[發明專利]一種聚氨酯/棉纖維素復合氣凝膠鞋墊及其制備方法

有效

• 申請號: 202110702995.6
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113248796B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 周凡雨;彭雄義;鄧健;董雄偉;蔡亞君;劉仰碩;蔡映杰;董會杰;張圣祖;呂少仿
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: C08L1/02
• 分類號: C08L1/02;C08L75/08;C08L71/02;C08K5/1515;C08J9/28;A43B17/14
• 代理公司: 武漢泰山北斗專利代理事務所(特殊普通合伙) 42250
• 代理人: 董佳佳

本發明涉及一種聚氨酯/棉纖維素復合氣凝膠鞋墊及其制備方法，該鞋墊是先制備水性聚氨酯和棉纖維素溶液，然后將水性聚氨酯和棉纖維素溶液進行復配，復配溶液在摻加交聯劑、聚乙二醇和催化劑的條件下倒入鞋墊模具，固化制備濕凝膠，濕凝膠經冷凍干燥；得到聚氨酯/棉纖維素復合氣凝膠鞋墊。本發明制備的聚氨酯/棉纖維素復合氣凝膠鞋墊有效地綜合了聚氨酯和棉纖維素的優點，該鞋墊具有舒適柔軟度、多孔透氣性等特點。本發明的聚氨酯/棉纖維素復合氣凝膠鞋墊具有廣闊的市場前景，其制備工藝簡單，原料來源廣泛。

技術領域

本發明屬于氣凝膠的制備技術領域，具體涉及一種聚氨酯/棉纖維素復合氣凝膠鞋墊及其制備方法。

背景技術

鞋墊對鞋子的舒適度起著重要作用，因此，一雙好的鞋墊決定著鞋的舒適度和品質。鞋墊是人們生活中最普通的個人用品，市場上的鞋墊種類繁多，按材質可分為：布料、皮革、海綿、硅膠、乳膠等鞋墊。鞋墊雖然是生活中普通的用品，但是，人的一生大部分時間需要穿鞋，鞋子的好壞影響著與人們的健康，不合適的鞋子會導致腳臭、腳痛等問題。為了解決這些問題，僅僅改變鞋子是不夠的，鞋墊的作用非常重要，鞋墊決定著鞋內環境舒適與否；因此，用于制作鞋墊的材料對鞋墊的意義重大。

目前，鞋墊材料的研究受到廣泛的關注，中國發明專利申請號201120545018.1公布了高密度泡棉鞋墊，該專利的鞋墊采用MDI為其中原料之一；中國發明專利申請號201720950874.2公布了一種活性炭除臭鞋墊，該鞋墊里面摻入了炭纖維。文獻調研表明，新材料的引入對提高鞋墊的質量具有重要作用。

聚氨酯氣凝膠是一種新型的多孔三維空間網絡結構材料，其可看作是一種含有軟鏈段和硬鏈段的嵌段共聚物高分子材料，其中軟鏈段由多元醇構成，硬鏈段由氨基甲酸酯基團或脲鍵基團構成，可以通過調節異氰酸酯和多元醇的種類來改變聚氨酯氣凝膠的柔性或剛性，可以獲得極柔或者極硬的氣凝膠材料。纖維素氣凝膠也是一種多孔三維空間網絡結構材料，纖維素氣凝膠具有透氣、比表面積大、可再生等優點，其在很多領域得到廣泛的應用，如：吸附催化、建筑材料等方面。根據相關研究分析，聚氨酯氣凝膠和纖維素氣凝膠在用作鞋墊材料方面均具有各自的優勢，但是單一聚氨酯氣凝膠或單一纖維素氣凝膠用于制作鞋墊尚存在不足之處。因此，將聚氨酯和纖維素復合氣凝膠用于制備鞋墊具有廣闊的發展空間，有待進一步開發與應用。

發明內容

針對聚氨酯和纖維素復合難的問題，本發明擬在這方面有所突破。本發明的目的是克服以往技術的不足，提供一種聚氨酯/棉纖維素復合氣凝膠鞋墊及其制備方法。本發明的技術方案充分發揮了聚氨酯和纖維素性能的優勢。

本發明的目的在于提供一種聚氨酯/棉纖維素復合氣凝膠鞋墊，該鞋墊是先制備水性聚氨酯和棉纖維素溶液，然后水性聚氨酯和棉纖維素溶液進行復配，復配溶液在交聯劑 1，4-丁二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇和催化劑SnCl₄的條件下倒入鞋墊模具，固化制備濕凝膠，濕凝膠經冷凍干燥；得到聚氨酯/棉纖維素復合氣凝膠鞋墊。

本發明的另一目的在于提供上述所述一種聚氨酯/棉纖維素復合氣凝膠鞋墊的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

(1)水性聚氨酯的制備：將適量的聚乙二醇加入到三口燒瓶，在90～95℃下抽真空1～2h，以去除水分；冷卻至60～80℃，加入甲苯二異氰酸酯進行反應，反應時間為 1～2h；參考HG/T2409-1992方法測定NCO的含量，加入二羥甲基丙酸進行擴鏈反應 0.5～1h；降溫至0～8℃，加入溶有亞硫酸氫鈉的異丙醇和水的混合溶液，高速攪拌0.5～ 1h；反應結束后，調節pH值至3～4，制得水性聚氨酯乳液；

優選地，所述聚乙二醇的分子量為2000，聚乙二醇、甲苯二異氰酸酯與二羥甲基丙酸的質量摩爾比為：5～10∶1.5～3.0∶0.1～0.3；

優選地，所述異丙醇和水的體積比為1∶2.0～3.0，亞硫酸氫鈉占混合溶液的質量比為1～5％；