CN110041490A - 一种聚氨酯弹性体鞋底材料的制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种鞋底用聚氨酯弹性体制备方法与应用。所述聚氨酯弹性体包括聚氨酯半预聚体和复合扩链剂，将聚氨酯半预聚体和复合扩链剂按100：（160‑190）的质量比，在一定的温度下混合均匀后浇注到已预热的模具中，凝胶点加压，加热固化，得到所述聚氨酯弹性体鞋大底；或浇注到已放好TPU发泡、EVA发泡或Pebax中底、已预热至60℃‑80℃，并处于减压状态的密闭模具中，加热成型后即得包覆了TPU发泡、EVA发泡或Pebax中底的复合鞋底。本发明鞋底用聚氨酯弹性体采用多种环保原材料，对人体无危害求，邵氏硬度A为57~65，拉伸强度≥15MPa，断裂伸长率≥450%，裤型撕裂≥15KN/m,DIN磨耗≤60mm3,23℃曲挠和‑10℃曲挠皆合格，低温脆性合格，耐光性能≥4级，耐水解性能≥4级，能满足运动鞋或休闲鞋的鞋底材料的性能要求，具有重要的应用价值。

Description

一种聚氨酯弹性体鞋底材料的制备方法与应用
技术领域
本发明属于聚氨酯材料领域，具体涉及一种聚氨酯弹性体鞋底材料的制备方法与应用。
背景技术
常用的鞋底材料有橡胶、EVA、TPU和CPU等。橡胶具有高弹性，较好的机械强度，好的耐屈挠性能的优点，但存在气味重、颜色单一、耐磨性不足、不环保等缺点；EVA是一种轻质具有弹性的高分子材料，具有轻便、柔韧性好、不易皱，有着极好着色性的优点，是运动鞋中底最常用的材料，但存在易吸水，不易降解而不利于环保、易脏、抗压度稍差等缺点；TPU中低硬度时存在耐磨性差、抗撕裂差、易黄变、易脏等缺点，不适宜做鞋大底，TPU发泡材料（俗称爆米花）具有质轻、弹性好、穿着舒适和环保等优点，特别适合于鞋中底的制备；CPU兼顾了橡胶和TPU的综合性能优势，耐磨和屈挠性能出众，耐氧化性能良好，不易皱，柔软又透明，更有着环境友好的特征；CPU加工性能好，生产过程中VOC零排放, 节能环保, 是制备鞋大底的较佳选择，CPU制备鞋大底既具有较好的经济效益，又具有较高的社会效益。
一方面，CPU可直接做成鞋大底，通过胶水和中底粘接组合使用，对中底形成保护。另一方面，可用CPU材料和TPU发泡、EVA发泡和Pebax等中底一体成型做成复合鞋底。先将处理好的中底置于模具内，在减压下将CPU注入模具中，加热固化成型，形成复合鞋底，可将中底的印刷图案及丰富色彩完整体现，并进行保护。CPU亦在中底侧边形成保护层，解决了各类泡沫中底不耐脏的不足。整个生产过程可连续自动化生产，生产能耗低，生产效率高。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种聚氨酯弹性体鞋底材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述制备方法获得的鞋底用聚氨酯弹性体。
本发明的再一目的在于提供上述制备方法获得的鞋底用聚氨酯弹性体的应用。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种鞋底用聚氨酯弹性体，包括聚氨酯半预聚体和复合扩链剂，将聚氨酯半预聚体和复合扩链剂按100：（160-190）的质量比，在一定的温度下混合均匀后浇注到已预热的模具中，凝胶点加压，加热固化，得到所述聚氨酯弹性体鞋大底；或浇注到已放好TPU发泡、EVA发泡或Pebax中底、已预热至60℃-80℃，并处于减压状态的密闭模具中，加热成型后即得包覆了TPU发泡中底、EVA发泡或Pebax中底的复合鞋底。
用于鞋底用聚氨酯弹性体的原材料有：聚四亚甲基醚二元醇，相对分子质量为1000或2000；聚己二酸乙二醇二甘醇酯二元醇，相对分子质量为1000；聚己二酸二甘醇酯二元醇，相对分子质量为1000；二苯基甲烷二异氰酸酯：碳化二亚胺改性MDI=1：1（质量比）为混合二异氰酸酯；乙二醇、1,4-丁二醇；三乙烯二胺；紫外线吸收剂UV-328，光稳定剂770；抗氧剂1076；聚碳化二亚胺耐水解剂Stabaxol P250。
鞋底用聚氨酯弹性体的制备工艺为两步法，具体步骤如下：
第一步，聚氨酯半预聚体的制备：取100质量份聚四亚甲基醚二元醇边搅拌边加热至100℃-110℃，减压除水2.0小时-2.5小时，降温至50℃-60℃，加入280质量份-400质量份的纯MDI：碳化二亚胺改性MDI=1：1（质量比）混合二异氰酸酯，升温至70℃-80℃，反应1.5小时，取样测定-NCO含量，达到预定值20%-23%后，放料，得到聚氨酯半预聚体；
第二步，复合扩链剂的制备：取100质量份聚己二酸乙二醇二甘醇酯二元醇或聚己二酸二甘醇酯二元醇、2.8质量份-3.8质量份乙二醇或4.0质量份-7.0质量份1，4-丁二醇、0.1质量份-0.4质量份抗氧剂1076和1.0质量份-2.0份质量份聚碳化二亚胺耐水解剂StabaxolP250，边搅拌边加热至100-110℃，减压除水2小时，降温至50-60℃，加入0.5质量份-1.0质量份紫外线吸收剂UV-328，0.2质量份-0.5质量份光稳定剂770和0.25质量份-0.5质量份三乙烯二胺溶液（自制，三乙烯二胺含量为33.3%），搅拌10-15分钟，放料，得到复合扩链剂。
第三步，将聚氨酯半预聚体置于低压浇注机I罐中，加热至35℃-45℃，减压除泡，把复合扩链剂置于低压浇注机P罐中，加热至45℃-55℃，减压除泡，将聚氨酯半预聚体和复合扩链剂按100：（160-190）的质量比混合均匀，浇注到已预热至80℃-95℃的模具中，凝胶点加压，加热固化，得到所述聚氨酯弹性体鞋大底；或浇注到已放好TPU发泡、EVA发泡或Pebax中底、已预热至60℃-80℃，并处于减压状态的密闭模具中，加热成型后即得到包覆了TPU发泡、EVA或Pebax中底的复合鞋底。
上述浇注型聚氨酯弹性体组合物可以应用在运动鞋或休闲鞋鞋底材料领域。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
本发明鞋底用聚氨酯弹性体采用的原材料皆环保，对人体和环境无危害，邵氏硬度A为57~65，拉伸强度≥15MPa，断裂伸长率≥450%，裤型撕裂≥15KN/m, DIN磨耗≤60mm3, 23℃耐折和-10℃耐折皆合格，低温脆性合格，耐光性能≥4级，耐水解性能≥4级，能满足运动鞋或休闲鞋的鞋底材料的性能要求，具有重要的应用价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。下述实施例中所述份数均为质量份数。
实施例1
（1）聚氨酯半预聚体的制备：称取相对分子质量为1000的聚四亚甲基醚二元醇100份，边搅拌边加热至105℃，减压除水2.0小时，降温至55℃，加入281质量份的纯MDI：碳化二亚胺改性MDI=1：1（质量比），升温至75℃，反应1.5小时，取样测定-NCO含量，达到预定值20.5%，放料，得到聚氨酯半预聚体；
（2）复合扩链剂的制备：称取相对分子质量为1000的聚己二酸乙二醇二甘醇酯二元醇100份、1，4-丁二醇4.5份、0.3份抗氧剂1076和1.5份Stabaxol P250，边搅拌边加热至105℃，减压除水2小时，降温至55℃，加入0.6份UV-328，0.3份770和0.35份三乙烯二胺溶液，搅拌10分钟，放料，得到复合扩链剂。
（3）将聚氨酯半预聚体置于低压浇注机I罐中，加热至38℃，减压除泡，把复合扩链剂置于低压浇注机P罐中，加热至50℃，减压除泡，将聚氨酯半预聚体和复合扩链剂按100：172的质量比混合均匀，浇注到已预热至90℃的模具中，凝胶点加压，加热固化，得到所述聚氨酯弹性体鞋大底。
实施例2
（1）聚氨酯半预聚体的制备：称取相对分子质量为2000的聚四亚甲基醚二元醇100份，边搅拌边加热至107℃，减压除水2.2小时，降温至56℃，加入310质量份的纯MDI：碳化二亚胺改性MDI=1：1（质量比），升温至78℃，反应1.5小时，取样测定-NCO含量，达到预定值21.2%，放料，得到聚氨酯半预聚体；
（2）复合扩链剂的制备：称取相对分子质量为1000的聚己二酸二甘醇酯二元醇100份、乙二醇3.0份、0.25份抗氧剂1076和1.6份Stabaxol P250，边搅拌边加热至107℃，减压除水2小时，降温至56℃，加入0.7份UV-328，0.4份770和0.30份三乙烯二胺溶液，搅拌12分钟，放料，得到复合扩链剂。
（3）将聚氨酯半预聚体置于低压浇注机I罐中，加热至40℃，减压除泡，把复合扩链剂置于低压浇注机P罐中，加热至52℃，减压除泡，将聚氨酯半预聚体和复合扩链剂按100：180的质量比混合均匀，浇注到已放好TPU发泡中底、已预热至70℃，并处于减压状态的密闭模具中，加热成型后即得到包覆了TPU发泡中底的复合鞋底。
实施例3
（1）聚氨酯半预聚体的制备：称取相对分子质量为1000的聚四亚甲基醚二元醇100份，边搅拌边加热至108℃，减压除水2.1小时，降温至57℃，加入346质量份的纯MDI：碳化二亚胺改性MDI=1：1（质量比），升温至80℃，反应1.5小时，取样测定-NCO含量，达到预定值22.0%，放料，得到聚氨酯半预聚体；
（2）复合扩链剂的制备：称取相对分子质量为1000的聚己二酸二甘醇酯二元醇100份、1,4-丁二醇6.0份、0.35份抗氧剂1076和1.2份Stabaxol P250，边搅拌边加热至108℃，减压除水2小时，降温至53℃，加入0.8份UV-328，0.35份770和0.40份三乙烯二胺溶液，搅拌13分钟，放料，得到复合扩链剂。
（3）将聚氨酯半预聚体置于低压浇注机I罐中，加热至41℃，减压除泡，把复合扩链剂置于低压浇注机P罐中，加热至51℃，减压除泡，将聚氨酯半预聚体和复合扩链剂按100：164的质量比混合均匀，浇注到已放好EVA发泡中底、已预热至60℃，并处于减压状态的密闭模具中，加热成型后即得到包覆了EVA发泡中底的复合鞋底。
实施例4
（1）聚氨酯半预聚体的制备：称取相对分子质量为2000的聚四亚甲基醚二元醇100份，边搅拌边加热至104℃，减压除水2.3小时，降温至59℃，加入392质量份的纯MDI：碳化二亚胺改性MDI=1：1（质量比），升温至79℃，反应1.5小时，取样测定-NCO含量，达到预定值22.8%，放料，得到聚氨酯半预聚体；
（2）复合扩链剂的制备：称取相对分子质量为1000的聚己二酸乙二醇二甘醇酯二元醇100份、乙二醇3.5份、0.22份抗氧剂1076和1.7份Stabaxol P250，边搅拌边加热至105℃，减压除水2小时，降温至50℃，加入0.9份UV-328，0.45份770和0.45份三乙烯二胺溶液，搅拌14分钟，放料，得到复合扩链剂。
（3）将聚氨酯半预聚体置于低压浇注机I罐中，加热至45℃，减压除泡，把复合扩链剂置于低压浇注机P罐中，加热至50℃，减压除泡，将聚氨酯半预聚体和复合扩链剂按100：183的质量比混合均匀，浇注到已放好Pebax中底、已预热至75℃，并处于减压状态的密闭模具中，加热成型后即得到包覆了Pebax中底的复合鞋底。
实施例1-4所得的聚氨酯弹性体物理性能列于下表：
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种鞋底用聚氨酯弹性体，包括聚氨酯半预聚体和复合扩链剂，将聚氨酯半预聚体和复合扩链剂按100：（160-190）的质量比，在一定的温度下混合均匀后浇注到已预热的模具中，凝胶点加压，加热固化，得到所述聚氨酯弹性体鞋大底；或浇注到已放好TPU发泡、EVA发泡或Pebax中底、已预热至60℃-80℃，并处于减压状态的密闭模具中，加热成型后即得包覆了TPU发泡、EVA发泡或Pebax中底的复合鞋底。
2.用于鞋底用聚氨酯弹性体的原材料有：聚四亚甲基醚二元醇，相对分子质量为1000或2000；聚己二酸乙二醇二甘醇酯二元醇，相对分子质量为1000；聚己二酸二甘醇酯二元醇，相对分子质量为1000；二苯基甲烷二异氰酸酯：碳化二亚胺改性MDI=1：1（重量比）为混合二异氰酸酯；乙二醇、1,4-丁二醇；三乙烯二胺；紫外线吸收剂UV-328，光稳定剂770；抗氧剂1076；聚碳化二亚胺耐水解剂Stabaxol P250。
3.鞋底用聚氨酯弹性体的制备工艺为两步法，具体步骤如下：
3.1聚氨酯半预聚体的制备：取100质量份聚四亚甲基醚二元醇边搅拌边加热至100℃-110℃，减压除水1.5小时-2.5小时，降温至50℃-60℃，加入280质量份-400质量份的纯MDI：碳化二亚胺改性MDI=1：1（质量比），升温至70℃-80℃，反应1.5小时，取样测定-NCO含量，达到预定值20%-23%后，放料，得到聚氨酯半预聚体；
3.2复合扩链剂的制备：取100质量份聚己二酸乙二醇二甘醇酯二元醇或聚己二酸二甘醇酯二元醇、2.8质量份-3.8质量份乙二醇或4.0质量份-7.0质量份1，4-丁二醇、0.1质量份-0.4质量份抗氧剂1076和1.0质量份-2.0份质量份聚碳化二亚胺耐水解剂StabaxolP250，边搅拌边加热至100-110℃，减压除水2小时，降温至50-60℃，加入0.5质量份-1.0质量份紫外线吸收剂UV-328，0.2质量份-0.5质量份光稳定剂770和0.25质量份-0.5质量份三乙烯二胺溶液（自制，三乙烯二胺含量为33.3%），搅拌10-15分钟，放料，得到复合扩链剂；
3.3将聚氨酯半预聚体置于低压浇注机I罐中，加热至35℃-45℃，减压除泡，把复合扩链剂置于低压浇注机P罐中，加热至45℃-55℃，减压除泡，将聚氨酯半预聚体和复合扩链剂按100：（160-190）的质量比混合均匀，浇注到已预热至80℃-95℃的模具中，凝胶点加压，加热固化，得到所述聚氨酯弹性体鞋大底；或浇注到已放好TPU发泡、EVA发泡或Pebax中底、已预热至60℃-80℃，并处于减压状态的密闭模具中，加热成型后即得到包覆了TPU发泡、EVA发泡或Pebax中底的复合鞋底。
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