本申请涉及发泡材料,具体地,涉及一种基于生物质原料的鞋材组合物和发泡鞋材。
背景技术:
1、环保是鞋材应用发展的大趋势,除了工艺的发展,比如采用超临界流体发泡技术,还有材料的发展,比如采用生物质原料。生物质原料是指利用可再生生物质,包括农作物、树木、其他植物及其残体和内含物为原料,通过生物、化学和物理等方法制备的一类新材料。采用生物质原料可以减少对石油类原材料的使用,避免石油基原料在生产制造使用过程中对于环境的破坏。
2、应用于鞋材的聚合物材料有乙烯醋酸乙烯酯共聚物eva、热塑性聚氨酯弹性体tpu、热塑性聚酰胺弹性体tpae、聚烯烃弹性体poe和三元乙丙橡胶epdm等,这些聚合物都已经有了对应的生物质聚合物。
3、但是,直接将原来的石油基原料替换为生物质原料,在成型以及产品性能上存在差异,尤其是对于采用超临界流体发泡技术制备的发泡鞋材,发泡能力和发泡后鞋材的性能都不如采用石油基原料。比如中国发明申请专利cn115340721a公开一种含生物基eva的鞋材,适用于超临界流体发泡技术,按重量份数计,包括生物基乙烯醋酸乙烯酯共聚物70-75份、乙烯酸酯共聚物8-15份、乙烯辛烯共聚物8-18份、苯乙烯丁二烯嵌段共聚物3-10份、苯乙烯弹性体3-10份、纳米级滑石粉3-10份、过氧化物1-3份、成核剂1.2-1.6份。但是该方法中采用的非生物基原料较多,鞋材的生物基含量不够高。
技术实现思路
1、为了解决现有技术发泡鞋材的生物质含量不高、发泡性能不好等技术问题,本申请提供一种基于生物质原料的鞋材组合物和发泡鞋材。
2、本申请采用如下的技术方案:
3、一种基于生物质原料的发泡鞋材组合物,原料组分按100%重量,包含:0~45%生物基tpae、0~45%生物基tpu、20~37%生物基eva、22~35%生物基poe和5~15%相容剂;
4、所述生物基tpae和所述生物基tpu的重量百分比之和为30~45%;
5、所述相容剂为c12-c36烷基封端聚酯基聚氨酯和c12-c36烷基封端烷基聚氨酯按重量比1:9~9:1的组合。
6、优选的,所述c12-c36烷基封端聚酯基聚氨酯按如下方法制备:将聚酯基聚氨酯预聚物与通式为cnh2n+1r1的第一化合物按nco基团与r1基团摩尔比1:1~3进行反应获得,其中r1为羟基、伯氨基或仲氨基,n=12~36。
7、优选的,所述c12-c36烷基封端烷基聚氨酯按如下方法制备:将烷基聚氨酯预聚物与通式为cmh2m+1r2的第二化合物按nco基团与r2基团摩尔比1:1~3进行反应获得,其中r2为羟基、伯氨基或仲氨基,m=12~36。
8、更优选的,所述聚酯基聚氨酯预聚物和所述烷基聚氨酯预聚物中nco基团的重量含量分别为2~8%。
9、更优选的,所述聚酯基聚氨酯预聚物中所用的聚酯二元醇的平均分子量为300~1500。
10、更优选的,所述烷基聚氨酯预聚物中所用的烷基二醇为c12-c24烷基二醇。
11、优选的,所述原料组分还包含0.5~3%过氧化物硫化剂、0.5~1.5%成核剂和0.5~2%颜料中的一种或几种组合。
12、更优选的,所述过氧化物硫化剂选自过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化物、过氧化二苯甲酰和双二五硫化剂中的一种或几种组合。
13、更优选的,所述成核剂选自纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米高岭土、纳米蒙脱土和纳米凹凸棒土中的一种或几种组合。
14、一种发泡鞋材,制备方法如下:
15、将上述任一技术方案中的所述发泡鞋材组合物中的所述原料组分混合后加入到螺杆挤出机中挤出造粒,再在模具中成型,并采用超临界流体发泡技术进行发泡成型;
16、或者,将上述任一技术方案中的所述发泡鞋材组合物中除所述过氧化物硫化剂以外的其余所述原料组分混合后加入到螺杆挤出机中挤出造粒,获得初颗粒;所述初颗粒与所述过氧化物硫化剂混合密炼均匀,再在模具中硫化成型,并采用超临界流体发泡技术进行发泡成型。
17、综上所述,本申请具有以下有益效果:
18、1、本申请采用三到四种生物基聚合物材料--tpae和/或tpu、poe和eva,发泡鞋材综合了这几种聚合物材料的性能特点。但是这几种聚合物材料由于极性差异较大、难以实现较好的相容,tpae和tpu的极性很高,eva极性中等,poe的极性较低,本申请采用两种不同结构的聚氨酯进行组合作为相容剂,实现了几种聚合物材料的良好相容,发挥出性能功效,而且也解决了采用生物基聚合物材料导致的发泡能力不佳、发泡后鞋材性能不好的问题。
19、2、本申请针对采用的几种聚合物材料的极性差异较大的情况,发现采用单一组分的相容剂难以实现较好的相容作用。本申请采用两种不同结构的聚氨酯组合作为相容剂,两种不同结构的聚氨酯具有不同的极性,组合后可以对所采用的生物基聚合物材料实现良好的相容。
1.一种基于生物质原料的发泡鞋材组合物,其特征在于,原料组分按100%重量,包含:0~45%生物基tpae、0~45%生物基tpu、20~37%生物基eva、22~35%生物基poe和5~15%相容剂;
2.根据权利要求1所述的基于生物质原料的发泡鞋材组合物,其特征在于,所述c12-c36烷基封端聚酯基聚氨酯按如下方法制备:将聚酯基聚氨酯预聚物与通式为cnh2n+1r1的第一化合物按nco基团与r1基团摩尔比1:1~3进行反应获得,其中r1为羟基、伯氨基或仲氨基,n=12~36。
3.根据权利要求1所述的基于生物质原料的发泡鞋材组合物,其特征在于,所述c12-c36烷基封端烷基聚氨酯按如下方法制备:将烷基聚氨酯预聚物与通式为cmh2m+1r2的第二化合物按nco基团与r2基团摩尔比1:1~3进行反应获得,其中r2为羟基、伯氨基或仲氨基,m=12~36。
4.根据权利要求2或3所述的基于生物质原料的发泡鞋材组合物,其特征在于,所述聚酯基聚氨酯预聚物和所述烷基聚氨酯预聚物中nco基团的重量含量分别为2~8%。
5.根据权利要求2所述的基于生物质原料的发泡鞋材组合物,其特征在于,所述聚酯基聚氨酯预聚物中所用的聚酯二元醇的平均分子量为300~1500。
6.根据权利要求3所述的基于生物质原料的发泡鞋材组合物,其特征在于,所述烷基聚氨酯预聚物中所用的烷基二醇为c12-c24烷基二醇。
7.根据权利要求1所述的基于生物质原料的发泡鞋材组合物,其特征在于,所述原料组分还包含0.5~3%过氧化物硫化剂、0.5~1.5%成核剂和0.5~2%颜料中的一种或几种组合。
8.根据权利要求7所述的基于生物质原料的发泡鞋材组合物,其特征在于,所述过氧化物硫化剂选自过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化物、过氧化二苯甲酰和双二五硫化剂中的一种或几种组合。
9.根据权利要求7所述的基于生物质原料的发泡鞋材组合物,其特征在于,所述成核剂选自纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米高岭土、纳米蒙脱土和纳米凹凸棒土中的一种或几种组合。
10.一种发泡鞋材,其特征在于,制备方法如下: