阅读说明：本技术 一种透气耐磨的塑胶鞋底生产工艺 (Production process of breathable and wear-resistant plastic sole ) 是由 申乾成 申辉 黄振 于 2019-11-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种透气耐磨的塑胶鞋底生产工艺,工艺如下：1)将金属锌、纳米铝、纳米镁以及明胶、海藻酸钠和蒸馏水搅拌制得浆料；2)将浆料干燥脱脂后压制成坯体,烧结后进行熔化,经雾化制粉得到纳米合金粉末；3)将合金粉末制成压坯,固定后在表面施加载荷,在低温下进行变温处理,将压坯粉碎后加入到肉桂酸的乙醇溶液中,加入三乙醇胺,搅拌后进行热处理,得到多孔纳米合金粉末；4)将多孔合金粉末、N,N-二甲基甲酰胺和聚丙烯腈制备的溶液倒入注射器中,经纺丝、粉碎后得到杂化纤维粉末；5)将原料混炼后经注塑机向模具中注料,压合、冷却、开模后即可获得所需塑胶鞋底。该塑胶鞋底兼顾防水和透气的效果,并且穿着舒适耐磨。(The invention discloses a production process of a breathable wear-resistant plastic sole, which comprises the following steps: 1) stirring metal zinc, nano aluminum, nano magnesium, gelatin, sodium alginate and distilled water to prepare slurry; 2) drying and degreasing the slurry, pressing the slurry into a green body, sintering the green body, melting the green body, and atomizing the sintered green body to prepare powder to obtain nano alloy powder; 3) preparing the alloy powder into a pressed compact, fixing the pressed compact, applying a load on the surface, carrying out temperature change treatment at low temperature, crushing the pressed compact, adding the crushed pressed compact into an ethanol solution of cinnamic acid, adding triethanolamine, stirring, and carrying out heat treatment to obtain porous nano-alloy powder; 4) pouring the solution prepared from the porous alloy powder, the N, N-dimethylformamide and the polyacrylonitrile into an injector, and spinning and crushing to obtain hybrid fiber powder; 5) mixing the raw materials, injecting the materials into a mold through an injection molding machine, pressing, cooling and opening the mold to obtain the required plastic sole. The plastic sole has waterproof and breathable effects, and is comfortable and wear-resistant.)

一种透气耐磨的塑胶鞋底生产工艺

技术领域

本发明属于塑胶加工技术领域，具体涉及一种透气耐磨的塑胶鞋底生产工艺。

背景技术

塑胶主要由碳、氧、氢和氮及其他有机或无机元素所构成，成品为固体，在制造过程中是熔融态的液体，因此可以加热使其溶化，加压使其流动，冷却使其固化，从而形成各种形状。塑胶主要有热塑性和热固性塑胶之分，热塑性塑胶指反复加热仍有可塑性的塑胶，主要有PE/PP/PVC/ABS/PC/PA等常用原料；热固性塑胶主要指加热硬化的合成树脂制成的塑胶，像一些酚醛塑胶及氨基塑胶，不常用。

相比较橡胶鞋底，塑胶鞋底由于其轻便易成型的特点逐渐进入到人们的视野，避免了橡胶鞋底因其密度较大导致过于笨重的问题。但是由塑胶制备的雨鞋，往往透气性能较长，长时间穿着塑胶雨鞋在水中作业，不仅穿着不舒服，而且不透气导致的出汗易滋生细菌，导致脚臭。中国专利CN2017109266659公开了一种防水透气的雨鞋的生产工艺，利用丁氰橡胶和聚氨酯树脂在共混牵拉的过程中，由于二者所展现出不同的伸展趋势，使得丁氰橡胶与聚氨酯树脂相接触的界面处形成微孔缝隙，从而获得兼顾透气和防水的雨鞋鞋体。该雨鞋虽然具有一定的透气性，可以提高穿着的舒适性，但是由于该雨鞋的透气部位为鞋体，对于脚部的改善效果不佳，在长时间的穿着过程中，尤其在水中作业时，无法解决脚部闷热易出汗的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种透气耐磨的塑胶鞋底生产工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种透气耐磨的塑胶鞋底生产工艺，具体工艺方法如下：

1）将一定量的蒸馏水注入到容器中，然后按照质量比为45-55:10-15:8-13，将粒径为100-170um的金属锌粉末、纳米铝粉和纳米镁粉混合后加入到容器中，再加入金属粉末总重量1-1.5%的明胶和金属粉末总重量0.5-0.8%的海藻酸钠，在转速为100-150r/min下搅拌20-30min，得到相对固体含量为52-58%的浆料；本发明中利用明胶作为粘接剂，海藻酸钠作为分散剂，将金属粉末调配成粘度适中的浆料；

2）将浆料经真空冷冻干燥后置于脱脂炉中，在230-270℃下烘烤5-10min，然后将脱脂后的坯体压制后置于真空度为2×10^-3-2.8×10^-3Pa的真空管式炉中，以5-8℃/min升温至240-300℃，保温处理20-30min，再以10-13℃/min升温至350-380℃，保温30-50min；本发明中，将干燥脱脂后的坯体压制后在管式炉中进行烧结，通过压制使得金属粉末颗粒之间产生机械咬合，使得压制后粉末形成的压坯存在较大的弹性后效，在烧结过程中，由于压坯的粉末颗粒之间联结强度较低，使得压坯内部的粉末颗粒之间未能形成高强度的烧结颈，从而使得烧结坯中金属粉末颗粒在热应力的作用下表面形成较多的裂纹和孔隙；将烧结后的坯体加热至440-470℃，熔化后得到金属液，然后选用氮气、氦气、氩气中一种或几种作为雾化气氛，采用雾化气压为5-10MPa，金属液流动速度为15-25kg/min的雾化制粉工艺进行制粉，再经粉碎研磨，得到纳米合金粉末；将坯体烧结后进行加热溶化，由于溶化的温度远低于金属铝和金属镁的熔点，使得得到的金属液中金属铝和金属镁呈颗粒状，从而使得得到的合金粉末内部及表面形成孔隙；

3）使用粉末成型压机将合金粉末压制成规格为40-50cm×20-25cm×1-1.5cm，密度为4.5-5.5g/cm³的压坯，然后使用不锈钢板将压坯固定在中间，在不锈钢板表面施加2.0-3.5kN的载荷，在温度变化范围为-80-0℃下变温处理2-3h；本发明中通过将合金粉末压制后在施加载荷的条件下进行低温下的变温处理，在低温下进行缓慢升温，使得合金粉末中形成的孔隙尖端张开文艺随着温度的升高而增大，孔隙尖端塑性区域增大，孔隙张开位移增大，从而使得合金粉末中原本不连通的孔隙逐渐增大形成通孔，从而获得多孔的纳米合金粉末；在对合金粉末压制成的压坯进行变温处理时施加一定的载荷，随着载荷的增大，可以提高孔隙尖端塑性区域的发展程度，使得孔隙尖端张开位移随温度升高而增大的幅度得到提高，从而便于合金粉末中通孔的形成；然后按照质量体积比为1.2-1.8g：2.0-2.7g：65-75ml：1g，将经过处理的压坯粉碎后得到的粉末加入到肉桂酸的乙醇溶液中，然后加入适量的三乙醇胺，在室温下以80-150r/min的搅拌速度搅拌浸泡30-50min，将产物在110-125℃下热处理36-48h，冷却至室温后进行过滤，将产物干燥后得到多孔合金粉末；将粉碎后的合金粉末浸泡在肉桂酸的乙醇溶液中，合金粉末中的锌能被溶解于醇溶液中的氧气缓慢氧化，形成二价的锌，生成的锌离子能够与肉桂酸发生配位反应形成配合物，从而在合金粉末表面生成一层组装膜，从而可以提高合金粉末的稳定性；添加的三乙醇胺可以促进配合物的形成，同时还可以增强形成的配合物的热稳定性；

4）将多孔合金粉末加入到N，N-二甲基甲酰胺溶液中，在300-400W超声波下分散处理25-35min，然后加入适量的聚丙烯腈，在50-60℃下以180-230r/min的转速搅拌4-5h使其完全溶解，将制备好的溶液倒入注射器中，固定在纺丝设备上，在溶液的推进速度为10-20ml/h，气流压强为0.1-0.4MPa，温度为50-65℃，相对湿度为45-60%的条件下进行气流纺丝，得到杂化纤维膜，经粉碎机粉碎，得到30-50um的杂化纤维粉末；通过将多孔纳米合金粉末附着在纤维表面，增大了纤维表面的粗糙度，使得纤维表面呈现微纳米粗糙结构，从而提高了杂化纤维粉末的疏水性；

5）将55-65份聚氯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯中的一种作为塑胶料加入到密炼机中，将0.1-0.3份过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化物、2,4-二氯过氧化苯甲酰中的一种作为交联剂，与8-13份杂化纤维粉末一起加入到密炼机中，在140-170℃下进行混炼15-25min，得到熔融混合物，然后加入6-10份钛酸酯增塑剂、2-3份稀土稳定剂、0.5-0.8份润滑剂、1-1.5份硅烷偶联剂和0.03-0.1份受阻酚类抗氧剂，继续混炼15-25min，将得到的熔融物经温度为100-120℃，压力为60-80MPa的注塑机向鞋底模具中注料，待注料结束后进行压合、冷却、开模，即可获得所需塑胶鞋底，其中润滑剂为石蜡、硬脂酸盐中的一种。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明制备的塑胶鞋底，采用金属锌粉末、纳米铝粉和纳米镁粉作为原料，经压制后真空烧结得到合金粉末，再将合金粉末压制后进行低温下的变温处理，使得合金粉末中的孔隙尖端张开位移增大，从而使得合金粉末中的孔隙增大形成通孔，从而获得多孔纳米合金粉末，该多孔纳米合金粉末附载在纤维表面，提高了纤维的耐磨性，同时增大了纤维表面的粗糙度，使得获得的杂化纤维在具有很好的气体透过性的同时疏水性得到提高，从而使得杂化纤维具有很好的透气性和疏水性，从而有助于塑胶鞋底实现兼顾防水和透气的效果，提高了塑胶鞋穿着的舒适性和耐磨性。

具体实施方式

下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种透气耐磨的塑胶鞋底生产工艺，具体工艺方法如下：

1）将一定量的蒸馏水注入到容器中，然后按照质量比为45:10:8，将粒径为100um的金属锌粉末、纳米铝粉和纳米镁粉混合后加入到容器中，再加入金属粉末总重量1%的明胶和金属粉末总重量0.5%的海藻酸钠，在转速为100r/min下搅拌30min，得到相对固体含量为52%的浆料；

2）将浆料经真空冷冻干燥后置于脱脂炉中，在230℃下烘烤10min，然后将脱脂后的坯体压制后置于真空度为2×10^-3Pa的真空管式炉中，以5℃/min升温至240℃，保温处理30min，再以10℃/min升温至350℃，保温50min，将烧结后的坯体加热至440℃，熔化后得到金属液，然后选用氮气作为雾化气氛，采用雾化气压为5MPa，金属液流动速度为15kg/min的雾化制粉工艺进行制粉，再经粉碎研磨，得到纳米合金粉末；

3）使用粉末成型压机将合金粉末压制成规格为40cm×20cm×1cm，密度为4.5g/cm³的压坯，然后使用不锈钢板将压坯固定在中间，在不锈钢板表面施加2.0kN的载荷，在-80℃到-15℃的温度范围内进行变温处理2h，然后按照质量体积比为1.2g：2.0g：65ml：1g，将经过处理的压坯粉碎后得到的粉末加入到肉桂酸的乙醇溶液中，然后加入适量的三乙醇胺，在室温下以80r/min的搅拌速度搅拌浸泡50min，将产物在110℃下热处理48h，冷却至室温后进行过滤，将产物干燥后得到多孔合金粉末；

4）将多孔合金粉末加入到N，N-二甲基甲酰胺溶液中，在300W超声波下分散处理35min，然后加入适量的聚丙烯腈，在50℃下以180r/min的转速搅拌5h使其完全溶解，将制备好的溶液倒入注射器中，固定在纺丝设备上，在溶液的推进速度为10ml/h，气流压强为0.1MPa，温度为50℃，相对湿度为45%的条件下进行气流纺丝，得到杂化纤维膜，经粉碎机粉碎，得到30um的杂化纤维粉末；

5）将55份聚氯乙烯作为塑胶料加入到密炼机中，将0.1份过氧化二异丙苯与8份杂化纤维粉末一起加入到密炼机中，在140℃下进行混炼25min，得到熔融混合物，然后加入6份钛酸酯增塑剂、2份稀土稳定剂、0.5-0.8份石蜡、1份硅烷偶联剂和0.03份受阻酚类抗氧剂，继续混炼25min，将得到的熔融物经温度为100℃，压力为60MPa的注塑机向鞋底模具中注料，待注料结束后进行压合、冷却、开模，即可获得所需塑胶鞋底。

按照GB/T9867-2008标准对本实施例的塑胶鞋底进行耐磨性能测试，使用由粒度为60号氧化铝组成的纱布，纱布的宽度为500mm，长为550mm，厚度为1mm，将纱布固定在辊筒上，辊筒的转速设置为45r/min，然后将本实施例的塑胶鞋底放在纱布的运行起点处，当磨损行程达到45m时停机，测得鞋底的磨损量为158mg；对磨损后的塑胶鞋底按照GB/T1038-2000进行透气性能测试，将塑胶鞋底在25℃干燥器中干燥48h，然后将塑胶鞋底竖直固定在测试腔内，使得测试腔分为高压室和低压室，然后将低压室抽至20Pa，高压室充入一个标准大气压的空气，在压差作用下测试空气从高压室向低压室渗透量，经测试得出的透气量为3125g/(m².24h)；对磨损后的塑胶鞋底清洗干净后烘干，然后向表面喷射蒸馏水，测试鞋底不发生渗漏时的耐静水压值为198KPa；综上可知，本实施例制备的塑胶鞋底兼顾防水和透气的效果，并且耐磨性好。

实施例2

一种透气耐磨的塑胶鞋底生产工艺，具体工艺方法如下：

1）将一定量的蒸馏水注入到容器中，然后按照质量比为50:13:10，将粒径为150um的金属锌粉末、纳米铝粉和纳米镁粉混合后加入到容器中，再加入金属粉末总重量1.2%的明胶和金属粉末总重量0.7%的海藻酸钠，在转速为120r/min下搅拌25min，得到相对固体含量为56%的浆料；

2）将浆料经真空冷冻干燥后置于脱脂炉中，在260℃下烘烤7min，然后将脱脂后的坯体压制后置于真空度为2.4×10^-3Pa的真空管式炉中，以6℃/min升温至270℃，保温处理25min，再以12℃/min升温至365℃，保温40min，将烧结后的坯体加热至450℃，熔化后得到金属液，然后选用氦气作为雾化气氛，采用雾化气压为7MPa，金属液流动速度为20kg/min的雾化制粉工艺进行制粉，再经粉碎研磨，得到纳米合金粉末；

3）使用粉末成型压机将合金粉末压制成规格为45cm×23cm×1.2cm，密度为5.0g/cm³的压坯，然后使用不锈钢板将压坯固定在中间，在不锈钢板表面施加2.8kN的载荷，在-60℃到-5℃的温度范围内进行变温处理1.5h，然后按照质量体积比为1.5g：2.4g：70ml：1g，将经过处理的压坯粉碎后得到的粉末加入到肉桂酸的乙醇溶液中，然后加入适量的三乙醇胺，在室温下以120r/min的搅拌速度搅拌浸泡40min，将产物在118℃下热处理40h，冷却至室温后进行过滤，将产物干燥后得到多孔合金粉末；

4）将多孔合金粉末加入到N，N-二甲基甲酰胺溶液中，在350W超声波下分散处理30min，然后加入适量的聚丙烯腈，在55℃下以200r/min的转速搅拌4.5h使其完全溶解，将制备好的溶液倒入注射器中，固定在纺丝设备上，在溶液的推进速度为15ml/h，气流压强为0.3MPa，温度为60℃，相对湿度为55%的条件下进行气流纺丝，得到杂化纤维膜，经粉碎机粉碎，得到40um的杂化纤维粉末；

5）将60份聚乙烯作为塑胶料加入到密炼机中，将0.2份二叔丁基过氧化物作为交联剂，与10份杂化纤维粉末一起加入到密炼机中，在150℃下进行混炼20min，得到熔融混合物，然后加入8份钛酸酯增塑剂、2.5份稀土稳定剂、0.6份硬脂酸盐、1.2份硅烷偶联剂和0.08份受阻酚类抗氧剂，继续混炼20min，将得到的熔融物经温度为110℃，压力为70MPa的注塑机向鞋底模具中注料，待注料结束后进行压合、冷却、开模，即可获得所需塑胶鞋底。

按照GB/T9867-2008标准对本实施例的塑胶鞋底进行耐磨性能测试，使用由粒度为60号氧化铝组成的纱布，纱布的宽度为500mm，长为550mm，厚度为1mm，将纱布固定在辊筒上，辊筒的转速设置为45r/min，然后将本实施例的塑胶鞋底放在纱布的运行起点处，当磨损行程达到45m时停机，测得鞋底的磨损量为151mg；对磨损后的塑胶鞋底按照GB/T1038-2000进行透气性能测试，将塑胶鞋底在25℃干燥器中干燥48h，然后将塑胶鞋底竖直固定在测试腔内，使得测试腔分为高压室和低压室，然后将低压室抽至20Pa，高压室充入一个标准大气压的空气，在压差作用下测试空气从高压室向低压室渗透量，经测试得出的透气量为3185g/(m².24h)；对磨损后的塑胶鞋底清洗干净后烘干，然后向表面喷射蒸馏水，测试鞋底不发生渗漏时的耐静水压值为192KPa；综上可知，本实施例制备的塑胶鞋底兼顾防水和透气的效果，并且耐磨性好。

实施例3

一种透气耐磨的塑胶鞋底生产工艺，具体工艺方法如下：

1）将一定量的蒸馏水注入到容器中，然后按照质量比为55:15:13，将粒径为170um的金属锌粉末、纳米铝粉和纳米镁粉混合后加入到容器中，再加入金属粉末总重量1.5%的明胶和金属粉末总重量0.8%的海藻酸钠，在转速为150r/min下搅拌20min，得到相对固体含量为58%的浆料；

2）将浆料经真空冷冻干燥后置于脱脂炉中，在270℃下烘烤5min，然后将脱脂后的坯体压制后置于真空度为2.8×10^-3Pa的真空管式炉中，以8℃/min升温至300℃，保温处理20min，再以13℃/min升温至380℃，保温30min，将烧结后的坯体加热至470℃，熔化后得到金属液，然后选用氩气作为雾化气氛，采用雾化气压为10MPa，金属液流动速度为25kg/min的雾化制粉工艺进行制粉，再经粉碎研磨，得到纳米合金粉末；

3）使用粉末成型压机将合金粉末压制成规格为50cm×25cm×1.5cm，密度为5.5g/cm³的压坯 ，然后使用不锈钢板将压坯固定在中间，在不锈钢板表面施加3.5kN的载荷，在-50℃到-0℃的温度范围内进行变温处理1h，然后按照质量体积比为1.8g：2.7g：75ml：1g，将经过处理的压坯粉碎后得到的粉末加入到肉桂酸的乙醇溶液中，然后加入适量的三乙醇胺，在室温下以150r/min的搅拌速度搅拌浸泡30min，将产物在125℃下热处理36h，冷却至室温后进行过滤，将产物干燥后得到多孔合金粉末；

4）将多孔合金粉末加入到N，N-二甲基甲酰胺溶液中，在400W超声波下分散处理25min，然后加入适量的聚丙烯腈，在60℃下以230r/min的转速搅拌4h使其完全溶解，将制备好的溶液倒入注射器中，固定在纺丝设备上，在溶液的推进速度为20ml/h，气流压强为0.4MPa，温度为65℃，相对湿度为60%的条件下进行气流纺丝，得到杂化纤维膜，经粉碎机粉碎，得到50um的杂化纤维粉末；

5）将65份聚氯乙烯作为塑胶料加入到密炼机中，将0.3份过2，4-二氯过氧化苯甲酰作为交联剂，与13份杂化纤维粉末一起加入到密炼机中，在170℃下进行混炼15min，得到熔融混合物，然后加入10份钛酸酯增塑剂、3份稀土稳定剂、0.8份石蜡、1.5份硅烷偶联剂和0.1份受阻酚类抗氧剂，继续混炼15min，将得到的熔融物经温度为120℃，压力为80MPa的注塑机向鞋底模具中注料，待注料结束后进行压合、冷却、开模，即可获得所需塑胶鞋底。

按照GB/T9867-2008标准对本实施例的塑胶鞋底进行耐磨性能测试，使用由粒度为60号氧化铝组成的纱布，纱布的宽度为500mm，长为550mm，厚度为1mm，将纱布固定在辊筒上，辊筒的转速设置为45r/min，然后将本实施例的塑胶鞋底放在纱布的运行起点处，当磨损行程达到45m时停机，测得鞋底的磨损量为163mg；对磨损后的塑胶鞋底按照GB/T1038-2000进行透气性能测试，将塑胶鞋底在25℃干燥器中干燥48h，然后将塑胶鞋底竖直固定在测试腔内，使得测试腔分为高压室和低压室，然后将低压室抽至20Pa，高压室充入一个标准大气压的空气，在压差作用下测试空气从高压室向低压室渗透量，经测试得出的透气量为3110g/(m².24h)；对磨损后的塑胶鞋底清洗干净后烘干，然后向表面喷射蒸馏水，测试鞋底不发生渗漏时的耐静水压值为186KPa；综上可知，本实施例制备的塑胶鞋底兼顾防水和透气的效果，并且耐磨性好。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。