CN108244758A - 一种防刺穿安全鞋及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防刺穿安全鞋及其制造方法。该防刺穿安全鞋包括鞋底和鞋面，所述鞋底包括位于外部的大底、位于内部的内底和位于大底和内底之间的防刺穿垫，所述防刺穿垫由A组分和B组分为主要原料制备而成；按照重量份，所述A组分包括：聚酯多元醇40‑50份、异腈酸酯100‑110份、磷酸0.001‑0.003份；按照重量份，所述B组分包括：聚酯多元醇80‑100份、发泡剂5‑8份、交联剂3‑5份、催化剂1‑2份、匀泡剂1‑4份、稳定剂3‑5份、经过磷酸酯偶联剂改性的芳纶纤维10‑20份。本发明的有益效果为：在保证防刺穿性能的前提下，该防刺穿安全鞋能够增加鞋底的弯曲性能，从而减少人们穿着安全鞋时的疲劳感。

Description

一种防刺穿安全鞋及其制造方法

技术领域

本发明涉及鞋，特别涉及一种防刺穿安全鞋及其制造方法。

背景技术

安全鞋一般指人们在不同工作场合中穿着以用于保护脚部和腿部免受可预见伤害的鞋类，广泛应用于建筑、化工、机械等行业。

现有的安全鞋一般通过在安全鞋的中底中衬入钢板，从而增加安全鞋的防刺穿性能。但是，在实际作业过程中，人们会进行行走、奔跑甚至跳跃，此时足底处于不断弯曲和回复的过程。由于钢板的加入会导致鞋底的弯曲受到限制，从而导致鞋底的弯曲变化无法跟上足底的弯曲变化，因此穿着安全鞋的时间较长时人们容易感觉疲劳，有待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种防刺穿安全鞋。在保证防刺穿性能的前提下，该防刺穿安全鞋能够增加鞋底的弯曲性能，从而减少人们穿着安全鞋时的疲劳感。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种防刺穿安全鞋，包括鞋底和鞋面，所述鞋底包括位于外部的大底、位于内部的内底和位于大底和内底之间的防刺穿垫，所述防刺穿垫由A组分和B组分为主要原料制备而成；

按照重量份，所述A组分包括：聚酯多元醇40-50份、异腈酸酯100-110份、磷酸0.001-0.003份；

按照重量份，所述B组分包括：聚酯多元醇80-100份、发泡剂5-8份、交联剂3-5份、催化剂1-2份、匀泡剂1-4份、稳定剂3-5份、改性芳纶纤维10-20份；所述改性芳纶纤维的制备方法包括如下步骤：

先将芳纶纤维置于氢氧化钠溶液中浸泡、再置于丙酮溶液中浸泡，烘干备用；将烘干后的芳纶纤维置于磷酸酯偶联剂的醇溶液中浸渍后取出，烘焙即可。

通过采用上述技术方案，磷酸作为阻聚剂，发泡剂能够提高聚氨酯的使用寿命，增强保温性能。交联剂能够使聚氨酯产生交联网格结构。催化剂能够缩短反应时间，促进固化，提高生产效率。匀泡剂属于表面活性剂，能够增加各组分的互溶性，起着乳化泡沫物料、稳定泡沫和调节泡孔的作用。泡沫形成过程中，不溶性聚脲的析出会破坏泡沫的稳定，匀泡剂则能够起到使聚脲分散，增大聚脲与泡沫基体的相容性的作用。由聚酯多元醇生成的聚氨酯的酯基在长期在潮湿环境中或者浸泡在水中容易水解，酯键断裂，聚合物降解，生产羧酸基团，而羧基的存在又加速酯基的水解。稳定剂的加入能够抑制和延缓聚氨酯的酯基的水解。

芳纶纤维具有密度小，模量高、强度高、伸长率低等特点。但是芳纶纤维表面光滑，苯环位阻效应大，活性基团少，与聚氨酯的粘合性较差。用磷酸酯偶联剂对芳纶纤维进行改性处理，一方面，磷酸酯偶联剂中的长链烷烃基与聚氨酯分子链有较好的物理缠结作用；另一方面，磷酸酯偶联剂中的苯环与芳纶纤维有较好的相容性，两者相互作用，相互影响，从而改善聚氨酯与芳纶纤维的界面黏结性，最终能够提升聚氨酯的强度，具有良好的防刺穿性能。相比于在安全鞋的中底中衬入钢板的方式，该安全鞋的弯曲性能大大增强，从而减少人们穿着安全鞋时的疲劳感。

本发明进一步设置为：所述氢氧化钠溶液的浓度为0.5wt％，所述芳纶纤维在氢氧化钠溶液中浸泡时间为1h，在丙酮溶液中浸泡时间为12h，醇溶液溶质为乙醇，pH为5，烘焙温度为80℃。

通过采用上述技术方案，在酸性条件下，磷酸酯偶联剂的异丙基很容易水解，生成的-POOH具有高活性，在加热条件下可以与芳纶纤维表面的-NH2发生反应，从而将磷酸酯偶联剂接枝到芳纶纤维表面。

本发明进一步设置为：所述发泡剂为环戊烷、正戊烷、异戊烷或正丁烷。

通过采用上述技术方案，环戊烷、正戊烷、异戊烷或正丁烷均属于烷烃类发泡剂，具有液态低沸点属性，通过吸收化学反应产生的热量而气化，使聚氨酯发泡。在硬泡生产中的物料混合初期，在数十秒内产生大量的热量，发泡剂吸收部分热量，同时发泡剂的气化使泡沫膨胀发泡。发泡剂的热导率低，赋予高闭孔率聚氨酯硬泡优良的隔热性能。

本发明进一步设置为：所述交联剂为乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。

通过采用上述技术方案，乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺均为同时含有羟基和胺基的化合物。乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺均为无色透明的黏稠液体，能够增加碱性。

本发明进一步设置为：所述催化剂为N，N-二甲基环己胺、三乙胺或三亚乙基二胺。

通过采用上述技术方案，N，N-二甲基环己胺、三乙胺和三亚乙基二胺为叔胺类催化剂，具有低挥发性，气味小的特点。

本发明进一步设置为：所述匀泡剂为聚二甲基硅氧烷或聚醚改性聚硅氧烷。

通过采用上述技术方案，聚二甲基硅氧烷为无色或浅黄色液体，无味，透明度高，具有耐热性、耐寒性。聚醚改性聚硅氧烷具有良好的润滑性，更低的表面张力，更好的柔软性和抗静电性能，良好的流平性。

本发明进一步设置为：所述稳定剂为苯基缩水甘油醚或双酚A双缩水甘油醚。

通过采用上述技术方案，苯基缩水甘油醚和双酚A双缩水甘油醚均为环氧化合物水解稳定剂，在高温高湿环境下水解稳定作用尤为突出。

本发明另一发明目的在于提供一种防刺穿安全鞋的制造方法，包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取聚酯多元醇40-50份、异腈酸酯100-110份、磷酸0.001-0.003份，将聚酯多元醇、异腈酸酯和磷酸在65-70℃下反应2-3h，得到A组分；

步骤2：按照重量份，称取B组分包括聚酯多元醇80-100份、发泡剂5-8份、交联剂3-5份、催化剂1-2份、匀泡剂1-4份、稳定剂3-5份、改性芳纶纤维10-20份，将聚酯多元醇、发泡剂、交联剂、催化剂、匀泡剂、稳定剂、改性芳纶纤维在50-55℃下反应1-2h后，降温至40-45℃，混合1-1.5h，得到B组分；

步骤3：将温度为40-45℃的A组分和温度为40-45℃的B组分混合后注入45-55℃的模具中反应3-5min成型，脱模，在60-75℃下熟化22-24h后，即得防刺穿垫；步骤4：在防刺穿垫的两侧分别胶粘大底和内底，烘干后制成鞋底；

步骤5：将帆布依次经过缝纫、胶粘、裁剪的方法与鞋底结合，制得安全鞋。

通过采用上述技术方案，芳纶纤维经过磷酸酯偶联剂处理后与聚氨酯相容性增强，从而聚氨酯与芳纶纤维复合后，强度较高，具有良好的防刺穿性能。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

利用磷酸酯偶联剂处理芳纶纤维得到改性芳纶纤维，增强聚氨酯和芳纶纤维之间的相容性。再利用聚氨酯和改性芳纶纤维复合提高聚氨酯的强度，使其具有良好的防刺穿性能。同时，相比于在安全鞋的中底中衬入钢板的方式，该安全鞋的弯曲性能大大增强，从而减少人们穿着安全鞋时的疲劳感。

具体实施方式

表1、实施例1-5防刺穿安全鞋的防刺穿垫组分表

注：单位“份”均指重量份。

其中，芳纶纤维的制备方法包括如下步骤：

先将芳纶纤维置于浓度为0.5wt％的氢氧化钠溶液中浸泡1h，再置于丙酮溶液中浸泡12h，以除去芳纶纤维表面附着物，然后取出烘干备用。以乙醇水溶剂，加入磷酸酯偶联剂配成醇水溶液，控制溶液的pH值为5，持续搅拌至溶液完全透明。将烘干后的芳纶纤维置于配好的磷酸酯偶联剂的醇溶液中浸渍后取出，放在80℃真空干燥箱中进行烘焙，4h后取出保存即可。

实施例1-5一种防刺穿安全鞋的制造方法，包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取聚酯多元醇、异腈酸酯、磷酸，将聚酯多元醇、异腈酸酯和磷酸进行反应，得到A组分；

步骤2：按照重量份，称取B组分包括聚酯多元醇、发泡剂、交联剂、催化剂、匀泡剂、稳定剂、改性芳纶纤维，将聚酯多元醇、发泡剂、交联剂、催化剂、匀泡剂、稳定剂、改性芳纶纤维进行反应，降温后进行混合，得到B组分；

步骤3：将A组分和B组分混合后注入模具中反应成型，脱模，熟化后，即得防刺穿垫；

步骤4：在防刺穿垫的两侧分别胶粘大底和内底，烘干后制成鞋底；

步骤5：将帆布依次经过缝纫、胶粘、裁剪的方法与鞋底结合，制得安全鞋。

其中，大底和内底的材质分别与青岛塔尔盾劳保用品有限公司生产的型号为608的安全鞋的大底和内底材质相同。

表2、实施例1-5防刺穿安全鞋的制造方法参数表

对比例1

以青岛塔尔盾劳保用品有限公司生产的型号为608的安全鞋作为对比例1，对比例1中的安全鞋的鞋底含钢板。

防刺穿试验

参照GB/T 12017-1989《防刺穿鞋的抗刺穿技术条件及试验方法》对实施例1-5和对比例1的安全鞋进行试验并记录。

表3、实施例1-5和对比例1防刺穿试验记录表

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例1
							抗刺穿力/N	1220	1230	1240	1210	1200	1210

弯曲性能试验

分别选取100位年龄在20-30岁且身体健康的男性和女性，分别穿着实施例1-5和对比例1的安全鞋，感受鞋底的弯曲性能。若实施例1-5中的安全鞋的弯曲性能大于对比例1，则评分为1；若实施例1-5中的安全鞋的弯曲性能小于对比例1，则评分为-1。经过所有人的评测后，对实施例1-5中的每双安全鞋的得分进行求和并取平均值。

表4、实施例1-5的弯曲性能试验记录表

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						男性评分	1	1	1	1	1
女性评分	1	1	1	1	1

从表4可知，实施例1-5的弯曲性能明显强于对比例1，表面本发明能够增加鞋底的弯曲性能，从而能够减少人们穿着安全鞋时的疲劳感。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，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，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种防刺穿安全鞋，包括鞋底和鞋面，所述鞋底包括位于外部的大底、位于内部的内底和位于大底和内底之间的防刺穿垫，其特征是：所述防刺穿垫由A组分和B组分为主要原料制备而成；

按照重量份，所述A组分包括：聚酯多元醇40-50份、异腈酸酯100-110份、磷酸0.001-0.003份；

按照重量份，所述B组分包括：聚酯多元醇80-100份、发泡剂5-8份、交联剂3-5份、催化剂1-2份、匀泡剂1-4份、稳定剂3-5份、改性芳纶纤维10-20份；

所述改性芳纶纤维的制备方法包括如下步骤：

先将芳纶纤维置于氢氧化钠溶液中浸泡、再置于丙酮溶液中浸泡，烘干备用；将烘干后的芳纶纤维置于磷酸酯偶联剂的醇溶液中浸渍后取出，烘焙即可。

2.根据权利要求1所述的一种防刺穿安全鞋，其特征是：所述氢氧化钠溶液的浓度为0.5wt%，所述芳纶纤维在氢氧化钠溶液中浸泡时间为1h，在丙酮溶液中浸泡时间为12h，醇溶液溶质为乙醇，pH为5，烘焙温度为80℃。

3.根据权利要求1所述的一种防刺穿安全鞋，其特征是：所述发泡剂为环戊烷、正戊烷、异戊烷或正丁烷。

4.根据权利要求1所述的一种防刺穿安全鞋，其特征是：所述交联剂为乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。

5.根据权利要求1所述的一种防刺穿安全鞋，其特征是：所述催化剂为N,N-二甲基环己胺、三乙胺或三亚乙基二胺。

6.根据权利要求1所述的一种防刺穿安全鞋，其特征是：所述匀泡剂为聚二甲基硅氧烷或聚醚改性聚硅氧烷。

7.根据权利要求1所述的一种防刺穿安全鞋，其特征是：所述稳定剂为苯基缩水甘油醚或双酚A双缩水甘油醚。

8.一种防刺穿安全鞋的制造方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1：按照重量份，称取聚酯多元醇40-50份、异腈酸酯100-110份、磷酸0.001-0.003份，将聚酯多元醇、异腈酸酯和磷酸在65-70℃下反应2-3h，得到A组分；

步骤2：按照重量份，称取B组分包括聚酯多元醇80-100份、发泡剂5-8份、交联剂3-5份、催化剂1-2份、匀泡剂1-4份、稳定剂3-5份、改性芳纶纤维10-20份，将聚酯多元醇、发泡剂、交联剂、催化剂、匀泡剂、稳定剂、改性芳纶纤维在50-55℃下反应1-2h后，降温至40-45℃，混合1-1.5h，得到B组分；

步骤3：将温度为40-45℃的A组分和温度为40-45℃的B组分混合后注入45-55℃的模具中反应3-5min成型，脱模，在60-75℃下熟化22-24h后，即得防刺穿垫；

步骤4：在防刺穿垫的两侧分别胶粘大底和内底，烘干后制成鞋底；

步骤5：将帆布依次经过缝纫、胶粘、裁剪的方法与鞋底结合，制得安全鞋。