CN113024765A - 一种负离子生物基鞋底材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种负离子生物基鞋底材料，原料包括如下：改性的蔗渣纤维80‑100重量份；聚乙烯50‑80重量份；异佛尔酮二异氰酸酯25‑35份；N,N‑二甲基环己胺1‑2重量份；有机锡催化剂0.2‑2重量份；SBS5‑20重量份；负离子粉1‑5重量份；本发明的鞋料以甘蔗渣为原料制造，提升了废弃物回收再利用性，而制得的鞋料具有优异的剥离强度、热老化性能、耐水性能和除臭功效，使用后可以自然分解，不会对环境造成污染；并且材料和鞋帮之间的粘结性能优异，不会造成使用过程中鞋帮和鞋底粘结处开胶的情况。

Description

一种负离子生物基鞋底材料
技术领域
本发明属于鞋料技术领域，涉及一种负离子生物基鞋底材料。
背景技术
鞋子作为人们的日常用品，其最主要的作用是保护人们的双脚，聚氨酯是一种性能优异的新型高分子材料，具有塑料和橡胶的双重特性，在制鞋行业具有广泛应用。聚氨酯鞋底具有质量轻、耐冲击性好、吸能、缓冲性能佳、耐磨性好等特点。广泛应用于国民经济众多领域，聚氨酯多用于制造高档皮鞋、运动鞋、旅游鞋等。
甘蔗渣是一种可再生资源，价格便宜，原料来源集中，收集简单，含有丰富的纤维，目前，糖厂生产的甘蔗渣主要用于锅炉的焚烧和提供予造纸厂造纸，其利用价值较低而且浪费又污染环境。因此，利用甘蔗渣制备鞋底材料，可以经济有效地利用甘蔗渣，提高其经济附加值，保护环境，为甘蔗的综合利用也提供了一个新的思路。蔗渣中也含有一定比例的蔗糖，蔗渣中的蔗糖如果不能处理干净，在一般材料加工工艺处理后会影响材料物理性能。
现有的鞋底材料多为聚氨酯制备，但聚氨酯分子属于高聚物，因聚合度较大，分子间作用力强，高分子链难以断裂分解，从而导致已有的鞋材具有不可降解性，会污染环境。
发明内容
本发明目的是针对现有技术中存在的问题，通过对甘蔗纤维尽心改性，能够有效提高材料中分子结构的内聚力，提高材料的机械强度，同时增强鞋底和鞋帮之间材料的分子间作用力，提高粘接强度，延长鞋子的寿命。
为达以上目的，具体方案如下：
一种负离子生物基鞋底材料，原料包括如下：改性的蔗渣纤维80-100重量份；聚乙烯50-80重量份；异佛尔酮二异氰酸酯25-35份；N,N-二甲基环己胺1-2重量份；有机锡催化剂0.2-2重量份；SBS5-20重量份；负离子粉1-5重量份；负离子生物基鞋底材料的制备方法包括以下步骤：
1)按照重量份，将改性的蔗渣纤维、聚乙烯、N,N-二甲基环己胺和SBS混合并在60-70℃的条件下搅拌均匀，得到混合物A，备用；
2)按照重量份，将异佛尔酮二异氰酸酯、表面活性剂和有机锡催化剂加入反应装置，加热至55-65℃并以330-450r/min的速率搅拌22-32min，得到混合物B，备用；
3)将混合物A加入步骤2)中得到的混合物B和负离子粉，加热至45-55℃，搅拌均匀后加入去离子水乳化8-10s，得到混合液C，备用；
4)将步骤3)中得到的混合液C进行灌注，灌注时保持熟化模的温度为50-60℃，灌注完成后将熟化模转移至温度为160-170℃的烘干装置中烘烤8-15min，开膜取出成品即得到负离子生物基鞋底材料。
优选地，各原料优选为：改性的蔗渣纤维80-100重量份；聚乙烯50-70份；异佛尔酮二异氰酸酯25-30份；N,N-二甲基环己胺1-2重量份；有机锡催化剂0.2-2重量份；SBS
5-20重量份；负离子粉2-5重量份。
优选地，改性蔗渣纤维的制备方法为：1)称取甘蔗渣，经过蒸汽爆破和干冰膨胀工序，得到蔗渣纤维；2)向反应釜内的蔗渣纤维中加入雾化溶液，所述溶液为聚丙烯酰胺和十二烷基苯磺酸钠的无水乙醇溶液，蔗渣纤维和雾化溶液的重量份数比为10-30:1；3)将反应釜密封后加热至200-260℃持续60-90min，自然降温，然后加入加入体积为20-30:1的氯气，反应1-3h，然后反应釜连接喷淋装置，喷淋装置喷出的水将氯气溶解并从反应釜底端流出。从反应釜顶部取出固体纤维，静置、自然干燥，即得到改性的蔗渣纤维。
优选地，甘蔗渣蒸汽爆破的工序中各参数设定如下：以饱和水蒸气为工作介质，压力为0.7MPa，保压时间为50秒，再气流干燥至水分含量20％；然后进行干冰膨胀，最终得到水分含量为12.5％的蔗渣纤维；干冰膨胀工序中各参数设定如下：浸渍时间30s、蒸汽流量1000kg/h、热风风速36m/s、热风温度280℃。
优选地，改性的蔗渣纤维和聚乙烯的重量份数比为4-5:3。
优选地，改性的蔗渣纤维和异佛尔酮二异氰酸酯的重量份数比为3:1。
本发明与现有技术不同之处在于本发明取得了如下技术效果：
1、本发明的鞋料以甘蔗渣为原料制造，提升了废弃物回收再利用性，而制得的鞋料具有优异的剥离强度、热老化性能、耐水性能和除臭功效，使用后可以自然分解，不会对环境造成污染；并且材料和鞋帮之间的粘结性能优异，不会造成使用过程中鞋帮和鞋底粘结处开胶的情况。
2、采用的聚乙烯无臭、无毒，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀，同时由于SBS的加入引进了部分炭黑，而氧化后的蔗糖对聚乙烯有优异的光屏蔽作用，能有效抑制或减缓鞋料的光氧化进程；添加的异佛尔酮二异氰酸酯由于异佛尔酮二异氰酸酯结构中含有不饱和键，因此具有高活性，容易与带有活性基团的改性的蔗渣纤维和聚乙烯反应生成聚氨酯弹性体，增强了制得鞋料的剥离强度和热老化性能。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对分发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一部分：
采用的均为改性的蔗渣纤维为原料，具体如实施例的制备工序。
实施例1
改性的蔗渣纤维80重量份；
聚乙烯50重量份；
异佛尔酮二异氰酸酯25重量份；
N,N-二甲基环己胺1重量份；
有机锡催化剂0.2重量份；
SBS 5重量份；
负离子粉5重量份；
1)称取甘蔗渣，经过蒸汽爆破和干冰膨胀工序，得到蔗渣纤维；甘蔗渣蒸汽爆破的工序中各参数设定如下：以饱和水蒸气为工作介质，压力为0.7MPa，保压时间为50秒，再气流干燥至水分含量20％；然后进行干冰膨胀，最终得到水分含量为12.5％的蔗渣纤维；干冰膨胀工序中各参数设定如下：浸渍时间30s、蒸汽流量1000kg/h、热风风速36m/s、热风温度280℃。
2)向反应釜内的蔗渣纤维中加入雾化溶液，所述溶液为聚丙烯酰胺和十二烷基苯磺酸钠的无水乙醇溶液，蔗渣纤维和雾化溶液的重量份数比为10-30:1；
3)将反应釜密封后加热至200-260℃持续60-90min，自然降温，然后加入加入体积为20-30:1的氯气，反应1-3h，然后反应釜连接喷淋装置，喷淋装置喷出的水将氯气溶解并从反应釜底端流出。从反应釜顶部取出固体纤维，静置、自然干燥，即得到改性的蔗渣纤维，备用；
4)按照重量份，将步骤3)中得到的改性的蔗渣纤维、聚乙烯、N,N-二甲基环己胺和SBS混合并在60-70℃的条件下搅拌均匀，得到混合物A，备用；
5)按照重量份，将异佛尔酮二异氰酸酯、表面活性剂和有机锡催化剂加入反应装置，加热至55-65℃并以330-450r/min的速率搅拌22-32min，得到混合物B，备用；
6)将混合物A加入步骤5)中得到的混合物B和负离子粉，加热至45-55℃，搅拌均匀后加入去离子水乳化8-10s，得到混合液C，备用；
7)将步骤6)中得到的混合液C进行灌注，灌注时保持熟化模的温度为50-60℃，灌注完成后将熟化模转移至温度为160-170℃的烘干装置中烘烤8-15min，开膜取出成品即得到实施例1的负离子生物基鞋底材料。
实施例2-10的配方为如下表格所记载，制备方法参考实施例1。
Figure BDA0003048430460000041
将对上述的10个实施例的负离子生物基鞋底材料进行测试
剥离强度测试方法：将实施例1-10的负离子生物基鞋底材料裁剪成样片，分别将样片安装在万能试验机(高铁科技有限公司，AI-7000-MT)上进行测试；
热老化性能测试：将上述咖啡渣鞋料置于120℃烘箱内，放置一周，取出后按照剥离强度测试方法测试并记录数据；
水解性能：将上述咖啡渣鞋料至于浓度为10％的氢氧化钠溶液中，放置24小时，取出后清洗并烘干，按照剥离强度测试方法测试并记录数据；
拉伸强度测试：按照国家标准ISO1798-2008测试；结果如表1所示。负离子EVA发泡鞋用材料的负离子的测试：
1、(1)测试标准：GB/T 18809-2002；
(2)测试方法：静态法(于密封仓中，将待测纺织物置于空气离子测定仪下方，稳定后读取测试数据；
(3)仪器：负离子测试仪GF-8010。
2、洗涤实验方法，参考GB/T2881-2003中附录E的洗涤试验方法：
(1)洗衣机：家用全自动洗衣机；
(2)洗涤剂：使用AATCC1993标准洗涤剂WOB(无磷配方、不含荧光增白剂，成分比例如下：直链烷基苯磺酸钠18％、固体铝硅酸钠25％、碳酸钠18％、固体硅酸钠0.5％、聚乙二醇2.76％、聚丙烯酸钠3.5％、有机硅消泡剂0.04％、水分10％，杂质0.07％)；
(3)标准化的洗涤条件及程序：
①、在洗衣机中使用标准洗涤剂0.2％(即2g/L)及自来水，溶比1：30，水温(40±3)℃，投入试样，洗涤5min，然后，于常温下用清水清洗；
②、第一遍清洗2min，捞出试样，脱水30s，然后于常温下用清水进行第二遍清洗；
③、第二遍清洗2min，捞出试样，脱水30s；
④、上述①②③三步为1个循环，计为洗涤1次。重复这三个步骤，洗涤30次后，方可用于负离子测试。
物理性能测试结果如下：
Figure BDA0003048430460000051
Figure BDA0003048430460000061
负离子部分测试结果如下：
Figure BDA0003048430460000062
通过以上试验数据可以得出，实施例1-10的材料相关性能适合作为鞋底材料，与布面鞋帮或皮面鞋帮都有很好的粘合效果，并且负离子含量较高。
第二部分：
对比例1，参考实施例1，采用没有改性的蔗渣纤维，具体如下：
蔗渣纤维80重量份；
聚乙烯50重量份；
异佛尔酮二异氰酸酯25重量份；
N,N-二甲基环己胺1重量份；
有机锡催化剂0.2重量份；
SBS 5重量份；
负离子粉5重量份；
1)按照重量份，将步骤3)中得到的蔗渣纤维、聚乙烯、N,N-二甲基环己胺和SBS混合并在60-70℃的条件下搅拌均匀，得到混合物A，备用；
2)按照重量份，将异佛尔酮二异氰酸酯、表面活性剂和有机锡催化剂加入反应装置，加热至55-65℃并以330-450r/min的速率搅拌22-32min，得到混合物B，备用；
3)将混合物A加入步骤2)中得到的混合物B和负离子粉，加热至45-55℃，搅拌均匀后加入去离子水乳化8-10s，得到混合液C，备用；
4)将步骤3)中得到的混合液C进行灌注，灌注时保持熟化模的温度为50-60℃，灌注完成后将熟化模转移至温度为160-170℃的烘干装置中烘烤8-15min，开膜取出成品即得到对比例1的负离子生物基鞋底材料。
对比例2-10的重量份数参考实施例2-10，制备方法参考对比例1。
采用实施例1-10的测试方法对对比例1-10进行测试，结果如下：
Figure BDA0003048430460000071
Figure BDA0003048430460000081
负离子测试结果如下：
Figure BDA0003048430460000082
Figure BDA0003048430460000091
对比例1-10的物理性能逊于实施例1-10，并且负离子含量在洗涤后基本消失，虽然添加有和实施例1-10相同比例的负离子粉，但负离子粉会随着时间流失，尤其是水洗后基本没有了负离子释放。
第三部分：
对比例11，参考实施例1，没有添加负离子粉。
改性的蔗渣纤维80重量份；
聚乙烯50重量份；
异佛尔酮二异氰酸酯25重量份；
N,N-二甲基环己胺1重量份；
有机锡催化剂0.2重量份；
SBS 5重量份；
1)称取甘蔗渣，经过蒸汽爆破和干冰膨胀工序，得到蔗渣纤维；甘蔗渣蒸汽爆破的工序中各参数设定如下：以饱和水蒸气为工作介质，压力为0.7MPa，保压时间为50秒，再气流干燥至水分含量20％；然后进行干冰膨胀，最终得到水分含量为12.5％的蔗渣纤维；干冰膨胀工序中各参数设定如下：浸渍时间30s、蒸汽流量1000kg/h、热风风速36m/s、热风温度280℃。
2)向反应釜内的蔗渣纤维中加入雾化溶液，所述溶液为聚丙烯酰胺和十二烷基苯磺酸钠的无水乙醇溶液，蔗渣纤维和雾化溶液的重量份数比为10-30:1；
3)将反应釜密封后加热至200-260℃持续60-90min，自然降温，然后加入加入体积为20-30:1的氯气，反应1-3h，然后反应釜连接喷淋装置，喷淋装置喷出的水将氯气溶解并从反应釜底端流出。从反应釜顶部取出固体纤维，静置、自然干燥，即得到改性的蔗渣纤维，备用；
4)按照重量份，将步骤3)中得到的改性的蔗渣纤维、聚乙烯、N,N-二甲基环己胺和SBS混合并在60-70℃的条件下搅拌均匀，得到混合物A，备用；
5)按照重量份，将异佛尔酮二异氰酸酯、表面活性剂和有机锡催化剂加入反应装置，加热至55-65℃并以330-450r/min的速率搅拌22-32min，得到混合物B，备用；
6)将混合物A加入步骤5)中得到的混合物B，加热至45-55℃，搅拌均匀后加入去离子水乳化8-10s，得到混合液C，备用；
7)将步骤6)中得到的混合液C进行灌注，灌注时保持熟化模的温度为50-60℃，灌注完成后将熟化模转移至温度为160-170℃的烘干装置中烘烤8-15min，开膜取出成品即得到对比例11的负离子生物基鞋底材料。
经过测试，发现对比例11仅仅是没有了负离子的释放，其他性能如实施例1。
所以，本发明的关键在于蔗渣纤维的改性处理工艺，提高了制备鞋材的多种物理性能。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种负离子生物基鞋底材料，一种负离子生物基鞋底材料，原料包括如下：改性的蔗渣纤维80-100重量份；聚乙烯50-80重量份；异佛尔酮二异氰酸酯25-35份；N,N-
二甲基环己胺1-2重量份；有机锡催化剂0.2-2重量份；SBS5-20重量份；负离子粉1-5重量份；负离子生物基鞋底材料的制备方法包括以下步骤：
1)按照重量份，将改性的蔗渣纤维、聚乙烯、N,N-二甲基环己胺和SBS混合并在60-70℃的条件下搅拌均匀，得到混合物A，备用；
2)按照重量份，将异佛尔酮二异氰酸酯、表面活性剂和有机锡催化剂加入反应装置，加热至55-65℃并以330-450r/min的速率搅拌22-32min，得到混合物B，备用；
3)将混合物A加入步骤2)中得到的混合物B和负离子粉，加热至45-55℃，搅拌均匀后加入去离子水乳化8-10s，得到混合液C，备用；
4)将步骤3)中得到的混合液C进行灌注，灌注时保持熟化模的温度为50-60℃，灌注完成后将熟化模转移至温度为160-170℃的烘干装置中烘烤8-15min，开膜取出成品即得到负离子生物基鞋底材料。
2.根据权利要求1所述的负离子生物基鞋底材料，其特征在于：各原料优为：改性的蔗渣纤维80-100重量份；聚乙烯50-70份；异佛尔酮二异氰酸酯25-30份；N,N-二甲基环己胺1-2重量份；有机锡催化剂0.2-2重量份；SBS 5-20重量份；负离子粉2-5重量份。
3.根据权利要求1所述的负离子生物基鞋底材料，其特征在于：改性蔗渣纤维的制备方法为：1)称取甘蔗渣，经过蒸汽爆破和干冰膨胀工序，得到蔗渣纤维；2)向反应釜内的蔗渣纤维中加入雾化溶液，所述溶液为聚丙烯酰胺和十二烷基苯磺酸钠的无水乙醇溶液，蔗渣纤维和雾化溶液的重量份数比为10-30:1；3)将反应釜密封后加热至200-260℃持续60-90min，自然降温，然后加入加入体积为20-30:1的氯气，反应1-3h，然后反应釜连接喷淋装置，喷淋装置喷出的水将氯气溶解并从反应釜底端流出。从反应釜顶部取出固体纤维，静置、自然干燥，即得到改性的蔗渣纤维。
4.根据权利要求3所述的负离子生物基鞋底材料，其特征在于：甘蔗渣蒸汽爆破的工序中各参数设定如下：以饱和水蒸气为工作介质，压力为0.7MPa，保压时间为50秒，再气流干燥至水分含量20％；然后进行干冰膨胀，最终得到水分含量为12.5％的蔗渣纤维；干冰膨胀工序中各参数设定如下：浸渍时间30s、蒸汽流量1000kg/h、热风风速36m/s、热风温度280℃。
5.根据权利要求1所述的负离子生物基鞋底材料，其特征在于：改性的蔗渣纤维和聚乙烯的重量份数比为4-5:3。
6.根据权利要求1所述的负离子生物基鞋底材料，其特征在于：改性的蔗渣纤维和异佛尔酮二异氰酸酯的重量份数比为3:1。
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