[发明专利]一种纳米复合材料安全鞋头及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及安全鞋头生产技术领域，特别涉及一种纳米复合材料安全鞋头及其制备方法。

背景技术

当今工业上使用热固性复合材料安全鞋头已愈来愈普遍，如本申请人的中国专利公告号CN2742806Y所述，用经过热固性树脂预浸处理过的连续性长纤编织布，以特定的方向多层排列模压而成之安全鞋头，经实践证明其机械性质远比热塑性注塑成形或以短纤补强之热固性复合材料制成之安全鞋头有更好的抗压强度和耐冲击强度。但随着世界各国不断调高安规测试标准，使这种热固性长纤补强复合材料安全鞋头仍必须做成一定厚度才能达到这些安规要求。

在2008年后因金融风暴和欧债危机爆发，使世界各国尤其欧美地区经济衰退、购买力大幅下降，人们对“少买一双鞋”的意识普遍存在，而传统的安全鞋(靴)体型笨重、功能单一，于是市场上对多功能安全鞋的需求日益殷切，将安全鞋头置入一般的休闲鞋、运动鞋和户外鞋，使得工作生活两相宜，少买一双鞋，既省钱又方便，此种多功能安全鞋已成未来发展的必然趋势，为了满足外观设计的要求，多功能安全鞋亟需一种极薄极轻的安全鞋头来搭配，但现有复合材料安全鞋头厚度仍然太厚，已无法满足设计要求。如何进一步大幅提高复合材料抗压强度和耐冲击强度，使能制出更薄更轻之复合材料安全鞋头已是重要且亟待解决的问题。

发明内容

本发明为本申请人的公告号CN2742806Y专利的改进方案，目的在于提供一种抗压和抗冲击强度更强，重量更轻，壁厚更薄的纳米复合材料安全鞋头，以解决现有技术安全鞋头所存在的厚度太厚、重量较笨重，无法满足新一代多功能安全鞋外观设计和轻量化要求的技术问题。

本发明还提供了上述纳米复合材料安全鞋头的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种纳米复合材料安全鞋头，安全鞋头由多层涂覆有树脂糊的玻璃纤维布压合而成，所述树脂糊与玻璃纤维布的质量百分比组成为：树脂糊30-45％，玻璃纤维布55-70％，总和为100％；按照质量百分比计，树脂糊的配方如下：

热固性树脂30-50％，改性纳米碳管0.1-5％，改性丁腈橡胶10-30％，聚氨酯丙烯酸酯(polyurethaneacrylate,PUA)5-25％，预聚合之硅烷寡聚物1-5％，高温起始剂0.5-2％，中温起始剂1-2％，低收缩剂5-20％，增稠剂A1-10％，增稠剂B1-3％，内脱膜剂2-5％。

作为优选，所述玻璃纤维布为硅烷改性的无碱玻璃纤维布(经纬纱)。在玻璃纤维拉丝前进行上浆程序，将硅烷耦合剂涂布在玻纤表面，使偶联剂与玻纤表面之硅醇基产生共价键结，使玻纤表面带有能与树脂反应之不饱和官能基团。

作为优选，所述为硅烷改性的无碱玻璃纤维布的制备方法为：将无碱玻璃纤维布浸没入质量浓度为3-8％的硅烷偶联剂的乙醇溶液中，20-25℃下保持10-20秒，然后取出无碱玻璃纤维布，在氮气气氛下90-110℃下烘10-12小时即可。

作为优选，所述热固性树脂为双酚A环氧乙烯基树脂(bisphenol-A epoxy based vinyl ester resin)，所述高温起始剂为过氧化-2-乙基乙酸叔丁酯(tert-Butyl peroxyacetate，CAS号:107-71-1)，所述中温起始剂为过氧化苯甲酸叔丁酯(tert-Butyl peroxybenzoate，CAS号:614-45-9)，所述低收缩剂为聚己酸内酯(polycaprolactone)，所述增稠剂A为氧化镁，所述增稠剂B为氢氧化镁，所述内脱膜剂为硬酯酸锌。

作为优选，所述改性纳米碳管的制备方法如下：

(1)首先将纳米碳管压制成厚度0.5-1mm、直径0.5-5cm的饼状(饼状是为了避免纳米碳管因气流因素四处飘散造成电浆腔体内污染)，浸没在电浆中反应300-1200秒得氧化碳管；

(2)将氧化碳管加入95wt％的乙醇和硅烷偶联剂按重量比50:1-10的比例混合形成的混合液中，加盐酸调节pH至2.5-5.5，通氮气条件下，50-75℃下加热3-6小时，无水甲醇洗涤2-4次，然后进入烘箱氮气气氛下60-80℃下烘6-8小时。

作为优选，所述的纳米碳管(carbon nanotube)为单壁纳米碳管(single-walled carbon nanotube)或多壁纳米碳管(multi-walled carbon nanotube)，纳米碳管的直径为10-90纳米，长度为5-50微米。