一种吸湿透气减震丙烯酸酯泡沫材料鞋垫及制备方法
阅读说明：本技术 一种吸湿透气减震丙烯酸酯泡沫材料鞋垫及制备方法 (Moisture-absorbing, breathable and shock-absorbing acrylic ester foam material insole and preparation method thereof ) 是由 林艳芬 粱永江 张维军 于 2021-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种吸湿透气减震丙烯酸酯泡沫材料鞋垫及制备方法,该鞋垫由以下重量份的原料制成：无纺布11-45份、丙烯酸脂类单体2-5份、乳化剂0.3-3份、引发剂0.2-2份和电解质溶液89-97.5份,制备方法包括制备油相和水相、乳化、加入引发剂、层叠、蒸汽固化、洗涤、烘干和冲模,本发明把无纺布和丙烯酸酯类聚合材料结合到一起形成复合高分子材料,开创性的运用无纺布混合丙烯酸酯固化技术,制作成鞋垫,在多层结构的作用下,鞋垫具有自身重量4倍以上吸水能力,纵向断裂强度在10N/25mm以上,横向断裂强度在4N/25mm以上,具有良好的透气性能和减震性能,极大改善了鞋子的穿着性能,提升消费者的舒适感。(The invention discloses a moisture-absorbing, breathable and shock-absorbing acrylic ester foam material insole and a preparation method thereof, wherein the insole is prepared from the following raw materials in parts by weight: 11-45 parts of non-woven fabric, 2-5 parts of acrylate monomer, 0.3-3 parts of emulsifier, 0.2-2 parts of initiator and 89-97.5 parts of electrolyte solution, wherein the preparation method comprises the steps of preparing oil phase and water phase, emulsifying, adding initiator, laminating, steam curing, washing, drying and punching.)
技术领域
本发明涉及一种鞋垫，特别是一种丙烯酸酯泡沫材料鞋垫及制备方法。
背景技术
随着经济的发展和生活水平的提高，人们出差、运动和旅游等活动频次越来越高。人们希望对鞋子的舒适性、透气性和耐磨性等要求不断提高，鞋垫作为人体重量的承载体，对鞋子的穿着性能起着很重要的作用。
常见的鞋垫，EVA鞋垫有良好的支撑力和弹性，常使用于运动鞋。但是EVA不透气，所以脚汗多的，长时间运动者，穿着后会有明显脚臭。TPR鞋垫具有减震性能，但是和EVA一样，同样是不透气的。乳胶鞋垫是透气的，但耐磨性差，容易破裂。真皮鞋垫透气，但是比较硬缺乏减震性能，也容易聚味。纺织布类鞋垫有一定吸湿性和透气性，但容易形变，也缺少减震作用。市面上也有一种鞋垫是采用热熔胶把无纺布、木浆粘合在一起的，中间放入吸水性SAP，这种鞋垫的吸湿能力较好，但是容易形变，减震性也较弱，其中的颗粒型SAP也容易析出污染到人体对身心健康有负面影响。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种吸湿透气减震丙烯酸酯泡沫材料鞋垫及制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种吸湿透气减震丙烯酸酯泡沫材料鞋垫,由以下重量份的原料制成：无纺布11-45份、丙烯酸脂类单体2-5份、乳化剂0.3-3份、引发剂0.2-2份和电解质溶液89-97.5份。
所述丙烯酸脂类单体由骨架类单体和交联类单体组成，所述骨架类单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、二甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸正癸酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十四烷酯、甲基丙烯酸十八烷酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸正癸酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十四烷酯和丙烯酸十八烷酯的二种或二种以上的组合；所述交联类单体为二丙烯酸1,6-己二醇酯、二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯、三丙烯酸三羟甲基丙酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙酯、二甲基丙烯酸1,12-十二烷酯、二甲基丙烯酸1,14-十四烷二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯和三丙烯酸新戊酯中的一种或一种以上的组合。
所述无纺布为纺粘无纺布、热风无纺布和水刺无纺布中的一种或两种任意比例的组合物。
所述乳化剂采用HLB值为3-6的油包水型乳化剂；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾中的一种。
所述电解质溶液为氯化钙溶液或氯化钠溶液，所述电解质溶液的浓度为1-4％。
一种制备如上所述的鞋垫的方法，其步骤如下：
(1)、制备油相：将油相混合锅升温至45-55℃，把上述重量份的丙烯酸脂类单体和乳化剂同时投入锅中并开启搅拌，搅拌速度为100-800转/分钟，搅拌时间为15-30分钟，得到油相，待用。
(2)、制备水相：在水相混合锅加入氯化钙和水，开启搅拌，搅拌速度为30-50转/分钟，搅拌时间为15-30分钟，直至充分溶解，得到水相，待用。
(3)、乳化：把水相转移到高速均质乳化锅中，升温至75-80℃并开启搅拌，搅拌速度为1100-1300转/分钟，然后通过流量注液器滴入油相，加料完成后，开启均质乳化机，均质头转速为8000-10000转/分钟，均质乳化5-10分钟，形成分散均匀、颗粒同级的初乳液，然后关闭均质乳化机，继续保持搅拌初乳液，保持搅拌20-30分钟，得混合乳液。
(4)、加入引发剂：在混合乳液中加入引发剂使得乳液交联聚合，保持搅拌，直至形成粘稠状聚合乳液。
(5)、层叠：把第一无纺布放置到成形模具底层，然后在其上侧添加聚合乳液，然后在其上侧又覆盖放置第二无纺布，形成无纺布夹持聚合乳液的三层结构；或把第一无纺布放置到成形模具底层，然后在其上侧添加部分聚合乳液，然后在其上侧又覆盖放置第二无纺布，然后在其上侧再次添加聚合乳液最后覆盖第三无纺布，形成三层无纺布夹持二层聚合乳液的结构，制得鞋垫原材。
(6)、蒸汽固化：将原材放入蒸汽锅中，通过蒸汽固化形成无纺布混合固化材料，蒸汽温度为100-120℃，固化时间为5-20分钟。
(7)、洗涤：将蒸汽固化后的材料洗涤，先用去离子水混合表面活性剂溶液洗涤，然后再用去离子水冲洗，去除残留单体。
(8)、烘干：将洗涤后的材料转移到负压高温干燥锅中烘干脱水，烘干时间为2-4小时。
(9)、冲模：将烘干后的材料进行冲模制作成鞋垫。
本发明的有益效果是：本发明把无纺布和丙烯酸酯类聚合材料结合到一起形成复合高分子材料，开创性的运用无纺布混合丙烯酸酯固化技术，制作成鞋垫，在多层结构的作用下，本发明的鞋垫具有自身重量4倍以上吸水能力，纵向断裂强度在10N/25mm以上，具有良好的透气性能和减震性能，极大改善了鞋子的穿着性能，提升消费者的舒适感。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
本实施例中，关于温度和压力没有特别强调的，均为常温常压。
参照图1，一种吸湿透气减震丙烯酸酯泡沫材料鞋垫,由以下重量份的原料制成：无纺布11-45份、丙烯酸脂类单体2-5份、乳化剂0.3-3份、引发剂0.2-2份和电解质溶液89-97.5份。本发明把无纺布和丙烯酸酯类聚合材料结合到一起形成复合高分子材料，开创性的运用无纺布混合丙烯酸酯固化技术，制作成鞋垫，在多层结构的作用下，本发明的鞋垫具有自身重量4倍以上吸水能力，纵向断裂强度在10N/25mm以上，具有良好的透气性能和减震性能，极大改善了鞋子的穿着性能，提升消费者的舒适感。
所述丙烯酸脂类单体由骨架类单体和交联类单体组成，所述骨架类单体为甲基丙烯酸甲酯(化学式为C5H8O2)、甲基丙烯酸乙酯(化学式为C6H10O2)、二甲基丙烯酸乙酯(化学式为C7H12O2)、甲基丙烯酸丁酯(化学式为C8H14O2)、甲基丙烯酸异丁酯(化学式为C8H14O2)、甲基丙烯酸己酯(化学式为C10H18O2)、甲基丙烯酸月桂酯(化学式为C16H30O2)、甲基丙烯酸异冰片酯(化学式为C14H22O2)、甲基丙烯酸环己酯(化学式为C10H16O2)、甲基丙烯酸异辛酯(化学式为C12H22O2)、甲基丙烯酸正癸酯(化学式为C14H26O2)、甲基丙烯酸异癸酯(化学式为C14H26O2)、甲基丙烯酸十四烷酯(化学式为C18H34O2)、甲基丙烯酸十八烷酯(化学式为C22H43O2)、丙烯酸异辛酯(化学式为C11H20O2)、丙烯酸正癸酯(化学式为C13H24O2)、丙烯酸异癸酯(化学式为C13H24O2)、丙烯酸十四烷酯(化学式为C17H32O2)和丙烯酸十八烷酯(化学式为C21H40O2)中的二种或二种以上的组合；所述交联类单体为二丙烯酸1,6-己二醇酯(化学式为C12H18O4)、二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯(化学式为C12H18O4)、三丙烯酸三羟甲基丙酯(化学式为C15H20O6)、三甲基丙烯酸三羟甲基丙酯(化学式为C18H26O6)、二甲基丙烯酸1,12-十二烷酯(化学式为C20H34O4)、二甲基丙烯酸1,14-十四烷二醇酯(化学式为C22H38O4)、二甲基丙烯酸乙二醇酯(分子式为C10H14O4)和三丙烯酸新戊酯(化学式为C8H14O2)中的一种或一种以上的组合。所述骨架类单体占丙烯酸脂类单体总用量的50-80％；所述交联类单体占丙烯酸脂类单体总用量的20％-50％。
所述无纺布每平方米重量是13g-35g,相对质量比占11％-35％，使用到的无纺布是纺粘无纺布、热风无纺布、水刺无纺布等其中的一种或两种，可以为多种组合，可按实际需求自由调节，最终材料的每平方米重量是350g-750g,其中无纺布每平方米重量是18g-40g,相对质量比占11％-45％。
所述乳化剂采用HLB值为3-6的油包水型乳化剂，本实施例使用的乳化剂为二聚甘油异硬脂酸酯(选用武汉曙尔生物科技有限公司生产的73296-86-2分散剂)；所述引发剂为过硫酸铵(化学式为(NH4)2S2O8)、过硫酸钠(化学式为Na2S2O8)或过硫酸钾(分子式为K2S2O8)中的一种。
所述电解质溶液为氯化钙(化学式为CaCl2)溶液或氯化钠(化学式为NaCl)溶液，所述电解质溶液的浓度为2-4％，溶剂采用蒸馏水或纯化水。
一种制备上述的鞋垫的方法，其步骤如下：
(1)、制备油相：将油相混合锅升温至45-55℃，把上述重量份的丙烯酸脂类单体和乳化剂同时投入锅中并开启搅拌，搅拌速度为100-800转/分钟，搅拌时间为15-30分钟，得到油相，待用。
(2)、制备水相(配置电解质水溶液)：在水相混合锅加入盐(本实施例采用氯化钙)和水，配置3％盐(氯化钙)溶液，开启搅拌，搅拌速度为30-50转/分钟，搅拌时间为15-30分钟，直至充分溶解，得到水相，待用。
(3)、乳化：把水相转移到高速均质乳化锅中，升温至75-80℃并开启搅拌，搅拌速度为1100-1300转/分钟，然后通过流量注液器自动滴入油相，滴速按油相容量计算，在20-30分钟内完成滴入，加料完成后，开启均质乳化机，均质头转速为8000-10000转/分钟，均质乳化5-10分钟，形成分散均匀、颗粒同级的初乳液，然后关闭均质乳化机，继续保持搅拌初乳液，保持搅拌20-30分钟，得混合乳液。
(4)、加入引发剂：在混合乳液中加入引发剂使得乳液交联聚合，保持搅拌，直至形成粘稠状聚合乳液。
(5)、层叠：把第一无纺布放置到成形模具底层，然后在其上侧添加聚合乳液，然后在其上侧又覆盖放置第二无纺布，形成无纺布夹持聚合乳液的三层结构；或把第一无纺布放置到成形模具底层，然后在其上侧添加部分聚合乳液，然后在其上侧又覆盖放置第二无纺布，然后在其上侧再次添加聚合乳液最后覆盖第三无纺布，形成三层无纺布夹持二层聚合乳液的结构，制得鞋垫原材。
(6)、蒸汽固化：将原材放入蒸汽锅中，通过蒸汽固化形成无纺布混合固化材料，蒸汽温度为100-120℃(100℃以上)，固化时间为5-20分钟。
(7)、洗涤：将蒸汽固化后的材料进行洗涤，先用去离子水混合表面活性剂溶液洗涤，然后再用去离子水冲洗，去除残留单体，直至残留单体含量符合接受标准。
(8)、烘干：将洗涤后的材料转移到负压高温干燥锅中烘干脱水，烘干时间为2-4小时(2小时以上)，直至水分含量符合接受标准，负压值和温度按照仪器规定常规设置即可，在这里没有特别要求。
(9)、冲模：将烘干后的材料进行冲模制作成鞋垫。
在制备方法上开创性的运用无纺布混合丙烯酸酯固化技术，制作成鞋垫，在多层结构的作用下，本发明的鞋垫具有自身重量4倍以上吸水能力，纵向断裂强度在10N/25mm以上，具有良好的透气性能和减震性能，极大改善了鞋子的穿着性能，提升消费者的舒适感。
具体实施例1：丙烯酸脂类单体3.2kg(其中丙烯酸异辛酯1.2kg、二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯0.8kg、甲基丙烯酸异辛酯0.7kg和二丙烯酸1,6-己二醇酯0.5kg)；二聚甘油异硬脂酸酯(乳化剂)0.5kg；过硫酸铵(引发剂)0.3kg；电解质盐水溶液(3％氯化钙溶液)96kg；无纺布使用第一无纺布使用25gsm热风无纺布，第二无纺布使用20gsm纺粘无纺布(面层和底层是无纺布，中间是丙烯酸脂类聚合乳液)。
工艺步骤：
1)制备油相和水相：
制备油相：油相混合锅升温至45-55℃，把称量好的丙烯酸脂类单体和乳化剂投入并开启搅拌，搅拌速度为100-800转/分钟，搅拌时间为15-30分钟直至均匀，待用。
制备水相：在水相混合锅，配置3％氯化钙溶液96kg，搅拌速度为30-50转/分钟，搅拌15-30分钟直至充分溶解，待用。
2)把水相转移到高速均质乳化锅中，升温至75-80℃并开启高速搅拌，转速在1100-1300转/分钟，然后逐步滴入油相，加料完成后，开启均质乳化机，均质头转速在8000-10000转/分钟，保持均质乳化5-10分钟，形成分散均匀、颗粒同级的初乳液，然后关闭均质，开启高速搅拌，搅拌速度在1100-1300转/分钟，继续保持搅拌20-30分钟。
3)在乳化锅的混合乳液中加入引发剂使得乳液交联聚合，保持搅拌直至形成粘稠状聚合乳液。
4)把第一无纺布放置到成形模具底层，然后在其上侧添加聚合乳液，然后在其上侧放置第二无纺布，形成无纺布夹持聚合乳液的三层结构。
5)无纺布叠合聚合乳液的成型模具放入蒸汽锅，通过蒸汽固化形成无纺布混合固化材料，蒸汽温度100℃以上，固化时间5-20分钟。
6)固化后对材料加以洗涤直至残留单体含量符合接受标准。
7)把固化洗涤后聚合体转移到负压高温干燥锅中烘干脱水。烘干时间2小时以上直至水分含量符合接受标准。
8)把材料进行冲压形成鞋垫。
对具体实施例1所得鞋垫主要性能测试结果如下：
具体实施例2：丙烯酸脂类单体5kg(其中丙烯酸正癸酯2.6kg、二甲基丙烯酸乙二醇酯1.5kg、甲基丙烯酸正癸酯0.8kg和二丙烯酸1,6-己二醇酯0.7kg)；二聚甘油异硬脂酸酯(乳化剂)1kg；过硫酸铵(引发剂)0.4kg；电解质盐水溶液(3％氯化钙溶液)93kg；底层第一无纺布使用25gsm热风无纺布，中间第二无纺布使用18gsm纺粘无纺布、上层第三无纺布使用21gsm纺粘无纺布(五层结构，即最上层、中间和底层是无纺布，相邻无纺布之间是丙烯酸脂类聚合乳液)。
工艺步骤：
1)制备油相和水相：
制备油相：油相混合锅升温至45-55℃，把称量好的丙烯酸脂类单体和乳化剂投入并开启搅拌，搅拌速度为100-800转/分钟，搅拌时间为15-30分钟直至均匀，待用。
制备水相：在水相混合锅，配置3％氯化钙溶液96kg，搅拌速度为30-50转/分钟，搅拌时间为15-30分钟直至充分溶解，待用。
2)把水相转移到高速均质乳化锅中，升温至75-80℃并开启高速搅拌，搅拌速度为1100-1300转/分钟，然后逐步滴入油相，加料完成后，开启均质乳化机，均质头转速在8000-10000转/分钟，保持均质乳化5-10分钟，形成分散均匀、颗粒同级的初乳液，然后关闭均质，开启高速搅拌，搅拌速度在1100-1300转/分钟，继续保持搅拌20-30分钟。
3)在乳化锅的混合乳液中加入引发剂使得乳液交联聚合，保持搅拌直至形成粘稠状聚合乳液。
4)把第一无纺布放置到成形模具底层，然后在其上侧添加部分聚合乳液，然后在其上侧放置第二无纺布，然后再在上侧添加聚合乳液，最后在最上侧再放置第三无纺布，形成五层结构。
5)无纺布叠合聚合乳液的成型模具放入蒸汽锅，通过蒸汽固化形成无纺布混合固化材料。蒸汽温度100℃以上，固化时间5-20分钟。
6)固化后对材料加以洗涤直至残留单体含量符合接受标准。
7)把固化洗涤后聚合体转移到负压高温干燥锅中烘干脱水。烘干时间2小时以上直至水分含量符合接受标准。
8)把材料进行冲压形成鞋垫。
对具体实施例2所得材料主要性能测试结果如下：
综上，由以上两组结果数据表明，对比现有技术，本发明的纵向断裂强度在10N/25mm以上，横向断裂强度在4N/25mm以上，吸水倍数在自身重量4倍以上，具有良好减震能力，弹性回复率95％以上，透气率1500ml/min以上，有良好的透气性能。
以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。