本发明属于橡胶材料,尤其涉及一种鞋用可降解橡胶材料及其制备方法。
背景技术:
1、近年来,全球性日益恶劣的自然环境使人们逐渐意识到环境保护的重要性,诸多环境友好型材料被开发出来,并广泛应用于各类工业和生活用品领域。
2、在服用领域中,也存在了小部分环保型鞋类,不过目前的环保鞋类的细分品类多集中在拖鞋、凉鞋、休闲鞋等普通鞋用范围,或者仅鞋的鞋面、鞋带等部分可降解。但出于性能的考虑,运动鞋领域的可降解特性,具体的说在运动鞋底产品上可降解特性却鲜有成果。
3、原因在于运动鞋底是运动鞋最重要的部件,为满足运动需求,需要考虑耐磨、止滑、撕裂强度等力学性能,这些密切影响着消费者的穿着体验,为满足这些力学性能,当前制作运动鞋外底多使用橡胶材料,包括天然橡胶和人工合成橡胶,如顺丁橡胶、异戊橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶和丁腈橡胶等材料经共混、硫化加工而成。这些橡胶材料多数为不可降解材料,同时也不易回收,废弃的运动鞋对于环境并不友好,为可持续发展带来了一定的威胁和挑战。
4、聚酯橡胶作为橡胶中的一种,也被称为聚酯弹性体,分子链中含有大量酯基,是一类生物可降解的高分子材料;但聚酯橡胶很难直接应用于运动鞋底,因为其力学性能不能很好的满足实际需求,实用性较差。因此在保证其良好生物降解能力的同时,提高其力学性能具有重要意义。
5、中国专利cn106554486b在聚酯分子链中引入脂肪片段和芳香片段,用以提高聚酯橡胶的可降解性和力学性能;专利cn114957634b在生胶聚酯的链段中引入聚羟基乙酸链段、脂肪链段、芳香链段和主链含有双键的酯链,来协同提高聚酯橡胶的可降解性能以及机械性能。
6、上述改性方式在一定程度上增加了聚酯橡胶的生物可降解性和力学性能,但对于其在运动鞋底的应用时,鞋外底的橡胶材料更关注于耐磨性和干、湿止滑性能;以上改性方式尚不能满足该需求。
技术实现思路
1、针对现有技术中运动鞋鞋底无法同时满足可降解性和耐磨、干湿止滑、撕裂强度等力学性能的问题,本发明提供一种鞋用可降解橡胶材料及其制备方法。
2、本发明的技术方案如下:一种鞋用可降解橡胶材料,按质量份包括:聚酯橡胶100份、改性白炭黑20~100份、软化剂5~15份、硫化剂1~3份、促进剂0.5~1.5份、活性剂2~8份、防老剂1~3份,所述改性白炭黑是由硅烷偶联剂、无水乙醇对白炭黑进行表面改性而得。
3、进一步地,改性白炭黑表面改性方法为:将无水乙醇加入至白炭黑粉末中,再向体系中加入0.5~5%的硅烷偶联剂,无水乙醇与硅烷偶联剂的比例为1~3:1,用高速混合机搅拌混合5~10分钟,转速设定为1000~2000转/分,充分混合完毕后,过滤并用无水乙醇洗涤滤饼、干燥,获得改性白炭黑。
4、进一步地,聚酯橡胶分子量为5~20万,本体硬度45~70a,密度0.9~1.3g/cm3。
5、优选的,聚酯橡胶分子量为10~15万,本体硬度50~65a,密度0.9~1.1g/cm3。
6、进一步的,软化剂为环烷油、三线油、锭子油或聚酯类增塑剂中的至少一种。
7、进一步地,硫化剂为硫磺。
8、进一步地,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中的至少一种。
9、进一步的,活性剂为一缩二乙二醇、聚乙二醇、氧化锌、硬脂酸或硬脂酸酯中的至少一种。
10、进一步的,防老剂为化学防老剂或物理防老剂,化学防老剂包括:2-硫醇基苯并咪唑,2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、n-(1,3-二甲基丁基)-n-苯基对苯二胺,四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种;物理防老剂包括:链烷烃蜡、微晶蜡、防雾蜡中的至少一种。
11、本发明还提供一种鞋用可降解橡胶材料的制备方法,采用上述鞋用可降解橡胶材料;包括如下步骤:
12、s1、按重量份分别称取聚酯橡胶、改性白炭黑、软化剂、硫化剂、促进剂、活性剂、防老剂备用;
13、s2、将步骤s1中各组分混合,进行混炼直到体系均一;
14、s3、在步骤s2中加入硫化剂得到混合物,继续混炼直到硫化剂在体系中分散均匀;
15、s4、从混炼机中取出胶团,在开炼机上以2mm辊距出片;
16、s5、从裁片机按鞋用尺寸裁片,在室温下停放24小时以上;
17、s6、加热模压成型。
18、本发明的优势在于:采用了可降解聚酯橡胶为基体,改性白炭黑为增强剂,通过混炼、硫化工艺制备的外底鞋材充分利用了聚酯橡胶的可降解性和改性白炭黑对聚酯橡胶的强化作用,所制得的外底呈现优异的耐磨性、止滑性和撕裂性能。硅烷偶联剂、无水乙醇增强改性后的白炭黑与体系相容性好,容易分散,可以很好的起到增强作用。
1.一种鞋用可降解橡胶材料,其特征在于,按质量份包括:聚酯橡胶100份、改性白炭黑20~100份、软化剂5~15份、硫化剂1~3份、促进剂0.5~1.5份、活性剂2~8份、防老剂1~3份,所述改性白炭黑是由硅烷偶联剂、无水乙醇对白炭黑进行表面改性而得。
2.根据权利要求1所述的鞋用可降解橡胶材料,其特征在于,改性白炭黑表面改性方法为:将无水乙醇加入至白炭黑粉末中,再向体系中加入0.5~5%的硅烷偶联剂,无水乙醇与硅烷偶联剂的比例为1~3:1,用高速混合机搅拌混合5~10分钟,转速设定为1000~2000转/分,充分混合完毕后,过滤并用无水乙醇洗涤滤饼、干燥,获得改性白炭黑。
3.根据权利要求1或2所述的鞋用可降解橡胶材料,其特征在于:聚酯橡胶分子量为5~20万,本体硬度45~70a,密度0.9~1.3g/cm3。
4.根据权利要求3所述的鞋用可降解橡胶材料,其特征在于:聚酯橡胶分子量为5~20万,本体硬度45~70a,密度0.9~1.3g/cm3。
5.根据权利要求1或2所述的鞋用可降解橡胶材料,其特征在于:软化剂为环烷油、三线油、锭子油或聚酯类增塑剂中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的鞋用可降解橡胶材料,其特征在于: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中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的鞋用可降解橡胶材料,其特征在于:活性剂为一缩二乙二醇、聚乙二醇、氧化锌、硬脂酸或硬脂酸酯中的至少一种。
8.根据权利要求1或2所述的鞋用可降解橡胶材料,其特征在于:防老剂为化学防老剂或物理防老剂,化学防老剂包括:2-硫醇基苯并咪唑,2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、n-(1,3-二甲基丁基)-n-苯基对苯二胺,四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种;物理防老剂包括:链烷烃蜡、微晶蜡、防雾蜡中的至少一种。
9.根据权利要求1或2所述的鞋用可降解橡胶材料,其特征在于:硫化剂为硫磺。
10.一种鞋用可降解橡胶材料的制备方法,采用如权利要求1至9任一所述的鞋用可降解橡胶材料,其特征在于,包括如下步骤:
