[发明专利]一种聚氨酯/棉纤维素复合气凝胶鞋垫及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚氨酯/棉纤维素复合气凝胶鞋垫及其制备方法，该鞋垫是先制备水性聚氨酯和棉纤维素溶液，然后将水性聚氨酯和棉纤维素溶液进行复配，复配溶液在掺加交联剂、聚乙二醇和催化剂的条件下倒入鞋垫模具，固化制备湿凝胶，湿凝胶经冷冻干燥；得到聚氨酯/棉纤维素复合气凝胶鞋垫。本发明制备的聚氨酯/棉纤维素复合气凝胶鞋垫有效地综合了聚氨酯和棉纤维素的优点，该鞋垫具有舒适柔软度、多孔透气性等特点。本发明的聚氨酯/棉纤维素复合气凝胶鞋垫具有广阔的市场前景，其制备工艺简单，原料来源广泛。

技术领域

本发明属于气凝胶的制备技术领域，具体涉及一种聚氨酯/棉纤维素复合气凝胶鞋垫及其制备方法。

背景技术

鞋垫对鞋子的舒适度起着重要作用，因此，一双好的鞋垫决定着鞋的舒适度和品质。鞋垫是人们生活中最普通的个人用品，市场上的鞋垫种类繁多，按材质可分为：布料、皮革、海绵、硅胶、乳胶等鞋垫。鞋垫虽然是生活中普通的用品，但是，人的一生大部分时间需要穿鞋，鞋子的好坏影响着与人们的健康，不合适的鞋子会导致脚臭、脚痛等问题。为了解决这些问题，仅仅改变鞋子是不够的，鞋垫的作用非常重要，鞋垫决定着鞋内环境舒适与否；因此，用于制作鞋垫的材料对鞋垫的意义重大。

目前，鞋垫材料的研究受到广泛的关注，中国发明专利申请号201120545018.1公布了高密度泡棉鞋垫，该专利的鞋垫采用MDI为其中原料之一；中国发明专利申请号201720950874.2公布了一种活性炭除臭鞋垫，该鞋垫里面掺入了炭纤维。文献调研表明，新材料的引入对提高鞋垫的质量具有重要作用。

聚氨酯气凝胶是一种新型的多孔三维空间网络结构材料，其可看作是一种含有软链段和硬链段的嵌段共聚物高分子材料，其中软链段由多元醇构成，硬链段由氨基甲酸酯基团或脲键基团构成，可以通过调节异氰酸酯和多元醇的种类来改变聚氨酯气凝胶的柔性或刚性，可以获得极柔或者极硬的气凝胶材料。纤维素气凝胶也是一种多孔三维空间网络结构材料，纤维素气凝胶具有透气、比表面积大、可再生等优点，其在很多领域得到广泛的应用，如：吸附催化、建筑材料等方面。根据相关研究分析，聚氨酯气凝胶和纤维素气凝胶在用作鞋垫材料方面均具有各自的优势，但是单一聚氨酯气凝胶或单一纤维素气凝胶用于制作鞋垫尚存在不足之处。因此，将聚氨酯和纤维素复合气凝胶用于制备鞋垫具有广阔的发展空间，有待进一步开发与应用。

发明内容

针对聚氨酯和纤维素复合难的问题，本发明拟在这方面有所突破。本发明的目的是克服以往技术的不足，提供一种聚氨酯/棉纤维素复合气凝胶鞋垫及其制备方法。本发明的技术方案充分发挥了聚氨酯和纤维素性能的优势。

本发明的目的在于提供一种聚氨酯/棉纤维素复合气凝胶鞋垫，该鞋垫是先制备水性聚氨酯和棉纤维素溶液，然后水性聚氨酯和棉纤维素溶液进行复配，复配溶液在交联剂 1，4-丁二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇和催化剂SnCl₄的条件下倒入鞋垫模具，固化制备湿凝胶，湿凝胶经冷冻干燥；得到聚氨酯/棉纤维素复合气凝胶鞋垫。

本发明的另一目的在于提供上述所述一种聚氨酯/棉纤维素复合气凝胶鞋垫的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)水性聚氨酯的制备：将适量的聚乙二醇加入到三口烧瓶，在90～95℃下抽真空1～2h，以去除水分；冷却至60～80℃，加入甲苯二异氰酸酯进行反应，反应时间为 1～2h；参考HG/T2409-1992方法测定NCO的含量，加入二羟甲基丙酸进行扩链反应 0.5～1h；降温至0～8℃，加入溶有亚硫酸氢钠的异丙醇和水的混合溶液，高速搅拌0.5～ 1h；反应结束后，调节pH值至3～4，制得水性聚氨酯乳液；

优选地，所述聚乙二醇的分子量为2000，聚乙二醇、甲苯二异氰酸酯与二羟甲基丙酸的质量摩尔比为：5～10∶1.5～3.0∶0.1～0.3；

优选地，所述异丙醇和水的体积比为1∶2.0～3.0，亚硫酸氢钠占混合溶液的质量比为1～5％；