，以便在给定力的情况下增加可得到的加速。即使是这种乍一看认为很小的重量，在例如快速带球的过程中，也会减少运动员的敏捷性。另外，足球鞋的惯性质量减小腿在踢球时的速度，并因此减小了击球速度。最后，腿部的惯性质量对运动员的疲劳有影响。
因此设计研发一种轻量抗疲劳的鞋底有很大的市场前景和必要性。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种轻量抗疲劳PEBA鞋底及其成型工艺，它能够在减少鞋底厚度的同时具有低密度高刚性以及优异的抗疲劳抗冲击强度。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种轻量抗疲劳PEBA鞋底，由如下重量份数组分组成：80-100份的PEBA料米、10-20份的改性PEBA粒子、0.5～2份的滑石粉、1～2份的硬脂酸锌、3～10份的耐磨剂、0～0.6份的抗紫外光吸收剂、0～0.5份的抗氧化剂及0～1.5份的色母粒；其中：所述改性PEBA粒子由如下重量份数组分挤压发泡而成：80-100份的PEBA、5-10份的层叠状功能化石墨烯SF-GNRs、3-5份的改性玻纤、3-8份的超临界流体及适量的石墨烯分散液。
优选地，所述改性玻纤的制备方法为：S11、先取适量的PEBA粉末溶解于60℃～80℃的DMF溶剂中而得到PEBA溶液，然后将干燥后的中空玻璃纤维浸入PEBA溶液中，使得在中空玻璃纤维表面和内部负载有PEBA溶液，取出用乙醇浸泡过夜，水洗，干燥，得到负载有PEBA的玻纤；S12、将负载有PEBA的玻纤置于甲苯溶剂中，超声分散后加入偶联剂KH-550，继续超声处理后置于恒温环境中反应8-10小时，然后离心分离，乙醇洗涤并干燥，得到PEBA和偶联双重改性的改性玻纤。
优选地，所述石墨烯分散液的制备方法为：将石墨烯加入浓硫酸溶液中，在冰浴中搅拌反应30min-45min，再加入高锰酸钾冰浴搅拌反应1.0-1.5h；升温至40℃-50℃搅拌反应30min-45min，加入去离子水后再放入冰浴中逐渐滴加质量浓度为30％的过氧化氢溶液，静置沉淀2-3h；除去上层溶液，再用去离子水洗涤至液体呈黑色，即得石墨烯分散液。
优选地，所述改性PEBA粒子的制备方法为：S21、将PEBA、改性玻纤和层叠状功能化石墨烯SF-GNRs通过料斗加入挤出发泡设备的双螺杆挤出机料筒；S22、待PEBA熔融并与改性玻纤、SF-GNRs初步混合后，通过安装在双螺杆挤出机料筒上的注气口向料筒中注入超临界流体；S23、PEBA、改性玻纤、SF-GNRs和超临界流体在双螺杆挤出机中充分混合均匀后挤出，然后依次流经安装在双螺杆挤出机下游的静态混合器、齿轮泵、熔体冷却器、挤出口模挤出发泡；S24、挤出发泡物经水下切粒系统切粒，随即投入石墨烯分散液中，然后喷雾干燥制得改性PEBA粒子。
优选地，所述超临界流体为二氧化碳和/或氮气。
优选地，所述耐磨剂为马来酸酐接枝超高分子聚乙烯和/或高分子聚硅氧烷。
优选地，所述抗紫外光吸收剂为紫外光吸收剂UV320、紫外光吸收剂UV380和紫外光吸收剂UV670中的一种或几种混合。
优选地，所述抗氧化剂为抗氧剂A30、抗氧剂168和抗氧剂H10中的一种或几种混合。
本发明还提供一种轻量抗疲劳PEBA鞋底的成型工艺，具体包括如下步骤：
S1、制备改性PEBA粒子；
S2、将步骤S1的改性PEBA粒子、滑石粉、硬脂酸锌、耐磨剂、抗紫外光吸收剂、抗氧化剂及色母粒按配方加入双螺杆挤出机中，共混挤出，切粒得混合粒料；
S3、将步骤S2制得的混合粒料注射到鞋底模具内注射成型，压力为5MPa～7MPa，温度为250℃-300℃，时间为30秒～80秒。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明PEBA鞋底采用PEBA料米和改性PEBA粒子，改性PEBA粒子由PEBA、SF-GNRs、改性玻纤和石墨烯分散液等挤压发泡成型，在各改性PEBA粒子内部包裹有多个PEBA一级粒子并在改性PEBA粒子外部包覆有石墨烯片，各PEBA一级粒子内部均匀分散有改性玻纤和SF-GNRs且在PEBA一级粒子之间夹有石墨烯片，注射成型时改性PEBA粒子分散在PEBA料米连续相中且在二者界面存有石墨烯片，使得制得的PEBA鞋底能够在减少鞋底厚度的同时具有低密度高刚性以及优异的抗疲劳抗冲击强度。
其中：层叠状功能化石墨烯SF-GNRs在PEBA中以层叠状、稳固而又均匀分布的特殊结构方式稳固地存在于PEBA一级粒子的泡孔中，又由于石墨烯具有独特的二维片层结构，具有极高的径厚比、表现出柔软的形态，在外力作用下易于产生形变，石墨烯之间的大面积解簇和相对滑移变形能够产生能量耗散，从而降低外力对PEBA鞋底的冲击副作用并一定程度上提升PEBA鞋底的减震性能；通过改性玻纤的加入进一步增强改性PEBA粒子的强度和韧性，且使改性玻纤均匀分散、各处强度相当，又能够与改性PEBA粒子内的PEBA良好相容；而石墨烯分散液在改性PEBA粒子外部包裹形成的石墨片还有助于在外力作用下使内部的PEBA一级粒子发生原位压缩和错位，即仍保持在改性PEBA粒子内部，从而起到耗散能量且整个PEBA鞋底压缩永久形变低、刚性大。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种轻量抗疲劳PEBA鞋底，由如下重量份数组分组成：85份的PEBA料米、15份的改性PEBA粒子、1份的滑石粉、1.5份的硬脂酸锌、6份的耐磨剂、0.3份的抗紫外光吸收剂、0.4份的抗氧化剂，其中：所述耐磨剂为平均分子量为4000～10000的高分子聚硅氧烷，所述抗紫外光吸收剂为紫外光吸收剂UV320，所述抗氧化剂为抗氧剂A30。其成型工艺，具体包括如下步骤：S1、制备改性PEBA粒子；S2、将步骤S1的改性PEBA粒子、滑石粉、硬脂酸锌、耐磨剂、抗紫外光吸收剂、抗氧化剂按配方加入双螺杆挤出机中，共混挤出，切粒得混合粒料；S3、将步骤S2制得的混合粒料注射到鞋底模具内注射成型，压力为7MPa，温度为260℃-270℃，时间为秒65秒。
本实施例的所述改性PEBA粒子由如下重量份数组分挤压发泡而成：85份的PEBA、8份的层叠状功能化石墨烯SF-GNRs、5份的改性玻纤、6份的超临界流体及适量的石墨烯分散液，所述超临界流体为二氧化碳。
所述改性PEBA粒子的制备方法为：S21、将PEBA、改性玻纤和层叠状功能化石墨烯SF-GNRs通过料斗加入挤出发泡设备的双螺杆挤出机料筒；S22、待PEBA熔融并与改性玻纤、SF-GNRs初步混合后，通过安装在双螺杆挤出机料筒上的注气口向料筒中注入超临界流体；S23、PEBA、改性玻纤、SF-GNRs和超临界流体在双螺杆挤出机中充分混合均匀后挤出，然后依次流经安装在双螺杆挤出机下游的静态混合器、齿轮泵、熔体冷却器、挤出口模挤出发泡；S24、挤出发泡物经水下切粒系统切粒，随即投入石墨烯分散液中，然后喷雾干燥制得改性PEBA粒子。
实施例2
本实施例提供一种轻量抗疲劳PEBA鞋底，由如下重量份数组分组成：80份的PEBA料米、10份的改性PEBA粒子、0.5份的滑石粉、1份的硬脂酸锌、3份的耐磨剂、0.5份的抗氧化剂及0.5份的色母粒，其中：所述耐磨剂为分子量为200万～350万的马来酸酐接枝超高分子聚乙烯，所述抗氧化剂为抗氧剂H10。其成型工艺，具体包括如下步骤：S1、制备改性PEBA粒子；S2、将步骤S1的改性PEBA粒子、滑石粉、硬脂酸锌、耐磨剂、抗氧化剂及色母粒按配方加入双螺杆挤出机中，共混挤出，切粒得混合粒料；S3、将步骤S2制得的混合粒料注射到鞋底模具内注射成型，压力为7MPa，温度为290℃-300℃，时间为30秒。
本实施例的所述改性PEBA粒子由如下重量份数组分挤压发泡而成：80份的PEBA、5份的层叠状功能化石墨烯SF-GNRs、3份的改性玻纤、3份的超临界流体及适量的石墨烯分散液，所述超临界流体为氮气。
所述改性PEBA粒子的制备方法为：S21、将PEBA、改性玻纤和层叠状功能化石墨烯SF-GNRs通过料斗加入挤出发泡设备的双螺杆挤出机料筒；S22、待PEBA熔融并与改性玻纤、SF-GNRs初步混合后，通过安装在双螺杆挤出机料筒上的注气口向料筒中注入超临界流体；S23、PEBA、改性玻纤、SF-GNRs和超临界流体在双螺杆挤出机中充分混合均匀后挤出，然后依次流经安装在双螺杆挤出机下游的静态混合器、齿轮泵、熔体冷却器、挤出口模挤出发泡；S24、挤出发泡物经水下切粒系统切粒，随即投入石墨烯分散液中，然后喷雾干燥制得改性PEBA粒子。
实施例3
本实施例提供一种轻量抗疲劳PEBA鞋底，由如下重量份数组分组成：100份的PEBA料米、20份的改性PEBA粒子、1.5份的滑石粉、1份的硬脂酸锌、10份的耐磨剂、0.6份的抗紫外光吸收剂、0.2份的抗氧化剂及1.5份的色母粒，其中：所述耐磨剂为平均分子量为4000～10000的高分子聚硅氧烷，所述抗紫外光吸收剂为紫外光吸收剂UV380，所述抗氧化剂为抗氧剂A30和抗氧剂H10。其成型工艺，具体包括如下步骤：S1、制备改性PEBA粒子；S2、将步骤S1的改性PEBA粒子、滑石粉、硬脂酸锌、耐磨剂、抗紫外光吸收剂、抗氧化剂及色母粒按配方加入双螺杆挤出机中，共混挤出，切粒得混合粒料；S3、将步骤S2制得的混合粒料注射到鞋底模具内注射成型，压力为5MPa，温度为250℃-260℃，时间为30秒。
本实施例的所述改性PEBA粒子由如下重量份数组分挤压发泡而成：90份的PEBA、6份的层叠状功能化石墨烯SF-GNRs、5份的改性玻纤、6份的超临界流体及适量的石墨烯分散液，所述超临界流体为二氧化碳。
所述改性PEBA粒子的制备方法为：S21、将PEBA、改性玻纤和层叠状功能化石墨烯SF-GNRs通过料斗加入挤出发泡设备的双螺杆挤出机料筒；S22、待PEBA熔融并与改性玻纤、SF-GNRs初步混合后，通过安装在双螺杆挤出机料筒上的注气口向料筒中注入超临界流体；S23、PEBA、改性玻纤、SF-GNRs和超临界流体在双螺杆挤出机中充分混合均匀后挤出，然后依次流经安装在双螺杆挤出机下游的静态混合器、齿轮泵、熔体冷却器、挤出口模挤出发泡；S24、挤出发泡物经水下切粒系统切粒，随即投入石墨烯分散液中，然后喷雾干燥制得改性PEBA粒子。
实施例4
本实施例提供一种轻量抗疲劳PEBA鞋底，由如下重量份数组分组成：90份的PEBA料米、15份的改性PEBA粒子、2份的滑石粉、2份的硬脂酸锌、8份的耐磨剂、0.3份的抗紫外光吸收剂、0.2份的抗氧化剂，其中：所述耐磨剂为平均分子量为4000～10000的高分子聚硅氧烷，所述抗紫外光吸收剂为紫外光吸收剂UV670，所述抗氧化剂为抗氧剂168。其成型工艺，具体包括如下步骤：S1、制备改性PEBA粒子；S2、将步骤S1的改性PEBA粒子、滑石粉、硬脂酸锌、耐磨剂、抗紫外光吸收剂、抗氧化剂按配方加入双螺杆挤出机中，共混挤出，切粒得混合粒料；S3、将步骤S2制得的混合粒料注射到鞋底模具内注射成型，压力为6MPa，温度为265℃-275℃，时间为60秒。
本实施例的所述改性PEBA粒子由如下重量份数组分挤压发泡而成：100份的PEBA、10份的层叠状功能化石墨烯SF-GNRs、5份的改性玻纤、8份的超临界流体及适量的石墨烯分散液，所述超临界流体为二氧化碳和氮气。
所述改性PEBA粒子的制备方法为：S21、将PEBA、改性玻纤和层叠状功能化石墨烯SF-GNRs通过料斗加入挤出发泡设备的双螺杆挤出机料筒；S22、待PEBA熔融并与改性玻纤、SF-GNRs初步混合后，通过安装在双螺杆挤出机料筒上的注气口向料筒中注入超临界流体；S23、PEBA、改性玻纤、SF-GNRs和超临界流体在双螺杆挤出机中充分混合均匀后挤出，然后依次流经安装在双螺杆挤出机下游的静态混合器、齿轮泵、熔体冷却器、挤出口模挤出发泡；S24、挤出发泡物经水下切粒系统切粒，随即投入石墨烯分散液中，然后喷雾干燥制得改性PEBA粒子。
上述实施例1至4的所述改性玻纤的制备方法为：S11、先取适量的PEBA粉末溶解于60℃～80℃的DMF溶剂中而得到PEBA溶液，然后将干燥后的中空玻璃纤维浸入PEBA溶液中，使得在中空玻璃纤维表面和内部负载有PEBA溶液，取出用乙醇浸泡过夜，水洗，干燥，得到负载有PEBA的玻纤；S12、将负载有PEBA的玻纤置于甲苯溶剂中，超声分散后加入偶联剂KH-550，继续超声处理后置于恒温环境中反应8-10小时，然后离心分离，乙醇洗涤并干燥，得到PEBA和偶联双重改性的改性玻纤。
上述实施例1至4的所述石墨烯分散液的制备方法为：将石墨烯加入浓硫酸溶液中，在冰浴中搅拌反应30min-45min，再加入高锰酸钾冰浴搅拌反应1.0-1.5h；升温至40℃-50℃搅拌反应30min-45min，加入去离子水后再放入冰浴中逐渐滴加质量浓度为30％的过氧化氢溶液，静置沉淀2-3h；除去上层溶液，再用去离子水洗涤至液体呈黑色，即得石墨烯分散液。
对比例1
该对比例1提供一种PEBA鞋底及其成型工艺，其与上述实施例1的区别仅在于：PEBA鞋底中不使用改性PEBA粒子。
对比例2
该对比例2提供一种PEBA鞋底及其成型工艺，其与上述实施例1的区别仅在于：改性PEBA粒子中不使用改性玻纤，而使用等量的普通玻璃纤维。
对比例3
该对比例3提供一种PEBA鞋底及其成型工艺，其与上述实施例1的区别仅在于：改性PEBA粒子中不使用石墨烯分散液且在改性PEBA粒子制备工艺中切粒后直接进行风冷干燥，而不进行浸渍石墨烯分散液和喷雾干燥步骤。
取上述实施例1-4和对比例1-3制得的PEBA鞋底进行物性测试，测试结果参见表1.
表1：本发明实施例1-4和对比例1-3的物性测试报告
Figure BDA0002864728290000061
以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种轻量抗疲劳PEBA鞋底，其特征在于：由如下重量份数组分组成：80-100份的PEBA料米、10-20份的改性PEBA粒子、0.5～2份的滑石粉、1～2份的硬脂酸锌、3～10份的耐磨剂、0～0.6份的抗紫外光吸收剂、0～0.5份的抗氧化剂及0～1.5份的色母粒；其中：所述改性PEBA粒子由如下重量份数组分挤压发泡而成：80-100份的PEBA、5-10份的层叠状功能化石墨烯SF-GNRs、3-5份的改性玻纤、3-8份的超临界流体及适量的石墨烯分散液。
2.根据权利要求1所述的轻量抗疲劳PEBA鞋底，其特征在于：所述改性玻纤的制备方法为：S11、先取适量的PEBA粉末溶解于60℃～80℃的DMF溶剂中而得到PEBA溶液，然后将干燥后的中空玻璃纤维浸入PEBA溶液中，使得在中空玻璃纤维表面和内部负载有PEBA溶液，取出用乙醇浸泡过夜，水洗，干燥，得到负载有PEBA的玻纤；S12、将负载有PEBA的玻纤置于甲苯溶剂中，超声分散后加入偶联剂KH-550，继续超声处理后置于恒温环境中反应8-10小时，然后离心分离，乙醇洗涤并干燥，得到PEBA和偶联双重改性的改性玻纤。
3.根据权利要求1所述的轻量抗疲劳PEBA鞋底，其特征在于：所述石墨烯分散液的制备方法为：将石墨烯加入浓硫酸溶液中，在冰浴中搅拌反应30min-45min，再加入高锰酸钾冰浴搅拌反应1.0-1.5h；升温至40℃-50℃搅拌反应30min-45min，加入去离子水后再放入冰浴中逐渐滴加质量浓度为30%的过氧化氢溶液，静置沉淀2-3h；除去上层溶液，再用去离子水洗涤至液体呈黑色，即得石墨烯分散液。
4.根据权利要求1所述的轻量抗疲劳PEBA鞋底，其特征在于：所述改性PEBA粒子的制备方法为：S21、将PEBA、改性玻纤和层叠状功能化石墨烯SF-GNRs通过料斗加入挤出发泡设备的双螺杆挤出机料筒；S22、待PEBA熔融并与改性玻纤、SF-GNRs初步混合后，通过安装在双螺杆挤出机料筒上的注气口向料筒中注入超临界流体；S23、PEBA、改性玻纤、SF-GNRs和超临界流体在双螺杆挤出机中充分混合均匀后挤出，然后依次流经安装在双螺杆挤出机下游的静态混合器、齿轮泵、熔体冷却器、挤出口模挤出发泡；S24、挤出发泡物经水下切粒系统切粒，随即投入石墨烯分散液中，然后喷雾干燥制得改性PEBA粒子。
5.根据权利要求4所述的轻量抗疲劳PEBA鞋底，其特征在于：所述超临界流体为二氧化碳和/或氮气。
6.根据权利要求1所述的轻量抗疲劳PEBA鞋底，其特征在于：所述耐磨剂为马来酸酐接枝超高分子聚乙烯和/或高分子聚硅氧烷。
7.根据权利要求1所述的轻量抗疲劳PEBA鞋底，其特征在于：所述抗紫外光吸收剂为紫外光吸收剂UV320、紫外光吸收剂UV380和紫外光吸收剂UV670中的一种或几种混合。
8.根据权利要求1所述的轻量抗疲劳PEBA鞋底，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧剂A30、抗氧剂168和抗氧剂H10中的一种或几种混合。
9.一种权利要求1至8任一项所述的轻量抗疲劳PEBA鞋底的成型工艺，其特征在于：具体包括如下步骤：
S1、制备改性PEBA粒子；
S2、将步骤S1的改性PEBA粒子、滑石粉、硬脂酸锌、耐磨剂、抗紫外光吸收剂、抗氧化剂及色母粒按配方加入双螺杆挤出机中，共混挤出，切粒得混合粒料；
S3、将步骤S2制得的混合粒料注射到鞋底模具内注射成型，压力为5MPa～7MPa，温度为250℃-300℃，时间为30秒～80秒。
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