[发明专利]用于登山靴的耐低温耐磨TPU复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于登山靴的耐低温耐磨TPU复合材料及其制备方法，属于聚氨酯技术领域。本发明所述的TPU复合材料，包括以下重量百分含量的原料：TPU母粒80‑92％，ABS树脂5‑13％，改性纳米碳纤维0.1～0.5％，耐水解剂0.1～0.5％，抗氧剂0.1～0.5％，聚氟乙烯1～5％，聚乙烯蜡0.2～0.5％；所述TPU母粒为以低聚多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和纳米SiO₂为原料，通过双螺杆挤出机制备。本发明所述的TPU复合材料，不仅具有优异的耐磨及耐低温性能，而且具有良好的力学性能以及回弹性，在生产过程中稳定性极佳，能够广泛应用于鞋材领域；本发明同时提供了简单易行的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种用于登山靴的耐低温耐磨TPU复合材料及其制备方法，属于聚氨酯技术领域。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种性能优良的高分子聚合物，兼具了橡胶的弹性和塑料的硬度，而且还具有良好的机械加工性能、耐磨性和回弹性能，被广泛应用于管材、汽车零部件、鞋材等领域。

目前在登山鞋领域中，TPU已经广泛应用在鞋大底和鞋配件，但由于TPU为半结晶的嵌段聚合物，分子结构中含有氨基甲酸酯基、酯基和脲基等大量的强极性基团，使其摩擦系数高，导电性能差，其强度、热稳定性和玻璃化转变温度很难适应极端的山地环境和风雪气候，因此在户外鞋材鞋底的应用受到限制。

通常提高TPU耐低温性能的方法主要采用耐低温性能的多元醇来改善，但其强度和韧性很难达到要求，而提高TPU耐磨性能的方法是利用具有减磨功能的助剂或无机材料对TPU进行共混改性，但无机材料与聚氨酯的相容性较差，共混后容易导致材料发生相分离，机械强度大幅下降。因此，在提高TPU复合材料耐磨、耐低温性能的同时，保证其具有良好的强度和机械加工性能，有助于促进TPU复合材料在有高耐磨要求的领域的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于登山靴的耐低温耐磨TPU复合材料，其不仅具有优异的耐磨及耐低温性能，而且具有良好的力学性能以及回弹性，在生产过程中稳定性极佳，能够广泛应用于鞋材领域；本发明同时提供了简单易行的制备方法。

本发明所述的用于登山靴的耐低温耐磨TPU复合材料，包括以下重量百分含量的原料：

所述TPU母粒为以低聚多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和纳米SiO₂为原料，通过双螺杆挤出机一步法制备，TPU母粒的邵氏硬度为60A～60D，颗粒尺寸为3～6mm。

采用双螺杆挤出时，在螺杆后段第九区加入增塑剂。增塑剂为低气味的脂肪族二元酸酯类、苯二甲酸酯类或苯甲酸酯类中的一种或两种。

所述低聚多元醇为聚氧化乙烯多元醇、聚氧化丙烯多元醇、聚己内酯多元醇或聚己二酸丁二醇酯多元醇中的一种或两种，数均分子量为1000-2000。

所述二异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1,4-环己基-二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯。

所述小分子醇扩链剂为1,4-丁二醇、乙二醇、1,3-丙二醇或1,6-己二醇中的一种或两种。

所述纳米SiO₂粒径为50-200nm。

优选的，TPU母粒由以下重量百分含量的原料制成：

所述改性纳米碳纤维为通过化学气相沉积法制备，然后经过硅烷偶联剂改性制得。具体的制备方法如下：

将纳米碳纤维、硅烷偶联剂、无水乙醇和去离子水混合超声分散，随后加热进行硅烷化反应，全程通入N₂，最后用无水乙醇洗涤、抽滤处理得到所述的改性纳米碳纤维。

所述耐水解剂为单碳化二亚胺或聚碳化二亚胺的一种或两种。