一种高耐磨防静电鞋的制作方法

本发明涉及到电力领域中的静电防护，具体的说是一种高耐磨防静电鞋。

背景技术

静电是一种客观的自然现象，产生的方式多种，如接触、摩擦、剥离等。静电防护技术，如电子工业、半导体、石油工业、兵器工业、纺织工业、橡胶工业以及兴航与军事领域的静电危害，寻求减少静电造成的损失。人体自身的动作或与其他物体的接触，分离，摩擦或感应等因素，可以产生几千伏甚至上万伏的静电。

静电在多个领域造成严重危害。摩擦起电和人体静电是电子工业中的两大危害。在某些领域中，为了防止静电对产品或者系统造成危害，需要在进入这些场合或生产过程中使用人体静电防护系统，人体静电防护系统主要有防静电手腕带，脚腕带，工作服、鞋袜、帽、手套或指套等组成，具有静电泄露，中和与屏蔽等功能。

防静电鞋是电子半导体器件、电子计算机、电子通讯设备和集成电路等微电子工业的生产车间和高级试验室为减少或消除静电危害而穿着的一种工作鞋。防静电鞋可以将静电从人体导向大地，从而消除人体静电，同时还有效地抑制了人员在无尘室中的走动所产生的灰尘。适合于制药厂、食品厂、电子厂洁净车间、实验室等。防静电鞋采用散电材料pu或pvc材料来制作，能有效泄露静电，同防静电服一起构成完整的防静电体系。现有制作防静电鞋的散电材料pu或pvc材料一般都是通过添加抗静电剂的方式来实现静电防护功能，这种方式获得的材料导致其静电防护效果和耐磨性均不理想。

技术实现要素：

为了解决现有防静电鞋子耐磨性和防静电效果不理想的问题，本发明提供了一种高耐磨防静电鞋，该种防静电鞋，其鞋底是三层结构，最内层为抑菌内衬层，该层和鞋面的材料一致，都添加有导电组分和抑菌组分，不仅能够将产生的静电导走，而且还能起到抑菌防脚臭的效果；而鞋底的中间为石墨通过特殊方法制成的导静电层，能够将抑菌内衬层引导的静电传递给最下层的金属薄板上，进而通过金属接地板接地导走，而金属接地板之间填充有聚氨酯耐磨块，不仅重量轻，而且其中添加的改性导电颗粒和改性填料能够起到引导静电、增强耐磨性的作用。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高耐磨防静电鞋，包括具有松紧口的鞋面和鞋底，所述鞋底为多层结构，包括与鞋面一体成型的抑菌内衬层，在抑菌内衬层的下部依次设置有导静电层和金属薄板，在金属薄板的下表面上垂直设置有若干金属接地板，且金属接地板与金属薄板配合形成若干隔间，在隔间内填充聚氨酯耐磨块。

本发明的一种优选实施方案中，所述抑菌内衬层与鞋面的材质相同，按照重量比，所述抑菌内衬层和鞋面由70-80份的聚氯乙烯、6-8份的导电组分、8-10份的抑菌组分、5-7份的聚乙烯醇纤维和0.6-1份的端基聚异丁烯混炼制成，其中，所述导电组分的制备方法为，将3-5重量份的纳米铝粉加入到20-24重量份的十二烷基苯磺酸钠和10-12重量份的月桂酸的混合液中，并以500-600w、25-30khz的超声波分散20-30min，而后再以700-800w的微波辐射处理4-6min，最后再以真空抽滤的方式获得粉体，并将其在40-60℃的条件下烘干即得到导电组分；

所述抑菌组分的制备方法为：先将文竹绿叶、仙人掌和夹竹桃绿叶以1:5-6:2-3的质量比混合，而后采用物理挤压的方法获得其汁液，将该汁液与乙醇、海泡石粉按10:4-5:1-2的质量比混合后，向其中施加800-1000w、40-50khz的超声波震荡处理20-30min，之后在50-60℃的条件下烘干得到混合粉末，再将该混合粉末与硅烷偶联剂、全硫化丁腈粉末橡胶以40-50:1-2:6-8的质量比混合均匀即制得抑菌组分。

本发明上一种实施方案的进一步优化方案为，所述聚乙烯醇纤维在使用前先经过以下处理：首先，将甲基丙烯酰胺与水按照1：2的比例混合形成液体体系a，同时将阴离子表面活性剂与环己烷按照1：10的比例混合形成液体体系b，再将液体a与液体b按照1:1的体积比缓慢混合搅拌均匀形成乳液体系；

其次，将聚乙烯醇纤维浸入到制备的乳液体系中，再向其中加入聚乙烯醇纤维重量0.1%的过氧化苯甲酸特丁酯，而后利用60co-γ射线辐照处理，辐照剂量为20-40kgy，辐照完成后在惰性气体保护条件下，以60-70℃的条件进行反应1-2h，捞出聚乙烯醇纤维后，循环用丙酮和水清洗3-5次，并在不超过30℃的条件下风干，即完成聚乙烯醇纤维的处理。

本发明的另一种优选实施方案为，所述导静电层的制备方法为，按照重量比，将1-2份的硅烷偶联剂加入到50份的无水乙醇中形成含偶联剂的乙醇溶液，而后再将25-30份的石墨粉加入到含偶联剂的乙醇溶液搅拌均匀，蒸干溶剂乙醇，得到改性石墨粉，再将改性石墨粉、聚氯乙烯、端基聚异丁烯以10-12:3-5:0.1的质量比混合均匀后以模压成型的方式压制而成。

本发明的再一种优选实施方案为，所述聚氨酯耐磨块由94-98份的聚醚多元醇、30-32份的甲苯二异氰酸酯、14-15份的丙二醇、6-7份的聚烯烃、7-8份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、8-10份的改性导电颗粒和10-12份的改性填料制成，所述改性填料由海泡石绒粉、二氧化硅粉和复合改性剂以7:2:1的质量比混合制成，所述复合改性剂由十七氟癸基三甲氧基硅烷、n-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和邻苯二甲酸酐组成，且三者的摩尔比为4:2:1；所述改性导电颗粒的制备方法为，将甲基丙烯酰胺与水按照1：2的比例混合形成液体体系a，将阴离子表面活性剂与环己烷按照1：10的比例混合形成液体体系b，将液体体系a与液体体系b按照1:1的体积比缓慢混合搅拌均匀形成乳液体系，再将氧化锰和纳米铝粉以4:1的质量比混合加入到乳液体系中，向其中加入氧化锰和纳米铝粉总重量0.1%的过氧化苯甲酸特丁酯，并利用60co-γ射线辐照处理，辐照剂量为60-80kgy，而后在惰性气体保护条件下，以60-70℃进行反应1-2h，过滤后，循环用丙酮和水清洗3-5次，并在不超过30℃的条件下风干，即得到改性导电颗粒。

本发明上一种优选实施方案中，所述聚氨酯耐磨块的制备方法如下：

1）制备改性填料

①按照上述的比例分别称取海泡石绒粉、二氧化硅粉、十七氟癸基三甲氧基硅烷、n-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和邻苯二甲酸酐，备用；

②将步骤①中的海泡石绒粉、二氧化硅粉混合均匀，而后依次向其中加入十七氟癸基三甲氧基硅烷和n-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷后搅拌均匀后放置40min，而后再向其中加入称量好的邻苯二甲酸酐搅拌均匀后静置60min以使其充分反应，备用；

③将步骤②制得的混合物在1000pa的真空条件下加热到200℃并保持90min后，自然冷却即得到改性填料；

2）制备改性导电颗粒

将甲基丙烯酰胺与水按照1：2的比例混合形成液体体系a，将阴离子表面活性剂与环己烷按照1：10的比例混合形成液体体系b，将液体体系a与液体体系b按照1:1的体积比缓慢混合搅拌均匀形成乳液体系，再将氧化锰和纳米铝粉以4:1的质量比混合加入到乳液体系中，向其中加入氧化锰和纳米铝粉总重量0.1%的过氧化苯甲酸特丁酯，并利用60co-γ射线辐照处理，辐照剂量为60-80kgy，而后在惰性气体保护条件下，以60-70℃进行反应1-2h，过滤后，循环用丙酮和水清洗3-5次，并在不超过30℃的条件下风干，即得到改性导电颗粒；

3）按照上述的比例分别称取聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、丙二醇、聚烯烃、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、步骤2）制备的改性导电颗粒和步骤1）制备的改性填料，然后将聚醚多元醇在120℃熔化后向其中加入甲苯二异氰酸酯和丙二醇混炼25min，而后再向其中依次加入聚烯烃和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，待两者融化后加入改性填料和改性导电颗粒拌合均匀后在模具内压制成型即得到聚氨酯耐磨块。

本发明的又一种优选实施方案为，所述抑菌内衬层、导静电层、金属薄板和聚氨酯耐磨块的厚度分别为2mm、1mm、0.5mm和5mm，且在抑菌内衬层、导静电层、金属薄板、聚氨酯耐磨块以及鞋面上对应位置设置有若干穿线孔，通过在这些穿线孔内穿入金属丝将鞋面和鞋底组装起来。

本发明的又再一种优选实施方案为，所述金属接地板的底部与聚氨酯耐磨块的底面平齐，且在聚氨酯耐磨块的底面设置有防滑纹。

有益效果：本发明的鞋底是三层结构，最内层为抑菌内衬层，该层和鞋面的材料一致，都添加有导电组分和抑菌组分，不仅能够将产生的静电导走，而且还能起到抑菌防脚臭的效果；而鞋底的中间层为石墨通过特殊方法制成的导静电层，能够将抑菌内衬层引导的静电传递给最下层的金属薄板上，进而通过金属接地板接地导走，而金属接地板之间填充有聚氨酯耐磨块，不仅重量轻，而且其中添加的改性导电颗粒和改性填料能够起到引导静电、增强耐磨性的作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

附图标记：1、鞋面，101、松紧口，2、鞋底，201、抑菌内衬层，202、导静电层，203、金属薄板，204、聚氨酯耐磨块，205、金属接地板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的阐述。

如图1所示，一种高耐磨防静电鞋，包括具有松紧口101的鞋面1和鞋底2，所述鞋底2为多层结构，包括与鞋面1一体成型的抑菌内衬层201，在抑菌内衬层201的下部依次设置有导静电层202和金属薄板203，在金属薄板203的下表面上垂直设置有若干金属接地板205，且金属接地板205与金属薄板203配合形成若干隔间，在隔间内填充聚氨酯耐磨块204。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定：

本发明的一种优选实施方案中，所述抑菌内衬层201与鞋面1的材质相同，按照重量比，所述抑菌内衬层201和鞋面1由70-80份的聚氯乙烯、6-8份的导电组分、8-10份的抑菌组分、5-7份的聚乙烯醇纤维和0.6-1份的端基聚异丁烯混炼制成，其中，所述导电组分的制备方法为，将3-5重量份的纳米铝粉加入到20-24重量份的十二烷基苯磺酸钠和10-12重量份的月桂酸的混合液中，并以500-600w、25-30khz的超声波分散20-30min，而后再以700-800w的微波辐射处理4-6min，最后再以真空抽滤的方式获得粉体，抽滤膜的孔径为60nm、真空压强为50-60mpa，并将其在40-60℃的条件下烘干即得到导电组分；

所述抑菌组分的制备方法为：先将文竹绿叶、仙人掌和夹竹桃绿叶以1:5-6:2-3的质量比混合，而后采用物理挤压的方法获得其汁液，将该汁液与乙醇、海泡石粉按10:4-5:1-2的质量比混合后，向其中施加800-1000w、40-50khz的超声波震荡处理20-30min，之后在50-60℃的条件下烘干得到混合粉末，再将该混合粉末与硅烷偶联剂、全硫化丁腈粉末橡胶以40-50:1-2:6-8的质量比混合均匀即制得抑菌组分。

制备上述抑菌内衬层201和鞋面1材质的步骤如下：先按照上述的方法制备抑菌组分和导电组分，而后按照所述的比例分别称取各组分，将聚氯乙烯、导电组分、抑菌组分、聚乙烯醇纤维和端基聚异丁烯混合均匀后以模压成型的方式分别制成鞋面1和抑菌内衬层201，而后再利用金属丝代替纱线将两者连接为一体结构。

在本方案中，导电组分是以纳米铝粉为主体，经特殊方式改性而成，改性过程中，当表面活性剂与纳米铝粉表面接触时，由于表面活性剂十二烷基苯磺酸钠是由亲水的极性和憎水的非极性基团两部分构成，且纳米铝粉表面含有大量极性基团，因此在微波的作用下，表面活性剂更加容易被吸附在纳米铝粉表面，而非极性基团则自由展露在粉体外侧，从而得到改性纳米铝粉；改性纳米铝粉加入到聚氯乙烯基体中，具有良好的相容性，而且纳米铝粉的极性基团被非极性基团所取代后，其表面活性能大大降低，使改性纳米铝粉能够稳定的分布在聚氯乙烯中，在受到外界冲击作用力时，聚氯乙烯能有效地将载荷转移到高机械强度的改性纳米铝粉上，从而大大提高了强度和耐拉伸能力；

而抑菌组分是采用文竹、仙人掌和夹竹桃叶进行压榨获得汁液，而后将汁液与海泡石粉和乙醇混合进行超声波震荡处理并烘干，由于震荡处理，能够使汁液进入到海泡石粉的内部空间中，在烘干后，文竹、仙人掌和夹竹桃叶中的有效抑菌成分能够最大程度的保存在海泡石粉上，而处理后得到的海泡石粉与硅烷偶联剂、全硫化丁腈粉末橡胶混合后作为抑菌组分加入到聚氯乙烯中后，由于硅烷偶联剂的存在，能够对海泡石粉进行表面改性处理，使其表面接枝硅羟基，从而使其能够与聚氯乙烯更好的结合，而全硫化丁腈粉末橡胶的存在，不仅能够起到辅助海泡石粉分散的作用，而且能够显著提高聚氯乙烯的韧性和耐磨性。

为了提高文竹、仙人掌和夹竹桃叶中抑菌成分的有效提取率，所述采用物理挤压的方法获得其汁液之前，先将混合后的文竹绿叶、仙人掌和夹竹桃绿叶进行以下处理：先将质量浓度为10%的氢氧化钠溶液中浸泡10min以破坏其表面蜡质层和细胞壁，而后将其浸泡到清水中1-2h使细胞充分吸水，最后再将其捞出进行物理挤压获得其汁液。

为了提高鞋面1和抑菌内衬层201的防静电性能，上一种实施方案的进一步优化方案为，所述聚乙烯醇纤维在使用前先经过以下处理：首先，将甲基丙烯酰胺与水按照1：2的比例混合形成液体体系a，同时将阴离子表面活性剂与环己烷按照1：10的比例混合形成液体体系b，再将液体a与液体b按照1:1的体积比缓慢混合搅拌均匀形成乳液体系；

其次，将聚乙烯醇纤维浸入到制备的乳液体系中，再向其中加入聚乙烯醇纤维重量0.1%的过氧化苯甲酸特丁酯，而后利用60co-γ射线辐照处理，辐照剂量为20-40kgy，辐照完成后在惰性气体保护条件下，以60-70℃的条件进行反应1-2h，捞出聚乙烯醇纤维后，循环用丙酮和水清洗3-5次，并在不超过30℃的条件下风干，即完成聚乙烯醇纤维的处理。

聚乙烯醇纤维加入到甲基丙烯酰胺、阴离子表面活性剂形成的乳液体系，这样在过氧化苯甲酸特丁酯的激发作用和伽马射线的辐照作用下，能够对聚乙烯醇纤维的表面进行接枝改性，能够在其表面接枝亲水性基团，不仅提高聚乙烯醇纤维的吸水性能，使最终获得产品的吸水性能提升，提高静电传导，而且能够使其能够更加容易与聚氯乙烯基体结合，从而提高了聚氯乙烯基体的强度。

本发明的另一种优选实施方案为，所述导静电层202的制备方法为，按照重量比，将1-2份的硅烷偶联剂加入到50份的无水乙醇中形成含偶联剂的乙醇溶液，而后再将25-30份的石墨粉加入到含偶联剂的乙醇溶液搅拌均匀，蒸干溶剂乙醇，得到改性石墨粉，再将改性石墨粉、聚氯乙烯、端基聚异丁烯以10-12:3-5:0.1的质量比混合均匀后以模压成型的方式压制而成。

在该方案中，由于石墨粉经过了硅烷偶联剂的处理，使其表面性能发生改变，这样使其能够在端基聚异丁烯的作用下更加均匀的分散在聚氯乙烯中，而且由于硅烷偶联剂的存在，使其能够与聚氯乙烯结合性能提高。

本发明的再一种优选实施方案为，所述聚氨酯耐磨块204由94-98份的聚醚多元醇、30-32份的甲苯二异氰酸酯、14-15份的丙二醇、6-7份的聚烯烃、7-8份的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、8-10份的改性导电颗粒和10-12份的改性填料制成，所述改性填料由海泡石绒粉、二氧化硅粉和复合改性剂以7:2:1的质量比混合制成，所述复合改性剂由十七氟癸基三甲氧基硅烷、n-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和邻苯二甲酸酐组成，且三者的摩尔比为4:2:1；所述改性导电颗粒的制备方法为，将甲基丙烯酰胺与水按照1：2的比例混合形成液体体系a，将阴离子表面活性剂与环己烷按照1：10的比例混合形成液体体系b，将液体体系a与液体体系b按照1:1的体积比缓慢混合搅拌均匀形成乳液体系，再将氧化锰和纳米铝粉以4:1的质量比混合加入到乳液体系中，向其中加入氧化锰和纳米铝粉总重量0.1%的过氧化苯甲酸特丁酯，并利用60co-γ射线辐照处理，辐照剂量为60-80kgy，而后在惰性气体保护条件下，以60-70℃进行反应1-2h，过滤后，循环用丙酮和水清洗3-5次，并在不超过30℃的条件下风干，即得到改性导电颗粒。

本发明上一种优选实施方案中，所述聚氨酯耐磨块204的制备方法如下：

1）制备改性填料

①按照上述的比例分别称取海泡石绒粉、二氧化硅粉、十七氟癸基三甲氧基硅烷、n-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和邻苯二甲酸酐，备用；

②将步骤①中的海泡石绒粉、二氧化硅粉混合均匀，而后依次向其中加入十七氟癸基三甲氧基硅烷和n-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷后搅拌均匀后放置40min，而后再向其中加入称量好的邻苯二甲酸酐搅拌均匀后静置60min以使其充分反应，备用；

③将步骤②制得的混合物在1000pa的真空条件下加热到200℃并保持90min后，自然冷却即得到改性填料；

2）制备改性导电颗粒

将甲基丙烯酰胺与水按照1：2的比例混合形成液体体系a，将阴离子表面活性剂与环己烷按照1：10的比例混合形成液体体系b，将液体体系a与液体体系b按照1:1的体积比缓慢混合搅拌均匀形成乳液体系，再将氧化锰和纳米铝粉以4:1的质量比混合加入到乳液体系中，向其中加入氧化锰和纳米铝粉总重量0.1%的过氧化苯甲酸特丁酯，并利用60co-γ射线辐照处理，辐照剂量为60-80kgy，而后在惰性气体保护条件下，以60-70℃进行反应1-2h，过滤后，循环用丙酮和水清洗3-5次，并在不超过30℃的条件下风干，即得到改性导电颗粒；

3）按照上述的比例分别称取聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、丙二醇、聚烯烃、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、步骤2）制备的改性导电颗粒和步骤1）制备的改性填料，然后将聚醚多元醇在120℃熔化后向其中加入甲苯二异氰酸酯和丙二醇混炼25min，而后再向其中依次加入聚烯烃和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，待两者融化后加入改性填料和改性导电颗粒拌合均匀后在模具内压制成型即得到聚氨酯耐磨块204。

本方案中的聚烯烃选用熔融指数(mi)为40～100g/10min的聚烯烃，优选为线性低密度聚乙烯。

而复合改性剂由十七氟癸基三甲氧基硅烷、n-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和邻苯二甲酸酐组成，当使用复合改性剂对填料进行改性时，海泡石绒粉、二氧化硅粉先与十七氟癸基三甲氧基硅烷和n-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷混合，使得这些填料粉体的表面能够接枝具有较高反应活性的氨基，这些氨基在加入邻苯二甲酸酐时，能够与酸酐基团发生酰胺化反应，进而在高温条件下脱水环化形成酰亚胺基团，该基团具有强烈的极性和刚性，极性使得聚氨酯发生微相分离，产生疏松相和紧密相，疏松相为聚氨酯分子的内旋转提供足够空间，最终使其呈现出高弹性；紧密相保持一定的吸引力，可以显著提高聚氨酯材料的撕裂强度；刚性可以显著提高其耐磨性等其它机械性能；

同时，在本方案中，改性导电颗粒是将甲基丙烯酰胺、阴离子表面活性剂形成乳液体系，而后将其附着在氧化锰和纳米铝粉表面，这样在过氧化苯甲酸特丁酯的激发作用和伽马射线的辐照作用下，能够对氧化锰和纳米铝粉的表面进行接枝改性，不仅能够使其更加均匀的分散在聚氨酯基体中，而且增强了与聚氨酯基体的结合强度。

本发明的又一种优选实施方案为，所述抑菌内衬层201、导静电层202、金属薄板203和聚氨酯耐磨块204的厚度分别为2mm、1mm、0.5mm和5mm，且在抑菌内衬层201、导静电层202、金属薄板203、聚氨酯耐磨块204以及鞋面1上对应位置设置有若干穿线孔，通过在这些穿线孔内穿入金属丝将鞋面和鞋底2组装起来。

本发明的又再一种优选实施方案为，所述金属接地板205的底部与聚氨酯耐磨块204的底面平齐，且在聚氨酯耐磨块204的底面设置有防滑纹。