一种发泡热塑性聚氨酯弹性体材料鞋底及其制备方法

1.一种发泡热塑性聚氨酯弹性体材料鞋底制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
用单螺杆挤出机对F-TPU材料颗粒进行加热和挤压，熔化F-TPU材料颗粒并挤出F-TPU材料熔体；
将F-TPU材料熔体注入鞋底模具；
冷却固化成型；
其中，所述F-TPU材料的制备步骤具体为：将A组分分别通过计量罐引入第一单螺杆挤出机的进料端进行预聚合反应，在第一单螺杆挤出机的出料端加入B组分并与反应后的A组分引入第二单螺杆挤出机的进料端，进入第二单螺杆挤出机的进料端的A组分和B组分在第二单螺杆挤出机挤压下充分进行聚合反应，充分反应后从第二单螺杆挤出机的出料端挤出；所述A组分包括聚酯多元醇、交联剂及异氰酸酯，且聚酯多元醇占A组分重量比为
50％～70％，交联剂占A组分重量比为6％～9％，异氰酸酯占A组分重量比18％～50％；
所述B组分包括：催化剂、发泡助剂、水、表面活性剂、三异氰酸酯、助硫剂及发泡剂，催化剂与A组分重量比为1‰～3‰，发泡助剂与A组分重量比为4‰～5‰，水与A组分重量比为0.9‰～2‰，表面活性剂与A组分重量比为1‰～10‰，三异氰酸酯与A组分重量比为
1‰～4‰，助硫剂与A组分重量比为1‰～3‰，发泡剂与A组分重量比为2％～4％。
2.根据权利要求1所述的发泡热塑性聚氨酯弹性体材料鞋底制备方法，其特征在于，单螺杆挤出机包括进料段、压缩段及均化段，进料段温度控制在140～145℃。
3.根据权利要求2所述的发泡热塑性聚氨酯弹性体材料鞋底制备方法，其特征在于，压缩段温度控制在150～160℃。
4.根据权利要求2所述的发泡热塑性聚氨酯弹性体材料鞋底制备方法，其特征在于，均化段温度控制在145～150℃。
5.根据权利要求1所述的发泡热塑性聚氨酯弹性体材料鞋底制备方法，其特征在于，F-TPU材料熔体注入鞋底模具时，注射压力为90～140bar，注射速度为75mm/s，注胶时间为
1.7～2.0s。
6.根据权利要求1所述的发泡热塑性聚氨酯弹性体材料鞋底制备方法，其特征在于，F-TPU材料熔体注入鞋底模具时，注射时间为3～5min。
7.根据权利要求1所述的发泡热塑性聚氨酯弹性体材料鞋底制备方法，其特征在于，冷却固化成型时，冷却时间为60～80s。
8.根据权利要求1所述的发泡热塑性聚氨酯弹性体材料鞋底制备方法，其特征在于，所述鞋底模具包括中底模具和外底模具，所述中底模具和所述外底模具一体成型。
9.根据权利要求8所述的发泡热塑性聚氨酯弹性体材料鞋底制备方法，其特征在于，冷却固化成型时，中底和外底一体成型。
10.一种利用权利要求1-9任一项所述的发泡热塑性聚氨酯弹性体材料鞋底制备方法制得的发泡热塑性聚氨酯弹性体材料鞋底，其特征在于，所述F-TPU材料鞋底包括中底和外底，所述中底和所述外底一体成型。

一种发泡热塑性聚氨酯弹性体材料鞋底及其制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及有机高分子化工技术领域，尤其涉及一种发泡热塑性聚氨酯弹性体材料(F-TPU材料)鞋底及其制备方法。\n背景技术\n[0002] 众所周知，传统鞋材大多使用橡胶做鞋底，其含胶量最多在40％左右，低档次的鞋含胶量更低，由于大量填充料的存在，使得橡胶鞋底的强度低，使用性能差。鞋底中底采用EVA发泡(一次发泡)和PHYION发泡(二次发泡)。其中PHYION中底是使用比较多的，具有轻便、弹性好和具有良好的减震性能，但PHYION中底的耐磨性能比较差。而EVA中底与PHYION中底类似，只是经过一次发泡，成本比较低，但同时弹性和耐磨性能都要比PHYION中底差。在制作EVA微孔发泡鞋用材料时存在以下缺点：将EVA或其他材料鞋底采用不同的热熔胶粘结剂来粘接，各种不同热熔胶产品都不同程度上有一定的毒性，而部分工作必须由人工完成。这导致一是胶黏剂的毒性会对人员健康产生很大的影响，另一方面也直接增加了成本。发泡时不能1∶1发泡，造成鞋底的大小和鞋底模具的大小不一致；发泡时所用的原材料消耗量高，原料成本高，发泡比重一般在0.5～0.8之间。\n[0003] 目前，热塑性聚氨酯材料(TPU)因具有高耐磨，高弹性，抗疲劳，耐化学性等诸多优点，因此在很多行业，应用广泛，其中鞋底市场尤为可观。但现有材料采用圆盘机注射工艺时，不能一次成型。TPU鞋底也有一些缺点，比如重量大，硬度高，减震性能差等方面，因此如何改善TPU鞋底的缺点，让TPU鞋底集众多优点与一身，就成了当前TPU鞋底行业的一个主要研究课。\n发明内容\n[0004] 针对上述技术中存在的不足之处，本发明实施例提供F-TPU材料鞋底制备方法，包括如下步骤：\n[0005] 用单螺杆挤出机对F-TPU材料颗粒进行加热和挤压，熔化F-TPU材料颗粒并挤出F-TPU材料熔体；\n[0006] 将F-TPU材料熔体注入鞋底模具；\n[0007] 冷却固化成型；\n[0008] 其中，所述F-TPU材料的制备步骤具体为：将A组分分别通过计量罐引入第一单螺杆挤出机的进料端进行预聚合反应，在第一单螺杆挤出机的出料端加入B组分并与反应后的A组分引入第二单螺杆挤出机的进料端，进入第二单螺杆挤出机的进料端的A组分和B组分在第二单螺杆挤出机挤压下充分进行聚合反应，充分反应后从第二单螺杆挤出机的出料端挤出；所述A组分进一步包括聚酯多元醇、交联剂及异氰酸酯，且聚酯多元醇占A组分重量比为50％～70％，交联剂占A组分重量比为6％～9％，异氰酸酯占A组分重量比\n18％～50％；所述B组分包括：催化剂、发泡助剂、水、表面活性剂、三异氰酸酯、助硫剂及发泡剂，催化剂与A组分重量比为1‰～3‰，发泡助剂与A组分重量比为4‰～5‰，水与A组分重量比为0.9‰～2‰，表面活性剂与A组分重量比为1‰～10‰，三异氰酸酯与A组分重量比为1‰～4‰，助硫剂与A组分重量比为1‰～3‰，发泡剂与A组分重量比为2％～\n4％。\n[0009] 根据本发明一优选实施例，单螺杆挤出机包括进料段、压缩段及均化段，进料段温度控制在140～145℃。\n[0010] 根据本发明一优选实施例，压缩段温度控制在150～160℃。\n[0011] 根据本发明一优选实施例，均化段温度控制在145～150℃。\n[0012] 根据本发明一优选实施例，F-TPU材料熔体注入鞋底模具时，注射压力为90～\n140bar，注射速度为75mm/s，注胶时间为1.7～2.0s。\n[0013] 根据本发明一优选实施例，F-TPU材料熔体注入鞋底模具时，注射压力为90～\n140bar，注射速度为75mm/s，注胶时间为1.7～2.0s。\n[0014] 根据本发明一优选实施例，F-TPU材料熔体注入鞋底模具时，注射时间为3～\n5min。\n[0015] 根据本发明一优选实施例，冷却固化成型时，冷却时间为60～80s。\n[0016] 根据本发明一优选实施例，鞋底模具包括中底模具和外底模具中底模具和外底模具一体成型。\n[0017] 根据本发明一优选实施例，冷却固化成型时，中底和外底一体成型。\n[0018] 本发明实施例还提供F-TPU材料鞋底，F-TPU材料鞋底包括中底和外底，中底和外底一体成型。\n[0019] 本发明的F-TPU材料鞋底及其制备方法中，采用圆盘注射的方法，能够到达闭模\n1∶1发泡、一次成型，免粘接，废料可重复利用，具有无污染、成本低和工艺简单的优点。\n附图说明\n[0020] 图1是本发明F-TPU材料制备方法第一实施例的流程图；\n[0021] 图2是本发明F-TPU材料制备方法第二实施例的流程图；\n[0022] 图3是本发明F-TPU材料制备方法第二实施例的工艺流程图；\n[0023] 图4是本发明F-TPU材料鞋底制备方法一较佳实施例的流程图。\n具体实施方式\n[0024] 请参阅图1，图1是本发明F-TPU材料制备方法第一实施例的流程图。F-TPU材料制备方法包括以下步骤：\n[0025] 步骤S21，将A组分分别通过计量罐引入第一单螺杆挤出机的进料端进行预聚合反应，A组分包括聚酯多元醇、交联剂及异氰酸酯；\n[0026] 步骤S22，在第一单螺杆挤出机的出料端加入B组分并与反应后的A组分引入第二螺杆挤出机的进料端，其中B组分包括：催化剂、发泡助剂、水、表面活性剂、三异氰酸酯、助硫剂及发泡剂；\n[0027] 步骤S23，在第二螺杆挤出机挤压下A组分和B组分聚合反应，充分反应后从第二螺螺杆挤出机的出料端挤出。\n[0028] 请一并参阅图2和图3，图2是本发明F-TPU材料制备方法第二实施例的流程图，图3是本发明F-TPU材料制备方法第二实施例的工艺流程图。具体而言，将A组分分别从化料罐1通过高位槽4和计量罐7引入第一单螺杆挤出机10的进料端101并在第一单螺杆挤出机10进行预聚合反应，第一单螺杆挤出机10反应温度控制在90℃～110℃时，将反应后的A组分引入第二螺杆挤出机13的进料端131。A组分包括聚酯多元醇、交联剂及异氰酸酯，且聚酯多元醇占A组分重量比为50％～70％，交联剂占A组分重量比为6％～9％，异氰酸酯占A组分重量比为18％～50％。聚酯多元醇占A组分最佳重量比为65％，交联剂占A组分最佳重量比为8％，异氰酸酯占A组分最佳重量比为27％。\n[0029] 在第一单螺杆挤出机10的出料端103通过粉体喂料机11由失重式粉体计量器12计量加入B组分，加入B组分时反应温度控制在100℃，然后B组分与A组分一同进入第二单螺杆挤出机的13进料端131。其中B组分包括：催化剂、发泡助剂、水、表面活性剂、三异氰酸酯、助硫剂及发泡剂。催化剂与A组分重量比为1‰～3‰，发泡助剂与A组分重量比为4‰～5‰，水与A组分重量比为0.9‰～2‰，表面活性剂与A组分重量比为1‰～10‰，三异氰酸酯与A组分重量比为1‰～4‰，助硫剂与A组分重量比为1‰～3‰，发泡剂与A组分重量比为2％～4％。催化剂与A组分最佳重量比为1.5‰，发泡助剂与A组分最佳重量比为4‰，水与A组分最佳重量比为1‰，表面活性剂与A组分最佳重量比为3‰，三异氰酸酯与A组分最佳重量比为3‰，助硫剂与A组分最佳重量比为1.5‰，发泡剂与A组分最佳重量比为3％。\n[0030] 除了上述组分外，B组分还包括内滑剂、外滑剂及着色剂，内滑剂与A组分重量比为1‰～3‰，外滑剂与A组分重量比为2‰～3‰，着色剂与A组分重量比为1‰～10‰。\n内滑剂与A组分最佳重量比为1.5‰，外滑剂与A组分最佳重量比为2.1‰。\n[0031] 其中，进入第二单螺杆挤出机的13进料端131的A组分和B组分在第二单螺杆挤出机13挤压下聚合反应，充分反应后从第二单螺杆挤出机13的出料端133挤出。然后将挤出的F-TPU材料进入水下切粒机14，水下切割的温度控制在25℃～30℃。切割完成，利用水分离器15再进行水和F-TPU材料颗粒的分离，得到的F-TPU材料颗粒进入风干机15风干最后引入贮料罐17。\n[0032] 在第一单螺杆挤出机10的出料端101加入B组分时也可以同时加入C组分，C组分和B组分通过粉体喂料机11充分混合后，进入第一单螺杆挤出机10的出料端103。C组分包括增韧剂、增塑剂及增强剂，增韧剂与A组分重量比为3％～8％，增塑剂与A组分重量比为1％～10％，增强剂与A组分重量比为1％～10％。增韧剂与A组分最佳重量比为\n4％，增塑剂与A组分最佳重量比为7％，增强剂与A组分最佳重量比为3％～5％。\n[0033] 在本实施方式中，异氰酸酯主要成分为二苯基甲烷二异氰酸酯，发泡剂为偶氮二甲酰胺或碳酸氢钠，交联剂为1，4丁二醇或己二醇或4□羟乙基氧乙基□1□羟乙基苯二醚，催化剂为金属类：辛酸亚锡或二丁基锡二月桂酸酯或乙酸汞，或为非金属类：三己锡二氨或二甲基乙醇胺，内滑剂为油酸酰胺，助硫剂为磷酸二钙，外滑剂为亚乙基双硬脂酰胺，着色剂为色粉或色母。\n[0034] 请参阅图4，图4是本发明F-TPU材料鞋底制备方法一较佳实施例的流程图。F-TPU材料鞋底制备方法包括以下步骤：\n[0035] 步骤S31，用单螺杆挤出机对F-TPU材料颗粒进行加热和挤压，熔化F-TPU材料颗粒并挤出F-TPU材料熔体；\n[0036] 步骤S32，将F-TPU材料熔体注入鞋底模具；\n[0037] 步骤S33，冷却固化成型。\n[0038] 具体而言，单螺杆挤出机包括进料段、压缩段及均化段，用单螺杆挤出机对F-TPU材料颗粒进行加热和挤压时，F-TPU材料颗粒首先被引进单螺杆挤出机的进料段并且先后进入压缩段和均化段，其中进料段温度控制在140～145℃，压缩段温度控制在150～\n160℃，均化段温度控制在145～150℃。\n[0039] 在单螺杆挤出机充分熔化F-TPU材料颗粒后，挤出F-TPU材料熔体注入鞋底模具，其中，鞋底模具包括中底模具和外底模具，中底模具和外底模具一体成型。\n[0040] 从单螺杆挤出机挤出的F-TPU材料熔体注入鞋底模具时，注射压力控制为90～\n140bar，注射速度控制为75mm/s，注胶时间控制为1.7～2.0s，注射时间控制为3～5min。\n[0041] F-TPU材料熔体进入鞋底模具遇到鞋底模具模腔的空气将瞬间膨胀变大，充满整个鞋底模具的模腔并在模腔冷却固化成型。冷却固化成型时，中底和外底一体成型，冷却时间为60～80s。成型的鞋底达到1∶1的发泡比例，即鞋底的大小与鞋底模具模腔的大小一致。\n[0042] 本发明实施例还提供F-TPU材料鞋底，F-TPU材料鞋底包括中底和外底，中底和外底一体成型。\n[0043] 本发明的F-TPU材料鞋底及其制备方法所选用的所有原料均无毒害，生产过程不产生有毒气体和有毒液体。不需要沾接剂，中底和外底一次成型，可减少大量体力劳动。边脚料可反复使用，原料利用率达到100％，非常环保，并且发泡程度高，发泡比重在0.3～\n0.5之间，降低了原料成本。\n[0044] 本发明实施例中，可以采用F-TPU材料进行一次成型生产工艺，不仅避免了原有生产工艺中材料毒性以及手工生产的弊端和缺点，同时本发明中的F-TPU材料鞋底产品不仅具有传统TPU材料的各种优点，同时还具有鞋底强度高、弹性好、质轻、耐磨、舒适、防滑，对地面的冲击具有缓冲作用，可制成多种颜色、多硬度鞋底等优点，必将为中国鞋底行业开辟一个新型材料和新型生产工艺的使用道路。\n[0045] 综上所述，本发明的F-TPU材料鞋底及其制备方法，具有无污染、成本低和工艺简单、性能优良的优点。\n[0046] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。