专利名称：导电鞋材及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种鞋材，尤其涉及一种导电鞋材，其制成的导电鞋适用于电子、医药、石油化工等领域的生产车间。
背景技术：
普通鞋材主要以PVC、PU、EVA等为基材添加助剂制备而成，但是这些高分子鞋材不具有导电的功能，不能将人体的静电导向大地。而在电子生产车间，人体产生和积聚的静电会损害电子元器件造成，在石化车间人体静电的积聚放电产生电火花可能使易燃易爆物品发生爆炸。导电鞋是一种电功能防护鞋，可在短时间内消除人体静电积聚，通常是在鞋材中加入导电成分如碳粉、导电纤维制成，导电鞋要求电阻值低于ι. 5Χ105Ω。采用碳粉作为导电成分时，要达到此低电阻需要添加大量的碳粉，而碳粉高添加量势必使产品的颜色局限为黑色，更大的问题是产品在使用过程中会出现掉尘，污染与导电鞋接触的物体。且由于碳粉粒径小，在混炼加工过程中容易发生团聚，使得原材料浪费较大。另一种方法是在鞋材中加入导电纤维，但是为了确保导电性能，需要导电纤维具有相当的长度且尽可能在加工过程中不被碎化，然而采用过长的导电纤维尺寸使得材料流动系数严重降低，在鞋材注塑加工成型过程中形成塞流。且由于导电纤维长度比较大，在纤维、基材、助剂的混炼加工过程中，纤维容易发生团聚分散不均勻，大大增加鞋材的电阻，降低导电性能。无论采用碳粉还是导电纤维为导电成分制造导电鞋，都造成原材料的浪费，规模化生产困难、成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中添加大量碳粉造成产品颜色单调、掉尘的缺陷，以及采用导电纤维易发生团聚导致原材料浪费、使得材料流动性降低不易加工等缺陷，提供一种导电成分分散均勻、能形成有效导电网络、成本低廉的导电鞋材。本发明进一步要解决的技术问题在于，提供一种工艺简单、可大规模生产、成本低的导电鞋材的制造方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种导电鞋材，所述导电鞋材包括以下重量份数的原料聚氯乙烯25 60、由导电纤维和导电粉体组成的复合导电成分7 20和助剂20 67 ；其中所述复合导电成分在制备导电鞋材前先经硬脂酸-偶联剂处理液预处理。导电鞋材的复合导电成分中，所述导电纤维和导电粉体质量比为2 8-7 3。导电鞋材中，所述导电纤维为导电碳纤维、镀金属纤维、导电金属纤维中的至少一种，所述导电粉体为导电钛白粉、导电金属粉、导电碳粉中的至少一种。导电鞋材中，所述硬脂酸-偶联剂处理液预处理是将复合的导电纤维和导电粉体外包覆一层偶联剂和硬脂酸。导电鞋材中，所述硬脂酸-偶联剂处理液包括硬脂酸和偶联剂，其中硬脂酸偶
3联剂的质量比为1 1-1 2。硬脂酸-偶联剂处理液通过将硬脂酸、偶联剂溶解于稀释剂中制成。导电鞋材中，所述助剂包括增塑剂、稳定剂、增溶剂、发泡剂、润滑剂和填料，所述增塑剂重量百分比为70% _90%、稳定剂重量百分比为2% _5%、增溶剂重量百分比为 0% _5%、发泡剂重量百分比为_5%、润滑剂重量百分比为0% -3. 5%和填料重量百分比为 0% -18%。导电鞋材中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二庚酯、邻苯二甲酸二异癸酯和邻苯二甲酸二异辛酯中的至少一种。导电鞋材中，所述发泡剂为碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、磺酰胼类化合物或亚硝基化合物，所述稳定剂为钙锌热稳定剂，所述增溶剂为氯化聚乙烯，所述润滑剂优选为聚乙烯蜡；填料优选为碳酸钙。导电鞋材的制造方法，包括以下步骤(1)、预处理将由导电纤维和导电粉体组成的导电经硬脂酸-偶联剂处理液预处理；O)、混炼先将聚氯乙烯、增塑剂和稳定剂高速混炼，所述混炼的温度为 500C -IlO0C ；然后再加入发泡剂、增溶剂、硬脂酸-偶联剂处理液预处理后的复合导电成分，进一步高速混炼得到混合均勻的物料；(3)、挤出将混炼后的物料加入到挤出机中塑化、挤出，再切割得导电聚氯乙烯粒料；(4)、注塑步骤C3)制得的导电聚氯乙烯粒料在160°C经注塑机注塑成型得到成品鞋材。导电鞋材的制造方法中，所述硬脂酸-偶联剂处理液预处理包括以下步骤A、将硬脂酸、偶联剂溶解于稀释剂中制成预处理溶液；B、将导电纤维和导电粉体加入预处理溶液中在60-110°C反应；C、将反应后的产物干燥；所述稀释剂为乙醇、甲苯、二甲苯或氯仿。本发明中采用复合导电成分并经硬脂酸和偶联剂处理液预处理后作为导电成分原料参与鞋材的制备，复合导电成分由导电粉体和导电纤维组成，在通过硬脂酸和偶联剂处理液预处理后得到复合导电成分相比现有技术中单独使用的碳粉和导电纤维，不易团聚、分散效果好，在鞋材原料中的添加量相比现有技术大大减少，且能在制成鞋材中形成有效导电网络使得鞋材导电效果良好、产品成本低廉、稳定性好。本发明采用的复合导电成分同时含有导电粉体和导电纤维，其中导电纤维起到骨干作用，通过导电纤维形成一个初步的导电网络，而导电粉体用于填充在导电网络的断开处，进一步完善网络的联通，形成四通八达的有效的导电网络。这样可以大大降低导电纤维和导电粉体的使用量，相比单独使用导电纤维和导电粉体，在达到同样导电性能的情况下， 能降低导电成分使用量，节省大量的原料成本。硬脂酸-偶联剂处理液预处理主要目的是降低复合导电成分团聚，偶联剂的本身作用是可促进导电粉体、导电纤维在有机基体中的分散，而偶联剂和硬脂酸的联合使用，在单独使用偶联剂或单独使用硬脂酸的基础上，更是大大提高了导电粉体和导电纤维在聚氯乙烯有机基体中的分散。这是因为硬脂酸通过偶联剂的桥接作用，连接在导电粉体和导电纤维上，进一步增加其空间位阻，抑制导电粉体的团聚以及导电纤维的团聚。增溶剂是为了增加PVC与各有机助剂之间的相容性。加入填料，以增加体系冲击强度，降低成本。本发明的制造方法中，既保证了实现鞋材良好的导电，又降低了鞋材中导电成分使用量，实现导电成分最大限度的资源利用率，降低了生产成本、提高规模化生产效率。
具体实施例方式下面结合几个具体的实施例，进一步说明本发明所提供的导电鞋材及其制造方法，以及结合现有导电鞋材说明通过本发明所提供的制造方法所得到的导电鞋材在导电性能、原料节省上的优势。本发明所采用的原料都为市售商品，可以购买得到。以下实施例中所给出的原料复合导电成分的重量份数是指未经硬脂酸和偶联剂预处理的复合导电成分的重量份数。实施例1(一)、导电鞋材由下列重量份数的原料制成聚氯乙烯25、助剂66、复合导电成分9(未经硬脂酸和偶联剂预处理的重量份数，后边实施例与此相同)，其中复合导电成分为金属纤维和导电碳粉，两者质量比为2 8。其中助剂中各组分的重量百分比分别为
邻苯二甲酸二辛酯 70% Ca/Zn热稳定剂 3.5% 碳酸氢钠1%
氯化聚乙烯4%
纳米碳酸钙18%
聚乙烯蜡3.5%( 二 )、导电鞋材的制造方法(1)预处理A、将硬脂酸和偶联剂按1 1的重量比加入乙醇中得到预处理溶液；B、将原料中金属纤维和导电碳粉加入上述预处理溶液中在70°C下反应，C、将反应后的产物放入真空干燥箱中烘烤干燥，完成预处理。(2)混炼将上述配比的原材料按一定顺序分批投入高速混合机中混合均勻，首先将PVC、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯和稳定剂(Ca/ai热稳定剂)加入混炼机高速混炼均勻， 混炼温度为80°c，然后将润滑剂聚乙烯蜡、填料纳米碳酸钙、发泡剂碳酸氢钠、复合导电成分等助剂分批次投入高速混合机中混合均勻，最后加入氯化聚乙烯，再次进行高速混炼得到混合均勻的物料。(3)挤出将混合均勻的物料加入到单螺杆或双螺杆挤出机中经塑化、挤出、切割得导电聚氯乙烯粒料；其中所采用螺杆挤出机类型可为冷拉条或磨面风冷挤出机。
(4)注塑用上述工序生产制得的导电聚氯乙烯粒料在160°C经注塑机注塑成型得到成品鞋材1，具体性能见表1。对比实施例1-1(一 )、导电鞋材由下列重量份数的原料制成聚氯乙烯25、助剂66、金属纤维9。其中助剂中各组分的重量百分比分别为
邻苯二甲酸二辛酯 70% Ca/Zn热稳定齐IJ3.5%
碳酸氢钠1%
氯化聚乙烯4%
纳米碳酸钙18%
聚乙烯蜡3.5%( 二 )、导电鞋材的制造方法采用实施例1同样的预处理步骤、混炼步骤、挤出步骤、注塑步骤，在此不再赘述， 得到成品鞋材1-1。对比实施例1-2 (一 )、导电鞋材由下列重量份数的原料制成聚氯乙烯25、助剂66、导电碳粉9。其中助剂中各组分的重量百分比分别为
邻苯二甲酸二辛酯 70% Ca/Zn热稳定齐IJ3.5%
碳酸氢钠1%
氯化聚乙烯4%
纳米碳酸钙18%
聚乙烯蜡3.5%( 二 )、导电鞋材的制造方法采用实施例1同样的预处理步骤、混炼步骤、挤出步骤、注塑步骤，在此不再赘述。 得到成品鞋材1-2，具体性能见表1。对比实施例1-3(一)、导电鞋材由下列重量份数的原料制成聚氯乙烯25、助剂66、复合导电成分 9。复合导电成分为金属纤维和碳粉，两者质量比为2 8；其中助剂中各组分的重量百分比分别为邻苯二甲酸二辛酯70%
Ca/Zn热稳定齐IJ3.5%
碳酸氢钠1%
氯化聚乙烯4%
纳米碳酸钙18%
聚乙烯蜡3.5%( 二 )、导电鞋材的制造方法采用实施例1同样的预处理步骤、混炼步骤、挤出步骤、注塑步骤，在此不再赘述。 得到成品鞋材1-3，但预处理步骤中只采用偶联剂溶解于乙醇中制成预处理溶液来预处理导电纤维和导电粉体。鞋材1-3具体性能见表1。对比实施例1-4(一)、导电鞋材由下列重量份数的原料制成聚氯乙烯25、助剂66、复合导电成分 9。复合导电成分为金属纤维和碳粉，两者质量比为2 8；其中助剂中各组分的重量百分比分别为
邻苯二甲酸二辛酯 70% Ca/Zn热稳定齐IJ3.5%
碳酸氢钠1%
氯化聚乙烯4%
纳米碳酸钙18%
聚乙烯蜡3.5%( 二 )、导电鞋材的制造方法采用实施例1同样的预处理步骤、混炼步骤、挤出步骤、注塑步骤，得到成品鞋材 1-4，在此不再赘述，但预处理步骤中只采用硬脂酸溶解于乙醇中制成预处理溶液来预处理导电纤维和导电粉体。鞋材1-4具体性能见表1。实施例2(一)、导电鞋材由下列重量份数的原料制成聚氯乙烯60、助剂20、复合导电成分 20，其中复合导电成分为导电碳纤维和导电钛白粉，两者质量比为7 3。其中助剂中各组分的重量百分比分别为邻苯二甲酸二辛酯90%偶氮二甲酰胺 5%Ca/Si 热稳定剂 5%(1)预处理A、将硬脂酸和偶联剂按1 2的重量比加入甲苯中得到预处理溶液；B、将原料中导电碳纤维和导电钛白粉加入上述预处理溶液中在110°C下回流反应；C、将反应后的产物放入真空干燥箱中90°C烘烤1 干燥，完成预处理。(2)混炼将定量配比的原材料按一定顺序分批投入高速混合机中混合均勻，即首先将PVC、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯和钙锌热稳定剂加入混炼机高速混炼均勻，混炼温度为50°c，然后将发泡剂偶氮二甲酰胺、复合导电成分分批次投入高速混合机中混合均勻。 (3)挤出将混合均勻的物料加入到单螺杆或双螺杆挤出机中经塑化、挤出、切割得导电聚氯乙烯粒料，所采用螺杆挤出机类型可为冷拉条或磨面风冷挤出机。(4)注塑用上述工序生产制得的导电聚氯乙烯粒料在160°C经注塑机注塑成型， 即得鞋材2。具体性能见表1。实施例3(一)、导电鞋材由下列重量份数的原料制成聚氯乙烯50、助剂43、复合导电成分 7，其中复合导电成分为镀金属纤维和导电金属粉，两者质量比为5 5。其中助剂中各组分的重量百分比分别为
邻苯二甲酸二丁酯30%
邻苯二甲酸二庚酯40%
Ca/Zn热稳定齐IJ3.5%
碳酸氢钠1%
氯化聚乙烯4%
纳米碳酸钙18%
聚乙烯蜡3.5%( 二 )、导电鞋材的制造方法(1)预处理A、将硬脂酸和偶联剂按1 2的重量比加入氯仿中得到预处理溶液；B、将原料中的镀金属纤维和导电金属粉加入上述预处理溶液中在60°C下回流反应；C、将反应后的产物放入真空干燥箱中90°C烘烤18h。(2)混炼将定量配比的原材料按一定顺序分批投入高速混合机中混合均勻，即首先将PVC、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二庚酯、稳定剂钙锌热稳定剂加入混炼机高速混炼均勻，混炼温度为110°c，然后将润滑剂聚乙烯蜡、填料纳米碳酸钙、发泡剂碳酸氢钠、预处理后的复合导电成分等助剂分批次投入高速混合机中混合均勻，最后加入氯化聚乙烯，再次进行高速混炼得到混合均勻的物料。。(3)挤出将混合均勻的物料加入到单螺杆或双螺杆挤出机中经塑化、挤出、切割得导电聚氯乙烯粒料，其中所采用螺杆挤出机类型可为冷拉条或磨面风冷挤出机。(4)注塑用上述工序生产制得的导电聚氯乙烯粒料在160°C经注塑机注塑成型， 即得鞋材3。具体性能见表1。
8
实施例4(一)、导电鞋材由下列重量份数的原料制成聚氯乙烯50、助剂43、复合导电成分 7，其中复合导电成分为镀金属纤维和导电金属粉，两者质量比为5 5。其中助剂中各组分的重量百分比分别为
邻苯二甲酸二辛酯87.5%
Ca/Zn热稳定剂4.5%
碳酸氢钠3%
氯化聚乙烯5%( 二 )、导电鞋材的制造方法(1)预处理A、将硬脂酸和偶联剂按1 2的重量比加入氯仿中得到预处理溶液；B、将原料中的镀金属纤维和导电金属粉加入上述预处理溶液中在60°C下回流反应；C、将反应后的产物放入真空干燥箱中90°C烘烤18h。(2)混炼将定量配比的原材料按一定顺序分批投入高速混合机中混合均勻，即首先将PVC、增塑剂和稳定剂加入混炼机高速混炼均勻，混炼温度为110°C，然后将润滑剂、 纳米碳酸钙、发泡剂碳酸氢钠、预处理后的复合导电成分等助剂分批次投入高速混合机中混合均勻，最后加入氯化聚乙烯，再次进行高速混炼得到混合均勻的物料。(3)挤出将混合均勻的物料加入到单螺杆或双螺杆挤出机中经塑化、挤出、切割得导电聚氯乙烯粒料，其中所采用螺杆挤出机类型可为冷拉条或磨面风冷挤出机。(4)注塑用上述工序生产制得的导电聚氯乙烯粒料在160°C经注塑机注塑成型， 即得鞋材4。具体性能见表1。实施例5(一)、导电鞋材由下列重量份数的原料制成聚氯乙烯50、助剂43、复合导电成分 7，其中复合导电成分为镀金属纤维和导电金属粉，两者质量比为5 5。其中助剂中各组分的重量百分比分别为
邻苯二甲酸二庚酯90%
Ca/Zn热稳定齐IJ3.5%
碳酸氢钠3%
氯化聚乙烯5%
聚乙烯蜡3.5%(二)、导电鞋材的制造方法(1)预处理
Α、将硬脂酸和偶联剂按1 2的重量比加入氯仿中得到预处理溶液；B、将原料中的镀金属纤维和导电金属粉加入上述预处理溶液中在60°C下回流反应；C、将反应后的产物放入真空干燥箱中90°C烘烤18h。(2)混炼将定量配比的原材料按一定顺序分批投入高速混合机中混合均勻，即首先将PVC、增塑剂和稳定剂加入混炼机高速混炼均勻，混炼温度为110°C，然后将润滑剂、 纳米碳酸钙、发泡剂碳酸氢钠、预处理后的复合导电成分等助剂分批次投入高速混合机中混合均勻，最后加入氯化聚乙烯，再次进行高速混炼得到混合均勻的物料。(3)挤出将混合均勻的物料加入到单螺杆或双螺杆挤出机中经塑化、挤出、切割得导电聚氯乙烯粒料，其中所采用螺杆挤出机类型可为冷拉条或磨面风冷挤出机。(4)注塑用上述工序生产制得的导电聚氯乙烯粒料在160°C经注塑机注塑成型， 即得鞋材5，具体性能见表1。实施例6(一)、导电鞋材由下列重量份数的原料制成聚氯乙烯50、助剂43、复合导电成分 7，其中复合导电成分为镀金属纤维和导电金属粉，两者质量比为5 5。其中助剂中各组分的重量百分比分别为
邻苯二甲酸二异癸酯 40% 邻苯二甲酸二异辛酯 36% Ca/Zn热稳定剂2%
对甲苯磺酰肼1%
氯化聚乙烯3%
纳米碳酸钙18%( 二 )、导电鞋材的制造方法(1)预处理A、将硬脂酸和偶联剂按1 2的重量比加入氯仿中得到预处理溶液；B、将原料中的镀金属纤维和导电金属粉加入上述预处理溶液中在60°C下回流反应；C、将反应后的产物放入真空干燥箱中90°C烘烤18h。(2)混炼将定量配比的原材料按一定顺序分批投入高速混合机中混合均勻，即首先将PVC、增塑剂和稳定剂加入混炼机高速混炼均勻，混炼温度为110°C，然后将润滑剂、 纳米碳酸钙、发泡剂对甲苯磺酰胼、预处理后的复合导电成分等助剂分批次投入高速混合机中混合均勻，最后加入氯化聚乙烯，再次进行高速混炼得到混合均勻的物料。(3)挤出将混合均勻的物料加入到单螺杆或双螺杆挤出机中经塑化、挤出、切割得导电聚氯乙烯粒料，其中所采用螺杆挤出机类型可为冷拉条或磨面风冷挤出机。(4)注塑用上述工序生产制得的导电聚氯乙烯粒料在160°C经注塑机注塑成型，CN 102504440 A 说明书9/9 页即得鞋材6，具体性能见表1。样品的体积电阻是按GB21148-2007的方法测得。每组样品随机抽取5个鞋底检测，测得5组数据，每组数据均是测得三次的平均值。表1鞋底的电气性能
权利要求
1.一种导电鞋材，其特征在于，所述导电鞋材包括以下重量份数的原料聚氯乙烯 25飞0、由导电纤维和导电粉体组成的复合导电成分7 20和助剂2(Γ67 ；所述复合导电成分在制备导电鞋材前先经硬脂酸-偶联剂处理液预处理。
2.根据权利要求1所述的导电鞋材，其特征在于，所述复合导电成分中，所述导电纤维和导电粉体质量比为2:8-7:3。
3.根据权利要求1所述的导电鞋材，其特征在于，所述导电纤维为导电碳纤维、镀金属纤维、导电金属纤维中的至少一种，所述导电粉体为导电钛白粉、导电金属粉、导电碳粉中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的导电鞋材，其特征在于，所述硬脂酸-偶联剂处理液预处理是将复合的导电纤维和导电粉体外包覆一层偶联剂和硬脂酸。
5.根据权利要求1所述的导电鞋材，其特征在于，所述硬脂酸-偶联剂处理液包括硬脂酸和偶联剂，其中硬脂酸偶联剂的质量比为1:1-1:2。
6.根据权利要求1所述的导电鞋材，其特征在于，所述助剂包括增塑剂、稳定剂、增溶齐U、发泡剂、润滑剂和填料，所述增塑剂、稳定剂、增溶剂、发泡剂、润滑剂和填料的重量百分比分别为 70%-90%、2%-5%、0%-5%、1%-5%、0% -3. 5%、0 %_18%。
7.根据权利要求1所述的导电鞋材，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二庚酯、邻苯二甲酸二异癸酯和邻苯二甲酸二异辛酯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的导电鞋材，其特征在于，所述发泡剂为碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、磺酰胼类化合物或亚硝基化合物，所述稳定剂为钙锌热稳定剂，所述增溶剂为氯化聚乙烯；所述润滑剂为聚乙烯蜡；所述填料为碳酸钙。
9.权利要求1-8任意一项所述的导电鞋材的制造方法，其特征在于，包括以下步骤(1)、预处理先将导电纤维和导电粉体经硬脂酸-偶联剂处理液预处理；(2)、混炼先将聚氯乙烯、增塑剂和稳定剂高速混炼，所述混炼的温度为50°C-IlO0C ； 然后再加入发泡剂、增溶剂、硬脂酸-偶联剂处理液预处理后的复合导电成分，进一步高速混炼得到混合均勻的物料；(3)、挤出将混炼后的物料加入到挤出机中塑化、挤出，再切割得导电聚氯乙烯粒料；(4)、注塑步骤(3)制得的导电聚氯乙烯粒料在160°C经注塑机注塑成型得到成品鞋材。
10.根据权利要求9所述的导电鞋材的制造方法，其特征在于，所述硬脂酸-偶联剂处理液预处理包括以下步骤A、将硬脂酸、偶联剂溶解于稀释剂中制成预处理溶液；B、将导电纤维和导电粉体加入预处理溶液中在60-110°C反应；C、将反应后的产物干燥；所述稀释剂为乙醇、甲苯、二甲苯或氯仿。
全文摘要
本发明公开了一种导电鞋材及其制造方法，导电鞋材由聚氯乙烯、导电纤维和导电粉体组成的复合导电成分和助剂制成；复合导电成分经硬脂酸-偶联剂处理液预处理。制造方法包括步骤(1)预处理先将导电纤维和导电粉体经硬脂酸-偶联剂处理液预处理；(2)混炼先将聚氯乙烯、增塑剂和稳定剂高速混炼；再加入发泡剂、增溶剂、硬脂酸-偶联剂处理液预处理后的复合导电成分混炼；(3)挤出将混炼后的物料塑化挤出，切割得到粒料；(4)注塑粒料在160℃经注塑机注塑成型得到成品鞋材。本发明导电鞋材中导电成分分散均匀、能形成有效导电网络、成本低廉。制造方法工艺简单、可大规模生产、成本低。
文档编号A43B1/14GK102504440SQ201110337968
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者张强, 王晓强, 管映亭, 陈斌 申请人:深圳市新纶科技股份有限公司