CN116731617A - 包括结合层的复合结构和制造该复合结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种包括结合层的复合结构和制造该复合结构的方法。本公开内容的方面提供了复合结构，该复合结构包括将基底(例如包括诸如橡胶的聚合物组合物)粘附到材料(例如包括诸如聚氨酯的聚合物)的结合层。基底通过结合层与材料的粘附可以包括化学键，诸如但不限于结合层中的硅氧烷键、硅醇键、甲硅烷基键或其任何组合。

Description

包括结合层的复合结构和制造该复合结构的方法
本申请是申请日为2019年11月20日，申请号为201980093758.5，发明名称为“包括结合层的复合结构和制造该复合结构的方法”的申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年2月21日提交的题为“COMPOSITE STRUCTURES INCLUDING ABONDING LAYER AND METHODS OF MAKING THE COMPOSITE STRUCTURE”并且指定申请号为62/808,415的共同未决的美国专利申请的优先权，该专利申请通过引用以其整体并入本文。
背景
用于形成诸如鞋类的纺织品的工艺通常涉及使用多种化学品和工艺来粘附(adhere)鞋类的不同部分。通常，这些工艺使用传统的底件加工(stock fitting)，其是劳动密集型的多步骤工艺，包括使用底漆(primer)、粘合剂和固化来粘附纺织品的不同部分。
发明内容：
本申请涉及以下方面：
1).一种制造鞋类物品的方法，所述方法包括：
在界定鞋类的部件的表面的聚合物组合物上形成包含多于一种硅酸盐的结合层；
使所述结合层与包含多于一个聚氨酯(PU)聚合物链的材料接触；以及
在所述结合层的所述多于一种硅酸盐的一部分和所述材料的所述多于一个PU聚合物链的第一部分之间形成化学键，从而将所述鞋类的部件结合到所述材料。
2).根据1)所述的方法，其中形成所述结合层包括使用选自火焰硅烷化、硅酸盐的沉积或两者的工艺来处理所述鞋类的部件的所述表面，从而在所述鞋类的部件的所述表面上形成所述多于一种硅酸盐。
3).根据2)所述的方法，其中所述形成化学键包括形成硅氧烷键、硅醇键、甲硅烷基键或其任何组合。
4).根据3)所述的方法，其中所述形成化学键包括形成氨基甲酸酯-硅氧烷键、氨基甲酸酯-硅醇键、氨基甲酸酯-甲硅烷基键或其任何组合。
5).根据1)所述的方法，其中在所述接触期间，所述材料是液体树脂或泡沫。
6).根据1)至5)中任一项所述的方法，其中所述鞋类的部件的所述聚合物组合物包含选自固化的橡胶聚合物链、聚醚嵌段酰胺聚合物链、乙烯乙酸乙烯酯聚合物链或其任何组合的多于一个聚合物链。
7).根据6)所述的方法，其中所述鞋类的部件的所述聚合物组合物包含多于一个聚醚嵌段酰胺聚合物链。
8).根据6)所述的方法，其中所述鞋类的部件的所述聚合物组合物包含多于一个乙烯乙酸乙烯酯聚合物链。
9).根据6)所述的方法，其中所述鞋类的部件包含多于一个固化的橡胶聚合物链。
10).根据9)所述的方法，其中所述多于一个固化的橡胶聚合物链包括多于一个固化的橡胶链，所述多于一个固化的橡胶链各自具有接枝到所述橡胶链的马来酸酐部分。
11).根据1)至10)中任一项所述的方法，其中形成所述结合层的步骤还包括在界定所述鞋类的部件的所述表面的所述聚合物组合物上形成包含多于一个自由基部分的结合层；并且形成所述化学键的步骤还包括在所述结合层的所述多于一个自由基部分的一部分和所述材料的所述多于一个PU聚合物链的第二部分之间形成化学键。
12).根据11)所述的方法，其中形成所述结合层包括使用选自烃火焰处理、等离子体处理、电晕处理或其任何组合的工艺来处理所述鞋类的部件的所述表面，从而在所述鞋类的部件的所述表面上形成所述多于一个自由基部分。
13).根据11)所述的方法，其中形成所述化学键包括在所述结合层的所述多于一个自由基部分的一部分和所述材料的所述多于一个PU聚合物链的氨基甲酸酯部分的第二部分之间形成化学键。
14).一种鞋类物品，所述鞋类物品通过1)至13)中任一项所述的方法制造。
15).一种鞋类物品，包括：
复合结构，所述复合结构包括结合到鞋类的部件的材料，所述材料包含多于一个第一聚氨酯(PU)链，所述鞋类的部件包括包含多于一个第二聚合物链的聚合物组合物，其中所述鞋类的部件包括包含结合到所述材料的结合层的第一侧面，其中所述结合层包括在所述多于一个第一PU链的一部分和所述多于一个第二聚合物链的一部分之间的多于一个化学键，其中所述化学键的一部分包括硅氧烷键、硅醇键、甲硅烷基键或其任何组合。
16).根据15)所述的鞋类物品，其中所述化学键的所述部分包括氨基甲酸酯-硅氧烷键、氨基甲酸酯-硅醇键、氨基甲酸酯-甲硅烷基键或其任何组合。
17).根据16)所述的鞋类物品，其中，除了所述结合层之外，所述材料基本上不含包括硅氧烷键、硅醇键和甲硅烷基键的PU链，并且基底的所述聚合物组合物基本上不含包括硅氧烷键、硅醇键和甲硅烷基键的第二聚合物链。
18).根据15)至17)中任一项所述的鞋类物品，其中所述鞋类的部件包括包含所述聚合物组合物的固体树脂、包含所述聚合物组合物的泡沫或包含所述聚合物组合物的纺织品。
19).根据15)至17)中任一项所述的鞋类物品，其中所述鞋类的部件的所述聚合物组合物包含选自固化的橡胶聚合物链、聚醚嵌段酰胺聚合物链、乙烯乙酸乙烯酯聚合物链及其任何组合的多于一个聚合物链。
20).根据19)所述的物品，其中所述鞋类的部件的所述聚合物组合物包含多于一个固化的橡胶链，并且所述多于一个固化的橡胶链是多于一个聚合物链，所述多于一个聚合物链各自具有接枝到所述聚合物链的马来酸酐部分。
附图说明
当结合附图阅读下文描述的本公开内容的多种实施方案的详细描述时，将更容易理解本公开内容的另外的实施方案。
图1A-图1M示出了包括根据本公开内容的结合层(bonding layer)的多种鞋类物品、服装物品、运动装备物品、容装物(container)物品、电子装备物品和视觉防护物(vision wear)物品，同时图1N(a)-图1P(b)图示了关于不同类型的鞋类的另外的细节。
描述
本公开内容提供了复合结构，该复合结构包括将基底(例如包括诸如橡胶的聚合物组合物)粘附到材料(例如包括诸如聚氨酯的聚合物)的结合层。基底通过结合层与材料的粘附可以包括化学键(chemical bond)，诸如但不限于结合层中的硅氧烷键(siloxanelinkage)、硅醇键、甲硅烷基键或其任何组合。在复合结构完成之后，基底和材料之间的粘合强度(adhesive strength)相对于对照增加约10倍或更多倍。在特定的方面中，复合结构可以被用于诸如鞋类的纺织品中，其中复合基底的使用消除了粘合剂、溶剂和/或底漆的使用，同时具有相同的或改进的粘附性质。
在一个方面中，复合结构可以通过在基底的表面上形成结合层来制造。形成结合层的工艺引起多于一个自由基部分、多于一种硅酸盐或两者的形成。随后，材料，固体树脂或液体树脂或泡沫(a solid or liquid resin or foam)，与结合层接触以形成复合结构。然后，复合结构可以被处理以形成纺织品。结合层的使用消除了对传统的底件加工的需求，这可以消除大部分(如果不是全部)劳动密集型多步骤工艺和底漆和/或粘合剂的使用以及相关的程序和固化程序。此外，用于制造复合结构的循环时间减少，并且工艺可以自动化，这两者均可以提高效率。
在阅读以下编号的方面后将更好地理解本公开内容，这些方面不应与权利要求混淆。在一些情况下，下面编号的方面中的任何方面可以与本公开内容中别处描述的方面组合，并且这样的组合意图形成本公开内容的一部分。
方面1.一种制造物品的方法，所述方法包括：在包含聚合物组合物的基底的表面上形成包含多于一个自由基部分、多于一种硅酸盐或两者的结合层；使结合层与包含多于一个第一聚氨酯(PU)聚合物链的材料接触；以及在结合层的多于一个自由基部分的一部分和材料的多于一个第一PU聚合物链的第一部分之间、在结合层的多于一种硅酸盐的一部分和材料的多于一个第一PU聚合物链的第二部分之间或在这两种情况下形成化学键。
方面2.根据方面1所述的方法，其中形成结合层包括使用选自由烃火焰处理(hydrocarbon flame processing)、火焰硅烷化(flame silanization)、等离子体处理、电晕处理(corona processing)、硅酸盐的沉积或其任何组合组成的组的工艺来处理基底的表面，从而在基底的表面上形成多于一个自由基部分、多于一种硅酸盐或两者。
方面3.根据方面1和2所述的方法，其中，在所述接触期间，材料是液体树脂或泡沫。
方面4.根据方面1至3中任一项所述的方法，其中在结合层的多于一个自由基部分的一部分和材料的多于一个第一PU聚合物链的第一部分之间形成化学键包括在结合层的多于一个自由基部分的一部分和材料的多于一个第一PU聚合物链的氨基甲酸酯部分的第一部分之间形成化学键。
方面5.根据方面1至4中任一项所述的方法，其中在结合层的多于一种硅酸盐的一部分和材料的多于一个第一PU聚合物链的第二部分之间形成化学键包括在结合层的多于一种硅酸盐的一部分和材料的多于一个第一PU聚合物链的氨基甲酸酯部分的第二部分之间形成化学键。
方面6.根据方面1至5所述的方法，其中基底的聚合物组合物包含第二多于一个聚合物链，并且在多于一个自由基部分、多于一种硅酸盐或两者的一部分之间形成化学键包括在多于一个第一PU链的一部分和第二多于一个聚合物链的一部分之间形成化学键。
方面7.根据方面1至6所述的方法，其中在结合层的多于一个自由基部分的一部分和材料的多于一个第一PU聚合物链的第一部分之间、在结合层的多于一种硅酸盐的一部分和聚合物材料的多于一个第一PU聚合物链的第二部分之间或在这两种情况下形成化学键，包括形成硅氧烷键、硅醇键、甲硅烷基键或其任何组合。
方面8.根据方面1至7所述的方法，其中在结合层的多于一个自由基部分的一部分和材料的多于一个第一PU聚合物链的第一部分之间、在结合层的多于一种硅酸盐的一部分和聚合物材料的多于一个第一PU聚合物链的第二部分之间或在这两种情况下形成化学键，包括形成氨基甲酸酯-硅氧烷键、氨基甲酸酯-硅醇键、氨基甲酸酯-甲硅烷基键或其任何组合。
方面9.根据方面1至8所述的方法，其中基底的聚合物组合物包含选自由以下组成的组的多于一个聚合物链：固化的橡胶、聚醚嵌段酰胺、乙烯乙酸乙烯酯及其任何组合。
方面10.根据方面9所述的方法，其中固化的橡胶还包含添加剂，该添加剂包含多于一个聚合物链，该多于一个聚合物链各自具有接枝到聚合物链的马来酸酐部分。
方面11.一种物品，所述物品通过方面1至10所述的方法制造。
方面12.根据方面11所述的物品，其中所述物品是鞋类物品、鞋类的部件、服装、服装的部件、运动装备或运动装备的部件。
方面13.一种物品，包括：复合结构，该复合结构包括结合到基底的材料，该材料包含多于一个第一聚氨酯(PU)链，基底包括包含多于一个第二聚合物链的聚合物组合物，其中基底具有包含结合到该材料的结合层的至少第一侧面，其中结合层包括在多于一个第一PU链的一部分和多于一个第二聚合物链的一部分之间的多于一个化学键，其中化学键的一部分包括硅氧烷键、硅醇键、甲硅烷基键或其任何组合。
方面14.根据方面13所述的物品，其中化学键的一部分包括氨基甲酸酯-硅氧烷键、氨基甲酸酯-硅醇键、氨基甲酸酯-甲硅烷基键或其任何组合。
方面15.根据方面13或14所述的物品，其中，除了结合层之外，所述材料基本上不含包括硅氧烷键、硅醇键和甲硅烷基键的PU链，并且基底的聚合物组合物基本上不含包括硅氧烷键、硅醇键和甲硅烷基键的第二聚合物链。
方面16.根据方面13至15所述的物品，其中材料是固体树脂或泡沫。
方面17.根据方面13至16所述的物品，其中基底是包含聚合物组合物的固体树脂或泡沫。
方面18.根据方面17所述的物品，其中基底是包含聚合物组合物的泡沫。
方面19.根据方面13至18所述的物品，其中基底是由包含聚合物组合物的纱线或纤维形成的纺织品。
方面20.根据方面13至19所述的物品，其中基底的聚合物组合物包含选自由以下组成的组的多于一个聚合物链：固化的橡胶、聚醚嵌段酰胺、乙烯乙酸乙烯酯及其任何组合。
方面21.根据方面20所述的物品，其中固化的橡胶还包含添加剂，该添加剂包含多于一个聚合物链，该多于一个聚合物链各自具有接枝到聚合物链的马来酸酐部分。
方面22.根据方面13至21所述的物品，其中所述物品是鞋类物品、鞋类的部件、服装、服装的部件、运动装备或运动装备的部件。
方面23.根据方面22所述的物品，其中当所述物品是鞋类或鞋类的部件时，复合结构被附连到鞋类或鞋类的部件。
方面24.根据方面22所述的物品，其中当所述物品是服装或服装的部件时，复合结构被附连到服装或服装的部件。
本公开内容不限于所描述的特定方面，并且因此当然可以变化。本文使用的术语仅用于描述特定方面的目的，并且不意图是限制性的，因为本公开内容的范围将仅由所附权利要求限制。
当提供值的范围时，在该范围的上限和下限之间的每一个中间值(以下限单位的十分之一为单位，除非上下文另有明确指示)以及该陈述的范围中的任何其他陈述的值或中间值被包含在本公开内容中。这些较小范围的上限和下限可以独立地被包括在较小范围中，并且也被包含在本公开内容中，受制于所陈述的范围中任何特定排除的限值。当所陈述的范围包括限值中的一个或两个时，排除那些包括的限值中的任一个或两个的范围也被包括在本公开内容中。
在阅读本公开内容时对本领域技术人员来说将明显的是，本文描述和示出的各个方面中的每个具有离散的部件和特征，这些部件和特征可以在不脱离本公开内容的范围或精神的情况下与其他几个方面中的任一个的特征容易地分离或组合。任何叙述的方法可以以叙述的事件的顺序或以逻辑上可能的任何其他顺序来进行。
除非另有说明，否则本公开内容的方面将采用本领域技术范围内的材料科学、化学、纺织、聚合物化学及类似技术的技术。这样的技术在文献中被充分解释。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术术语和科学术语具有与微生物学、分子生物学、药物化学和/或有机化学的领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管与本文描述的方法和材料类似或等同的方法和材料可以用于本公开内容的实践或测试中，但本文描述了合适的方法和材料。
如说明书和所附权利要求中使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”可以包括复数指示物，除非上下文另有明确指示。因此，例如，提及“一个支撑物”包括多于一个支撑物。在本说明书和所附的权利要求中，将提及许多术语，这些术语应被定义为具有以下含义，除非相反的意图是明显的。
现在已经总体上描述了本公开内容的方面，提供另外的细节。本公开内容包括复合结构和制造该复合结构的方法。复合结构可以被包括在诸如纺织品的物品中。复合结构可以使用结合层将基底(例如包括诸如橡胶的聚合物组合物)粘附到材料(例如包括诸如聚氨酯的聚合物)来制造。基底通过结合层与材料的粘附可以包括化学键，诸如但不限于结合层中的硅氧烷键、硅醇键、甲硅烷基键或其任何组合。
如本文描述的，复合结构可以通过在基底(例如包括聚合物组合物)的表面上形成结合层来制造。结合层可以包括多于一个自由基部分、多于一种硅酸盐或两者。在一个方面中，结合层的厚度可以在纳米至微米至毫米的数量级(例如，约50纳米至10毫米、约500纳米至10毫米、约1微米至10毫米、约10微米至10毫米、约100微米至10毫米、约1微米至5毫米、约10微米至5毫米、约100微米至5毫米、约100纳米至5毫米、或约500纳米至5毫米)，这取决于所使用的工艺和基底表面的化学组成。
自由基部分可以包括具有一个或更多个不成对价电子的部分。自由基部分可以由在基底的表面上的化学物质、在形成结合层的工艺中使用的化学物质以及这些物质的组合形成。在一个方面中，自由基物质可以是自由基烃(例如，C1至C20、饱和的或不饱和的、直链的、支链的、环状的或芳香族的，或它们的组合)、衍生自在基底的表面上的聚合物的自由基(例如，衍生自橡胶、聚醚嵌段酰胺或乙烯乙酸乙烯酯的自由基)、包含硅的自由基(例如，自由基硅酸盐)及其组合。
硅酸盐可以包括具有通式[SiO2+n]2n-的阴离子型硅基团，其中硅酸盐可以具有[SiO4]4-中心或者可以是链(例如(Si2O6)4-、(Si2O7)6-、(Si4O11)6-、(Si2O4)2-)、环(例如，(Si6O18)12-)或其任何组合的一部分。硅酸盐可以是单链硅酸盐[[SinO3n]2n-]m、双链硅酸盐[Si4nO11n]6n-、片状硅酸盐(sheet-forming silicate)[[Si2nO5n]2n-]p或其组合。n、m或p的值可以各自独立地取决于硅酸盐的类型而变化，并且可以是0.5至20或0.5至100或更大。
在结合层形成之后或当结合层形成时，结合层与材料(例如，液体树脂或固体树脂或泡沫)接触。在一个方面中，材料可以包括多于一个第一聚氨酯(PU)聚合物链，其中PU聚合物链是树脂或泡沫的一部分。化学键(例如，共价键、离子键及类似键)可以a)在结合层的多于一个自由基部分的一部分和材料的多于一个第一PU聚合物链的第一部分之间、b)在结合层的多于一种硅酸盐的一部分和聚合物材料的多于一个第一PU聚合物链的第二部分之间或在a)和b)两者的组合的情况下形成。化学键可以包括硅氧烷键、硅醇键、甲硅烷基键或其任何组合。
在结合层的自由基部分和多于一个第一PU聚合物链之间的化学键包括在结合层的自由基部分和材料的多于一个第一PU聚合物链的氨基甲酸酯部分之间的化学键。在结合层的硅酸盐和PU聚合物链之间的化学键包括在结合层的硅酸盐和材料的多于一个第一PU聚合物链的氨基甲酸酯部分之间的化学键。
在结合层的自由基部分和材料的PU聚合物链之间、在结合层的硅酸盐和聚合物材料的PU聚合物链之间或在这两种情况下的化学键可以包括氨基甲酸酯-硅氧烷键、氨基甲酸酯-硅醇键、氨基甲酸酯-甲硅烷基键或其任何组合。
随后，材料和/或基底，如果未固化或部分地固化，可以被部分地固化或完全地固化以形成复合结构。结合层或复合结构可以构成诸如纺织品的物品或者可以是诸如纺织品的物品的一部分。例如，纺织品可以包括鞋类或其部件、服装(例如，衬衫、毛衫、裤子、短裤、手套、眼镜、袜子、带沿帽、便帽、夹克、内衣)或其部件、囊(例如，用于鞋类的气囊及类似物)、容装物(例如，背包、包)和用于家具(例如，椅子、长沙发、车辆座椅)的装饰用品、床上用品(例如，床单、毛毯)、桌布、毛巾、旗帜、帐篷、帆以及降落伞。另外，复合结构可以与物品或其他制品一起使用或者可以布置在物品或其他制品上，这些物品或其他制品诸如击打设备(例如，球棒、球拍、棍棒、球棍、高尔夫球杆、桨等)、运动装备(例如，高尔夫球袋、棒球和足球手套、英式足球限制结构)、防护装备(例如，垫、头盔、防护件、帽舌、面罩、护目镜等)、机车装备(例如，自行车、摩托车、滑板、汽车、卡车、船、冲浪板、雪橇、滑雪板等)、用于多种运动的球或冰球、钓鱼或狩猎装备、家具、电子装备、建筑材料、眼睛防护物、钟表、珠宝以及类似物。
图1A-图1M图示了包括本公开内容的结合层或复合结构的制造的物品。图1N(a)和图1N(b)图示了包括鞋底结构104和鞋面102的鞋类物品100的透视图和侧视图。鞋底结构104被固定到鞋面102并且当穿着鞋类物品100时鞋底结构104在足部和地面之间延伸。鞋底结构104的主要元件是鞋底夹层114和鞋外底112。鞋底夹层114被固定到鞋面102的下部区域，并且可以由聚合物泡沫或另一种合适的材料形成。在其他构造中，鞋底夹层114可以并入流体填充室、板、调节器和/或进一步减弱力、提高稳定性或影响足部的运动的其他元件。鞋外底112被固定到鞋底夹层114的下表面并且可以由例如被纹理化以赋予附着摩擦力的耐磨的橡胶材料形成。鞋面102可以由多种元件(例如，鞋带、鞋舌、鞋领)形成，这些元件组合提供用于牢固地且舒适地容纳足部的结构。虽然鞋面102的构造可以显著变化，但是多种元件通常界定鞋面102内用于相对于鞋底结构104容纳足部并且固定足部的空间。鞋面102内的空间的表面被成形以容纳足部并且可以在足部的脚背和脚趾区域上、沿着足部的内侧面和外侧面、在足部下并且围绕足部的足跟区域延伸。鞋面102可以由缝合或结合在一起的一种或更多种材料制成，所述材料诸如纺织品、聚合物泡沫、皮革、合成皮革及类似物。虽然鞋底结构104和鞋面102的这种构造提供了可以与鞋面结合使用的鞋底结构的实例，但是也可以使用鞋底结构104和/或鞋面102的多种其他常规的或非常规的构造。因此，鞋底结构104和/或鞋面102的构造和特征可以显著变化。
图1O(a)和图1O(b)图示了包括鞋底结构134和鞋面132的鞋类物品130的透视图和侧视图。鞋底结构134被固定到鞋面132并且当穿着鞋类物品130时鞋底结构134在足部和地面之间延伸。鞋面132可以由多种元件(例如，鞋带、鞋舌、鞋领)形成，这些元件组合提供用于牢固地且舒适地容纳足部的结构。虽然鞋面132的构造可以显著变化，但是多种元件通常界定鞋面132内用于相对于鞋底结构134容纳足部并且固定足部的空间。鞋面132内的空间的表面被成形以容纳足部并且可以在足部的脚背和脚趾区域上、沿着足部的内侧面和外侧面、在足部下并且围绕足部的足跟区域延伸。鞋面132可以由缝合或结合在一起的一种或更多种材料制成，所述材料诸如包括天然皮革和合成皮革的纺织品、模制的聚合物部件、聚合物泡沫及类似物。
鞋底结构134的主要元件是鞋前部部件142、鞋跟部件144和鞋外底146。鞋前部部件142和鞋跟部件144中的每一个直接地或间接地被固定到鞋面132的下部区域，并且由封闭流体的聚合物材料形成，所述流体可以是气体、液体或凝胶。例如，在行走和跑步期间，鞋前部部件142和鞋跟部件144在足部和地面之间压缩，从而减弱地面反作用力。也就是说，鞋前部部件142和鞋跟部件144被充气，并且可以用流体加压以缓冲足部。鞋外底146被固定到鞋前部部件142和鞋跟部件144的下部区域，并且可以由被纹理化以赋予附着摩擦力的耐磨的橡胶材料形成。鞋前部部件142可以由一种或更多种聚合物(例如，一个或更多个聚合物膜的层)制成，所述一种或更多种聚合物形成包含诸如气体的流体的多于一个室。多于一个室可以是独立的或流体互连的。类似地，鞋跟部件144可以由一种或更多种聚合物(例如，一个或更多个聚合物膜的层)制成，所述一种或更多种聚合物形成包含诸如气体的流体并且也可以是独立的或流体互连的多于一个室。在一些构造中，鞋底结构134可以包括泡沫层，例如，该泡沫层在鞋面132与鞋前部部件142和鞋跟部件144中的一个或两者之间延伸，或者泡沫元件可以位于鞋前部部件142和鞋跟部件144的下部区域中的凹陷部内。在其他构造中，鞋底结构134可以并入例如进一步减弱力、提高稳定性或影响足部的运动的板、调节器、绷帮元件(lasting element)或运动控制构件。虽然鞋底结构134和鞋面132的所描绘的构造提供了可以与鞋面结合使用的鞋底结构的实例，但是也可以使用鞋底结构134和/或鞋面132的多种其他常规的或非常规的构造。因此，鞋底结构134和/或鞋面132的构造和特征可以显著变化。图1O(c)是描绘鞋面132和鞋跟部件144的A-A的横截面视图。
图1P(a)和图1P(b)图示了包括附着摩擦力元件168的鞋类物品160的透视图和侧视图。鞋类物品160包括鞋面162和鞋底结构164，其中鞋面162被固定到鞋底结构164。鞋底结构164可以包括鞋头板166a、中间板166b和鞋跟板166c中的一个或更多个。板可以包括一个或更多个附着摩擦力元件168，或者附着摩擦力元件可以被直接应用于鞋类物品的面向地面的表面。如图1P(a)和图1P(b)中所示，附着摩擦力元件168是防滑件(cleat)，但是附着摩擦力元件可以包括凸耳、防滑件、嵌钉(stud)和鞋钉(spike)以及胎面图案，以在柔软和光滑的表面上提供附着摩擦力。一般来说，防滑件、嵌钉和鞋钉通常被包括在设计为用于运动诸如国际足球/英式足球、高尔夫、美式橄榄球、英式橄榄球、棒球及类似运动的鞋类中，而凸耳和/或增强的胎面图案通常被包括在设计为用于在恶劣户外条件诸如越野跑、徒步旅行和军事用途下使用的包括靴子的鞋类(未示出)中。鞋底结构164被固定到鞋面162并且当穿着鞋类物品160时鞋底结构164在足部和地面之间延伸。鞋面162可以由多种元件(例如，鞋带、鞋舌、鞋领)形成，这些元件组合提供用于牢固地且舒适地容纳足部的结构。虽然鞋面162的构造可以显著变化，但是多种元件通常界定鞋面162内用于相对于鞋底结构164容纳足部并且固定足部的空间。鞋面162内的空间的表面被成形以容纳足部并且在足部的脚背和脚趾区域上、沿着足部的内侧面和外侧面、在足部下并且围绕足部的足跟区域延伸。鞋面162可以由缝合或结合在一起的一种或更多种材料制成，所述材料诸如包括天然皮革和合成皮革的纺织品、模制的聚合物部件、聚合物泡沫及类似物。在未描绘的其他方面中，鞋底结构164可以并入泡沫、一个或更多个流体填充室、板、调节器或进一步减弱力、提高稳定性或影响足部的运动的其他元件。虽然鞋底结构164和鞋面162的所描绘的构造提供了可以与鞋面结合使用的鞋底结构的实例，但是也可以使用鞋底结构164和/或鞋面162的多种其他常规的或非常规的构造。因此，鞋底结构164和/或鞋面162的构造和特征可以显著变化。
复合结构、材料和/或基底可以包括纤维或纱线。如本文使用的术语“纤维(fiber)”或“纤维(fibers)”指的是呈离散长形件形式的材料。纤维可以通过常规技术诸如静电纺丝、界面聚合、拉伸以及类似技术来生产。纤维可以呈纤维的线的束(例如，纱线)、粗纱、编织纤维(woven fiber)、非编织纤维、三维增强材料诸如编结物及类似物的形式。通常，“纱线”被定义为由至少一根纤维或多于一根纤维形成的具有相当长的长度和相对小的横截面的组件。
纤维可以包括有机纤维或天然纤维(例如，丝)。有机纤维可以由能够形成纤维的有机聚合物形成，所述有机聚合物诸如聚(醚酮)、聚酰亚胺、聚苯并噁唑、聚(苯硫醚)、聚酯、聚乙烯、芳香族聚酰胺(aromatic polyamide)(例如，芳族聚酰胺聚合物(aramidpolymer)，诸如对位芳族聚酰胺纤维和间位芳族聚酰胺纤维)、芳香族聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、丙烯酸树脂、聚(乙烯醇)或类似物；以及天然纤维(例如，丝)。纤维可以是由Formosa Plastics Corp生产的碳纤维诸如(例如，12k、24k和48k丝束(tow)，特别是纤维类型TC-35和TC-35R)、由SGL Group生产的碳纤维(例如，50k丝束)、由Hyosung生产的碳纤维、由Toho Tenax生产的碳纤维、由Jushi Group Co.,LTD生产的玻璃纤维(例如，E6，318，硅烷基胶料，长丝直径14μm、15μm、17μm、21μm和24μm)，以及由AmannGroup生产的聚酯纤维(例如，Serafile 200/2非润滑的聚酯长丝和Serafile COMPHIL200/2润滑的聚酯长丝)。
纤维可以具有圆形或基本上圆形的横截面，并且在其他方面中，纤维具有非圆形的纤维横截面。纤维可以是连续纤维和短切纤维。纤维可以具有约1mm至100cm或更长的长度以及其中的任何增量(例如，1mm增量)。
纤维可以是单丝纤维或复丝纤维，并且可以通过例如共编织(co-weaving)或芯/鞘(core/sheath)、并排、橙型(orange-type)或基质和原纤维结构，或通过纤维制造领域的技术人员已知的其他方法，被单独使用或与其他类型的纤维组合使用。
基底的表面可以包含聚合物组合物，其中聚合物组合物可以包含多于一个聚合物链。例如，基底的聚合物组合物可以包含多于一个聚合物链，诸如：存在于固化的橡胶中的聚合物链、聚醚嵌段酰胺链、乙烯乙酸乙烯酯链及其任何组合。在一个方面中，基底可以是固体树脂或泡沫，固化的、未固化的或部分固化的。基底的其余部分可以由相同的材料或其他材料形成。基底的聚合物组合物基本上不含(例如，约90％或更多、约95％或更多、约99％或更多或约99.9％或更多)包括硅氧烷键、硅醇键和甲硅烷基键的第二聚合物链。
橡胶(例如，未固化的橡胶、部分固化的橡胶或固化的橡胶)可以包括一种或更多种天然橡胶和/或合成橡胶。天然橡胶或合成橡胶可以包括：丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯(SBR)橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶、氨基甲酸酯橡胶(例如，可碾磨的)、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙烯丙烯二烯单体(EPDM)橡胶、乙烯-丙烯橡胶、氨基甲酸酯橡胶或其任何组合。橡胶化合物的其他实例包括但不限于弹性聚合物诸如聚烯烃、聚降冰片烯橡胶、甲基丙烯酸甲酯丁二烯苯乙烯橡胶(MBS)、苯乙烯乙烯丁烯(SEBS)橡胶、硅氧烷橡胶、氨基甲酸酯橡胶及其混合物。天然橡胶或合成橡胶可以被各自选择为原始材料、再研磨材料或其混合物。
橡胶还可以包含添加剂。例如，添加剂可以包含多于一个聚合物链，该多于一个聚合物链各自具有接枝到聚合物链的马来酸酐部分。添加剂可以是已经通过将马来酸酐基团接枝到聚合物主链、端基或侧基而改性的官能化聚合物，包括具有马来酸酐接枝的基于乙烯的聚合物。添加剂可以是DupontTM (由E.I.du Pont de Nemours andCompany销售)，它是官能化聚合物，包括改性的乙烯丙烯酸酯一氧化碳三元共聚物、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯、茂金属聚乙烯、乙烯丙烯橡胶和聚丙烯，其中对官能化聚合物的改性可以包括接枝到官能化聚合物的马来酸酐。未固化的橡胶制剂中存在的添加剂的量可以是多达10份/百份树脂(phr)、或从约1phr至约8phr或从约3phr至约6phr。
在一些实例中，橡胶还可以包含填料；工艺油(process oil)；和/或包括交联引发剂、交联促进剂和交联缓凝剂中的至少一种的固化包装。填料的实例包括但不限于炭黑、二氧化硅和滑石。工艺油的实例包括但不限于石蜡油和/或芳香油。交联引发剂的实例包括但不限于硫引发剂或过氧化物引发剂，诸如二叔戊基过氧化物、二叔丁基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、二枯基过氧化物(DCP)、二(2-甲基-1-苯基-2-丙基)过氧化物、叔丁基2-甲基-1-苯基-2-丙基过氧化物、二(叔丁基过氧基)-二异丙基苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己炔-3,1,1-二(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、4,4-二(叔丁基过氧基)-正丁基戊酸酯及其混合物。交联促进剂的实例包括但不限于N-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(CBZ)、N-氧基二亚乙基-2-苯并噻唑亚磺酰胺、N,N-二异丙基-2-苯并噻唑亚磺酰胺、2-巯基苯并噻唑、2-(2,4-二硝基苯基)巯基苯并噻唑、2-(2,6-二乙基-4-吗啉代硫代)苯并噻唑和二苯并噻唑二硫化物；胍化合物，诸如二苯基胍(DPG)、三苯基胍、二邻腈胍(diorthonitrileguanidine)、邻腈双胍和邻苯二甲酸二苯基胍；醛胺化合物或醛氨化合物，诸如乙醛-苯胺反应产物、丁醛-苯胺缩合物、六亚甲基四胺和乙醛合氨；咪唑啉化合物，诸如2-巯基咪唑啉；硫脲化合物，诸如对称二苯硫脲(thiocarbanilide)、二乙基硫脲、二丁基硫脲、三甲基硫脲和二邻甲苯基硫脲；秋兰姆化合物，诸如单硫化四甲基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、二硫化四丁基秋兰姆和四硫化五亚甲基秋兰姆；二硫醇盐化合物(dithioate compound)，诸如二甲基二硫代氨基甲酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸锌、二正丁基二硫代氨基甲酸锌、乙基苯基二硫代氨基甲酸锌、丁基苯基二硫代氨基甲酸锌、二甲基二硫代氨基甲酸钠、二甲基二硫代氨基甲酸硒和二甲基二硫代氨基甲酸碲；黄原酸盐化合物，诸如二丁基黄原酸锌；和其他化合物，诸如锌白。交联缓凝剂的实例包括但不限于烷氧基酚、儿茶酚和苯醌，以及烷氧基酚诸如3,5-二叔丁基-4-羟基茴香醚。
橡胶可以包括至少一定水平的固化，但通常被至少部分地固化。或者换句话说，橡胶化合物可以被至少部分地固化。
如本文使用的，术语“部分地固化”通常指的是具有小于或等于10-3摩尔/cm3、或小于或等于10-5摩尔/cm3的相对低的交联密度的化合物(例如，橡胶)。例如，部分固化的聚合物化合物可以具有在交联部之间存在的从约15个至约1500个单体单元。动态力学分析(DMA)可以用于确定化合物的模量平台。在高于化合物的玻璃化转变温度且低于化合物的熔点的模量平台的区域中，交联密度与化合物的模量成正比。
如本文使用的，术语“固化”通常指的是具有相对高的交联密度的化合物(例如，橡胶)。例如，固化的化合物的交联密度可以比未固化或部分固化的化合物的交联密度大至少20百分比、或大至少30百分比或大至少50百分比。
交联反应(即，硫化反应)的实例包括但不限于自由基反应、离子反应(阴离子和阳离子两者)、加成反应和金属盐反应。交联反应可以由光化辐射，包括热、UV、电子束或其他高能源引发。
乙烯乙酸乙烯酯(EVA)链可以包括：乙烯和乙酸乙烯酯中的每一个是链的约10重量百分比至60重量百分比，并且x和y可以各自独立地是约1至10,000。
聚醚嵌段酰胺链由主要是聚酰胺嵌段的线性链形成，该聚酰胺嵌段经由酯键被共价地键合到柔性聚醚链段。聚醚嵌段酰胺链前体可以在一方面从聚酰胺(例如，尼龙6、尼龙11、尼龙12及类似物)的二羧酸开始并且在另一方面从具有两个末端羟基基团的聚醚(例如，PTMG、PEG及类似物)开始，通过缩聚来制备。聚醚嵌段酰胺链的一般结构可以示意性地表示为例如：-[CO-A-CO-O-B-O-]n-，其中A代表聚酰胺链，其衍生自最初包含两个末端羧基基团并且已经在反应中失去它们的聚酰胺；B代表聚氧化烯链，其衍生自最初包含两个末端羟基基团但也已经在反应中失去它们的聚氧化亚烷基二醇(polyoxyalkylene glycol)；并且n是构建出该聚合物链的单元的数目。
形成结合层可以通过使用一种工艺来处理基底的表面，从而在基底的表面上形成多于一个自由基部分、多于一种硅酸盐或两者来完成。该工艺可以包括：烃火焰处理、火焰硅烷化、等离子体处理、电晕处理、硅酸盐的沉积或其任何组合。
烃火焰处理包括使用火焰燃烧烃，其中当邻近基底的表面进行时，形成包括自由基部分的结合层。
火焰硅烷化可以包括在基底上形成超薄SiOx聚合物膜。在这点上，基底表面可以暴露于具有包含硅-有机化合物的可燃气体混合物的火焰持续极短的时间段。所得的SiO2/硅酸盐混合物在基底的表面上形成呈超薄且透明的膜形式的玻璃状“SiOx聚合物”，以在基底的表面上形成结合层。可燃气体混合物的实例将是包含在丙烷/丁烷(7:3，v/v)中的0.6％(v/v)四甲基硅烷的混合物
等离子体处理使用等离子体(例如，使用空气或使用氢气、氮气和氧气中的一种或更多种产生)以通过将等离子体邻近基底的表面放置来实现表面官能化。表面官能化包括在基底的表面上形成结合层，该结合层可以包括自由基部分、硅酸盐或其组合。
电晕处理包括使用电晕放电等离子体(例如，使用电场产生)来实现表面官能化。表面官能化包括在基底的表面上形成结合层，该结合层可以包括自由基部分、硅酸盐或其组合。
硅酸盐的沉积可以使用化学沉积(例如，化学气相沉积)、物理沉积(例如，基于溅射或蒸发的技术)及其组合来实现。沉积可以在基底的表面上形成结合层，其中结合层可以包括自由基部分、硅酸盐或其组合。
刚才已经描述了基底，现在描述材料。材料可以是液体树脂或固体树脂，和/或固化的、部分固化的或未固化的，和/或泡沫。材料可以是聚合物组合物，其中聚合物组合物可以包括聚氨酯、聚酯、聚酰胺、乙烯基聚合物(例如乙烯醇、乙烯酯、乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯等的共聚物)、聚丙烯腈、聚苯醚、聚碳酸酯、弹性体(例如聚氨酯弹性体(例如聚酯-聚氨酯、聚醚-聚氨酯和聚碳酸酯-聚氨酯)、聚脲弹性体、聚酰胺弹性体(PEBA或聚醚嵌段聚酰胺)、聚酯弹性体、苯乙烯嵌段共聚物弹性体)、它们的共聚物、它们的组合及类似物。聚合物组合物包含相同或不同类型聚合物的多于一个聚合物链(也被称为“第二聚合物链”)。在一个方面中，材料基本上不含包括硅氧烷键、硅醇键和甲硅烷基键的聚合物链。材料可以具有在毫米范围至厘米范围或更大的尺寸。
“聚氨酯”是用于描述含有氨基甲酸酯基团(-N(C＝O)O-)的聚合物(包括低聚物)的通用术语，无论它们是如何制造的。除了氨基甲酸酯基团之外，这些聚氨酯还可以含有另外的基团，诸如酯、醚、脲、脲基甲酸酯、缩二脲、碳二亚胺、噁唑烷基、异氰脲酸酯、缩脲二酮(uretdione)、碳酸酯和类似基团。在一个方面中，聚氨酯中的一种或更多种可以通过使一种或更多种异氰酸酯与一种或更多种多元醇聚合以产生具有氨基甲酸酯键(-N(C＝O)O-)的共聚物链来产生。本文提供了关于异氰酸酯和多元醇的另外的细节。
聚氨酯可以是嵌段聚氨酯共聚物。在这样的方面中，嵌段聚氨酯共聚物可以是具有硬链段的嵌段和软链段的嵌段的嵌段共聚物。在方面中，硬链段可以包括异氰酸酯链段或者由异氰酸酯链段组成。在相同的或可选择的方面中，软链段可以包括聚醚链段、或聚酯链段或聚醚链段与聚酯链段的组合，或者由聚醚链段、或聚酯链段或聚醚链段与聚酯链段的组合组成。在特定的方面中，材料可以包括具有重复嵌段的硬链段和重复嵌段的软链段的弹性聚氨酯或者基本上由这样的弹性聚氨酯组成。例如，材料可以包括具有重复嵌段的硬链段和重复嵌段的软链段的热塑性弹性聚氨酯或者基本上由这样的热塑性弹性聚氨酯组成。
聚氨酯中的一种或更多种可以通过使一种或更多种异氰酸酯与一种或更多种多元醇聚合以产生具有氨基甲酸酯键(-N(CO)O-)的共聚物链来产生，如下文的式1中所示，其中异氰酸酯各自优选地包括每分子两个或更多个异氰酸酯(-NCO)基团，诸如每分子2个、3个或4个异氰酸酯基团(尽管也可以任选地包括单官能的异氰酸酯，例如作为链终止单元)。
在这些实施方案中，每个R1和R2独立地是脂肪族链段或芳香族链段。任选地，每个R2可以是亲水性链段。
除非另有指示，否则本文描述的任何官能团或化合物可以是被取代的或未被取代的。“被取代的”基团或化合物，诸如烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、烷氧基、酯、醚或羧酸酯指的是烷基基团、烯基基团、炔基基团、环烷基基团、环烯基基团、芳基基团、杂芳基基团、烷氧基基团、酯基团、醚基团或羧酸酯基团具有至少一个被非氢基团(即取代基)取代的氢基团。非氢基团(或取代基)的实例包括但不限于烷基、环烷基、烯基、环烯基、炔基、醚、芳基、杂芳基、杂环烷基、羟基、氧基(或氧代)、烷氧基、酯、硫酯、酰基、羧基、氰基、硝基、氨基、酰氨基、硫和卤素。当被取代的烷基基团包含多于一个非氢基团时，取代基可以结合到相同的碳原子或者两个或更多个不同的碳原子。
另外，异氰酸酯还可以用一种或更多种扩链剂来扩链，以桥接两种或更多种异氰酸酯。这可以产生如下文式2中所示的聚氨酯共聚物链，其中R3包括扩链剂。如同每个R1和R2一样，每个R3独立地是脂肪族链段或芳香族链段。
式1和式2中的每个链段R1或第一链段可以基于所使用的特定的异氰酸酯而独立地包括直链或支链的C3-30链段，并且可以是脂肪族的、芳香族的，或者包括脂肪族部分和芳香族部分的组合。术语“脂肪族”指的是不包括具有离域π电子的环共轭的环体系(cyclically conjugated ring system)的、饱和或不饱和的有机分子。相比之下，术语“芳香族”指的是具有离域π电子的环共轭的环体系，其呈现出比具有定域π电子的假想环体系更大的稳定性。
基于反应物单体的总重量，每个链段R1可以以按重量计5％至85％、按重量计从5％至70％、或按重量计从10％至50％的量存在。
在脂肪族实施方案中(来自脂肪族异氰酸酯)，每个链段R1可以包括直链脂肪族基团、支链脂肪族基团、脂环族基团或其组合。例如，每个链段R1可以包括直链或支链的C3-20亚烷基链段(例如，C4-15亚烷基或C6-10亚烷基)、一个或更多个C3-8亚环烷基链段(例如，环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基或环辛基)及其组合。
用于产生聚氨酯共聚物链的合适的脂肪族二异氰酸酯的实例包括六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、亚丁基二异氰酸酯(BDI)、二异氰酸基环己基甲烷(HMDI)、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMDI)、二异氰酸基甲基环己烷、二异氰酸基甲基三环癸烷、降冰片烷二异氰酸酯(NDI)、环己烷二异氰酸酯(CHDI)、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)、二异氰酸基十二烷、赖氨酸二异氰酸酯及其组合。
在芳香族实施方案中(来自芳香族异氰酸酯)，每个链段R1可以包括一个或更多个芳香族基团，诸如苯基、萘基、四氢萘基、菲基、亚联苯基(biphenylenyl)、茚满基、茚基、蒽基和芴基。除非另有说明，否则芳香族基团可以是未被取代的芳香族基团或被取代的芳香族基团，并且还可以包括杂芳香族基团。“杂芳香族”指的是单环或多环的(例如，稠合双环和稠合三环的)芳香族环体系，其中一至四个环原子选自氧、氮或硫，并且其余的环原子是碳，并且其中该环体系通过任何环原子连接到分子的其余部分。合适的杂芳基基团的实例包括吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、吡咯基、吡唑基、咪唑基、噻唑基、四唑基、噁唑基、异噁唑基、噻二唑基、噁二唑基、呋喃基、喹啉基、异喹啉基、苯并噁唑基、苯并咪唑基和苯并噻唑基。
用于产生聚氨酯共聚物链的合适的芳香族二异氰酸酯的实例包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、与三羟甲基丙烷(TMP)的TDI加合物、亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)、二甲苯二异氰酸酯(XDI)、四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯(TMXDI)、氢化的二甲苯二异氰酸酯(HXDI)、萘1,5-二异氰酸酯(NDI)、1,5-四氢萘二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯(PPDI)、3,3'-二甲基二苯基-4,4'-二异氰酸酯(DDDI)、4,4'-二苄基二异氰酸酯(DBDI)、4-氯-1,3-亚苯基二异氰酸酯及其组合。在一些实施方案中，共聚物链基本上不含芳香族基团。
聚氨酯聚合物链由包括HMDI、TDI、MDI、H12脂肪族化合物及其组合的二异氰酸酯来产生。
根据本公开内容，可以使用被交联的聚氨酯链(例如，部分交联的聚氨酯聚合物，诸如保留热塑性性质的部分交联的聚氨酯聚合物)或可以被交联的聚氨酯链。使用多官能异氰酸酯产生交联的或可交联的聚氨酯聚合物链是可能的。用于产生聚氨酯共聚物链的合适的三异氰酸酯的实例包括与三羟甲基丙烷(TMP)的TDI、HDI和IPDI加合物、缩脲二酮(即二聚异氰酸酯)、聚合MDI及其组合。
式2中的链段R3可以基于所使用的特定扩链剂多元醇而包括直链或支链的C2-C10链段，并且可以是例如脂肪族的、芳香族的或聚醚。用于产生聚氨酯共聚物链的合适的扩链剂多元醇的实例包括乙二醇、乙二醇的低级低聚物(例如二乙二醇、三乙二醇和四乙二醇)、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、丙二醇的低级低聚物(例如，二丙二醇、三丙二醇和四丙二醇)、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、新戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、2-乙基-1,6-己二醇、1-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、二羟基烷基化芳香族化合物(例如，氢醌和间苯二酚的双(2-羟乙基)醚、二甲苯-a,a-二醇、二甲苯-a,a-二醇的双(2-羟乙基)醚)及其组合。
式1和式2中的链段R2可以包括聚醚基团、聚酯基团、聚碳酸酯基团、脂肪族基团或芳香族基团。基于反应物单体的总重量，每个链段R2可以以按重量计5％至85％、按重量计从5％至70％、或按重量计从10％至50％的量存在。
任选地，在一些实例中，本公开内容的聚氨酯可以是具有相对较大的亲水性程度的聚氨酯。例如，聚氨酯可以是其中式1和式2中的链段R2包括聚醚基团、聚酯基团、聚碳酸酯基团、脂肪族基团或芳香族基团的聚氨酯，其中脂肪族基团或芳香族基团被具有相对较大的亲水性程度的一个或更多个侧基(即相对“亲水性的”基团)取代。该相对“亲水性的”基团可以选自由以下组成的组：羟基、聚醚、聚酯、聚内酯(例如，聚乙烯吡咯烷酮(PVP))、氨基、羧酸酯、磺酸酯、磷酸酯、铵(例如，叔铵和季铵)、两性离子基团(例如，甜菜碱，诸如聚(羧基甜菜碱)(pCB)和膦酸铵，诸如磷脂酰胆碱)及其组合。在这样的实例中，R2的这种相对亲水性的基团或链段可以形成聚氨酯主链的一部分，或者可以作为侧基接枝到聚氨酯主链。在一些实例中，亲水性侧基或链段可以通过连接基结合到脂肪族基团或芳香族基团。基于反应物单体的总重量，每个链段R2可以以按重量计5％至85％、按重量计从5％至70％、或按重量计从10％至50％的量存在。
在一些实例中，聚氨酯的至少一个R2链段包括聚醚链段(即，具有一个或更多个醚基团的链段)。合适的聚醚包括但不限于聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)、聚四氢呋喃(polytetrahydrofuran)(PTHF)、聚四亚甲基氧醚(polytetramethylene oxide)(PTMO)及其组合。如本文使用的术语“烷基”指的是含有一个至三十个碳原子，例如一个至二十个碳原子或一个至十个碳原子的直链和支链的饱和烃基团。术语Cn意指烷基基团具有“n”个碳原子。例如，C4烷基指的是具有4个碳原子的烷基基团。C1-7烷基指的是具有涵盖整个范围(即，1个至7个碳原子)以及所有亚组(例如，1-6个、2-7个、1-5个、3-6个、1个、2个、3个、4个、5个、6个和7个碳原子)的碳原子数的烷基基团。烷基基团的非限制性实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基(2-甲基丙基)、叔丁基(1,1-二甲基乙基)、3,3-二甲基戊基和2-乙基己基。除非另有说明，否则烷基基团可以是未被取代的烷基基团或被取代的烷基基团。
在聚氨酯的一些实例中，至少一个R2链段包括聚酯链段。聚酯链段可以衍生自一种或更多种二羟基醇(例如乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基戊二醇、1,5-二乙二醇、1,5-戊二醇、1,5-己二醇、1,2-十二烷二醇、环己烷二甲醇及其组合)与一种或更多种二羧酸(例如己二酸、琥珀酸、癸二酸、辛二酸、甲基己二酸、戊二酸、庚二酸、壬二酸、硫代二丙酸和柠康酸及其组合)的聚酯化。聚酯还可以衍生自聚碳酸酯预聚物，诸如聚(六亚甲基碳酸酯)二醇(poly(hexamethylene carbonate)glycol)、聚(亚丙基碳酸酯)二醇、聚(四亚甲基碳酸酯)二醇和聚(九亚甲基碳酸酯)二醇。合适的聚酯可以包括例如聚己二酸乙二醇酯(PEA)、聚(己二酸-1,4-丁二醇酯)、聚(四亚甲基己二酸酯)、聚(六亚甲基己二酸酯)、聚己内酯、聚六亚甲基碳酸酯、聚(亚丙基碳酸酯)、聚(四亚甲基碳酸酯)、聚(九亚甲基碳酸酯)及其组合。
在聚氨酯的多个实例中，至少一个R2链段包括聚碳酸酯链段。聚碳酸酯链段可以衍生自一种或更多种二羟基醇(例如乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基戊二醇、1,5-二乙二醇、1,5-戊二醇、1,5-己二醇、1,2-十二烷二醇、环己烷二甲醇及其组合)与碳酸亚乙酯的反应。
在聚氨酯的多个实例中，至少一个R2链段可以包括被具有相对较大的亲水性程度的一个或更多个基团即相对“亲水性的”基团取代的脂肪族基团。一个或更多个相对亲水性的基团可以选自由以下组成的组：羟基、聚醚、聚酯、聚内酯(例如，聚乙烯吡咯烷酮)、氨基、羧酸酯、磺酸酯、磷酸酯、铵(例如，叔铵和季铵)、两性离子基团(例如，甜菜碱，诸如聚(羧基甜菜碱)(pCB)和膦酸铵，诸如磷脂酰胆碱)及其组合。在一些实例中，脂肪族基团是直链的，并且可以包括，例如，C1-20亚烷基链或C1-20亚烯基链(例如，亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基、亚十一烷基、亚十二烷基、亚十三烷基、亚乙烯基、亚丙烯基、亚丁烯基、亚戊烯基、亚己烯基、亚庚烯基、亚辛烯基、亚壬烯基、亚癸烯基、亚十一烯基、亚十二烯基、亚十三烯基)。术语“亚烷基”指的是二价的烃。术语Cn意指亚烷基基团具有“n”个碳原子。例如，C1-6亚烷基指的是具有例如1个、2个、3个、4个、5个或6个碳原子的亚烷基基团。术语“亚烯基”指的是具有至少一个双键的二价烃。
在一些情况下，至少一个R2链段包括被一个或更多个相对亲水性的基团取代的芳香族基团。一个或更多个亲水性基团可以选自以下的组：羟基、聚醚、聚酯、聚内酯(例如，聚乙烯吡咯烷酮)、氨基、羧酸酯、磺酸酯、磷酸酯、铵(例如，叔铵和季铵)、两性离子基团(例如，甜菜碱，诸如聚(羧基甜菜碱)(pCB)和膦酸铵基团，诸如磷脂酰胆碱)及其组合。合适的芳香族基团包括但不限于苯基、萘基、四氢萘基、菲基、亚联苯基、茚满基、茚基、蒽基、芴基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、吡咯基、吡唑基、咪唑基、噻唑基、四唑基、噁唑基、异噁唑基、噻二唑基、噁二唑基、呋喃基、喹啉基、异喹啉基、苯并噁唑基、苯并咪唑基和苯并噻唑基基团及其组合。
脂肪族基团和芳香族基团可以被一个或更多个相对亲水性和/或带电荷的侧基取代。在一些方面中，亲水性侧基包括一个或更多个(例如，2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个)羟基基团。在多个方面中，亲水性侧基包括一个或更多个(例如，2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个)氨基基团。在一些情况下，亲水性侧基包括一个或更多个(例如，2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个)羧酸酯基团。例如，脂肪族基团可以包括一个或更多个聚丙烯酸基团。在一些情况下，亲水性侧基包括一个或更多个(例如，2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个)磺酸酯基团。在一些情况下，亲水性侧基包括一个或更多个(例如，2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个)磷酸酯基团。在一些实例中，亲水性侧基包括一个或更多个铵基团(例如叔铵和/或季铵)。在其他实例中，亲水性侧基包括一个或更多个两性离子基团(例如甜菜碱，诸如聚(羧基甜菜碱)(pCB)和膦酸铵基团诸如磷脂酰胆碱基团)。
R2链段可以包括能够结合抗衡离子以使热塑性聚合物离子交联并且形成离聚物的带电荷的基团。在这些方面中，例如，R2是具有氨基侧基、羧酸酯侧基、磺酸酯侧基、磷酸酯侧基、铵侧基或两性离子侧基或其组合的脂肪族基团或芳香族基团。
在多种情况下，当存在亲水性侧基时，该“亲水性”侧基是至少一个聚醚基团，诸如两个聚醚基团。在其他情况下，亲水性侧基是至少一种聚酯。在多种情况下，亲水性侧基是聚内酯基团(例如，聚乙烯吡咯烷酮)。亲水性侧基中的每个碳原子可以任选地被例如C1-6烷基基团取代。在这些方面的一些方面中，脂肪族基团和芳香族基团可以是接枝聚合物基团，其中侧基是均聚物基团(例如聚醚基团、聚酯基团、聚乙烯吡咯烷酮基团)。
亲水性侧基是聚醚基团(例如聚环氧乙烷基团、聚乙二醇基团)、聚乙烯吡咯烷酮基团、聚丙烯酸基团或其组合。
亲水性侧基可以通过连接基结合到脂肪族基团或芳香族基团。连接基可以是能够将亲水性侧基连接到脂肪族基团或芳香族基团的任何双官能小分子(例如，C1-20)。例如，连接基可以包括如本文先前描述的二异氰酸酯基团，该二异氰酸酯基团在连接到亲水性侧基以及连接到脂肪族基团或芳香族基团时形成氨基甲酸酯键。在一些方面中，连接基可以是4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，如下文所示。
在一些示例性方面中，亲水性侧基是聚环氧乙烷基团，并且连接基团是MDI，如下文所示。
在一些情况下，亲水性侧基被官能化，以使其能够任选地通过连接基结合到脂肪族基团或芳香族基团。在多个方面中，例如，当亲水性侧基包括烯烃基团时，该烯烃基团可以与含巯基的双官能分子(即，具有第二反应性基团诸如羟基基团或氨基基团的分子)经历迈克尔加成(Michael addition)，以产生亲水性基团，该亲水性基团可以使用第二反应性基团任选地通过连接基与聚合物主链进行反应。例如，当亲水性侧基是聚乙烯吡咯烷酮基团时，其可以与巯基乙醇上的巯基基团反应，以产生羟基官能化的聚乙烯吡咯烷酮，如下文所示。
在本文公开的一些方面中，至少一个R2链段包括聚四亚甲基氧醚基团。在其他示例性方面中，至少一个R2链段可以包括用聚环氧乙烷基团或聚乙烯吡咯烷酮基团官能化的脂肪族多元醇基团，诸如在欧洲专利第2 462 908号中描述的多元醇。例如，R2链段可以衍生自多元醇(例如，季戊四醇或2,2,3-三羟基丙醇)与MDI衍生的甲氧基聚乙二醇(以获得如式6或式7所示的化合物)或与MDI衍生的聚乙烯吡咯烷酮(以获得如式8或式9所示的化合物)的反应产物，所述MDI衍生的甲氧基聚乙二醇和MDI衍生的聚乙烯吡咯烷酮先前已经与巯基乙醇反应，如下文所示。
在多种情况下，至少一个R2是聚硅氧烷。在这些情况下，R2可以衍生自式10的硅氧烷单体，诸如美国专利第5,969,076号中公开的硅氧烷单体，该专利据此通过引用并入：
其中：a是1至10或更大(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9或10)；每个R4独立地是氢、C1-18烷基、C2-18烯基、芳基或聚醚；并且每个R5独立地是C1-10亚烷基、聚醚或聚氨酯。
每个R4可以独立地是H、C1-10烷基、C2-10烯基、C1-6芳基、聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯基团。例如，每个R4可以独立地选自由以下组成的组：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、乙烯基、丙烯基、苯基和聚乙烯基团。
每个R5可以独立地包括C1-10亚烷基基团(例如亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基或亚癸基基团)。在其他情况下，每个R5是聚醚基团(例如聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯基团)。在多种情况下，每个R5是聚氨酯基团。
任选地，聚氨酯可以包含至少部分地交联的聚合物网络，该聚合物网络包含作为聚氨酯的衍生物的共聚物链。在一些情况下，交联水平是使得聚氨酯保持热塑性性质(即，交联的热塑性聚氨酯可以在本文描述的加工条件下软化或熔化以及再固化)。如下文的式11和式12中所示，该交联的聚合物网络可以通过使一种或更多种异氰酸酯与一种或更多种聚氨基化合物、聚巯基化合物(polysulfhydryl compound)或其组合聚合来产生：
其中变量如上文所描述。另外，异氰酸酯还可以用一种或更多种聚氨基或聚硫醇扩链剂来扩链，以桥接两种或更多种异氰酸酯，诸如前面对于式2的聚氨酯所描述的。
聚氨酯是包含MDI、PTMO和1,4-丁二醇的热塑性聚氨酯，如美国专利第4,523,005号中描述的。
如本文描述的，聚氨酯可以通过例如聚合物上的氨基甲酸酯(urethane)基团或氨基甲酸酯(carbamate)基团(硬链段)之间的非极性相互作用或极性相互作用被物理地交联。在这些方面中，式1中的组分R1以及式2中的组分R1和R3形成通常被称为“硬链段”的聚合物部分，并且组分R2形成通常被称为“软链段”的聚合物部分。在这些方面中，软链段可以共价地结合到硬链段。在一些实例中，具有物理交联的硬链段和软链段的热塑性聚氨酯可以是亲水性热塑性聚氨酯(即包含如本文公开的亲水性基团的热塑性聚氨酯)。
现在已经总体上描述了复合结构，提供另外的细节。复合结构包括结合到基底(例如，包含聚合物组合物的固体树脂或泡沫)的材料(例如，固体树脂或泡沫)，其中材料包含多于一个第一聚氨酯(PU)链，并且基底包括包含多于一个第二聚合物链的聚合物组合物。基底具有第一侧面，该第一侧面包括结合到材料的结合层。结合层包括在多于一个第一PU链的一部分和多于一个第二聚合物链的一部分之间的多于一个化学键。化学键的一部分可以包括硅氧烷键、硅醇键、甲硅烷基键或其任何组合。除了结合层之外，材料基本上不含包括硅氧烷键、硅醇键和甲硅烷基键的PU链。基底的聚合物组合物基本上不含包括硅氧烷键、硅醇键和甲硅烷基键的第二聚合物链。一旦复合材料形成，该复合材料就可以并入到诸如鞋类或服装的纺织品中。
在结合层的多于一个自由基部分的一部分和材料的多于一个第一PU聚合物链的第一部分之间形成化学键可以包括在结合层的多于一个自由基部分的一部分和材料的多于一个第一PU聚合物链的氨基甲酸酯部分的第一部分之间形成化学键。
在结合层的多于一种硅酸盐的一部分和材料的多于一个第一PU聚合物链的第二部分之间形成化学键可以包括在结合层的多于一种硅酸盐的一部分和材料的多于一个第一PU聚合物链的氨基甲酸酯部分的第二部分之间形成化学键。
在结合层的多于一个自由基部分的一部分和材料的多于一个第一PU聚合物链的第一部分之间、在结合层的多于一种硅酸盐的一部分和聚合物材料的多于一个第一PU聚合物链的第二部分之间或在这两种情况下形成化学键，可以包括形成氨基甲酸酯-硅氧烷键、氨基甲酸酯-硅醇键、氨基甲酸酯-甲硅烷基键或其任何组合。
基底的两个或更多个侧面可以包括结合层，其中材料被布置在基底的两个或更多个侧面上。各自在基底的基本上整个表面区域上或在整个表面区域上包括结合层的多于一个基底可以具有围绕基底的一些或全部表面区域布置的材料。基底可以嵌入材料中以形成复合结构。一旦复合材料形成，该复合材料就可以并入到诸如鞋类或服装的纺织品中。
应当注意，比率、浓度、量和其他数值数据可以在本文中以范围格式表示。应理解，这样的范围格式为了方便和简洁被使用，并且因此，应当以灵活的方式被解释为不仅包括明确叙述为范围极值的数值，而且还包括该范围内涵盖的所有单独的数值或子范围，如同每个数值和子范围被明确地叙述。为了说明，浓度范围“约0.1％至约5百分比”应当被解释为不仅包括明确叙述的约0.1重量百分比至约5重量百分比的浓度，而且还包括指示范围内的单独的浓度(例如1百分比、2百分比、3百分比和4百分比)和子范围(例如，0.5百分比、1.1百分比、2.2百分比、3.3百分比和4.4百分比)。在方面中，术语“约”可以包括根据数值的有效数字的传统舍入。此外，短语“约‘x’至‘y’”包括“约‘x’至约‘y’”。
可以对上文描述的方面进行许多变型和修改。所有这样的修改和变型在本文中意图被包括在本公开内容的范围内，并且由所附权利要求保护。

Claims (19)

1.一种鞋类物品，包括：
复合结构，所述复合结构包括结合到鞋类的部件的材料，所述材料包含多于一个第一聚氨酯(PU)链，所述鞋类的部件包括包含多于一个第二聚合物链的聚合物组合物，其中所述鞋类的部件包括包含结合到所述材料的结合层的第一侧面，其中所述结合层包括在所述多于一个第一PU链的一部分和所述多于一个第二聚合物链的一部分之间的多于一个化学键，其中所述化学键的一部分包括硅氧烷键、硅醇键、甲硅烷基键或其任何组合。
2.根据权利要求1所述的鞋类物品，其中所述化学键的所述部分包括氨基甲酸酯-硅氧烷键、氨基甲酸酯-硅醇键、氨基甲酸酯-甲硅烷基键或其任何组合。
3.根据权利要求2所述的鞋类物品，其中除了所述结合层之外，所述材料基本上不含包括硅氧烷键、硅醇键和甲硅烷基键的PU链，并且所述鞋类的部件的所述聚合物组合物基本上不含包括硅氧烷键、硅醇键和甲硅烷基键的第二聚合物链。
4.根据权利要求1所述的鞋类物品，其中所述鞋类的部件包括包含所述聚合物组合物的固体树脂。
5.根据权利要求1所述的鞋类物品，其中所述鞋类的部件包括包含所述聚合物组合物的泡沫。
6.根据权利要求1所述的鞋类物品，其中所述鞋类的部件包括包含所述聚合物组合物的纺织品。
7.根据权利要求1所述的鞋类物品，其中所述鞋类的部件的所述聚合物组合物包含选自固化的橡胶聚合物链、聚醚嵌段酰胺聚合物链、乙烯乙酸乙烯酯聚合物链及其任何组合的多于一个聚合物链。
8.根据权利要求7所述的鞋类物品，其中所述鞋类的部件的所述聚合物组合物包含多于一个固化的橡胶链，并且所述多于一个固化的橡胶链包括多于一个聚合物链，所述多于一个聚合物链各自具有接枝到该聚合物链的马来酸酐部分。
9.一种鞋类物品，包括：
复合结构，所述复合结构包括结合到鞋类的部件的材料，所述材料包含多于一个第一聚氨酯(PU)链，所述鞋类的部件包括包含多于一个第二聚合物链的聚合物组合物，其中所述鞋类的部件包括包含结合到所述材料的结合层的第一侧面，其中所述结合层包括在所述多于一个第一PU链的一部分和所述多于一个第二聚合物链的一部分之间的多于一个化学键，其中所述化学键的一部分包括氨基甲酸酯-硅氧烷键、氨基甲酸酯-硅醇键、氨基甲酸酯-甲硅烷基键或其任何组合，并且其中除了所述结合层之外，所述材料基本上不含包括硅氧烷键、硅醇键和甲硅烷基键的PU链，并且所述鞋类的部件的所述聚合物组合物基本上不含包括硅氧烷键、硅醇键和甲硅烷基键的第二聚合物链。
10.根据权利要求9所述的鞋类物品，其中所述鞋类的部件包括包含所述聚合物组合物的固体树脂。
11.根据权利要求9所述的鞋类物品，其中所述鞋类的部件包括包含所述聚合物组合物的泡沫。
12.根据权利要求9所述的鞋类物品，其中所述鞋类的部件包括包含所述聚合物组合物的纺织品。
13.根据权利要求9所述的鞋类物品，其中所述鞋类的部件的所述聚合物组合物包含选自固化的橡胶聚合物链、聚醚嵌段酰胺聚合物链、乙烯乙酸乙烯酯聚合物链及其任何组合的多于一个聚合物链。
14.根据权利要求13所述的鞋类物品，其中所述鞋类的部件的所述聚合物组合物包含多于一个固化的橡胶链，并且所述多于一个固化的橡胶链包括多于一个聚合物链，所述多于一个聚合物链各自具有接枝到该聚合物链的马来酸酐部分。
15.一种鞋类物品，包括：
复合结构，所述复合结构包括结合到鞋类的部件的材料，所述材料包含多于一个第一聚氨酯(PU)链，所述鞋类的部件包括包含多于一个第二聚合物链的聚合物组合物，其中所述鞋类的部件包括包含结合到所述材料的结合层的第一侧面，其中所述结合层包括在所述多于一个第一PU链的一部分和所述多于一个第二聚合物链的一部分之间的多于一个化学键，其中所述化学键的一部分包括硅氧烷键、硅醇键、甲硅烷基键或其任何组合，其中所述鞋类的部件包括包含所述聚合物组合物的固体树脂、包含所述聚合物组合物的泡沫或包含所述聚合物组合物的纺织品。
16.根据权利要求15所述的鞋类物品，其中所述化学键的所述部分包括氨基甲酸酯-硅氧烷键、氨基甲酸酯-硅醇键、氨基甲酸酯-甲硅烷基键或其任何组合。
17.根据权利要求16所述的鞋类物品，其中除了所述结合层之外，所述材料基本上不含包括硅氧烷键、硅醇键和甲硅烷基键的PU链，并且所述鞋类的部件的所述聚合物组合物基本上不含包括硅氧烷键、硅醇键和甲硅烷基键的第二聚合物链。
18.根据权利要求15所述的鞋类物品，其中所述鞋类的部件的所述聚合物组合物包含选自固化的橡胶聚合物链、聚醚嵌段酰胺聚合物链、乙烯乙酸乙烯酯聚合物链及其任何组合的多于一个聚合物链。
19.根据权利要求18所述的鞋类物品，其中所述鞋类的部件的所述聚合物组合物包含多于一个固化的橡胶链，并且所述多于一个固化的橡胶链包括多于一个聚合物链，所述多于一个聚合物链各自具有接枝到该聚合物链的马来酸酐部分。
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