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引言

 

PART/1

以远古年代的兽皮裹足,到如今眼花集乱的各种鞋式,走过漫长的发展历程,制鞋材料也由原始的草、树皮、木材、兽皮和棉布等各种天然材料发展到目前广泛使用的合成革橡胶材料、塑料材料、橡塑并用材料和纤维织物材料等人工合成高分子材料。可以说,人工合成高分子材料的大力发展,极大地促进了鞋履制造业的进步。

 

运动鞋性能的关键——橡塑材料

在现代制鞋业中,运动鞋的功能呈细分化发展的趋势消费者更多地关注鞋履的舒适性、防滑性、耐磨性、回弹性、耐用性、美观性、时尚性、隔热性、透气性和科技性等。像胶、塑料等高分子材料由于分子结构、序列分布、配方组成、加工和复合流程等的不同,可以在宽广的范围内调控材料性能,设计出满足鞋履制造要求的鞋履部件。

 

运动鞋用橡胶种类

 

 

01

天然橡胶与异戊橡胶

自查尔斯·固特异发现了NR的硫化反应,NR就一直被广泛应用在制鞋业中。发展至今,利用NR制造运动鞋大底的技术已经很成熟,一般烟片胶和标准胶用于制备较深色的彩色鞋底,白绉片或颜色较浅的5号标准胶等胶种用于制备较浅颜色的彩色底或白色底。

 

NR用于鞋履制造的研发主要集中在设计并制造性能更加优异的复合材料方面。

 

运动鞋性能的关键——橡塑材料

 

将CNTs-7000添加到NR中,基于NR复合材料的性能,利用其拉伸、结晶特性设计研发出了更具耐磨性,可减少或避免运动员脚部损伤的新型篮球鞋,在性能和使用舒适度上有了提升。

02

丁苯橡胶

SBR是丁二烯和苯乙稀单体通过乳液共聚或溶液共聚而成的高分子聚合物。SBR无自补性,纯胶硫化胶的拉强度很低,只有2MPa5MPa,必须经高活性补强剂补强后才有使用价值,炭黑补强疏化后拉伸混度可提高至25MPa·28MPa。

 

运动鞋性能的关键——橡塑材料

 

SBR胶比天然康胶有更好的耐磨性、与密性、而非极性溶剂性、化学腐性和和水性。但他存在弹性、寒性、耐撕裂性差、多次变形下生热大、滞后损失大和耐屈挠龟裂性差的缺点。

03

丁腈橡胶

NBR是由丁二烯和丙希单体经乳液或溶液聚合而制得的一种高分子弹性体。NBR中,丁二烯链节以反式-14结构为主,兼有顺式-1.4结构和顺式-1.2结构。在极性基团和反式-1,4结构的共同作用下,使丁腈橡胶的结构更加紧密,表现为透气率低、气密性良好和抗化学腐蚀性能较好,耐热、耐油性优良,其最高使用温度可达130℃,在热油中可耐150℃高温。

 

NBR没有自补强性,炭黑补强硫化胺的拉伸强度可达30MPa,优于丁苯像胶,NBR由于分子能柔性差,致使其硫化胶的寒性差(脆性温度-10C),变形生热大;加之它的非结晶性,使其耐屈挠性、抗撕裂性较差

04

顺丁橡胶

顺式-1,4-聚丁二烯胶(BR)是由丁二烯单体在催化剂作用下,通过溶液聚合制得的有规立构橡胶。BR的分子结构规整,可结晶。同时无极性,分子间作用力小,分子链非常柔顺,是高不饱和橡胶。

 

BR平均相对分子质量较低,相对分子质量分布较窄,具有比天然橡胶要高的回弹性,其弹性是通用橡胶中最好的,同时,滞后损失小,动态生热低。BR还具有极好的耐寒性(玻璃化温度为-105℃),是通用橡胶中耐低温性能最好的胶种。

 

运动鞋用塑料种类

聚氯乙烯

 

PVC具有价格低廉、物理性能优异的特点。其加工方便,性能可调性强,适当条件下可发泡,可通过与NBR、增塑剂等材料的复合进行改性,曾经大量用于制鞋产业,BRPVC的溶度参数相近,被作为改性刻动性PVC材料。以提高其防滑性和和磨性等。呈石山等采用NBR改性高聚合度聚乙烯,得到具良好尺寸稳定性和建性的PYV热塑性弹性体,适官作为制鞋材料。

运动鞋性能的关键——橡塑材料

▲ PVC鞋底

 

聚烯烃弹性体

 

运动鞋性能的关键——橡塑材料

运动鞋性能的关键——橡塑材料

运动鞋性能的关键——橡塑材料

 POE鞋材

 

嵌段聚醚酰胺树脂

 

PEBAX是法国ATOFINA公司为其嵌段果战胺树产品所确定的商品名。

由于独特的化学结构,PEBAX材料具备热塑性弹性体的性能,包括:最轻的工程热塑性弹性体;低温下良好和稳定一致的性能,反复形变下没有机械性的损失,并且抗疲劳;良好的回弹和弹性恢复;精确的尺寸稳定性;优秀的加工性能等。

 

PEBAX不仅是具有介于热塑性料和橡胶之间的许多独特动态机械性能的材料,还具有优异的抗静电性能,是不可多得的高档高分子抗静电材料,通常被用做多种高分子材料的抗静电添加剂。

运动鞋性能的关键——橡塑材料
 

 

未来发展方向与展望

 

橡塑材料在运动鞋制作中应用非常广泛,可作为大底、中底、面革、粘接胶和攻性剂等的基础材料。像塑材料通有的耐磨、上滑和耐折等性能,高度契合运动鞋制作的材料要求,可以在很大程度上满足鞋履制造的需要,已经成为主要的制鞋材料。

 

轻量化与功能化是运动鞋的发展方向之一,为了降低体能消耗、提高穿着舒适性,质轻、高弹和高吸震材料已经成为目前鞋底研制开发的主要方向。

 

智能化是运动鞋制造过程中重要的攻关方向。目前,鞋材的智能化还处于初期开发阶段,现有产品只能实现单一的智能化功能,将更多智能化高分子材料,如形状记忆高分子智能信分子凝胶、智能纺织品、聚合物基电流变体,智的信分子膜、智能药物程放体系、智能生物医用高分子材料和智分子仿生化材料等引入到鞋领域,可实现运动鞋高度能化。

 

环保化也是运动鞋制作中必须重点关注的方向,橡塑材料的原料多来源工石油资源、其生产和加工过程中容易产生各种污染,对环境的影响较大,同时,准以自然峰解的石油原材料及制品导致了严重的环境污染,因此,对于低碳、环保的天然材料、生物基高分子材料环保鞋面革和织物鞋材的性能开发、提开是一项当务之急。

 

随着材起利学和科学技术的进步,各类材料将广泛的应用在运动鞋中,为运动鞋的轻量化,功能化,智能化和环保化带来源源不断的准动力,满足消费者鞋履的舒适性、防滑性、耐磨性、回弹性、耐用性、美观性、时尚性、隔热性、透气性和科技性等件能的需求,也更多的契合国家对制造业绿色、环保的要求。

来源:高分子物理学

原文始发于微信公众号(艾邦高分子):运动鞋性能的关键——橡塑材料

作者 808, ab