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CN108587137A - 聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料及其制备方法 - Google Patents

聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料及其制备方法 Download PDF

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CN108587137A CN201810534118.0A CN201810534118A CN108587137A CN 108587137 A CN108587137 A CN 108587137A CN 201810534118 A CN201810534118 A CN 201810534118A CN 108587137 A CN108587137 A CN 108587137A
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Abstract

本发明公开了一种聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料及其制备方法，所述运动鞋底材料由以下质量份的组分制备而成：聚醚嵌段酰胺55~75份、丙烯基热塑性弹性体8~25份、三元乙丙橡胶8‑25份、耐磨剂3‑10份、有机过氧化物0.6‑1.5份、偶氮二甲酰胺1.8‑4.0份、氧化锌0.5‑5份、硬脂酸0.5‑1份、硬脂酸锌0.5‑1份、滑石粉5‑15份。本发明成品硬度在45~55 Shore C时，其密度不大于0.15 g/cm3，回弹率56%~63%，DIN耐磨不大于200 mm3，拉伸强度3.2~4.3M Pa，断裂延伸率不小于220%，裤形撕裂强度不小于4.0 N/mm，压缩永久变形不大于35%，实现了交联发泡鞋底材料的超轻化，同时满足了高弹性、缓冲减震和耐磨的要求。

Description

聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运 动鞋底材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种运动鞋底材料，尤其涉及一种聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料及其制备方法
背景技术
运动鞋底材料的轻质、高弹和耐磨，一直是运动鞋制造行业追求的目标之一。现阶段市面上的运动鞋底材料主要是由乙烯-乙酸乙烯酯的共聚物(EVA)与其他聚合物材料共混后交联发泡得到的，如中国专利CN201310154585.8，提供了一种以乙EVA为基体的EVA/POE/LDPE/OBCs四元共混物制备的交联发泡鞋底材料，成品在硬度为48～53Shore C时，相对密度为0.22～0.24g/cm3。国内外运动鞋底大多是由EVA为基体的聚合物为原料制造而成，其弹性不超过45％，且以EVA与三元乙丙橡胶的交联发泡材料，当硬度45～55Shore C时，其相对密度为0.25～0.30g/cm3。
聚合物的离子键交联是通过含羧酸或磺酸官能团的共聚物与金属氧化物发生反应，常温下通过离子对和离子簇的作用形成离子键的交联网络，从而实现高弹性和优异的力学性能。聚合物所含的羧酸基团越多，离子交联的程度也就越高。采用离子键交联结合共价键交联的方法，制备超轻、高弹和耐磨的聚合物交联发泡运动鞋底材料，值得开发。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不含有EVA且以聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹超轻运动鞋底材料及其制备方法。聚醚嵌段酰胺为热塑性弹性体，其结构可以表示为HO-(CO-PA-CO-PE-O)n-H，其中PA代表聚酰胺链段，PE代表聚醚链段。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料，由以下质量份的组分制备而成：
所述有机过氧化物为过氧化二异丙苯、双叔丁基二异丙基苯、二叔丁基氧化物、叔丁基过氧化异丙苯或叔丁基过氧化氢中的一种，或者，它们的任意比例混合物。
所述聚醚嵌段酰胺为法国Arkema公司的2533。
所述丙烯基热塑性弹性体为埃克森美孚公司的VistamaxxTM 6202。
所述三元乙丙橡胶为美国Dow化学公司的NordelTM IP 3760P。
上述聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)将聚醚嵌段酰胺、丙烯基热塑性弹性体、三元乙丙橡胶、耐磨剂、氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌和滑石粉，投入密炼机混炼，温度升高至105-115℃之后，每隔2-3℃翻料一次，在10min内升高温度至115-125℃，然后加入有机过氧化物和偶氮二甲酰胺，继续混炼2-3min，温度每升高2℃翻料一次，当温度升高至125-135℃，出料；
(2)上述出料后的物料转移至115-120℃的辊轮开炼机，辊距10-12mm，物料以三角包的形式混炼1-2次，物料再经过1mm辊距混炼1次后转入造粒机，控制模头温度为120-125℃，造粒，得到长径为2-4mm的粒料；
(3)将上述粒料投入到注射机内，射枪四段温度分别设置为95±5℃，105±5℃，115±5℃，105±5℃，射枪的注射压力为5-12MPa，将粒料注射入模压为8-12MPa，温度为160-195℃的模腔厚度为2-15mm的模具内，加热200-450s，得到聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料。
制备过程中，原料中的离子键交联反应过程如式1所示：
式1离子键交联反应过程示意
聚醚嵌段酰胺热塑性弹性体，其结构可以表示为HO-(CO-PA-CO-PE-O)n-H，其中PA代表聚酰胺链段，PE代表聚醚链段。通过调节聚醚和聚酰胺链段的种类和长度以及两种链段所占的比例，可获得优异的手感、弹性、加工性能，卓越的耐老化性能和耐磨损性能。聚醚嵌段酰胺分子结构中含有端羧基、酰胺键节和端氨基，以及醚键节链段，这些官能团或键节链段可与金属氧化物发生反应，通过离子对和离子簇的作用形成交联网络，从而实现高弹性和优异的力学性能。在制备聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹、超轻、耐磨运动鞋底材料的过程中，既有嵌段聚醚酰胺热塑性弹性体与金属氧化物反应形成的离子键交联网络，又有有机过氧化物引发形成的共价键交联网络。通过控制离子键交联、共价键交联的程度，形成离子/共价交联网络同时存在的强大交联聚合物体系，赋予了材料新的性能，体系在发泡时，可以获得更大的发泡倍率，从而具有更低的密度，最后得到超轻、高弹、耐磨的聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡运动鞋底材料。
本发明的有益效果：本发明提供的聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料，其成品硬度在45～55Shore C时，其密度不大于0.15g/cm3，回弹率56％～63％，DIN耐磨不大于200mm3，拉伸强度3.2～4.3M Pa，断裂延伸率不小于220％，裤形撕裂强度不小于4.0N/mm，压缩永久变形不大于35％，实现了交联发泡运动鞋底材料的超轻化，同时满足了高弹性和缓冲减震及耐磨的要求，为不含EVA的交联发泡运动鞋底材料的超轻、高弹和耐磨发展，提供制备方法。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行进一步的说明。
本发明所用材料及其来源如下：
聚醚嵌段酰胺(2533)，法国Arkema公司。
丙烯基热塑性弹性体(VistamaxxTM6202)，埃克森美孚公司。
三元乙丙橡胶(NordelTMIP 3760P)，美国Dow化学公司。
偶氮二甲酰胺(AC)，杭州海虹精细化工有限公司。
适用的有机过氧化物：过氧化二异丙苯(DCP)，纯度大于97％，上海高桥石化有限公司；双叔丁基二异丙基苯(BIBP)，纯度大于99％，法国Arkema公司。
硬脂酸(St)，硬脂酸锌(ZnSt)，工业纯，杭州油脂化工有限公司。
氧化锌(ZnO)，工业纯，上海京华化工有限公司。
滑石粉(TA)，工业纯，泉州市旭丰粉体原料有限公司。
耐磨剂，工业纯，东莞市宝升塑胶有限公司。
实施例1-6
1.表1给出了6个实施例的原材料配方。
表1实施例1-6的配方表
2.制备方法
(1)按表1的配方，将聚醚嵌段酰胺(2533)、丙烯基热塑性弹性体(VistamaxxTM6202)、三元乙丙橡胶(NordelTM IP3760P)、耐磨剂、氧化锌、硬脂酸锌、硬脂酸和滑石粉投入密炼机混炼，温度升高至105-115℃之后，每隔3℃翻料一次，在10min内升高温度至115-125℃，然后加入有机过氧化物和偶氮二甲酰胺，继续混炼2-3min，温度每升高2℃翻料一次，当温度升高至125-135℃，出料；
(2)上述出料后的物料转移至115-120℃的辊轮开炼机，辊距10-12mm，物料以三角包的形式混炼1-2次，物料再经过1mm辊距混炼1次后转入造粒机，控制模头温度为125-135℃，造粒，得到粒料；
(3)将上述粒料投入到注射机内，射枪四段温度分别设置为95±5℃，105±5℃，120±5℃，125±5℃，射枪的注射压力为5-12MPa，将粒料注射入模压为8-12MPa，温度为160-195℃的模腔厚度为2-15mm的模具内，加热200-450s，得到聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料。
实施例1～6制备的聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料，其性能测试结果如表2。
表2实施例1-6材料的性能
实施例 1 2 3 4 5 6
相对密度(g/cm3) 0.14 0.14 0.12 0.15 0.15 0.13
硬度(Shore C) 50 55 46 51 52 50
拉伸强度(MPa) 3.6 3.4 4.3 3.8 4.0 4.2
断裂延伸率(％) 345 374 312 320 325 310
撕裂强度(N/mm) 4.4 4.8 4.3 4.4 4.6 4.5
压缩永久变形(％) 34 32 35 33 34 33
回弹率(％) 56 61 63 62 56 60
DIN耐磨(mm3) 190 160 195 170 171 182
从表2可以看出，对该鞋底材料的性能检测效果如下：硬度在45～55Shore C时，其相对密度不大于0.15g/cm3，回弹率为56％～63％，DIN耐磨不大于200mm3，拉伸强度为3.4～4.3M Pa，断裂延伸率不小于220％，裤形撕裂强度不小于4.0N/mm，压缩永久变形不大于35％。材料完全达到了交联发泡运动鞋底材料的应用要求，同时也实现了运动鞋底材料的超轻、高弹性和耐磨。
实施例7
聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料，其原料包括以下质量份的组分：
其制备方法包括以下步骤：
(1)将聚醚嵌段酰胺、丙烯基热塑性弹性体、三元乙丙橡胶、耐磨剂、氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌和滑石粉，投入密炼机混炼，温度升高至105℃之后，每隔2℃翻料一次，在10min内升高温度至115℃，然后加入有机过氧化物和偶氮二甲酰胺，继续混炼2min，温度每升高2℃翻料一次，当温度升高至125℃，出料；
(2)上述出料后的物料转移至115℃的辊轮开炼机，辊距10-mm，物料以三角包的形式混炼2次，物料再经过1mm辊距混炼1次后转入造粒机，控制模头温度为120℃，造粒，得到长径为2-4mm的粒料；
(3)将上述粒料投入到注射机内，射枪四段温度分别设置为90℃，100℃，110℃，100℃，射枪的注射压力为5MPa，将粒料注射入模压为8MPa，温度为160℃的模腔厚度为2mm的模具内，加热200s，得到聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料。
实施例8
聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料，其原料包括以下质量份的组分：
其制备方法包括以下步骤：
(1)将聚醚嵌段酰胺、丙烯基热塑性弹性体、三元乙丙橡胶、耐磨剂、氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌和滑石粉，投入密炼机混炼，温度升高至115℃之后，每隔3℃翻料一次，在10min内升高温度至125℃，然后加入有机过氧化物和偶氮二甲酰胺，继续混炼3min，温度每升高2℃翻料一次，当温度升高至135℃，出料；
(2)上述出料后的物料转移至120℃的辊轮开炼机，辊距12mm，物料以三角包的形式混炼1次，物料再经过1mm辊距混炼1次后转入造粒机，控制模头温度为125℃，造粒，得到长径为2-4mm的粒料；
(3)将上述粒料投入到注射机内，射枪四段温度分别设置为95℃，105℃，115℃，105℃，射枪的注射压力为8MPa，将粒料注射入模压为10MPa，温度为175℃的模腔厚度为8mm的模具内，加热325s，得到聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料。
实施例9
聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料，其原料包括以下质量份的组分：
其制备方法包括以下步骤：
(1)将聚醚嵌段酰胺、丙烯基热塑性弹性体、三元乙丙橡胶、耐磨剂、氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌和滑石粉，投入密炼机混炼，温度升高至110℃之后，每隔2.5℃翻料一次，在10min内升高温度至120℃，然后加入有机过氧化物和偶氮二甲酰胺，继续混炼2min，温度每升高2℃翻料一次，当温度升高至130℃，出料；
(2)上述出料后的物料转移至118℃的辊轮开炼机，辊距12mm，物料以三角包的形式混炼1次，物料再经过1mm辊距混炼1次后转入造粒机，控制模头温度为123℃，造粒，得到长径为2-4mm的粒料；
(3)将上述粒料投入到注射机内，射枪四段温度分别设置为100℃，110℃，120℃，110℃，射枪的注射压力为12MPa，将粒料注射入模压为12MPa，温度为195℃的模腔厚度为15mm的模具内，加热450s，得到聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料。

Claims (7)

1.聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料，其特征在于：其由以下质量份的组分制备而成：
聚醚嵌段酰胺 55~75份；
丙烯基热塑性弹性体 8~25份；
三元乙丙橡胶 8-25份；
耐磨剂 3-10份；
有机过氧化物 0.6-1.5份；
偶氮二甲酰胺 1.8-4.0份；
氧化锌 0.5-5份；
硬脂酸 0.5-1份；
硬脂酸锌 0.5-1份；
滑石粉 5-15份。
2.根据权利要求1所述的聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料，其特征在于：所述有机过氧化物为过氧化二异丙苯、双叔丁基二异丙基苯、二叔丁基氧化物、叔丁基过氧化异丙苯或叔丁基过氧化氢中的一种，或者，它们的任意比例混合物。
3.根据权利要求1所述的聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料，其特征在于：所述聚醚嵌段酰胺为法国Arkema公司的Pebax®2533。
4.根据权利要求1所述的聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料，其特征在于：所述丙烯基热塑性弹性体为埃克森美孚公司的VistamaxxTM6202。
5.根据权利要求1所述的聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料，其特征在于：所述三元乙丙橡胶为美国Dow化学公司的NordelTM IP 3760P。
6.如权利要求1所述的聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：
（1）将聚醚嵌段酰胺、丙烯基热塑性弹性体、三元乙丙橡胶、耐磨剂、氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌和滑石粉，投入密炼机混炼，温度升高至105-115℃之后，每隔2-3℃翻料一次，在10min内升高温度至115-125℃，然后加入有机过氧化物和偶氮二甲酰胺，继续混炼2-3 min，温度每升高2℃翻料一次，当温度升高至125-135℃，出料；
（2）上述出料后的物料转移至 115-120℃的辊轮开炼机，辊距 10-12 mm，物料以三角包的形式混炼1-2次，物料再经过 1 mm辊距混炼1次后转入造粒机，控制模头温度为120-125℃，造粒，得到粒料；
（3）将上述粒料投入到注射机内，射枪四段温度分别设置为95±5℃，105±5℃，115±5℃，105±5℃，射枪的注射压力为5-12 MPa，将粒料注射入模压为8-12 MPa，温度为160-195℃的模腔厚度为2-15 mm的模具内，加热200-450 s，得到聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料。
7.根据权利要求6所述的聚醚嵌段酰胺为基体的离子/共价交联发泡高弹耐磨超轻运动鞋底材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，造粒得到的粒料长径为 2-4 mm。
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