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聚氨酷鞋材研究开发方向和需关注的问题

作者:admin 来源:http://www.jxpus.com 时间:2016-09-03 小(xiǎo)
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  用(yòng)于生产鞋底的聚氨酷原料體(tǐ)系(聚氨酷鞋底料)按所用(yòng)的多(duō)元醇类型可(kě)分(fēn)為(wèi)聚酷型和聚醚型两类。从1970年到1990年间,用(yòng)于制鞋业的微孔聚氨酷材料主要是聚酷型聚氨酷鞋底。目前市场上大多(duō)数聚氨酷鞋底料仍以聚酷型為(wèi)主,约占PU鞋料市场的80 0 0}3}。与聚醚型聚氨酷相比,聚酷型聚氨酷弹性體(tǐ)具有(yǒu)更好的耐磨性、抗撕裂性、耐油性、耐溶剂性和粘合性。但聚酷型聚氨酷的缺点是耐水解性差,导致鞋底易发生龟裂、断裂;此外,聚酷多(duō)元醇
 
  追求低成本、高质量,是聚氨酷鞋底料的发展方向。在保持聚氨酷鞋底优良物(wù)性的情况下,减小(xiǎo)模塑制品密度,提高耐滑性(特别是在潮湿或冰面条件下),这是聚氨酷鞋底市场的两个主要需求。此外,提高回弹性和耐久性也是重要的。当然满足这种需求需要多(duō)层鞋底复合[4]。
 
  2.1降低密度
 
  降低密度是聚氨酷鞋材供应商(shāng)通常的要求之一,只有(yǒu)这样才能(néng)降低成本,与低密度EVA及某些PVC等传统非聚氨酷鞋材竞争。低密度聚氨酷鞋材应满足下面几点:C1)尺寸稳定,即鞋材不收缩,不扭曲;C2)易于加工,即物(wù)料混合比宽容度好、混合料流动性好,制品脱模时间短、表面质量好,和鞋的其它独立元件如内嵌物(wù)、鞋帮、外底的粘接性好;C3)性能(néng)令人满意[“]。这在实际开发应用(yòng)中是很(hěn)复杂的一个课题。
 
  聚氨酷材料集耐久、轻便、舒适、保温等独特性质于一身,在很(hěn)多(duō)运动鞋部件(包括外底、中底、鞋垫等)应用(yòng)的发展中起了重要的作用(yòng)。
 
  聚氨酷运动鞋中底的密度為(wèi)400一500 kg/m3o随着鞋的轻量化需求,促使聚氨酷供应商(shāng)开发、设计、生产模塑密度大约為(wèi)300 kg/m3的产品。
 
  降低微孔聚氨酷材料的密度,则泡沫的孔径分(fēn)布和泡孔结构会发生变化。当微孔聚氨酷模塑制品的密度低于400 kg/m3时,要避免因泡孔闭孔率太高而产生收缩等不利影响。降低PU材料密度的同时,要求增加聚合物(wù)的模量,以便维持模塑泡沫的承载能(néng)力。
 
  在开发低密度、高性能(néng)微孔聚氨酷泡沫材料时,要完全准确地理(lǐ)解配方参数与材料结构、性能(néng)、加工特性之间的平衡关系,以便根据特定的应用(yòng)设计相应的PU产品。有(yǒu)时在配方中使用(yòng)一些添加剂,比如开孔剂、表面活性剂、填料、偶联剂、泡沫稳定剂和硬度调节剂等,有(yǒu)益于得到合适泡孔结构的材料。
 
  在实际应用(yòng)中,聚氨酷鞋中底的密度下限為(wèi)300 kg/m3。因為(wèi)微孔聚氨酷弹性體(tǐ)内部软硬段相區(qū)结构等因素,目前聚氨酷鞋底在密度遠(yuǎn)低于300kg/m3时还不能(néng)维持其可(kě)使用(yòng)性能(néng)。
 
  以生产高性能(néng)低密度聚氨酷运动鞋的中底楔而言,在努力降低其密度的同时,任何一项物(wù)性佳化都可(kě)能(néng)导致另一个关键的物(wù)性产生缺陷或不足。弄明白不同性质之间的相互关系,对确保运动鞋耐久性和其它性能(néng)是十分(fēn)重要的。撕裂强度、拉伸强度和断裂伸長(cháng)率是与制品耐久性有(yǒu)关的性能(néng),而弹性是与鞋的舒适度有(yǒu)关的性能(néng)[“]。
 
  2.2提高耐滑性
 
  聚氨酷鞋底的耐滑涉及到穿鞋者的安全。耐滑受很(hěn)多(duō)因素影响,主要有(yǒu)下面三个方面:}1 )鞋底图案、鞋底结构和鞋式样的设计。鞋底结构和鞋式样是重要的因素,它们决定了人在行走或跑动的不同状态下鞋底的接触面和受力方向。C2)接触面类型及它的粗糙度和各种环境因素。C3)鞋底材料的类型。当然耐滑性能(néng)也受穿着程度的影响[“]。
 
  2.3全水发泡
 
  虽然水发泡聚氨酷自结皮泡沫的基本缺点是弹性低和尺寸稳定性差,但可(kě)以通过控制聚氨酷中氨基甲酸酷基团的含量以改善弹性。主要做法是,通过计算和调整配方,将A组分(fēn)(多(duō)元醇组分(fēn))中适量的高相对分(fēn)子质量多(duō)元醇转移到B组分(fēn)(预聚體(tǐ)组分(fēn)),取代B组分(fēn)中聚氧化丙烯二醇,可(kě)得到理(lǐ)想的弹性材料。可(kě)以通过调节A,B料混合比大小(xiǎo)、控制泡沫成型动力學(xué)等加工条件,将線(xiàn)性收缩率控制在
 
  0.5%一1.0%的较佳范围[}l
 
  聚氨酷表皮可(kě)使制品具有(yǒu)很(hěn)好的耐磨性和其它性质。高鞋底制品需有(yǒu)密实的表皮。有(yǒu)的研究认為(wèi)水发泡聚氨酷體(tǐ)系一般表皮不密实,特别是在低密度时,制品的表面耐久性和可(kě)漆性较差。改进表皮形成和成型性的添加剂对于这些新(xīn)的水发泡體(tǐ)系的开发是关键的[“]。也有(yǒu)的研究认為(wèi),在鞋材领域,水发泡 PU自结皮體(tǐ)系与卤代烃发泡體(tǐ)系一样能(néng)够在近表皮區(qū)域形成较好的密度梯度,即泡沫芯密度低、表皮密度高。那种认為(wèi)水发泡體(tǐ)系是均一的,泡沫芯部样品和表皮样品有(yǒu)一样性质,不能(néng)形成真正自结皮泡沫的说法是理(lǐ)解上的误區(qū)[”]。
 
  2.4聚氨酷运动鞋鞋底的开发[6, lob
 
  现代體(tǐ)育运动需要不同的运动鞋。对运动鞋鞋底共同的要求就是要具有(yǒu)良好的摩擦力、良好的吸收震荡性、良好的耐久性,同时也要求重量轻、式样新(xīn)颖,以吸引消费者。运动鞋鞋底通常是由几个部件构成。外底需坚固,具有(yǒu)良好的挠曲性、耐滑性和耐磨性;中底為(wèi)轻质泡沫,提供弹性和舒适性;鞋底的第三个组成部分(fēn)是鞋垫,它也是轻质微孔材料制成的,除了要求具有(yǒu)弹性、透气性和耐久性外,还要有(yǒu)耐湿抗菌作用(yòng)。
 
  运动鞋中底除了重量轻以外,还必须有(yǒu)适当的使用(yòng)寿命。如果鞋底太硬,弹性就差,不能(néng)在跑步、打篮球等反复挤压的场合使用(yòng);如果鞋的中底太软,可(kě)能(néng)被完全压缩,会导致穿着不舒适,可(kě)能(néng)引起脚损伤,同样不适合于在需有(yǒu)回弹力的场合使用(yòng)。
 
  2.5聚氨酷弹性體(tǐ)光降解与变色问题[lo, y
 
  脂环族异氰酸酷為(wèi)基础的PU弹性體(tǐ)比芳香族PU弹性體(tǐ)更容易发生光氧化降解,尽管脂环族PU弹性體(tǐ)受紫外光(UV)辐射并不易变色。脂环族异氰酸酷型PU弹性體(tǐ)光氧化降解随着硬段质量分(fēn)数增加而增强,硬段质量分(fēn)数越高,经过100 h的UV辐射后变得越脆。芳香族异氰酸酷型PU弹性體(tǐ)受UV辐射发生颜色变化,但它们表现出比脂环族异氰酸酷型PU弹性體(tǐ)更好的机械性能(néng)和耐热性能(néng)。芳香族异氰酸酷型PU弹性體(tǐ)抗光氧化降解程度随着硬段质量分(fēn)数增加而增加,其拉伸性能(néng)在UV辐射100 h后无明显变化。
 
  為(wèi)了提高PU鞋底的光稳定性,可(kě)以在配方中直接加入添加剂。添加剂通常分(fēn)三类:受阻胺光稳定剂,UV吸收剂或抗氧剂。通过选择这些添加剂的正确复配,就可(kě)大大提高白色或其它颜色PU制品的抗UV稳定性,这是因為(wèi)这三类稳定剂间的协同作用(yòng)是重要的。
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