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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 14:10 次数:
  用于生产鞋底的聚氨酷原料体系(聚氨酷鞋底料)按所用的多元醇类型可分为聚酷型和聚醚型两类。从1970年到1990年间,用于制鞋业的微孔聚氨酷材料主要是聚酷型聚氨酷鞋底。目前市场上大多数聚氨酷鞋底料仍以聚酷型为主,约占PU鞋料市场的80 0 0}3}。与聚醚型聚氨酷相比,聚酷型聚氨酷弹性体具有更好的耐磨性、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性的情况下,减小模塑制品密度,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通常的要求之一,只有这样才能降低成本,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、鞋帮、外底的粘接性好;C3)性能令人满意[“]。这在实际开发应用中是很复杂的一个课题。
 
  聚氨酷材料集耐久、轻便、舒适、保温等独特性质于一身,在很多运动鞋部件(包括外底、中底、鞋垫等)应用的发展中起了重要的作用。
 
  聚氨酷运动鞋中底的密度为400一500 kg/m3o随着鞋的轻量化需求,促使聚氨酷供应商开发、设计、生产模塑密度大约为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,要求增加聚合物的模量,以便维持模塑泡沫的承载能力。
 
  在开发低密度、高性能微孔聚氨酷泡沫材料时,要完全准确地理解配方参数与材料结构、性能、加工特性之间的平衡关系,以便根据特定的应用设计相应的PU产品。有时在配方中使用一些添加剂,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,有益于得到合适泡孔结构的材料。
 
  在实际应用中,聚氨酷鞋中底的密度下限为300 kg/m3。因为微孔聚氨酷弹性体内部软硬段相区结构等因素,目前聚氨酷鞋底在密度远低于300kg/m3时还不能维持其可使用性能。
 
  以生产高性能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,任何一项物性佳化都可能导致另一个关键的物性产生缺陷或不足。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是十分重要的。撕裂强度、拉伸强度和断裂伸长率是与制品耐久性有关的性能,而弹性是与鞋的舒适度有关的性能[“]。
 
  2.2提高耐滑性
 
  聚氨酷鞋底的耐滑涉及到穿鞋者的安全。耐滑受很多因素影响,主要有下面三个方面:}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(多元醇组分)中适量的高相对分子质量多元醇转移到B组分(预聚体组分),取代B组分中聚氧化丙烯二醇,可得到理想的弹性材料。可以通过调节A,B料混合比大小、控制泡沫成型动力学等加工条件,将线性收缩率控制在
 
  0.5%一1.0%的较佳范围[}l
 
  聚氨酷表皮可使制品具有很好的耐磨性和其它性质。高档鞋底制品需有密实的表皮。有的研究认为水发泡聚氨酷体系一般表皮不密实,特别是在低密度时,制品的表面耐久性和可漆性较差。改进表皮形成和成型性的添加剂对于这些新的水发泡体系的开发是关键的[“]。也有的研究认为,在鞋材领域,水发泡 PU自结皮体系与卤代烃发泡体系一样能够在近表皮区域形成较好的密度梯度,即泡沫芯密度低、表皮密度高。那种认为水发泡体系是均一的,泡沫芯部样品和表皮样品有一样性质,不能形成真正自结皮泡沫的说法是理解上的误区[”]。
 
  2.4聚氨酷运动鞋鞋底的开发[6, lob
 
  现代体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,具有良好的挠曲性、耐滑性和耐磨性;中底为轻质泡沫,提供弹性和舒适性;鞋底的第三个组成部分是鞋垫,它也是轻质微孔材料制成的,除了要求具有弹性、透气性和耐久性外,还要有耐湿抗菌作用。
 
  运动鞋中底除了重量轻以外,还必须有适当的使用寿命。如果鞋底太硬,弹性就差,不能在跑步、打篮球等反复挤压的场合使用;如果鞋的中底太软,可能被完全压缩,会导致穿着不舒适,可能引起脚损伤,同样不适合于在需有回弹力的场合使用。
 
  2.5聚氨酷弹性体光降解与变色问题[lo, y
 
  脂环族异氰酸酷为基础的PU弹性体比芳香族PU弹性体更容易发生光氧化降解,尽管脂环族PU弹性体受紫外光(UV)辐射并不易变色。脂环族异氰酸酷型PU弹性体光氧化降解随着硬段质量分数增加而增强,硬段质量分数越高,经过100 h的UV辐射后变得越脆。芳香族异氰酸酷型PU弹性体受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弹性体更好的机械性能和耐热性能。芳香族异氰酸酷型PU弹性体抗光氧化降解程度随着硬段质量分数增加而增加,其拉伸性能在UV辐射100 h后无明显变化。
 
  为了提高PU鞋底的光稳定性,可以在配方中直接加入添加剂。添加剂通常分三类: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,就可大大提高白色或其它颜色PU制品的抗UV稳定性,这是因为这三类稳定剂间的协同作用是重要的。
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