CN113185666B - 一种良好弹性鞋垫及制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及鞋垫的领域，具体公开了一种良好弹性鞋垫及制作工艺。一种良好弹性鞋垫，由聚四氢呋喃二醇、聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯、催化剂、扩链剂以及水等原料制成；其制备工艺为：将聚四氢呋喃二醇、催化剂、扩链剂以及水搅拌均匀后得到备用料；往备用料中加入聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌得到中间料；将中间料注入模具中成型，然后切割得到鞋垫。本申请制得的鞋垫同时兼具较好的弹性性能和拉力性能，穿着舒适且使用寿命长。

Description

一种良好弹性鞋垫及制作工艺
技术领域
本申请涉及鞋垫领域，更具体地说，它涉及一种良好弹性鞋垫及制作工艺。
背景技术
鞋是我们日常生活中不可或缺的物品。其中，鞋一般包括鞋帮和鞋底，鞋底包括外底和内底，内底也称为鞋垫。穿鞋时，人体的脚直接接触鞋垫，因此，鞋垫是否舒适直接影响人们的穿鞋体验。
目前，鞋垫大多数为聚氨酯发泡鞋垫，一般采用大模具浇筑聚氨酯发泡料并模压成型，成型后切割成不同厚度的片材，然后再与其他材料一起热压成型鞋垫。
但是，目前的聚氨酯鞋垫普遍存在的问题是：聚氨酯鞋垫的弹性性能与拉力性能通常不能兼具，当聚氨酯鞋垫的弹性性能提高后，其拉力性能一般会下降，而当聚氨酯鞋垫的拉力性能提升后，鞋垫的弹性性能由受到影响。
发明内容
为了使鞋垫同时具备良好的弹性性能和拉力性能，本申请提供一种良好弹性鞋垫及制作工艺。
第一方面，本申请提供一种良好弹性鞋垫，采用如下的技术方案：
一种良好弹性鞋垫，由包括以下重量份的原料制成：
聚四氢呋喃二醇：70-90份
聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯：35-45份
催化剂：2-3份
扩链剂：25-40份
水：1.5-1.8份
所述聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯由包括以下重量份的原料制成：
二苯基甲烷二异氰酸酯：25-50份
聚醚多元醇：10-20份
碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯：20-40份
其中，所述聚醚多元醇包括2官能度聚醚和3官能度聚醚，所述2官能度聚醚和3官能度聚醚的重量比为（4-5）：（5-6）。
通过采用上述技术方案，聚醚多元醇采用2官能度聚醚和3官能度聚醚按照一定比例组合成的混合物，由于2官能度聚醚和3官能度聚醚具有协同作用，使制得的鞋垫不仅具有较好的弹性性能，且鞋垫的拉力性能也得以提高，提高了鞋垫的舒适性并延长了鞋垫的使用寿命。
优选的，所述2官能度聚醚与3官能度聚醚的分子量范围为4000-5000。
通过采用上述技术方案，当采用的2官能度聚醚与3官能度聚醚的分子量范围在4000-5000时，鞋垫不仅能够保持较好的弹性性能，还有利于进一步提高鞋垫的拉力性能。
优选的，所述聚四氢呋喃二醇的分子量为1500-2000，官能度为2。
通过采用上述技术方案，采用分子量为1500-2000、官能度为2的聚四氢呋喃二醇，制得的鞋垫拉力优良，若聚四氢呋喃二醇的分子量低于1500或高于2000，所制得的鞋垫的拉力相对较低。
优选的，所述聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯的制备方法如下：
先将二苯基甲烷二异氰酸酯在115-125℃烘烤融化，待二苯基甲烷二异氰酸酯的温度降至50℃以下后，抽入温度低于45℃的聚醚多元醇，然后加热到60-70℃，搅拌10-20min，接着保温25-35min，检测NCO%达到设定值后，加入碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯，继续搅拌25-35min，再次检测NCO%达到设定值，最后降温至10-40℃，即可得到聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯。
通过采用上述技术方案，采用上述方法制备聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯时较为安全，且制得的聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯性能稳定，有利于提高鞋垫性能的稳定性。
优选的，所述催化剂为己-二胺、二乙烯二胺、三乙烯四胺中的任意一种或几种的组合物。
通过采用上述技术方案，己-二胺、二乙烯二胺、三乙烯四胺等的加入可以加快鞋垫的固化时间，有利于提高鞋垫的生产效率。
优选的，所述扩链剂为乙二醇、甘油、二乙氨基乙醇中的任意一种或几种的组合物。
通过采用上述技术方案，乙二醇、甘油、二乙氨基乙醇是含二元或多元羟基的小分子醇，其能与异氰酸酯端基预聚物反应，使分子链扩散延长，从而实现鞋垫的固化成形。
优选的，所述鞋垫还包括6-8重量份抑菌粉。
通过采用上述技术方案，往鞋垫中加入抑菌粉，抑菌粉能够提高鞋垫的抑菌性能，有利于减少脚气病的产生。
优选的，所述鞋垫还包括10-15重量份的色膏。
通过采用上述技术方案，可以根据需要加入特定颜色的色膏，以制得不同颜色的鞋垫，满足不同人的需求。
第二方面，本申请提供一种良好弹性鞋垫的制作工艺，采用如下的技术方案：
一种良好弹性鞋垫的制作工艺，包括以下步骤：
S1、在40-50℃融化聚四氢呋喃二醇，然后加入催化剂、扩链剂以及水，搅拌均匀后得到备用料；
S2、往备用料中加入聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯，以480-520rad/s的速度搅拌20-30s，得到中间料；
S3、将中间料注入温度为35-40℃的模具中，起发35-50s，乳白120s后关模具，在模具中定型30-45min，然后把料取出散热，24h后即可开料切割得到鞋垫。
通过采用上述技术方案，各原料之间均匀混合，使得原料之间可以充分反应，有利于提高鞋垫的质量；另外，按照上述方法制作鞋垫具有工艺简单、设备要求低的特点，具有便于实现工业化生产的效果。
优选的，所述备用料中还混合有抑菌粉和/或色膏，所述抑菌粉和色膏均在聚四氢呋喃二醇融化后加入。
通过采用上述技术方案，待聚四氢呋喃二醇融化后再加入抑菌粉、色膏，有利于促进原料间的充分混合。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请中的聚醚多元醇采用具有协同作用的2官能度聚醚和3官能度聚醚，使制得的鞋垫不仅具有较好的弹性性能，且鞋垫的拉力性能也得以提高，提高了鞋垫的舒适性并延长了鞋垫的使用寿命。
2、当采用的2官能度聚醚与3官能度聚醚的分子量范围在4000-5000时，鞋垫不仅能够保持较好的弹性性能，还有利于进一步提高鞋垫的拉力性能。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。
本申请所涉及的原料均为市售，其中，部分原料的来源如下：
聚四氢呋喃二醇P1500购于天蓝化工，分子量为1500，官能度为2；
聚四氢呋喃二醇P2000购于天蓝化工，分子量为2500，官能度为2；
聚四氢呋喃二醇P3000购于天蓝化工，分子量为3000，官能度为2；
4-4’二苯基甲烷二异氰酸酯购于山东满航化工科技有限公司，含量99%；
聚醚多元醇EP-3600购于山东蓝星东大化工有限公司，分子量为6000，官能度为3；
聚醚多元醇DL-3000D购于山东蓝星东大化工有限公司，分子量为3000，官能度为2；
聚醚多元醇330N购于山东蓝星东大化工有限公司，分子量为5000，官能度为3；
聚醚多元醇ED-28购于山东蓝星东大化工有限公司，分子量为4000，官能度为2；
碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯购于巴斯夫，型号为MM-103C；
羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖购于南通添香生物工程有限公司，型号HACC-102。
实施例
实施例1
一种良好弹性鞋垫，其制作工艺包括以下步骤：
S1、在40℃融化70kg聚四氢呋喃二醇P1500，然后加入2kg三乙烯四胺、25kg二乙氨基乙醇以及1.5kg水，搅拌均匀后得到备用料。
S2、往备用料中加入35kg聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯，以480rad/s的速度搅拌30s，得到中间料；其中，聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯的制备方法如下：
先将25kg4-4’二苯基甲烷二异氰酸酯在115℃烘烤融化，待4-4’二苯基甲烷二异氰酸酯的温度降至50℃以下后，抽入5kg温度低于45℃的聚醚多元醇DL-3000D以及5kg温度低于45℃的聚醚多元醇EP-3600，然后加热到60℃，搅拌20min，接着保温25min，检测NCO%达到15-20%后，加入20kg碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯MM-103C，继续搅拌25min，再次检测NCO%达到20-25%后，最后降温至10℃，即可得到聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯。
S3、将中间料注入温度为35℃的模具中，起发35s，乳白120s后关模具，在模具中定型30min，然后把料取出散热，24h后即可开料切割得到鞋垫。
实施例2
一种良好弹性鞋垫，其制作工艺包括以下步骤：
S1、在45℃融化80kg聚四氢呋喃二醇P1500，然后加入2.5kg三乙烯四胺、32kg乙二醇以及1.65kg水，搅拌均匀后得到备用料。
S2、往备用料中加入40kg聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯，以500rad/s的速度搅拌25s，得到中间料；其中，聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯的制备方法如下：
先将38kg4-4’二苯基甲烷二异氰酸酯在120℃烘烤融化，待4-4’二苯基甲烷二异氰酸酯的温度降至50℃以下后，抽入7kg温度低于45℃的DL-3000D以及8kg温度低于45℃的聚醚多元醇EP-3600，然后加热到65℃，搅拌15min，接着保温30min，检测NCO%达到15-20%后，加入30kg碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯MM-103C，继续搅拌30min，再次检测NCO%达到20-25%后，最后降温至25℃，即可得到聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯。
S3、将中间料注入温度为38℃的模具中，起发42s，乳白120s后关模具，在模具中定型40min，然后把料取出散热，24h后即可开料切割得到鞋垫。
实施例3
一种良好弹性鞋垫，其制作工艺包括以下步骤：
S1、在50℃融化90kg聚四氢呋喃二醇P1500，然后加入3kg二乙烯二胺、40kg甘油以及1.65kg水，搅拌均匀后得到备用料。
S2、往备用料中加入45kg聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯，以520rad/s的速度搅拌20s，得到中间料；其中，聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯的制备方法如下：
先将50kg4-4’二苯基甲烷二异氰酸酯在120℃烘烤融化，待4-4’二苯基甲烷二异氰酸酯的温度降至50℃以下后，抽入8kg温度低于45℃的聚醚多元醇DL-3000D以及12kg温度低于45℃的聚醚多元醇EP-3600，然后加热到70℃，搅拌10min，接着保温35min，检测NCO%达到15-20%后，加入40kg碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯MM-103C，继续搅拌35min，再次检测NCO%达到20-25%后，最后降温至40℃，即可得到聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯。
S3、将中间料注入温度为40℃的模具中，起发50s，乳白120s后关模具，在模具中定型45min，然后把料取出散热，24h后即可开料切割得到鞋垫。
实施例4
一种良好弹性鞋垫，与实施例3的区别在于：
步骤S2中的聚醚多元醇DL-3000D采用等量的聚醚多元醇ED-28代替，聚醚多元醇EP-3600采用等量的聚醚多元醇330N代替。
实施例5
一种良好弹性鞋垫，与实施例4的区别在于：
步骤S1中的聚四氢呋喃二醇P1500采用等量的聚四氢呋喃二醇P2000代替。
实施例6
一种良好弹性鞋垫，与实施例4的区别在于：
步骤S1中的聚四氢呋喃二醇P1500采用等量的聚四氢呋喃二醇P3000代替。
实施例7
一种良好弹性鞋垫，与实施例5的区别在于：
S1、在50℃融化90kg聚四氢呋喃二醇P1500，然后加入10kg色膏、3kg二乙烯二胺、40kg甘油、1.65kg水以及6kg抑菌粉，搅拌均匀后得到备用料；其中，本实施例中抑菌粉具体采用纳米石墨烯粉。
实施例8
一种良好弹性鞋垫，与实施例5的区别在于：
S1、在50℃融化90kg聚四氢呋喃二醇P1500，然后加入15kg色膏、3kg二乙烯二胺、40kg甘油、1.65kg水以及8kg抑菌粉，搅拌均匀后得到备用料；其中，本实施例抑菌粉具体采用纳米石墨烯粉。
实施例9
一种良好弹性鞋垫，与实施例8的区别在于：
抑菌粉采用改性纳米石墨烯粉，改性纳米石墨烯粉的制备方法如下：
将12kg纳米石墨烯粉加入5kg硅藻土中，以200rad/min的速度球磨1h，即可得到改性纳米石墨烯粉。
实施例10
一种良好弹性鞋垫，与实施例8的区别在于：
抑菌粉采用改性纳米石墨烯粉，改性纳米石墨烯粉的制备方法如下：
将0.1kg羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖溶于10kg水中，得到羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖水溶液；
往羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖水溶液中加入5kg硅藻土，搅拌使硅藻土将羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖水溶液吸收入内，自然晾干，得到改性剂；
将12kg纳米石墨烯粉加入改性剂中，以200rad/min的速度球磨1h，即可制得改性纳米石墨烯粉。
实施例11
一种良好弹性鞋垫，与实施例8的区别在于：
将0.3kg羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖溶于15kg水中，得到羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖水溶液；
往羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖水溶液中加入8kg硅藻土，搅拌使硅藻土将羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖水溶液吸收入内，自然晾干，得到改性剂；
将20kg纳米石墨烯粉加入改性剂中，以300rad/min的速度球磨0.5h，即可得到改性纳米石墨烯粉。
对比例
对比例1
一种鞋垫，与实施例3的区别在于：
聚醚多元醇EP-3600采用等量的聚醚多元醇DL-3000D代替。
对比例2
一种鞋垫，与实施例3的区别在于：
聚醚多元醇DL-3000D采用等量的聚醚多元醇EP-3600代替。
对比例3
一种鞋垫，与实施例3的区别在于：
聚醚多元醇DL-3000D的添加量为6kg，聚醚多元醇EP-3600的添加量为14kg。
对比例4
一种鞋垫，与实施例3的区别在于：
聚醚多元醇DL-3000D的添加量为12kg，聚醚多元醇EP-3600的添加量为8kg。
检测方法/试验方法
（1）拉伸强度：根据国家标准GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》对实施例1-11以及对比例1-2中的鞋垫进行断裂拉伸强度的测试，并将平均结果记录在下表1中；其中，拉伸强度大于5kg/cm2为合格。
（2）断裂伸长率：根据国家标准GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》对实施例1-11以及对比例1-4中的鞋垫进行断裂伸长率的测试，并将平均结果记录在下表1中；。
（3）撕裂强度：参照ISO 20875-2018《鞋类-外底试验方法-撕裂强度及抗分层性测定》对实施例1-11以及对比例1-4中的鞋垫进行纵向撕裂强度测试，并将平均结果记录在下表1中。
（4）垂直落球回弹率:参照ASTM D2632-2015《橡胶特性的标准试验方法》中的垂直回弹法对实施例1-11以及对比例1-4中的鞋垫进行回弹率测试，并将平均结果记录在下表1中；其中，垂直落球回弹率大于40%可定义为具有良好弹性。
（5）抑菌率：GB/T 20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：震荡法》对实施例1-11以及对比例1-4中的鞋垫进行抑菌率测试，并将平均结果记录在下表1中。
表1 鞋垫的性能检测数据
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
拉伸强度/（kg/cm<sup>2</sup>） 6.0 6.3 6.1 7.8 8.0
断裂伸长率/% 152.2 152.9 152.6 179.3 179.1
撕裂强度/(KN/m） 3.2 3.4 3.0 3.1 3.3
垂直落球回弹率/% 71 70 73 72 71
抑菌率/% 72.8 73.1 72.5 72.7 73.0
项目 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10
拉伸强度/（kg/cm<sup>2</sup>） 6.5 8.1 7.9 8.3 11.2
断裂伸长率/% 153.1 178.9 179.2 180.6 223.9
撕裂强度/(KN/m） 3.2 3.4 3.1 3.3 3.5
垂直落球回弹率/% 70 72 71 73 72
抑菌率/% 72.4 95.4 96.0 96.7 99.1
项目 实施例11 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
拉伸强度/（kg/cm<sup>2</sup>） 11.5 5.3 3.2 3.9 3.5
断裂伸长率/% 224.3 142.8 93 95 98
撕裂强度/(KN/m） 3.3 2.9 3.1 3.0 2.9
垂直落球回弹率/% 73 36 68 54 58
抑菌率/% 99.5 71.9 72.3 72.3 72.6
结合实施例3和对比例1-4并结合表1可以看出，对比例1中的聚醚多元醇单独采用2官能度聚醚，对比例2中的聚醚单独采用3官能度聚醚，对比例3-4中的聚醚多元醇中，2官能度聚醚与3官能度聚醚的重量比范围与实施例3中的不同，结合表1中的数据可以看出，仅当聚醚多元醇采用2官能度聚醚与3官能度聚醚两者的组合物，且当2官能度聚醚和3官能度聚醚的重量比为（4-5）：（5-6）时，鞋垫才能同时具备较好的弹性性能以及拉伸强度。
结合实施例3-4并结合表1可以看出，2官能度聚醚与3官能度聚醚的分子量范围为4000-5000时，鞋垫不仅能够保持较好的弹性性能，且鞋垫的拉伸强度进一步提高。
结合实施例4-6并结合表1可以看出，当采用的聚四氢呋喃二醇的分子量为1500-2000，官能度为2时，制备得到的鞋垫的拉伸强度优于采用分子量超出该范围内的聚四氢呋喃二醇制得的鞋垫。
结合实施例7-8与实施例9-11并结合表1可以看出，往鞋垫中加入抑菌粉可以提高鞋垫的抑菌性能，其中，当抑菌粉采用纳米石墨烯粉或采用由纳米石墨烯粉与硅藻土按照一定比例球磨得到的改性纳米石墨烯粉时，仅鞋垫的抑菌性能得到改善；当抑菌粉采用由羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、硅藻土以及纳米石墨烯粉改性得到的改性纳米石墨烯粉时，鞋垫的抑菌性能以及拉伸强度均提高。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种良好弹性鞋垫，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：
聚四氢呋喃二醇：70-90份
聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯：35-45份
催化剂：2-3份
扩链剂：25-40份
水：1.5-1.8份
所述聚四氢呋喃二醇的分子量为1500-2000，官能度为2；
所述聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯的制备方法如下：
先将25-50重量份二苯基甲烷二异氰酸酯在115-125℃烘烤融化，待二苯基甲烷二异氰酸酯的温度降至50℃以下后，抽入10-20重量份温度低于45℃的聚醚多元醇，然后加热到60-70℃，搅拌10-20min，接着保温25-35min，检测NCO%达到15-20%后，加入20-40重量份碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯，继续搅拌25-35min，再次检测NCO%达到20-25%后，降温至10-40℃，即可得到聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯；
其中，所述聚醚多元醇包括2官能度聚醚和3官能度聚醚，所述2官能度聚醚和3官能度聚醚的重量比为（4-5）：（5-6）；所述2官能度聚醚与3官能度聚醚的分子量范围为4000-5000。
2.根据权利要求1所述的一种良好弹性鞋垫，其特征在于：所述催化剂为己-二胺、二乙烯二胺、三乙烯四胺中的任意一种或几种的组合物。
3.根据权利要求1所述的一种良好弹性鞋垫，其特征在于：所述扩链剂为乙二醇、甘油、二乙氨基乙醇中的任意一种或几种的组合物。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种良好弹性鞋垫，其特征在于：所述鞋垫还包括6-8重量份抑菌粉。
5.根据权利要求4所述的一种良好弹性鞋垫，其特征在于：所述鞋垫还包括10-15重量份的色膏。
6.权利要求1-5任意一种良好弹性鞋垫的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、在40-50℃融化聚四氢呋喃二醇，然后加入催化剂、扩链剂以及水，搅拌均匀后得到备用料；
S2、往备用料中加入聚醚改性二苯基甲烷二异氰酸酯，以480-520rad/s的速度搅拌20-30s，得到中间料；
S3、将中间料注入温度为35-40℃的模具中，起发35-50s，乳白120s后关模具，在模具中定型30-45min，然后把料取出散热，24h后即可开料切割得到鞋垫。
7.根据权利要求6所述的一种良好弹性鞋垫的制作工艺，其特征在于：所述备用料中还混合有抑菌粉和/或色膏，所述抑菌粉和色膏均在聚四氢呋喃二醇融化后加入。
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