一种耐磨鞋底及其制造方法与流程

本技术涉及鞋底材料的，尤其是涉及一种耐磨鞋底及其制造方法。

背景技术：

1、鞋子是一种穿在脚上的物品，是人们生活中必不可少的必需品，用于保护脚部、防磨损脚底和保暖等效果，随着人们生活水平的不断提高，人们越来越追求舒适的物质享受，质轻、舒适、耐磨、高弹和价格便宜的鞋子越来越受到人们的追捧。

2、鞋子处在最接近地面的位置，承受着人体重量、地面摩擦力和时间的共同作用，长时间的走路、跑步、行走等过程中产生的物理摩擦会磨损鞋底，从而造成了鞋子的损坏。

3、现有技术中，往往在鞋底的底面设置薄薄的牛筋层来减少磨损，虽然牛筋层具有一定的耐磨效果，但随着鞋子的使用，薄薄的牛筋层总会消耗完，进而进一步磨损鞋底。

技术实现思路

1、为了改善鞋底耐磨性较差的问题，本技术提供了一种耐磨鞋底及其制造方法。

2、本技术提供了一种耐磨鞋底，采用如下的技术方案：

3、一种耐磨鞋底，以重量份数计，包括以下原料：丁苯橡胶32-38份、顺丁橡胶25-30份、聚苯乙烯树脂6-10份、耐磨填料10-15份、抗裂复合纤维8-12份、硬脂酸1-3份、硅烷偶联剂3-5份和抗氧化剂1-3份；

4、所述耐磨填料由质量比为1:0.5-0.8:0.1-0.3的纳米二氧化硅、改性沸石粉及纳米纤维素混合而成；

5、所述抗裂复合纤维由质量比为1:0.2-0.6:0.03-0.08的改性聚丙烯纤维、甘蔗渣及玉米淀粉混合而成。

6、通过采用上述技术方案，丁苯橡胶和顺丁橡胶作为鞋底材料具有优良的耐老化、耐热、耐磨耗、弹性和柔软性，聚苯乙烯树脂作为鞋底材料具有优良耐磨性、隔热保温、耐酸碱、抗腐蚀性能，耐磨填料和抗裂复合纤维配合均能够进一步增加鞋底的耐磨性，硬脂酸的加入，不仅能够分散体系组分，使各组分混合均匀，而且用作活化剂，提高鞋底的耐磨性；硅烷偶联剂能够增加鞋底材料的粘合性，提高各组分之间的分散性，有助于鞋底的成型；抗氧化剂的加入提高了鞋底材料的耐黄变性，能够延长鞋子的使用寿命。

7、耐磨填料能够增强鞋底材料的耐磨性和力学性能，纳米二氧化硅具有较好的力学性能和耐磨性，改性沸石粉作为补强剂除具有一定的补强性能外，还具有吸附甲醛、氨氮等有害气体，减轻鞋底的异味；改性沸石粉具有很多大小均一的孔穴和通道，具有较大的比表面积，纳米二氧化硅能够负载在改性沸石粉的孔穴和通道内，从而增加鞋底材料的强度、韧性和耐磨性和抗老化性；纳米纤维素具有纳米纤维形态，具有补强性能，能够负载在改性沸石粉的表面以及孔道内，与纳米二氧化硅、改性沸石粉形成网状结构，进一步增加改性沸石粉韧性、强度和耐磨性。

8、抗裂复合纤维能够增加鞋底材料的力学性能和耐磨性，改性聚丙烯纤维具有高强度、高韧性、良好的耐化学性，甘蔗渣的结构是空间三维结构，结构较为致密，空间复杂度高，使其在力学性能上表现更加强韧，改性聚丙烯纤维能够负载在甘蔗渣的结构中，形成三维网络结构，进一步增加抗裂复合纤维的韧性、耐磨性等力学性能，玉米淀粉作为补强填料，能够改性聚丙烯纤维、甘蔗渣之间的相容性，进一步填充体系结构中的缝隙，进而进一步增强抗裂复合纤维的结构强度和力学性能。

9、优选的，所述改性沸石粉的制备方法，包括如下步骤：

10、(1)将沸石粉分散于去离子水中，然后加入氢氧化钠溶液，在温度60-65℃下搅拌30-45min，水洗，再在380-390℃下煅烧，粉碎过筛，得到预处理沸石粉；

11、(2)将步骤(1)得到的预处理沸石粉分散于无水乙醇中，然后加入纳米二氧化钛，搅拌30-50min，然后加入羟丙基纤维素，在温度55-60℃下搅拌，过滤、干燥，得到混合物。

12、通过采用上述技术方案，氢氧化钠溶液对沸石粉进行一定程度的剥蚀，增大了沸石粉的比表面积，然后煅烧，进一步去除沸石粉结构中的有机杂质，进一步增大了沸石粉结构中的空隙。

13、纳米二氧化钛具有填充、防老化、耐酸碱和补强作用，纳米二氧化钛能够负载在沸石粉结构的空隙中，由于纳米二氧化钛的高比表面积效应能够增加分子间的接触面积和交联强度，进而增加了沸石粉的结构强度和力学性能，在后续应用于鞋底材料中，能够提高鞋底材料的扯断伸长率等力学性能。

14、羟丙基纤维素具有一定的粘性和固体分散性，能够均匀的分散沸石粉和纳米二氧化钛，而且增加沸石粉和纳米二氧化钛之间的粘结性，能够对沸石粉和纳米二氧化钛表面进行包覆，进而改善了沸石粉的结构强度和力学性能，在后续应用于鞋底材料中，进一步改善鞋底材料的耐磨性、结构强度和力学性能。

15、优选的，所述沸石粉、纳米二氧化钛和羟丙基纤维素的质量比为1:0.3-0.8:0.06-0.09。

16、通过采用上述技术方案，进一步限定沸石粉、纳米二氧化钛和羟丙基纤维素的质量比在一定的范围内，得到力学性能较优、耐磨性较强的改性沸石粉，纳米二氧化钛能够负载在沸石粉的结构中，羟丙基纤维素能够增加沸石粉和纳米二氧化钛之间的粘结性，进一步改善沸石粉的力学性能，后续应用于鞋材材料中，进而改善鞋材材料的力学性能和耐磨性。

17、优选的，步骤(2)中，所述搅拌的速率为350-400r/min，搅拌的时间为2-3h。

18、通过采用上述技术方案，沸石粉和纳米二氧化钛在溶液中容易发生团聚现象，设定合适的搅拌速率，有助于分散沸石粉和纳米二氧化钛，减少沸石粉和纳米二氧化钛团聚的机率，有助于沸石粉和纳米二氧化钛的均匀分散性，进而保障后续改性沸石粉的相应性能。

19、优选的，所述改性聚丙烯纤维的制备方法，包括如下步骤：

20、(1)将聚丙烯纤维分散于硫酸溶液中，在温度为65-70℃下超声1-2h，然后水洗，再分散于无水乙醇中，加入十八烷基硅三醇，搅拌均匀，过滤，干燥，得到混合物一；

21、(2)将步骤(1)得到的混合物一分散于无水乙醇中，然后加入碳纳米管，在温度为75-80℃下搅拌1-2h，过滤，干燥，得到混合物二；

22、(3)将步骤(2)得到的混合物二分散于去离子水中，然后加入硅溶胶，在温度为80-85℃下搅拌2-3h，过滤，干燥，得到改性聚丙烯纤维。

23、通过采用上述技术方案，采用硫酸溶液对聚丙烯纤维的表面进行一定程度的剥蚀，使得聚丙烯纤维的表面变得粗糙，出现微孔结构，然后加入十八烷基硅三醇，进一步增加聚丙烯纤维表面附着力和粘附性，有助于后续与其他组分配合。

24、碳纳米管具有较强的力学性能和耐磨性，能够负载在聚丙烯纤维的表面，进而改善聚丙烯纤维的结构强度和耐磨性，硅溶胶具有一定的弹性，结构中含有无数胶团产生的无数网络结构空隙，具有一定的吸附作用，一部分的碳纳米管能够负载在硅溶胶的结构中，硅溶胶能够吸附在聚丙烯纤维的表面，形成三维网络结构，进一步改善了聚丙烯纤维的结构强度、耐磨性和力学性能。

25、优选的，所述聚丙烯纤维、碳纳米管和硅溶胶的质量比为1:0.2-0.5:0.03-0.06。

26、通过采用上述技术方案，进一步限定聚丙烯纤维、碳纳米管和硅溶胶的质量比在合适的范围内，得到力学性能较优、耐磨性较强的改性聚丙烯纤维，碳纳米管能够负载在聚丙烯纤维的表面，同时碳纳米管还能够负载在硅溶胶的结构中，硅溶胶能够与聚丙烯纤维相互吸附，进而负载在聚丙烯纤维的表面，形成网络结构，进一步改善聚丙烯纤维的力学性能，后续应用于鞋材材料中，进而改善鞋材材料的力学性能和耐磨性。

27、优选的，步骤(1)中，加入十八烷基硅三醇后，升高搅拌温度，在温度为80-85℃下搅拌均匀。

28、通过采用上述技术方案，采用分段温度进行加热处理，先低温进行加热搅拌，然后十八烷基硅三醇后再升高温度加热搅拌，使得各组分充分混合均匀，有助于后续与其他组分的配合，进而保证制备的改性聚丙烯纤维的性能。

29、优选的，所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂1790中的一种或几种。

30、通过采用上述技术方案，抗氧剂的使用，提高鞋材材料的抗氧化性能，减少鞋材材料黄变的机率，进而延长鞋材材料的使用寿命。

31、第二方面，本技术还提供了一种耐磨鞋底的制备方法，包括以下步骤：

32、(1)制备耐磨填料：将纳米二氧化硅、改性沸石粉和纳米纤维素混合均匀，搅拌1-2h，得到耐磨填料；

33、(2)制备抗裂复合纤维：将改性聚丙烯纤维、甘蔗纤维粒和玉米淀粉混合均匀，搅拌1-2h，得到抗裂复合纤维；

34、(3)将丁苯橡胶、顺丁橡胶、聚苯乙烯树脂、硬脂酸、硅烷偶联剂和抗氧化剂进行塑炼20-25min，温度为50-60℃，得到塑炼母胶；将耐磨填料、抗裂复合纤维加入至塑炼母胶中，混合均匀，以62-65℃、50-55rpm进行共混密炼15-20min，得到混炼胶；将混炼胶进行开炼下片，得到橡胶片；将橡胶片定型、修边、磨边、喷漆后，得到所述耐磨鞋底。

35、通过采用上述技术方案，先分别制备耐磨填料和抗裂复合纤维，最后再制备鞋底材料，采用上述分步骤进行混合制备一种耐磨鞋底，使各原料混合均匀，操作简单，容易加工，共同改善鞋底的力学强度和耐磨性，有助于后续的工业化生产。

36、优选的，所述开炼下片的温度为58-60℃，下片厚度为7-8mm，裁切宽度为80-90mm。

37、通过采用上述技术方案，设置合适的开炼下片的参数，得到各方面性能较好的橡胶片，进而有助于后续鞋底的制备。

38、综上所述，本技术具有如下有益效果：

39、1、本技术中丁苯橡胶和顺丁橡胶作为鞋底材料具有优良的耐老化、耐热、耐磨耗、弹性和柔软性，聚苯乙烯树脂作为鞋底材料具有优良耐磨性、隔热保温、耐酸碱、抗腐蚀性能，耐磨填料和抗裂复合纤维配合均能够进一步增加鞋底的耐磨性，硬脂酸的加入，不仅能够分散体系组分，使各组分混合均匀，而且用作活化剂，提高鞋底的耐磨性。

40、2、本技术中纳米二氧化硅具有较好的力学性能和耐磨性，改性沸石粉作为补强剂除具有一定的补强性能，具有较大的比表面积，纳米二氧化硅能够负载在改性沸石粉的孔穴和通道内，从而增加鞋底材料的强度、韧性和耐磨性和抗老化性；纳米纤维素具有纳米纤维形态，具有补强性能，能够负载在改性沸石粉的表面以及孔道内，与纳米二氧化硅、改性沸石粉形成网状结构，进一步增加改性沸石粉韧性、强度和耐磨性。

41、3、本技术中改性聚丙烯纤维具有高强度、高韧性、良好的耐化学性，甘蔗渣的结构是空间三维结构，改性聚丙烯纤维能够负载在甘蔗渣的结构中，形成三维网络结构，增加抗裂复合纤维的韧性、耐磨性等力学性能，玉米淀粉作为补强填料，能够改性聚丙烯纤维、甘蔗渣之间的相容性，进一步填充体系结构中的缝隙，进而增强抗裂复合纤维的结构强度和力学性能。