CN113603948B - 一种耐磨弹性鞋底及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及生活用品技术领域，具体公开了一种耐磨弹性鞋底及其制备工艺。一种耐磨弹性鞋底，由包含以下重量份的原料制成：丁苯橡胶30‑50份、软化增塑剂15‑25份、聚苯乙烯树脂5‑10份、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物20‑30份、抗氧剂0.1‑1份、发泡剂1‑3份和耐磨体5‑15份；所述耐磨体包含非金属材料，所述非金属材料包括炭黑和硅酮聚合物；其制备方法为：S1、初混；S2、混炼。本申请的耐磨弹性鞋底可用于提高鞋底的耐磨性；另外，本申请的制备方法具有操作简单、应用广泛的优点。

Description

一种耐磨弹性鞋底及其制备工艺
技术领域
本申请涉及生活用品技术领域，更具体地说，它涉及一种耐磨弹性鞋底及其制备工艺。
背景技术
鞋子是一种穿在脚上的物品，功能时尚、美化配合衣饰、尊重场合、保暖、保护脚部、防磨损脚底等。随之现在生活水平的提高，人们越来越追求舒适的物质享受。而鞋作为人们生活中必不可少的物品，越来越受到人们的重视。舒适、质轻、耐磨、高弹、低永久压缩性和价格便宜的鞋子越来越受到人们的追捧。
鞋子最早的发明人及发明原始理念如今很难去考究，但就基本推理想法不外乎是保暖及保护双脚。一双鞋子的好坏与鞋底是分不开的，但现有的鞋底耐磨性不好，往往只是在鞋底的底面设置薄薄的牛筋层来减少磨损。
针对上述相关技术，发明人认为虽然牛筋层具有一定的耐磨效果，但随着鞋子的使用薄薄的牛筋层总会消耗完，因此，鞋底的耐磨性有待提高。
发明内容
为了提高鞋底的耐磨性，本申请提供一种耐磨弹性鞋底及其制备工艺。
本申请提供的一种耐磨弹性鞋底及其制备工艺采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种耐磨弹性鞋底，采用如下的技术方案：
一种耐磨弹性鞋底，由包含以下重量份的原料制成：丁苯橡胶30-50份、软化增塑剂15-25份、聚苯乙烯树脂5-10份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20-30份、抗氧剂0.1-1份、发泡剂1-3份、耐磨体5-15份；所述耐磨体包括非金属材料，所述非金属材料包括炭黑和硅酮聚合物，所述炭黑和硅酮聚合物的质量比为（1-3）:1。
通过采用上述技术方案，丁苯橡胶具有良好的耐磨性能，且具有良好的加工性能、耐热、耐老化性能。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物具有优良的弹性和耐老化性能，且柔韧性较好。另外由于采用耐磨体添加至鞋底的原料中，耐磨体包括炭黑和硅酮聚合物，炭黑和硅酮聚合物能够增加鞋底的耐磨性能。
优选的，所述耐磨体还包括金属材料，所述金属材料和非金属材料的质量比为（2-4）:（6-10），所述金属材料包括粒径为10-15mm的钼粉。
通过采用上述技术方案，金属材料与非金属材料进行复配形成耐磨体，二者协同作用，共同提高鞋底的耐磨性能。
优选的，所述金属材料还包括钛粉，所述钛粉和钼粉复合形成钛/钼合金粉体，所述钛/钼合金粉体采用如下方法制得：
（1）混合球磨：按重量份计，取6-12份钛粉、4-10份钼粉和4-12份无水乙醇混合球磨20-70h后，得混合浆料，将混合浆料打入喷雾干燥塔进行干燥，得初混料；
（2）成型：取汽油和石蜡混合后，得石蜡汽油溶液，将石蜡汽油溶液与初混料混合搅拌后，经干燥、制粒、压制成型，得压制胚体；
（3）烧结：在氮气氛围下将压制胚体放入真空烧结炉中脱蜡、预烧、烧结、冷却后，得烧结体；
（4）切削粉碎：将烧结体经切削、粉碎后过10-20目筛，得钛/钼合金粉体。
通过采用上述技术方案，钛粉与钼协同作用，进一步提高耐磨体的耐磨性能，从而进一步提高鞋底的耐磨性能。通过步骤（1）将钛粉和钼粉研磨为较小颗粒，同时使二者充分混合均匀。通过步骤（2）得到压制成型后的压制胚体。再通过步骤（3）的脱蜡和烧结，得到块状的烧结体，最后通过步骤（4）的切削粉碎，得到钛/钼合金粉体。
优选的，步骤（3）中所述脱蜡的温度为300-400℃，所述预烧的温度为600-700℃，所述烧结的温度为1200-1400℃。
通过采用上述技术方案，在低温范围下，有助于脱蜡，使石蜡不易燃烧。随后在中温范围下进行预烧，最后再将温度升高至较高的温度，逐渐升温，便于烧结得到烧结体。
优选的，所述耐磨体由所述偶联接枝改性的非金属材料与所述金属材料复合而成，所述耐磨体形成为网状结构。
通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂能够提高非金属材料的分散性，通过硅烷偶联剂的接枝改性，使非金属材料与金属材料接枝形成网状结构，从而增加非金属材料与金属材料之间的结构强度，进而增加耐磨体的结构强度，有助于提高鞋底的耐磨性。
优选的，所述耐磨体还包括粘结剂，所述粘结剂包括丙烯酸树脂或氰基丙烯酸酯。
通过采用上述技术方案，丙烯酸树脂或氰基丙烯酸酯均能够增加非金属材料与金属材料之间的结合力，从而进一步形成稳定的耐磨体，进一步提高鞋底的耐磨性能。
第二方面，本申请提供一种耐磨弹性鞋底的制备方法，采用如下的技术方案：
一种耐磨弹性鞋底的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、按配方，将丁苯橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物以200-300r/min的转速混合搅拌20-30min后，得初混物；
S2、混炼：将初混物、聚苯乙烯树脂、抗氧剂、发泡剂和耐磨体在双螺杆挤出机中熔融混炼，然后挤出于模具中压制成型，干燥后，得耐磨弹性鞋底。
通过采用上述技术方案，先将橡胶类原料，即丁苯橡胶和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物混合，使丁苯橡胶和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物形成良好的结合，得到初混物。随后再将其余原料与初混物进行熔融混炼，使各组分混合均匀，最后压制成型，干燥后得到耐磨弹性鞋底。
优选的，所述双螺杆挤出机的挤出温度为150-250℃、转速为300-500r/min。
通过采用上述技术方案，在该温度范围以及转速下，便于耐磨弹性鞋底原料的各组分混合均匀，使各组分之间形成良好的结合，从而提高鞋底的耐磨性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请中的丁苯橡胶具有良好的耐磨性能，且具有良好的加工性能、耐热、耐老化性能，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物具有优良的弹性和耐老化性能，且柔韧性较好，另外由于采用耐磨体添加至鞋底的原料中，耐磨体包括炭黑和硅酮聚合物，炭黑和硅酮聚合物能够增加鞋底的耐磨性能。
2、本申请中优选采用金属材料与非金属材料进行复配形成耐磨体，使得鞋底适当变硬，二者协同作用，共同提高鞋底的耐磨性能。
3、本申请的方法，通过先将橡胶类原料，即丁苯橡胶和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物混合，使丁苯橡胶和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物形成良好的结合，得到初混物，随后再将其余原料与初混物进行熔融混炼，使各组分混合均匀，最后压制成型，干燥后得到耐磨弹性鞋底。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
表1 本申请实施方式的仪器
Figure 70775DEST_PATH_IMAGE001
本申请实施例中，所用的药品见表2：
表2 本申请实施方式的药品
Figure 997143DEST_PATH_IMAGE002
钛/钼合金粉体的制备例
制备例1：本制备例采用如下方法制得：
（1）混合球磨：取6kg钛粉、4kg粒径为10mm的钼粉和4kg无水乙醇在300r/min的转速下混合球磨50h后，得混合浆料，将混合浆料打入喷雾干燥塔进行干燥，得初混料；
（2）成型：取5kg汽油和石蜡3kg混合后，得石蜡汽油溶液，将石蜡汽油溶液与步骤（1）的初混料混合搅拌后，经电热干燥箱在80℃下干燥3h后、撒筛机制粒、经凸轮式自动压力机压制成型，得压制胚体；
（3）烧结：在氮气氛围下将压制胚体放入真空烧结炉中在350℃下脱蜡、在650℃预烧、在1400℃烧结、冷却至室温后，得烧结体；
（4）切削粉碎：将烧结体经合金成品切断机切削，修形专用长度切断机切削，再经合金通用粉碎机鄂式破碎机粉碎后，过20目筛，得钛/钼合金粉体。
制备例2：本制备例采用如下方法制得：
（1）混合球磨：取9kg钛粉、7kg粒径为10mm的钼粉和8kg无水乙醇在300r/min的转速下混合球磨50h后，得混合浆料，将混合浆料打入喷雾干燥塔进行干燥，得初混料；
（2）成型：取7kg汽油和石蜡5kg混合后，得石蜡汽油溶液，将石蜡汽油溶液与步骤（1）的初混料混合搅拌后，经电热干燥箱在80℃下干燥3h后、撒筛机制粒、经凸轮式自动压力机压制成型，得压制胚体；
（3）烧结：在氮气氛围下将压制胚体放入真空烧结炉中在350℃下脱蜡、在650℃预烧、在1400℃烧结、冷却至室温后，得烧结体；
（4）切削粉碎：将烧结体经合金成品切断机切削，修形专用长度切断机切削，再经合金通用粉碎机鄂式破碎机粉碎后，过20目筛，得钛/钼合金粉体。
制备例3：本制备例采用如下方法制得：
（1）混合球磨：取12kg钛粉、10kg粒径为10mm的钼粉和12kg无水乙醇在300r/min的转速下混合球磨50h后，得混合浆料，将混合浆料打入喷雾干燥塔进行干燥，得初混料；
（2）成型：取9kg汽油和石蜡7kg混合后，得石蜡汽油溶液，将石蜡汽油溶液与步骤（1）的初混料混合搅拌后，经电热干燥箱在80℃下干燥3h后、撒筛机制粒、经凸轮式自动压力机压制成型，得压制胚体；
（3）烧结：在氮气氛围下将压制胚体放入真空烧结炉中在350℃下脱蜡、在650℃预烧、在1400℃烧结、冷却至室温后，得烧结体；
（4）切削粉碎：将烧结体经合金成品切断机切削，修形专用长度切断机切削，再经合金通用粉碎机鄂式破碎机粉碎后，过20目筛，得钛/钼合金粉体。
耐磨体的制备例
制备例4：本制备例采用如下方法制得：
取15kg的炭黑和15kg硅酮聚合物作为非金属材料在400r/min的转速下混合搅拌50min后，得耐磨体。
制备例5：本制备例采用如下方法制得：
取15kg的炭黑和15kg硅酮聚合物作为非金属材料、10kg制备例1中的钛/钼合金粉体作为金属材料在400r/min的转速下混合搅拌50min后，得耐磨体。
制备例6：本制备例采用如下方法制得：
取40kg的炭黑和40kg硅酮聚合物作为非金属材料、30kg制备例1中的钛/钼合金粉体作为金属材料在400r/min的转速下混合搅拌50min后，得耐磨体。
制备例7：本制备例采用如下方法制得：
取50kg的炭黑和50kg硅酮聚合物作为非金属材料、40kg制备例1中的钛/钼合金粉体作为金属材料在400r/min的转速下混合搅拌50min后，得耐磨体。
制备例8：本制备例与制备例5的不同之处在于：
本制备例采用制备例2中的钛/钼合金粉体代替制备例1中的钛/钼合金粉体。
制备例9：本制备例与制备例5的不同之处在于：
本制备例采用制备例3中的钛/钼合金粉体代替制备例1中的钛/钼合金粉体。
制备例10：本制备例采用如下方法制得：
（1）取15kg的炭黑和15kg硅酮聚合物作为非金属材料、1kg硅烷偶联剂在300r/min的转速下混合搅拌30min后，得改性料；
（2）向步骤（1）中的改性料中加入10kg制备例1中的钛/钼合金粉体作为金属材料，在400r/min的转速下混合搅拌50min后，得耐磨体。
制备例11：本制备例采用如下方法制得：
（1）取15kg的炭黑、15kg硅酮聚合物和1kg硅烷偶联剂在300r/min的转速下混合搅拌30min后，得改性料；
（2）向步骤（1）中的改性料中加入10kg制备例1中的钛/钼合金粉体作为金属材料、1kg丙烯酸树脂（粘结剂），在400r/min的转速下混合搅拌50min后，得耐磨体。
制备例12：本制备例与制备例11的不同之处在于：
本制备例采用氰基丙烯酸酯代替制备例11中的丙烯酸树脂。
制备例13：本制备例采用如下方法制得：
取15kg的炭黑、15kg硅酮聚合物作为非金属材料、10kg市售的粒径为10mm的钼粉作为金属材料，在400r/min的转速下混合搅拌50min后，得耐磨体。
实施例
实施例1：一种耐磨弹性鞋底的制备方法
S1、初混：称取丁苯橡胶30kg、软化增塑剂15kg、聚苯乙烯树脂5kg、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20kg、抗氧剂0.1kg、发泡剂1kg、制备例4的耐磨体5kg，将丁苯橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物以200r/min的转速混合搅拌20min后，得初混物；
S2、混炼：将初混物、聚苯乙烯树脂、抗氧剂、发泡剂和制备例4的耐磨体在双螺杆挤出机中熔融混炼，双螺杆挤出机的挤出温度为200℃、转速为400r/min，然后挤出于模具中压制成型，干燥后，得耐磨弹性鞋底。
实施例2：一种耐磨弹性鞋底的制备方法
S1、初混：称取丁苯橡胶40kg、软化增塑剂20kg、聚苯乙烯树脂8kg、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物25kg、抗氧剂0.5kg、发泡剂2kg、制备例4的耐磨体10kg，将丁苯橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物以250r/min的转速混合搅拌25min后，得初混物；
S2、混炼：将初混物、聚苯乙烯树脂、抗氧剂、发泡剂和制备例4的耐磨体在双螺杆挤出机中熔融混炼，双螺杆挤出机的挤出温度为200℃、转速为400r/min，然后挤出于模具中压制成型，干燥后，得耐磨弹性鞋底。
实施例3：一种耐磨弹性鞋底的制备方法
S1、初混：称取丁苯橡胶50kg、软化增塑剂25kg、聚苯乙烯树脂10kg、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物30kg、抗氧剂1kg、发泡剂3kg、制备例4的耐磨体15kg，将丁苯橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物以300r/min的转速混合搅拌30min后，得初混物；
S2、混炼：将初混物、聚苯乙烯树脂、抗氧剂、发泡剂和制备例4的耐磨体在双螺杆挤出机中熔融混炼，双螺杆挤出机的挤出温度为200℃、转速为400r/min，然后挤出于模具中压制成型，干燥后，得耐磨弹性鞋底。
实施例4-12：实施例4-12与实施例1的不同之处在于选用的耐磨体不同，具体如表3所示。
Figure 218040DEST_PATH_IMAGE003
对比例
对比例1：对比例1与实施例1的不同之处在于：
本对比例的耐磨体中仅包含炭黑。
对比例2：对比例2与实施例1的不同之处在于：
本对比例的耐磨体中仅包含硅酮聚合物。
性能检测试验
耐磨性能检测方法
采用DIN辊筒式磨耗试验机测试样品的耐磨性能。辊筒直径为150mm，长约500mm，以40r/mm的速度顺时针旋转，试样为直径16mm、高度为10mm的圆柱体，每个试样进行三次平行试验，取其平均值，具体严格按照国际标准ISO 4649:2010测试样品体积磨耗量。
表4 性能检测表
Figure 571661DEST_PATH_IMAGE004
将实施例1-3进行对比，实施例1-3的不同之处在于耐磨弹性鞋底原料的配比不同，实施例2的体积磨耗量最小，因此实施例2的耐磨性最好，因此实施例2中原料的配比最佳。
将实施例4和实施例1进行对比，实施例4和实施例1的不同之处在于实施例4中采用制备例5的耐磨体添加至鞋底的原料中，而实施例1采用制备例4的耐磨体。制备例5和制备例4的不同之处在于，制备例5的耐磨体中添加了钛/钼合金粉体，由于实施例4的体积磨耗量较小，因此实施例4的耐磨性较好，说明钛/钼合金粉体的添加增加了鞋底的耐磨性。
将实施例4-6进行对比，实施例4-6不同之处在于实施例4-6依次制备例5-7的耐磨体，制备例5-7的不同之处在于金属材料和非金属材料的质量比不同，而实施例5的体积磨耗量较小，因此实施例5的耐磨性较好，实施例5中金属材料和非金属材料的质量比最佳。
将实施例7-8和实施例4进行对比，实施例7-8和实施例4的不同之处在于实施例7采用制备例8的耐磨体，实施例8采用制备例9的耐磨体，实施例4采用制备例5的耐磨体。制备例5、制备例8-9的不同之处在于制备钛/钼合金粉体的原料的配比不同。由于实施例7的体积磨耗量较小，因此实施例7的耐磨性较好，实施例7中制备钛/钼合金粉体的原料的配比最佳。
将实施例9和实施例4进行对比，实施例9和实施例4的不同之处在于实施例9的步骤（1）中添加了硅烷偶联剂。由于实施例9的体积磨耗量较小，因此实施例9的耐磨性较好，说明硅烷偶联剂的添加增加了非金属材料的分散性，使非金属材料与金属材料形成均一稳定的耐磨体。
将实施例10与实施例4进行对比，实施例10与实施例4的不同之处在于采用的耐磨体不同，实施例10采用制备例11的耐磨体，实施例4采用制备例5的耐磨体。制备例11和制备例5的耐磨体的不同之处在于，制备例11采用了丙烯酸树脂作为粘结剂添加至耐磨体中，由于实施例10的体积磨耗量较小，因此实施例10的耐磨性较好，说明粘结剂的添加增加了金属材料和非金属材料的结合性能。
将实施例11与实施例10进行对比，实施例11与实施例10的不同之处在于采用的耐磨体不同，实施例10采用制备例11的耐磨体，实施例11采用制备例12的耐磨体。制备例11和制备例12的耐磨体的不同之处在于，制备例12采用氰基丙烯酸酯代替制备例11中的丙烯酸树脂，由于实施例10的体积磨耗量较小，因此实施例10的耐磨性较好，因此本申请中采用丙烯酸树脂作为粘结剂更优。
将实施例12和实施例4进行对比，实施例12和实施例4的不同之处在于，实施例4采用钛/钼合金粉体作为金属材料，而实施例12中仅采用钼粉作为金属材料。由于实施例4的体积磨耗量较小，因此实施例4的耐磨性较好，因此本申请中采用钛/钼合金粉体作为金属材料更优。
最后，将实施例4、对比例1-2进行对比，对比例1-2与实施例4的不同之处在于，实施例4采用炭黑和硅酮聚合物作为非金属材料添加至耐磨体中，而对比例1中的耐磨体中仅包含炭黑，对比例2的耐磨体中仅包含硅酮聚合物。由于实施例4的体积磨耗量较小，因此实施例4的耐磨性较好，因此本申请中采用炭黑和硅酮聚合物作为非金属材料添加至耐磨体中更优。
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 (3)

1.一种耐磨弹性鞋底，其特征在于，由包含以下重量份的原料制成：
丁苯橡胶30-50份；
软化增塑剂15-25份；
聚苯乙烯树脂5-10份；
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20-30份；
抗氧剂0.1-1份；
发泡剂1-3份；
耐磨体5-15份；所述耐磨体包括非金属材料，所述非金属材料包括炭黑和硅酮聚合物，所述炭黑和硅酮聚合物的质量比为(1-3):1；
所述耐磨体还包括金属材料，所述金属材料和非金属材料的质量比为(2-4):(6-10)，所述金属材料包括粒径为10-15mm的钼粉；
所述耐磨体由硅烷偶联剂接枝改性的非金属材料与所述金属材料复合而成，所述耐磨体形成为网状结构；
所述金属材料还包括钛粉，所述钛粉和钼粉复合形成钛/钼合金粉体，所述钛/钼合金粉体采用如下方法制得：
(1)混合球磨：按重量份计，取6-12份钛粉、4-10份钼粉和4-12份无水乙醇混合球磨20-70h后，得混合浆料，将混合浆料打入喷雾干燥塔进行干燥，得初混料；
(2)成型：取汽油和石蜡混合后，得石蜡汽油溶液，将石蜡汽油溶液与初混料混合搅拌后，经干燥、制粒、压制成型，得压制胚体；
(3)烧结：在氮气氛围下将压制胚体放入真空烧结炉中脱蜡、预烧、烧结、冷却后，得烧结体；
(4)切削粉碎：将烧结体经切削、粉碎后过10-20目筛，得钛/钼合金粉体。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨弹性鞋底，其特征在于：步骤(3)中所述脱蜡的温度为300-400℃，所述预烧的温度为600-700℃，所述烧结的温度为1200-1400℃。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨弹性鞋底，其特征在于：所述耐磨体还包括粘结剂，所述粘结剂包括丙烯酸树脂或氰基丙烯酸酯。
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