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下進行硫化做成的鞋子，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)保呼聲日趨強烈，鞋用膠黏劑水性化在國內(nèi)正在進行大力的推廣，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。

1 實驗部分

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)到研磨機高速研磨2h以上，直至細(xì)度達到5μm以下，然后加入流變劑調(diào)整黏度至1 500～2 000cP，制得促進劑分散液。

表2 促進劑配方

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份和促進劑組分10份加入容器中，機械攪拌混合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，這是因為強極性的聚氨酯對鞋面材料具有更強的黏接強度，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劑，測試促進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，剝離強度達不到最優(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 促進劑添加比例對剝離強度及耐彎折性能的影響剝離強度單位：（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，膠黏劑達到最好性能。行業(yè)內(nèi)對剝離強度標(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度達6N/mm以上，耐彎折性能達10萬次以上，完全滿足行業(yè)要求。