CN103788439B

CN103788439B - 宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103788439B
Application number: CN201210408660.4A
Authority: CN
Inventors: 常素芹; 梁纪宇; 钟宁庆
Original assignee: China Leather and Footwear Research Institute Co Ltd
Current assignee: China Leather and Footwear Research Institute Co Ltd
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2032-10-24
Also published as: CN103788439A

Abstract

本发明涉及一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料及其制备方法，该材料适用于对温域要求较宽、减震性能要求较高的运动鞋鞋底。其主要组成为溴化丁基橡胶、顺丁胶、补强剂、硫化剂及硫化促进剂、石油树脂。本发明所制备的宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，其损耗因子最大值为0.34～0.45，阻尼温域(tanδ≥0.2)范围为-44～53℃，DIN磨耗≤100mm³。该材料的优点为可在较宽温域内保持良好的减震性能。

Description

宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料及其制备方法

(1)技术领域

本发明涉及一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料及其制备方法，该材料适用于对温域要求较宽、减震性能要求较高的中高档运动鞋鞋底。

(2)背景技术

随科技的不断进步，当今运动鞋的科技含量也在日益提高，其中减震技术的发展及应用更备受人们的关注。良好的减震性能可以提高运动鞋的穿着舒适度，缓冲运动时冲击力对身体造成的震荡，保护人体骨骼及关节不受损害。鞋的减震性能主要取决于鞋底的材料和结构，目前运动鞋的结构减震技术已较成熟，例如Nike的“ZoomAir”、“MaxAir”，Adidas的“ADIPRENE”、“ADIPRENE+”、“扭力棒”以及李宁弓等新结构鞋都已相继问世，而运动鞋的材料减震研究报道主要集中在运动鞋的发泡中底和鞋垫，对外底减震的研究报道较少。

201010248174.1专利中采用了以不同配比的顺丁胶/溴化丁基橡胶为主要组分，制备出了高减震耐磨橡胶外底材料，但由于大量顺丁胶的加入降低了材料的损耗因子，且阻尼温域较窄，使鞋底材料的减震性能受到了一定的限制。我国南北跨纬度较广(漠河北纬53°33’～南沙群岛3°52’)，根据各地≥10℃积温大小的不同，我国自北而南有寒温带、中温带、暖温带、亚热带、热带等温度带，以及特殊的青藏高寒区，因此各地的温度差异很大，例如冬季漠河的最低温度达-50℃左右，而夏季吐鲁番盆地的极端最高温度高达48.9℃。温度变化对鞋底材料的阻尼减震性能影响较为显著。如何使一双运动鞋在不同地域、不同季节最大限度地保持良好的减震性能，是制鞋行业科研工作者值得关注的热点。

一双运动鞋能否在不同地域和气候条件下保持良好的减震性能主要取决于鞋底材料特性。这就要求橡胶鞋底材料能在较宽的温度范围内保持较高的减震性能，不受地域(南方和北方)和气候(冬季和夏季)的影响。因此，宽温域减震橡胶鞋底的制备具有良好的应用前景。

本发明提出一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，在较宽的温度范围内保持良好的减震性能。

(3)发明内容

本发明旨在提供一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料及其制备方法。为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，由以下质量比的组分组成：

本发明采用阻尼减震性能优异的溴化丁基橡胶(简称BIIR)，配合具有良好耐磨性能的顺丁胶(简称BR)为基体，使得材料具有良好的耐磨性和减震性。

所述的一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，其特征在于补强剂为沉淀法水合二氧化硅，又称白炭黑、白烟。

所述的一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，其特征在于活性剂为一缩二乙二醇、聚乙二醇、氧化锌、氧化镁其中的至少一种。

所述的一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，其特征在于所述的偶联剂为四硫化双(三乙氧基丙基)硅烷、双-(3-三乙氧基硅烷丙基)-二硫化物、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氨烷、N，N-二甲氨基乙醇及其同系物中的至少一种。

所述的一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，其特征在于所述的硫化剂为硫磺、聚羟甲酚树脂及其卤化衍生物中的至少一种。

所述的一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，其特征在于所述的促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、2，2′-二硫化二苯并噻唑、一硫化四甲基秋兰姆、2-硫醇基苯并噻唑、二硫化四甲基秋兰姆其中两种以上的组合物。

所述的一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，其特征在于所述的防老剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称抗氧剂1010)、N-异丙基-N′-苯基对苯二胺(简称4010NA)中的至少一种，以及链烷烃链、微晶蜡、防雾蜡中的至少一种。

所述的一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，其特征在于所述的石油树脂为脂肪族碳五树脂(C5树脂)、芳香族碳九树脂(C9树脂)中的至少一种。

本发明还可以加入本领域常用的其他加工助剂，如颜料、荧光增白剂、光稳定剂等。

本发明所述的宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，其制造方法如下：

(1)加料顺序：①加入基体橡胶；②加入石油树脂；③加入白炭黑；④加入氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、防老剂；⑤加入促进剂；⑥加入硫磺。

(2)制备工艺：将上述重量配比中的顺丁胶和溴化丁基橡胶在45～55℃范围内用开炼机进行塑炼，开炼机的辊距调整为2～4mm，使其分别达到一定的可塑度取下待用，然后将两种基体橡胶进行混炼，混炼辊温控制在55～65℃范围内，混炼时间2～3min，然后加入石油树脂，混炼3～5min至树脂均匀分散，再按上述顺序加入各种配合剂，辊温仍控制在55～65℃范围内。最后待硫磺混炼均匀之后即可出片，并在室温下停放24h之后在平板硫化机上进行模压硫化成型，制备运动鞋鞋底。

本发明主要制备出了一系列宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，详见实施例1～5。该宽温域高减震运动鞋鞋底材料具备以下优点：(1)具有较宽的玻璃化转变温域和较高的损耗因子，能够在较宽的温度范围内保持良好的减震性能；(2)耐磨性能良好，使用寿命较长；(3)硬度适宜，提供较高的穿着舒适度。

本发明可采用开炼机、密炼机进行共混、出片。采用注塑、模压、注压等加工方式，其应用领域涉及鞋底、橡胶垫以及各类橡胶制品等。

(4)具体实施方式

实施例1：

组成(质量比)为：BIIR30份、BR70份、白炭黑50份、Si693.0份、PEG5.0份、氧化镁5.0份、氧化锌3.0份、硬脂酸1.7份、DM1.0份、TMTM0.3份、NS0.63份、硫磺1.5份、抗氧剂4010NA1.0份。

按上述配比称料，并根据之前所述的加料顺序和制备工艺进行混炼，经无转子流变仪测得混炼胶的工程正硫化时间(t₉₀)150℃时为360s，然后在150℃条件下模压成型，停放24h后进行性能测试。

实施例2：

组成(质量比)为：BIIR30份、BR70份、白炭黑50份、Si693.0份、PEG5.0份、氧化镁5.0份、氧化锌3.0份、硬脂酸1.7份、DM1.0份、TMTM0.3份、NS0.63份、硫磺1.5份、抗氧剂4010NA1.0份、C5石油树脂5.0份。

按上述配比称料，并根据之前所述的加料顺序和制备工艺进行混炼，经无转子流变仪测得混炼胶的工程正硫化时间(t₉₀)150℃时为348s，然后在150℃条件下模压成型，停放24h后进行性能测试。

实施例3：

组成(质量比)为：BIIR30份、BR70份、白炭黑50份、Si693.0份、PEG5.0份、氧化镁5.0份、氧化锌3.0份、硬脂酸1.7份、DM1.0份、TMTM0.3份、NS0.63份、硫磺1.5份、抗氧剂4010NA1.0份、C5石油树脂10.0份。

实施例4：

组成(质量比)为：BIIR30份、BR70份、白炭黑50份、Si693.0份、PEG5.0份、氧化镁5.0份、氧化锌3.0份、硬脂酸1.7份、DM1.0份、TMTM0.3份、NS0.63份、硫磺1.5份、抗氧剂4010NA1.0份、C5石油树脂15.0份。

按上述配比称料，并根据之前所述的加料顺序和制备工艺进行混炼，经无转子流变仪测得混炼胶的工程正硫化时间(t₉₀)150℃时为402s，然后在150℃条件下模压成型，停放24h后进行性能测试。

实施例5：

组成(质量比)为：BIIR30份、BR70份、白炭黑50份、Si693.0份、PEG5.0份、氧化镁5.0份、氧化锌3.0份、硬脂酸1.7份、DM1.0份、TMTM0.3份、NS0.63份、硫磺1.5份、抗氧剂4010NA1.0份、C5石油树脂20.0份。

按上述配比称料，并根据之前所述的加料顺序和制备工艺进行混炼，经无转子流变仪测得混炼胶的工程正硫化时间(t₉₀)150℃时为414s，然后在150℃条件下模压成型，停放24h后进行性能测试。

实施例1～5制得的宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料各项性能指标如表1所示。

表1实施例1～5及现有产品性能指标

从表1可以看出，本发明制备的宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，与现有产品相比，其最大损耗因子(tanδ_max)和阻尼温域(tanδ≥0.20)分别得到了显著的提高和扩宽，改善了现有产品宽温域减震性能的不足，同时产品的耐磨性能良好，DIN磨耗在84～99mm³之间，已超出了目前市场上Nike、Adidas橡胶鞋底的耐磨性能指标要求(DIN磨耗≤120mm³)。本发明中的实施例3、4和现有产品对比可知，拉伸强度、断裂伸长率都有所提高，且冲击回弹率和硬度都略有下降，冲击回弹率的下降说明了材料吸震能力提高，而硬度的下降则能够提高穿着的舒适度。此外，与现有产品相比，实施例1～5鞋底材料的撕裂强度均出现了不同程度地下降，但实施例1～5都已达到了现行运动鞋鞋底直接撕裂强度的性能指标要求(直角撕裂强度≥45N/mm)。

本发明中实施例3～5所制备的宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，在-49℃～53℃温域内能够保持较高减震性能的同时，力学强度和耐磨性能良好且硬度适中，在满足现行运动鞋的耐磨性能和撕裂性能前提下，又赋予了鞋底良好的宽温域减震性能。

综上所述，本发明所制备的宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料具备了较强的市场竞争力和良好的市场发展前景。

本发明所用的原材料均为商品化产品。顺丁胶为北京石油化工股份有限公司燕山分公司生产，牌号BR9000。溴化丁基橡胶(BIIR)为美国埃克森(EXXON)产品，牌号2255。

本发明所进行的动态热机械分析测试条件及仪器名称、型号详细情况如下：

(1)样品尺寸：10mm×10mm×2mm

(2)测试仪器：DynamicMechanicalThermalSpectrometer(DMTS)；型号：EPLEXOR500N

(3)测试模式：压缩模式

测试条件：频率：10Hz；静态应变：5％；动态应变：0.5％；升温速率2℃/min，升温范围：-130℃～100℃。

Claims

1.一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，其特征在于其组份及质量比为：

其中所述的补强剂为白炭黑，所述的活性剂为聚乙二醇、氧化锌和氧化镁。

2.如权利要求1所述的一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，其特征在于所述的偶联剂为四硫化双(三乙氧基丙基)硅烷。

3.如权利要求1所述的一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，其特征在于所述的硫化剂为硫磺。

4.如权利要求1所述的一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，其特征在于所述的促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、2，2′-二硫化二苯并噻唑、一硫化四甲基秋兰姆、2-硫醇基苯并噻唑、二硫化四甲基秋兰姆其中两种以上的组合物。

5.如权利要求1所述的一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，其特征在于所述的防老剂为抗氧剂1010和4010NA中的至少一种。

6.如权利要求1所述的一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，其特征在于所述的石油树脂为C5树脂和C9树脂中的至少一种。

7.如权利要求1所述的一种宽温域高减震运动鞋鞋底橡胶材料，其制备方法如下：

(1)加料顺序：①加入基体橡胶；②加入石油树脂；③加入偶联剂和白炭黑；④加入氧化锌、氧化镁、聚乙二醇、硬脂酸、防老剂；⑤加入促进剂；⑥加入硫磺；

(2)制备工艺：将上述重量配比中的顺丁胶和溴化丁基橡胶在45～55℃范围内用开炼机进行塑炼，开炼机的辊距调整为2～4mm，使其分别达到一定的可塑度取下待用，然后将两种基体橡胶进行混炼，混炼辊温控制在55～65℃范围内，混炼时间2～3min，升高混炼温度至90-95℃，然后加入石油树脂，混炼3～5min至树脂均匀分散，降低混炼温度至55-65℃，然后再按上述加料顺序加入偶联剂、白炭黑、氧化锌、氧化镁、聚乙二醇、硬脂酸、防老剂和促进剂，最后加入硫磺，辊温仍控制在55～65℃范围内，最后待硫磺混炼均匀之后即可出片，并在室温下停放24h之后在平板硫化机上进行模压硫化成型，制备运动鞋鞋底橡胶材料。