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MPR运动鞋大底
2006年6月26日 17:59  来源:世界鞋业
    混炼型聚氨酯胶(Millable polyurethane rubber,MPR)由多种聚酯或聚醚多醇及增链剂和多种二异氰酸酯所制成,正越来越多地应用于工业制造中,其某些特性对于运动鞋大底来说是非常理想的。 
         
    MPR可以在标准橡胶加工设备上进行加工,而且在一些对机械强度和抗磨损性有较高要求工业应用中也可以使用它。类似所有的聚氨酯弹性体,它是以3种成分为基础的:多羟基化合物、二异氰酸酯和增链剂。多羟基化合物可以是聚亚丁基二酰胺或是聚己二酸酯。异氰酸酯可能来源于多种芬芳或脂肪质物质,而增链剂则可能是单烯丙基醚与乙二醇、丁二醇和甘油结合的酯,三羟甲基丙烷- 单烯丙基醚甚至是水。与由过量二异氰酸酯制成的可浇铸聚氨酯预聚物大不相同的是:聚氨酯橡胶是由化学计量不足的二异氰酸酯所制成。因此,为了使它们充分发挥功能,它们需要进一步的交叉结合或是被硫化。这个硫化过程可以通过硫磺、过氧化物或是封闭的异氰酸酯来进行。这些听起来非常复杂,就让我们看看聚氨酯橡胶是如何应用于运动鞋底的以及为什么要用它来做运动鞋大底。 
         
    MPR与其它聚氨酯人造橡胶的比较         
    浇铸聚氨酯预聚体是通过将多羟基化合物和大量的异氰酸酯反应所制成,这样做是为了确保它们在加工过程中是液态。为了达到化学等量,再将它们与增链剂混合。相对于多羟基化合物OH数目和增链剂来说,热塑性聚氨酯通常都是和轻微过量的异氰酸酯(NCO)一步制造出来。MPR是由化学计量不够的异氰酸酯所制成,这样做的目的是为了使它们易于混炼。这就是它为什么需要进一步交联或硫化的原因,因此类似硫磺、过氧化物等试剂都会被采用,将它们放入一个双辊密炼机中,以在聚合物链中产生强大的化学键。 

    PUR特性 
         
    虽然所有的聚氨酯橡胶具有出色的机械强度和耐化学腐蚀性,但必须要精心选择相应的聚合等级以匹配加工设备和最终的工业应用。一般说来,醚类物质可提供优越的耐水解性,但耐热度较差,而酯类物质则显出高度的耐油性。 
         
    硫化引起分子链间的交叉结合,会产生类似其它硫化橡胶的网络结构。实际上,与其它聚氨酯弹性体相比,浇铸聚氨酯橡胶含有更少含量的氨基甲酸乙酯(如,更少含量的硬段)。这些形成了氢键,对于促进物质的机械强度有很大的作用。因此,同其它类橡胶物一样运用同样的方式,大多数MPR物质都需要添加如碳黑二氧化硅等活性填料,以增强MPR橡胶的特性。某些等级的聚氨酯橡胶可以通过硫磺或是过氧化物来硫化。硫磺比过氧化物可提供更大张力及抗撕裂性。它还具有更好的可挠性和较低的生热性。实际上,用过氧化物进行硫化的化合物都具有更好的压缩形变、热老化性和抗返原性。对于两种硫化方式来说,磨损特性和抗烃类物质性能都是相同的。 
         
    大多数运动鞋都需要能抗磨损的鞋底,实现这个目的的一种方法就是:在鞋底中加入MPR成分以增强运动鞋的抗磨损性、抗切割性及抗撕强度。它能用于某些特定情况下,如 :磨损很大,或是混合了人造或天然橡胶并加到成品鞋底中。清洁的MPR橡胶可用来制作色彩鲜艳明亮或是透明的具有优越抗紫外线功能的鞋底,另外它的耐滑性也很不错,而且可提供的鞋底样式范围也更大了。 
         
    聚醚1号和聚醚4号 
         
    硫化过的聚醚MPR首次用于鞋子生产是在20世纪60年代,它与聚丁二烯混合,以生产坚硬的抗磨损的女式鞋。在20世纪80年代,聚醚4号被用来制作跑鞋的亮色鞋底,它的优点在于:通过使用一种非常薄但抗磨损非常优越的鞋底使得鞋子整体非常轻便。
        
        若干年后,为了使网球鞋的足尖部分拥有良好的抗磨损性而使用了聚醚4号。在网球鞋上的成功又传给了便鞋和跑鞋,这再一次显示出它的经久耐用的优越性能。 
         
    聚醚2号 
         
    对于鞋类制造来说,MPR的不同类型非常重要,因为每个类型的物理特性依据其化学结构而各有利弊。聚醚2号于1989年被首次用于鞋类制作。它在透明式篮球鞋底上取得了很大成功,继而又将这成功经验“移植”到男式跑鞋上。 
         
    要拥有良好的透明度并不容易,许多新材料和技术证明了聚醚2号的必要性。煅制二氧化硅 — 虽然比一般的沉淀白炭黑要贵得多,但它却能增强强度且透明度更高。在从模具中萃取某个部件时,添加双官能团的活性助剂可促进热量抗撕裂性及防止产生高废品率。玻璃般的透明度也要求有可高度磨光,镀铬的模具或是涂有聚四氟乙烯的模具。一般模具因为表面的无数细小划痕而呈现出色彩黯淡的情况。下一个难题是硫化过的天然橡胶混合物的粘合问题。许多化学添加剂和桥式化合物都被进行过评估,最终只有混合了聚丁二烯橡胶,且被过氧化物硫化过的天然橡胶被证实有效果。尽管原材料价格日益上涨及混合物的变化,透明的聚醚2号在篮球鞋及跑鞋中的应用非常成功。其实,一些跑步者能够奔跑500英里以上,而中底却做不到这一点。 
         
    实际上,与标准的橡胶鞋底比起来,因为它内部的晶化作用导致的抗湿滑性被证明是比较弱的,这一点限制了它的使用得到进一步的扩展。 
         
    聚醚3号 
         
    制鞋业真正需要的是—具有优越的透明度、粘合容易及具有良好的抗湿滑性的MPR橡胶。而聚醚3号则可以将这些问题解决。它是由聚四氢呋喃所制成,但使用了较低的分子量来消除晶化问题。因为它具有更加稳定的脂肪质的二异氰酸酯且使用了不同等级的增链剂,因此它的整体结构很好。改变结构不仅会促进低温性能,而且会改良抗湿滑性系数,并可达到标准橡胶的程度。 
         
    聚醚1号 

    减少原材料成本的需要导致开发出了聚醚1号。这种PUR橡胶是基于低成本的乙烯-丁烯己二酸尤其是因其色彩和低温性能与增链剂混合并与纯MDI发生反应。其低温性能非常好,常温下无晶化现象,干湿环境下摩擦系数也很优越。在添加紫外线稳定剂和一些蓝色后,稳定性也非常不错。唯一的问题是水解。聚醚1号在沸水中测试了7天但失败了,因此尽管它具有其它优势,但在制鞋业中不太可能用一种纯聚酯型聚氨酯来作为原料。 
         
    MPR的成本 
         
    在成本方面,MPR不可能直接与天然橡胶或EPDM竞争。目前,制鞋业中使用MPR多是在高档鞋的生产中,从而减少其成本影响。大约20%的额外原材料成本(包括加工)能增加40%的耐磨寿命。实际耐磨测试中,跑步者体验到了比标准橡胶鞋底耐磨寿命长8倍的产品。 
         
    在多数高要求的应用中,聚氨酯橡胶在性能上超越了昂贵的合成橡胶。实际上,因为MPR的特性由其化学结构所决定,所以有众多理由相信有方法解决以合适的价格来满足运动鞋业对聚氨酯的需求。
 
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