一种耐磨阻燃型TPU鞋底及其一次成型方法与流程

一种耐磨阻燃型tpu鞋底及其一次成型方法
技术领域
1.本发明涉及鞋底材料技术领域，具体涉及一种耐磨阻燃型tpu鞋底及其一次成型方法。


背景技术：

2.热塑性聚氨酯弹性体(tpu)又称热塑性聚氨酯橡胶，是聚氨酯弹性体的一种，兼具橡胶和塑料的性能，是一种软段和硬段交替排列的大分子线性聚合物，软段为聚酯或聚醚，影响tpu的弹性和耐低温性能，硬段为二异氰酸酯，影响tpu的硬度、耐热和机械性能。
3.tpu鞋材的机械性能良好、无刺激性气味，穿着舒适性高，受众满意度良好。目前，为提高鞋底材料穿着的舒适度，鞋底材料多采用降低鞋底密度、提高鞋底轻便化程度的手段。但是目前的tpu鞋底材料由于密度的降低不可避免地存在耐磨性较差、压缩变形率较高、抗撕拉强度较低的技术问题，且阻燃性能较差，影响力tpu鞋底材料的应用领域和发展前景。虽然可以采用在tpu鞋底底面用胶水贴高耐磨橡胶片以提高其耐磨性的手段，但是又存在胶水不环保、易脱胶、工序繁杂等问题。
4.因此，需要一种减少制鞋工序、环保高效、轻便化与耐磨性并存的阻燃型tpu鞋底及成型方法，有效提高tpu鞋底的阻燃性、耐磨性、抗压缩变形性和抗撕拉强度，扩大tpu鞋底的应用领域，提高tpu鞋底的市场占比。


技术实现要素：

5.本发明针对上述问题，提供一种耐磨阻燃型tpu鞋底及其一次成型方法。
6.本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种耐磨阻燃型tpu鞋底的一次成型方法，包括以下步骤：
7.步骤s1，将经软化的tpu薄片置入吸塑机中经吸塑成型，得到具有造型的tpu鞋底形状容腔；
8.步骤s2，真空条件下，称取105重量份的聚酯多元醇、2重量份～6重量份的改性碳酸镁晶须、1重量份～2重量份的相容剂、1重量份～2重量份的环烷油，将上述原料混合均匀，升温至50℃～60℃，再搅拌共混1h～2h，所得混合料作为a料；称取100重量份的二异氰酸酯，作为b料；a料获得后，立即加入b料，在80℃～85℃下搅拌共混1h～1.5h，得到pu原液，然后再向pu原液通入氮气，得到pu发泡原液；
9.步骤s3，将步骤s1得到的具有造型的tpu鞋底形状容腔放入鞋底注射成型模具中，加热至80℃，然后再在具有造型的tpu鞋底形状容腔内放入一张tpu薄膜，鞋底注射成型模具上盖贴有tpu薄片；
10.其中，在具有造型的tpu鞋底形状容腔内放入一张tpu薄膜的目的在于提高tpu鞋底材料的阻隔性，pu发泡原液注射后鞋底不会发生渗透、变形等问题，且tpu薄膜与tpu鞋底形状容腔和pu发泡原液均有良好的相容性，进一步提高tpu鞋底材料的机械性能；
11.步骤s4，步骤s2得到的pu发泡原液获得后注射入具有造型的tpu鞋底形状容腔内
的tpu薄膜上，合上鞋底注射成型模具，在60℃～65℃温度条件下热压成型处理600s～800s，经开模、冷却、裁剪，得到一种耐磨阻燃型tpu鞋底。
12.进一步地，步骤s1中，软化的温度为80℃～85℃。
13.进一步地，步骤s2中，改性碳酸镁晶须为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须，其制备方法，包括以下步骤：
14.步骤a，称取碳酸镁晶须、碳酸镁晶须重量3％～5％的乳化剂加入至碳酸镁晶须重量300倍～600倍的水中，在60℃～70℃下水浴加热40min～60min，水浴的同时以2000rpm～3000rpm的转速进行搅拌混合，形成碳酸镁晶须乳状液；
15.步骤b，将碳酸镁晶须重量20％～50％的过硫酸盐加水配制成质量分数为10％～15％的过硫酸盐溶液；
16.步骤c，控制反应温度为68℃～72℃，在20min～30min内向步骤a得到的碳酸镁晶须乳状液中滴加步骤b得到的过硫酸盐溶液，再在2h～3h内加入碳酸镁晶须重量5倍～6倍的丙烯酸酯，然后在搅拌情况下保温1h～1.5h，得到悬浊液；
17.步骤d，将步骤c得到的悬浊液降温至25℃～30℃，进行抽滤、洗涤、干燥处理，所得产物即为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须。
18.其中，碳酸镁晶须对于聚氨酯鞋底材料具有良好的增韧性和阻燃性能，但是直接加入其中，其与聚氨酯材料的相容性较差，增韧阻燃效果有限，本发明对碳酸镁晶须进行改性处理，通过在碳酸镁晶须表面包覆聚丙烯酸酯，提高与高聚物的相容性，从而达到对聚氨酯材料增韧阻燃的效果。
19.其中，本发明对碳酸镁晶须表面进行丙烯酸酯聚合反应，得到聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须的过程简单，有利于工人操作，便于推广。
20.更进一步地，步骤a中，乳化剂为十二烷基二乙醇酰胺或聚山梨酯。
21.进一步地，步骤s2中，相容剂为pp-g-mah。
22.进一步地，步骤s3中，tpu薄膜的厚度为0.1mm～0.5mm。
23.本发明另一个发明目的，提供一种耐磨阻燃型tpu鞋底，根据上述一体成型方法制备而成。
24.本发明的有益技术效果是：
25.(1)本发明提供了一种耐磨阻燃型tpu鞋底，以改性碳酸镁晶须作为改性剂提高tpu鞋底材料的耐磨性、阻燃性和抗压缩变形性，且碳酸镁晶须表面包覆聚丙烯酸酯，有助于提高与聚酯多元醇、二异氰酸酯的相容性，提高pu的机械强度，达到提高tpu鞋底阻燃性、耐磨性、抗压缩变形性和抗撕拉强度的目的，且本发明制得的耐磨阻燃型tpu鞋底还兼具备密度低、轻便化、舒适性高等优点，在提高了鞋底的阻燃性和耐磨性的同时又兼具了轻便性和舒适性。
26.(2)本发明采用改性碳酸镁晶须增韧tpu鞋底，对碳酸镁晶须进行改性处理，形成聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须，解决了无机盐类晶须增韧pu材料的相容性问题。
27.(3)本发明提供了一种耐磨阻燃型tpu鞋底的一次成型方法，各层之间的结合性良好、相容性好，简化了制备鞋底的工序，提高了制备鞋底的效率，有助于提高tpu鞋底材料的发展前景，增加tpu鞋底可以应用的鞋型种类。
具体实施方式
28.以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
29.实施例1
30.一种耐磨阻燃型tpu鞋底的一次成型方法，包括以下步骤：
31.步骤s1，将经80℃软化的tpu薄片置入吸塑机中经吸塑成型，得到具有造型的tpu鞋底形状容腔；
32.步骤s2，真空条件下，称取105重量份的聚酯多元醇、2重量份的改性碳酸镁晶须、1重量份的pp-g-mah、1重量份的环烷油，将上述原料混合均匀，升温至50℃，再搅拌共混1h，所得混合料作为a料；称取100重量份的二异氰酸酯，作为b料；a料获得后，立即加入b料，在80℃下搅拌共混1h，得到pu原液，然后再向pu原液通入氮气，得到pu发泡原液；
33.步骤s3，将步骤s1得到的具有造型的tpu鞋底形状容腔放入鞋底注射成型模具中，加热至80℃，然后再在具有造型的tpu鞋底形状容腔内放入一张0.1mm的tpu薄膜，鞋底注射成型模具上盖贴有tpu薄片；
34.步骤s4，步骤s2得到的pu发泡原液获得后注射入具有造型的tpu鞋底形状容腔内的tpu薄膜上，合上鞋底注射成型模具，在60℃温度条件下热压成型处理600s，经开模、冷却、裁剪，得到一种耐磨阻燃型tpu鞋底。
35.其中，步骤s2中，改性碳酸镁晶须为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须，其制备方法，包括以下步骤：
36.步骤a，称取碳酸镁晶须、碳酸镁晶须重量3％的十二烷基二乙醇酰胺或聚山梨酯加入至碳酸镁晶须重量300倍的水中，在60℃下水浴加热40min，水浴的同时以2000rpm的转速进行搅拌混合，形成碳酸镁晶须乳状液；
37.步骤b，将碳酸镁晶须重量20％的过硫酸盐加水配制成质量分数为10％的过硫酸盐溶液；
38.步骤c，控制反应温度为68℃，在20min内向步骤a得到的碳酸镁晶须乳状液中滴加步骤b得到的过硫酸盐溶液，再在2h内加入碳酸镁晶须重量5倍的丙烯酸酯，然后在搅拌情况下保温1h，得到悬浊液；
39.步骤d，将步骤c得到的悬浊液降温至25℃，进行抽滤、洗涤、干燥处理，所得产物即为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须。
40.实施例2
41.一种耐磨阻燃型tpu鞋底的一次成型方法，包括以下步骤：
42.步骤s1，将经85℃软化的tpu薄片置入吸塑机中经吸塑成型，得到具有造型的tpu鞋底形状容腔；
43.步骤s2，真空条件下，称取105重量份的聚酯多元醇、6重量份的改性碳酸镁晶须、2重量份的pp-g-mah、2重量份的环烷油，将上述原料混合均匀，升温至60℃，再搅拌共混2h，所得混合料作为a料；称取100重量份的二异氰酸酯，作为b料；a料获得后，立即加入b料，在85℃下搅拌共混1.5h，得到pu原液，然后再向pu原液通入氮气，得到pu发泡原液；
44.步骤s3，将步骤s1得到的具有造型的tpu鞋底形状容腔放入鞋底注射成型模具中，加热至80℃，然后再在具有造型的tpu鞋底形状容腔内放入一张0.5mm的tpu薄膜，鞋底注射
成型模具上盖贴有tpu薄片；
45.步骤s4，步骤s2得到的pu发泡原液获得后注射入具有造型的tpu鞋底形状容腔内的tpu薄膜上，合上鞋底注射成型模具，在65℃温度条件下热压成型处理800s，经开模、冷却、裁剪，得到一种耐磨阻燃型tpu鞋底。
46.其中，步骤s2中，改性碳酸镁晶须为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须，其制备方法，包括以下步骤：
47.步骤a，称取碳酸镁晶须、碳酸镁晶须重量5％的十二烷基二乙醇酰胺或聚山梨酯加入至碳酸镁晶须重量600倍的水中，在70℃下水浴加热60min，水浴的同时以3000rpm的转速进行搅拌混合，形成碳酸镁晶须乳状液；
48.步骤b，将碳酸镁晶须重量50％的过硫酸盐加水配制成质量分数为15％的过硫酸盐溶液；
49.步骤c，控制反应温度为72℃，在30min内向步骤a得到的碳酸镁晶须乳状液中滴加步骤b得到的过硫酸盐溶液，再在3h内加入碳酸镁晶须重量5倍～6倍的丙烯酸酯，然后在搅拌情况下保温1.5h，得到悬浊液；
50.步骤d，将步骤c得到的悬浊液降温至30℃，进行抽滤、洗涤、干燥处理，所得产物即为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须。
51.实施例3
52.一种耐磨阻燃型tpu鞋底的一次成型方法，包括以下步骤：
53.步骤s1，将经82.5℃软化的tpu薄片置入吸塑机中经吸塑成型，得到具有造型的tpu鞋底形状容腔；
54.步骤s2，真空条件下，称取105重量份的聚酯多元醇、4重量份的改性碳酸镁晶须、1.5重量份的pp-g-mah、1.5重量份的环烷油，将上述原料混合均匀，升温至55℃，再搅拌共混1.5h，所得混合料作为a料；称取100重量份的二异氰酸酯，作为b料；a料获得后，立即加入b料，在82.5℃下搅拌共混1.25h，得到pu原液，然后再向pu原液通入氮气，得到pu发泡原液；
55.步骤s3，将步骤s1得到的具有造型的tpu鞋底形状容腔放入鞋底注射成型模具中，加热至80℃，然后再在具有造型的tpu鞋底形状容腔内放入一张0.3mm的tpu薄膜，鞋底注射成型模具上盖贴有tpu薄片；
56.步骤s4，步骤s2得到的pu发泡原液获得后注射入具有造型的tpu鞋底形状容腔内的tpu薄膜上，合上鞋底注射成型模具，在62.5℃温度条件下热压成型处理700s，经开模、冷却、裁剪，得到一种耐磨阻燃型tpu鞋底。
57.其中，步骤s2中，改性碳酸镁晶须为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须，其制备方法，包括以下步骤：
58.步骤a，称取碳酸镁晶须、碳酸镁晶须重量4％的十二烷基二乙醇酰胺或聚山梨酯加入至碳酸镁晶须重量450倍的水中，在65℃下水浴加热50min，水浴的同时以2500rpm的转速进行搅拌混合，形成碳酸镁晶须乳状液；
59.步骤b，将碳酸镁晶须重量35％的过硫酸盐加水配制成质量分数为12.5％的过硫酸盐溶液；
60.步骤c，控制反应温度为70℃，在25min内向步骤a得到的碳酸镁晶须乳状液中滴加步骤b得到的过硫酸盐溶液，再在2.5h内加入碳酸镁晶须重量5.5倍的丙烯酸酯，然后在搅
拌情况下保温1.25h，得到悬浊液；
61.步骤d，将步骤c得到的悬浊液降温至27.5℃，进行抽滤、洗涤、干燥处理，所得产物即为聚丙烯酸酯包覆的碳酸镁晶须。
62.对比例1
63.一种tpu鞋底的一次成型方法，除在步骤s2中不添加改性碳酸镁晶须，没有改性碳酸镁晶须的制备方法，其余均与实施例3相同。
64.对比例2
65.一种tpu鞋底的一次成型方法，除在步骤s2中添加的是碳酸镁晶须，碳酸镁晶须不进行改性处理，其余均与实施例3相同。
66.实验例
67.对本发明实施例1～3制得的耐磨阻燃型tpu鞋底和对比例1～2制得的tpu鞋底的产品性能进行测试，测试结果如表1所示。压缩永久变形率根据gb/t7759.1-2015测试。
68.表1本发明的耐磨阻燃型tpu鞋底的产品性能列表
[0069][0070]
由表1可知，实施例3制得的耐磨阻燃型tpu鞋底的耐磨性、抗压缩性、抗撕裂性均较对比例1有较大幅度提高，虽然耐磨性和抗撕裂性不如实施例2，但是差距不大，且实施例3的抗压缩性和回弹性均较实施例2有较大提升，这可能与实施例2的配方中改性碳酸镁晶须的添加比例较高，影响tpu鞋底各原料间的相容性有关。因此，从原料成本和产品性能的角度综合考虑，实施例3制得的耐磨阻燃型tpu鞋底是优选方案。
[0071]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。