一種硫化鞋用雙組分水性膠黏劑的制備

黎慶安，陳光挺

（廣東東方一哥新材料股份有限公司，廣東佛山 528300）

我國是全球最大的制鞋國、消費(fèi)國和出口國，近幾年來，我國每年生產(chǎn)各種鞋類超150億雙。鞋子制造按工藝分類，主要分為冷黏鞋和硫化鞋兩大類，冷黏鞋指的是制造工藝中，把鞋底和鞋面分別刷膠，在一定溫度下干燥、貼合，加壓，最后冷卻制成的鞋子，其鞋底和鞋面材質(zhì)豐富多樣，成品鞋包括運(yùn)動鞋、休閑鞋、皮鞋等；而硫化鞋則是將生膠鞋底和鞋面刷膠，在一定溫度下干燥、貼合，再把鞋子放入硫化罐中在一定溫度和壓強(qiáng)下進(jìn)行硫化做成的鞋子，不同于冷黏鞋，硫化鞋的鞋底材料通常是生膠，鞋面材料則有帆布、真皮、合成革等，成品鞋主要是常見的板鞋，市面上常見的硫化鞋知名品牌有Converse、Vans，Puma，回力等，由于其鞋型時尚，深得年輕人的喜愛。

硫化膠黏劑是硫化鞋制造必不可少的材料，而硫化膠質(zhì)量的優(yōu)劣往往也決定了一雙鞋子的使用壽命。傳統(tǒng)的硫化膠主要為溶劑型氯丁橡膠，其存在污染環(huán)境，危害人體健康等問題，近幾年來隨著環(huán)保呼聲日趨強(qiáng)烈，鞋用膠黏劑水性化在國內(nèi)正在進(jìn)行大力的推廣，因此水性硫化膠也開始大量使用，但市面上的水性硫化膠普遍存在黏接力差，耐彎折次數(shù)不達(dá)標(biāo)等問題。本文研制的雙組分水性硫化膠不僅具有很好的黏接強(qiáng)度和耐彎折性，而且還具有低氣味，操作開放時間長等優(yōu)點(diǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 膠黏劑組分的制備

基本配方見表1。

表1 基本配方

制作工藝：參考表1 配方，先將水性聚氨酯乳液8601、低氨天然膠乳加入攪拌釜中，開啟攪拌混合15min（500r/min），然后加入增黏樹脂TSR-5903，水性封閉型異氰酸酯固化劑FAB，潤濕劑LCN287，消泡劑BYK024，攪拌30min，然后加入增稠劑BYK425，攪拌2h（800r/min），調(diào)整黏度至1 500～2 000cP，再加入防腐劑BIT10，繼續(xù)攪拌30min后過濾出料。

1.2 促進(jìn)劑組分的制備

制作工藝：參考表2配方，將分散劑、消泡劑加入去離子水中，攪拌20min（1 000r/min），使分散劑分散均勻，然后依次加入不溶性硫黃、硫化促進(jìn)劑M、TMTM，抗氧劑BHT，和ZnO分散液，高速攪拌30min得到混合液，然后把混合液轉(zhuǎn)到研磨機(jī)高速研磨2h以上，直至細(xì)度達(dá)到5μm以下，然后加入流變劑調(diào)整黏度至1 500～2 000cP，制得促進(jìn)劑分散液。

表2 促進(jìn)劑配方

1.3 雙組分硫化鞋用水性膠的調(diào)配

將制得的膠黏劑組分100份和促進(jìn)劑組分10份加入容器中，機(jī)械攪拌混合15min（500r/min），制得雙組分硫化鞋用水性膠。

2 性能測試

2.1 剝離強(qiáng)度測試

以常見的鞋面材料真皮、合成革、帆布和生膠圍條作為測試材料。鞋面材料先經(jīng)過表面處理，然后刷調(diào)配好的雙組分硫化鞋用水性膠，在70℃干燥5min，然后與經(jīng)過處理的生膠圍條（長12cm×寬2.5cm×厚0.2cm）對貼，壓合后放入硫化罐中硫化，硫化條件為溫度120℃，壓強(qiáng)3atm，時間60min。硫化結(jié)束后取出，于25℃環(huán)境中放置24h后測試。剝離強(qiáng)度測試參考GB/T3903.3—2011。

2.2 耐彎折性能測試

測試材料為生膠鞋底、帆布（長15cm×寬5cm）、生膠圍條（長12cm×寬2.5cm×厚0.2cm）。生膠鞋底和生膠圍條先進(jìn)行預(yù)處理，然后分別對帆布、鞋底內(nèi)側(cè)和鞋底外側(cè)同時刷硫化膠，干燥，然后將帆布其中約2cm寬部分與鞋底內(nèi)側(cè)貼合，留出約3cm寬度與鞋底外側(cè)處于同一垂直面上，然后再把生膠圍條同時與鞋底外側(cè)和剩下的3cm寬的鞋面同時貼合，施加壓力，按上述硫化工藝進(jìn)行硫化，硫化結(jié)束后取出，于25℃環(huán)境中放置24h后測試。耐彎折測試方法參考GB/T32027—2015。

3 結(jié)果與討論

3.1 水性聚氨酯與天然膠乳比例對剝離強(qiáng)度的影響

通過改變水性聚氨酯與天然膠乳的比例，研究兩者比例對黏接性能的影響，見表3。由測試數(shù)據(jù)可見，當(dāng)水性聚氨酯與天然膠乳比例為4∶6時性能最佳，這是因?yàn)閺?qiáng)極性的聚氨酯對鞋面材料具有更強(qiáng)的黏接強(qiáng)度，但對非極性的生膠黏接性能不如天然膠乳；相反，天然膠乳對鞋面材料黏接力不如聚氨酯，因此，兩者搭配有一個最優(yōu)比例，可以同時滿足鞋面與生膠材料的黏接。

表3 水性聚氨酯與天然膠乳比例對剝離強(qiáng)度的影響 N/mm

3.2 水性聚氨酯與天然膠乳比例對耐彎折性能的影響

由表4可見，隨著水性聚氨酯比例的增加，耐彎折性能呈先增后降趨勢，這說明一方面黏接強(qiáng)度的提高有利于耐彎折性能的改善，另一方面由于聚氨酯為結(jié)晶聚合物，聚氨酯比例過高，膠層結(jié)晶后變硬，而天然橡膠則非常柔軟，因此過多的聚氨酯占比也會導(dǎo)致耐彎折性能下降。

表4 水性聚氨酯與天然膠乳比例對耐彎折性能的影響 次

3.3 促進(jìn)劑添加比例對黏接性能的影響

在同一膠黏劑組分中添加不同比例的促進(jìn)劑，測試促進(jìn)劑比例對黏接性能及耐彎折性的影響，如表5。結(jié)果表明，添加10%比例性能最好，添加太少可能導(dǎo)致交聯(lián)不足，剝離強(qiáng)度達(dá)不到最優(yōu)，而添加過量又可能導(dǎo)致膠層過硬，影響耐彎折性能。

表5 促進(jìn)劑添加比例對剝離強(qiáng)度及耐彎折性能的影響剝離強(qiáng)度單位：（N/mm）

4 結(jié)論

本研究制備了一種硫化鞋用水性膠黏劑和促進(jìn)固化劑組分，對配方研究結(jié)果表明，膠黏劑組分中聚氨酯和天然膠乳的比例對黏接強(qiáng)度和耐彎折性有明顯的影響，當(dāng)聚氨酯和天然膠乳比例為4∶6時，膠黏劑達(dá)到最好性能。行業(yè)內(nèi)對剝離強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)一般為3.0N/mm，或材料破壞，耐彎折次數(shù)8萬次以上。本研究制備的水性膠黏劑剝離強(qiáng)度達(dá)6N/mm以上，耐彎折性能達(dá)10萬次以上，完全滿足行業(yè)要求。