CN118006113A - 一种含有生物基成分的高耐磨高止滑tpu篮球鞋底片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片及其制备方法，包括篮球鞋底中间平面结构以及凸起的边缘包边结构；其中，所述篮球鞋底具体包括以下原料：改性TPU‑聚氨酯复合材料、稳定剂、添加剂、胶膜和生物基；本发明涉及TPU篮球鞋底片技术领域。该含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片及其制备方法，所制备的TPU篮球鞋底片不但环保、可降解、可再生、可回收，且比橡胶耐磨性好；通过向TPU‑聚氨酯复合材料中添加改性碳纳米管二氧化硅‑二氧化铁纳米材料对其进行改性，在提高制备的篮球鞋底片耐磨性能的同时，还提高了其防滑性能，使得改性后的TPU‑聚氨酯复合材料表面具有类似凸起形状的结构，从而增强材料的抓着力来改善抗湿滑性能。
Description
技术领域
本发明涉及TPU篮球鞋底片技术领域，具体为一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨弹性体又称热塑性聚气像胶，简称TPU，是一种(AB)n型嵌段线性聚合物，A为高分子量(1000～6000)的聚酯或聚醚，B为含2～12直链碳原子的二醇，AB链段间化学结构是二异氰酸。热塑性聚氨像胶靠分子间氢键交联或大分子链间轻度交联，随着温度的升高或降低，这两种交联结构具有可逆性。在熔融状态或溶液状态分子间力减弱，而冷却或溶剂挥发之后又有强的分子间力连接在一起，恢复原有固体的性能。
参考中国专利一种发泡TPU鞋底的制作工艺(公告号：CN104441409A)，包括以下步骤：将TPU颗粒以及发泡剂混合后通过挤出机形成熔体注射到第一鞋底模具中，第一鞋底模具在熔体注射完毕后，保温3～5分钟，然后降温冷却至室温；脱模第一鞋底模具得到发泡TPU鞋底。其中：TPU颗粒与发泡剂的重量百分比为100：(1～10)；熔体的注射速度为50～60mm/s，注射压力为10Mpa～15Mpa；第一鞋底模具在所述熔体注射过程中，温度保持在120～130℃；本发明，通过挤出机将TPU颗粒以及发泡剂的混合物以特定的注射速度和注射压力注射到第一鞋底模具中，使其在第一鞋底模具中发泡得到发泡TPU鞋底，这样得到的发泡TPU鞋底在保持了TPU材料硬度高的优点的同时，由于TPU具有微孔，因此，重量轻，减震性能好。但是上述技术方案中，制备的发泡TPU鞋底其抗湿滑性能较弱，为此，本发明提出了一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片及其制备方法，以解决上述提到的问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片及其制备方法，解决了上述背景技术提到的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片，包括篮球鞋底中间平面结构以及凸起的边缘包边结构；
其中，所述篮球鞋底具体包括以下原料：改性TPU-聚氨酯复合材料、稳定剂、添加剂、胶膜和生物基。
优选的，所述边缘包边结构的厚度为1.0～1.5mm。
优选的，所述篮球鞋底具体包括以下重量份的原料：改性TPU-聚氨酯复合材料35～55份、稳定剂3～6份、添加剂20～35份、胶膜2～5份、生物基8～12份。
优选的，所述生物基为玉米秸秆和工业玉米、SPN 9582、注塑级生物基中的一种或一种以上的混合物。
优选的，所述改性TPU-聚氨酯复合材料的具体制备步骤为：
(1)、取改性碳纳米管二氧化硅-二氧化铁纳米材料,加入混炼机中；
(2)、然后加入DMF溶液和聚醚型热塑性聚氨酯弹性体TPU；
(3)、再对反应器中的混合物进行超声分散后，升温至75～80℃,搅拌4～6小时；
(4)、最后，将上述制备的复合材料置于80～90℃的环境下减压，脱除DMF溶剂，即得改性TPU-聚氨酯复合材料。
优选的，所述稳定剂为偶氮二甲酰胺或碳酸氢钠，所述添加剂为活性氧化锌，所述胶膜为EVA胶膜。
一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、将各组分按比例进行称量，备用；
S2、将改性TPU-聚氨酯复合材料以及添加剂倒入搅拌机中；
S3、再加入稳定剂，继续搅拌，直至混合均匀；
S4、最后除湿干燥，熔融共混挤出，流涎、冷却、切边，制成TPU篮球鞋底片。
优选的，所述步骤S2)中的混合时间为20～30分钟，混合转速为180～200r/min。
优选的，所述步骤S3中的混合时间为15～20分钟，混合转速为260～300r/min。
优选的，所述步骤S4中的除湿干燥工序在除湿干燥机中进行，其中，所述除湿干燥温度为75～95℃，除湿干燥时间为2.5～4h；所述熔融共混在流延机中进行，且熔融共混的温度为120～180℃。
(三)有益效果
本发明提供了一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片及其制备方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：所制备的TPU篮球鞋底片不但环保、可降解、可再生、可回收，且比橡胶耐磨性好；通过向TPU-聚氨酯复合材料中添加改性碳纳米管二氧化硅-二氧化铁纳米材料对其进行改性，在提高制备的篮球鞋底片耐磨性能的同时，还提高了其防滑性能，使得改性后的TPU-聚氨酯复合材料表面具有类似凸起形状的结构，从而增强材料的抓着力来改善抗湿滑性能；且相对于现有技术，本技术方案中的D I N磨耗提高33％～42％。
附图说明
图1为本发明一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片及其制备方法提供的改性TPU-聚氨酯复合材料傅里叶变换红外光谱；
图2为本发明一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片及其制备方法提供的篮球鞋底片表面扫描电子显微镜；
图3为本发明一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片及其制备方法提供的篮球鞋底片TEM图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。
本技术方案中，DMF溶液的主要成分为N.N-二甲基甲酯胺。
本发明实施例提供以下技术方案：
实施例1
一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片，包括篮球鞋底中间平面结构以及凸起的边缘包边结构；边缘包边结构的厚度为1.0mm；
其中，篮球鞋底具体包括以下原料：改性TPU-聚氨酯复合材料35份、稳定剂3份、添加剂20份、胶膜5份、生物基12份，其中，生物基为玉米秸秆10份和工业玉米2份。
本发明实施例中，改性TPU-聚氨酯复合材料的具体制备步骤为：
(1)、取改性碳纳米管二氧化硅-二氧化铁纳米材料,加入混炼机中；
(2)、然后加入DMF溶液和聚醚型热塑性聚氨酯弹性体TPU；
(3)、再对反应器中的混合物进行超声分散后，升温至75℃,搅拌4小时；
(4)、最后，将上述制备的复合材料置于80℃的环境下减压，脱除DMF溶剂，即得改性TPU-聚氨酯复合材料。
一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、将各组分按比例进行称量，备用；
S2、将改性TPU-聚氨酯复合材料以及活性氧化锌倒入搅拌机中，混合时间为20分钟，混合转速为200r/min；
S3、再加入偶氮二甲酰胺和生物基，继续搅拌，直至混合均匀，混合时间为150分钟，混合转速为300r/min；
S4、最后在除湿干燥机中进行除湿干燥，除湿干燥温度为75℃，除湿干燥时间为2.5h，在流延机中进行熔融共混挤出，熔融共混的温度为120℃，流涎、冷却、切边，制成TPU篮球鞋底片。
实施例2
一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片，包括篮球鞋底中间平面结构以及凸起的边缘包边结构；边缘包边结构的厚度为1.3mm；
其中，篮球鞋底具体包括以下原料：改性TPU-聚氨酯复合材料45份、稳定剂5份、添加剂30份、胶膜5份、生物基10份，其中，生物基为杜邦公司生产的SPN 9582，其配方中含生物基多元醇和生物基BDO，来源是甘蔗。
本发明实施例中，改性TPU-聚氨酯复合材料的具体制备步骤为：
(1)、取改性碳纳米管二氧化硅-二氧化铁纳米材料,加入混炼机中；
(2)、然后加入DMF溶液和聚醚型热塑性聚氨酯弹性体TPU；
(3)、再对反应器中的混合物进行超声分散后，升温至78℃,搅拌5小时；
(4)、最后，将上述制备的复合材料置于85℃的环境下减压，脱除DMF溶剂，即得改性TPU-聚氨酯复合材料。
一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、将各组分按比例进行称量，备用；
S2、将改性TPU-聚氨酯复合材料以及活性氧化锌倒入搅拌机中，混合时间为25分钟，混合转速为190r/min；
S3、再加入碳酸氢钠和生物基，继续搅拌，直至混合均匀，混合时间为17分钟，混合转速为280r/min；
S4、最后在除湿干燥机中进行除湿干燥，除湿干燥温度为85℃，除湿干燥时间为3.5h，在流延机中进行熔融共混挤出，熔融共混的温度150℃，流涎、冷却、切边，制成TPU篮球鞋底片。
实施例3
一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片，包括篮球鞋底中间平面结构以及凸起的边缘包边结构；边缘包边结构的厚度为1.5mm；
其中，篮球鞋底具体包括以下原料：改性TPU-聚氨酯复合材料55份、稳定剂3份、添加剂35份、胶膜4份、生物基8份，其中，生物基为注塑级生物基TPU，按不同的牌号，其来源有玉米淀粉和蓖麻等等。
本发明实施例中，改性TPU-聚氨酯复合材料的具体制备步骤为：
(1)、取改性碳纳米管二氧化硅-二氧化铁纳米材料,加入混炼机中；
(2)、然后加入DMF溶液和聚醚型热塑性聚氨酯弹性体TPU；
(3)、再对反应器中的混合物进行超声分散后，升温至80℃,搅拌6小时；
(4)、最后，将上述制备的复合材料置于90℃的环境下减压，脱除DMF溶剂，即得改性TPU-聚氨酯复合材料。
一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、将各组分按比例进行称量，备用；
S2、将改性TPU-聚氨酯复合材料以及活性氧化锌倒入搅拌机中，混合时间为30分钟，混合转速为180r/min；
S3、再加入偶氮二甲酰胺和生物基，继续搅拌，直至混合均匀，混合时间为20分钟，混合转速为260r/min；
S4、最后在除湿干燥机中进行除湿干燥，除湿干燥温度为95℃，除湿干燥时间为4h，在流延机中进行熔融共混挤出，熔融共混的温度为180℃，流涎、冷却、切边，制成TPU篮球鞋底片。
对比例1
S1、将各组分按比例进行称量，备用，其中，TPU材料35份、稳定剂3份、添加剂20份、胶膜5份；
S2、将TPU材料以及活性氧化锌倒入搅拌机中，混合时间为20分钟，混合转速为200r/min；
S3、再加入偶氮二甲酰胺，继续搅拌，直至混合均匀，混合时间为150分钟，混合转速为300r/min；
S4、最后在除湿干燥机中进行除湿干燥，除湿干燥温度为70℃，除湿干燥时间为3h，在流延机中进行熔融共混挤出，熔融共混的温度为100℃，流涎、冷却、切边，制成TPU篮球鞋底片。
耐磨性能测试：成鞋样品在实验室环境中平衡8小时以上；根据成鞋样品的尺寸大小，选取合适的标准头(一般比样品尺寸小0.5-1码)，并将头装入到成鞋样品中，且须保证头和成鞋样品之间无滑动；称取成鞋样品和檀头的总质量W1，用50％的醇溶液清洁成鞋样品底部和玻璃平板，然后自然干燥；开启成鞋上滑试验机，调整压力为5kg/cm2；启动PUMP键，使夹具座上升，将成鞋样品和头正确装置在夹具下，并用固定螺丝锁紧；启动PUMP键，使夹具座下降，成鞋样品和测试台紧密接触。旋松夹具座两侧的螺丝，调整夹具上下左右的位置，使成鞋样品的鞋底和测试台紧密接触和平行，保证成鞋的俯仰角度为0度(即成鞋欲摩擦角度为0度)，然后锁紧夹具座两侧的螺丝7启动PUMP键，使夹具座上升，将测试地面(玻璃平板)装置在测试台上；取25kg砝码置于加载装置上；打开软件程序，选取成鞋止滑试验，设置速度100mm/min行程100mm，次数5次，启动测试开关开始测试；记录每次的平均摩擦力，按公式算出摩擦系数；每只试样至少测量5个数据，取中间3个相近的数据的算术平均值作为最后的测量结果(每个数据与其算术平均值之间偏差不得超过5％，否则要测量多个数据)；根据公式算出干式的摩擦系数(结果保2位小数)。结果如表1所示：
表1
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片，其特征在于：包括篮球鞋底中间平面结构以及凸起的边缘包边结构；
其中，所述篮球鞋底具体包括以下原料：
改性TPU-聚氨酯复合材料、稳定剂、添加剂、胶膜和生物基。
2.根据权利要求1所述的一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片，其特征在于：所述边缘包边结构的厚度为1.0～1.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片，其特征在于：所述篮球鞋底具体包括以下重量份的原料：改性TPU-聚氨酯复合材料35～55份、稳定剂3～6份、添加剂20～35份、胶膜2～5份、生物基8～12份。
4.根据权利要求1所述的一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片，其特征在于：所述生物基为玉米秸秆和工业玉米、SPN 9582、注塑级生物基中的一种或一种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片，其特征在于：所述改性TPU-聚氨酯复合材料的具体制备步骤为：
(1)、取改性碳纳米管二氧化硅-二氧化铁纳米材料,加入混炼机中；
(2)、然后加入DMF溶液和聚醚型热塑性聚氨酯弹性体TPU；
(3)、再对反应器中的混合物进行超声分散后，升温至75～80℃,搅拌4～6小时；
(4)、最后，将上述制备的复合材料置于80～90℃的环境下减压，脱除DMF溶剂，即得改性TPU-聚氨酯复合材料。
6.根据权利要求1所述的一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片，其特征在于：所述稳定剂为偶氮二甲酰胺或碳酸氢钠，所述添加剂为活性氧化锌，所述胶膜为EVA胶膜。
7.一种根据权利要求1所述的含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、将各组分按比例进行称量，备用；
S2、将改性TPU-聚氨酯复合材料以及添加剂倒入搅拌机中；
S3、再加入稳定剂，继续搅拌，直至混合均匀；
S4、最后除湿干燥，熔融共混挤出，流涎、冷却、切边，制成TPU篮球鞋底片。
8.根据权利要求7所述的一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的混合时间为20～30分钟，混合转速为180～200r/min。
9.根据权利要求7所述的一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的混合时间为15～20分钟，混合转速为260～300r/min。
10.根据权利要求7所述的一种含有生物基成分的高耐磨高止滑TPU篮球鞋底片的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中的除湿干燥工序在除湿干燥机中进行，其中，所述除湿干燥温度为75～95℃，除湿干燥时间为2.5～4h；所述熔融共混在流延机中进行，且熔融共混的温度为120～180℃。
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