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加氢石油树脂在鞋材中的柔韧性与耐磨性提升

发表时间:2025-12-30

加氢石油树脂凭借饱和分子结构带来的高相容性、低极性与热稳定性,可通过增粘增韧、界面增强与动态力学调控,协同提升鞋材(如EVA/橡胶鞋底、SBS/TPU鞋面、热熔胶黏层)的柔韧性与耐磨性,同时兼顾耐老化与加工适配性,是鞋材改性的高效组分。以下从核心机制、技术路径、应用实践与优化方向展开系统阐述。

一、柔韧性与耐磨性的核心影响因素及改进机制

加氢石油树脂对鞋材柔韧性与耐磨性的提升,源于分子结构、相容性与动态力学行为的协同调控,二者相互关联且可通过精准改性实现平衡。

柔韧性的核心影响因素包括树脂与基材的相容性、分子链的柔顺性及交联密度。加氢后饱和的环烷烃结构使树脂与EVASBS、橡胶等鞋材基材相容性优异,可均匀分散于基材中,降低分子链间内摩擦,提升链段运动能力,改善耐折性与回弹性;同时,窄分子量分布减少分子链聚集,避免局部刚性过高导致脆化。

耐磨性则取决于材料的硬度、抗撕裂强度、界面结合力及动态摩擦特性。加氢石油树脂作为增粘改性剂,可提升基材的内聚力与填料分散性,减少摩擦过程中的材料脱落;其饱和结构还能提升热氧稳定性,抑制摩擦生热引发的软化与降解,延长耐磨寿命。

二、柔韧性提升的关键技术路径

1. 基材共混改性:适配鞋材主流体系

EVA发泡鞋底:将5%~15%C5加氢石油树脂与EVAPOE共混,借助树脂的增韧作用降低EVA的结晶度,提升断裂伸长率与耐折次数。例如,添加8%氢化度≥98%C5树脂,可使EVA鞋底的耐折次数从5万次提升至8万次,同时保持良好的回弹性。

SBS/SEBS弹性体鞋面:树脂与弹性体相溶性好,可作为软化剂调控硬度,提升鞋面的弯曲舒适度;搭配1%~3%的马来酸酐接枝改性树脂,可增强与纤维面料的界面结合,避免弯折处开裂。

橡胶鞋底:在丁苯橡胶、天然橡胶中添加3%~8%的加氢石油树脂,可降低门尼黏度,改善加工流动性,同时提升硫化胶的弹性与耐屈挠性,减少动态疲劳导致的脆化。

2. 分子结构与分子量调控:平衡柔顺性与强度

选择合适的加氢石油树脂类型与分子量是关键。C5加氢树脂分子链以脂肪族为主,柔顺性更佳,适合提升柔韧性;C9加氢树脂含部分环状结构,刚性稍强,可兼顾耐磨与柔韧。控制分子量分布指数(PDI)≤1.5,避免宽分布导致的性能波动;软化点选择80~120℃,过高会降低柔韧性,过低则影响耐磨与热稳定性。

采用两段加氢工艺,第一段高温饱和双键,第二段低温精制,确保氢化度98%,消除不饱和键带来的刚性位点,提升分子链柔顺性。

3. 复合改性协同增效:兼顾多性能需求

将加氢石油树脂与弹性体(如POETPU)、纳米填料(如纳米二氧化硅、碳纳米管)复合,进一步提升柔韧性。例如,EVA中复配5%加氢树脂+3%POE+2%纳米二氧化硅,可形成弹性网络,提升耐折性的同时,避免强度下降;添加少量(1%~2%)润滑剂(如硬脂酸锌),可减少分子链间摩擦,提升动态柔韧性。

三、耐磨性提升的核心技术手段

1. 界面增强与填料分散优化:减少磨耗脱落

加氢石油树脂可作为界面相容剂,提升无机填料(如白炭黑、碳酸钙)与鞋材基材的结合力,避免摩擦过程中填料脱落形成磨耗点。在橡胶鞋底中,添加5%加氢树脂+10%白炭黑,可使磨耗量降低20%~30%,同时提升抗撕裂强度。

采用表面改性的纳米填料(如硅烷偶联剂处理的二氧化硅)与加氢树脂协同,可构建致密的耐磨网络,增强材料的抗划伤能力。

2. 交联与接枝改性:提升耐磨耐久性

通过化学改性增强树脂与基材的交联作用,提升耐磨性能。马来酸酐接枝加氢石油树脂(接枝率1%~3%)可与EVA、橡胶中的极性基团反应,形成交联结构,提升热稳定性与抗变形能力,减少摩擦生热导致的软化。

在热熔胶黏层中,添加加氢树脂可提升胶层的内聚力,避免鞋底与鞋面贴合处因摩擦脱落,间接提升鞋材整体耐磨性。

3. 热氧稳定与抗老化协同:延长耐磨寿命

鞋材在使用中因摩擦生热易发生热氧降解,导致性能下降。加氢石油树脂的饱和结构本身具有良好的热稳定性,搭配受阻酚类抗氧剂(如1010)与紫外线吸收剂,可抑制热氧老化与光老化,确保长期使用中耐磨性稳定,例如,在EVA鞋底配方中添加0.5%抗氧剂+0.3%UV吸收剂+6%加氢树脂,可使耐磨性能在老化后保持率达90%以上。

四、鞋材中的应用实践与性能要求

1. 鞋底材料

EVA发泡鞋底:添加5%~10%加氢石油树脂,目标性能为:密度0.18~0.25g/cm³,耐折次数≥8万次,磨耗量≤100mm³(DIN磨耗),适合运动鞋、休闲鞋。

橡胶鞋底:添加3%~8%树脂,硫化胶的拉伸强度≥18 MPa,断裂伸长率≥500%,磨耗量≤80mm³,适用于户外鞋、工装鞋。

2. 鞋面与胶黏层

SBS/TPU鞋面:树脂添加量2%~5%,提升弯曲柔韧性,避免弯折处发白、开裂;胶黏层中使用10%~20%加氢树脂的热熔胶,粘接强度≥3N/cm,耐水、耐老化,适合鞋面与鞋底贴合。

热熔胶黏剂:采用加氢C9树脂作为增粘剂,提升胶层的耐冲击性与耐磨性,确保鞋材在动态使用中不脱胶,适合自动化生产线应用。

五、优化方向与发展前景

未来优化需聚焦三点:一是开发高软化点(120~140℃)、超低色度的专用鞋材牌号,兼顾耐热与外观;二是通过生物基单体共聚、超临界加氢等绿色工艺,降低成本与环境负荷;三是复合智能填料(如自修复微胶囊),提升鞋材的耐用性。随着鞋材向轻量化、高性能化发展,改性加氢石油树脂有望替代传统松香、萜烯树脂,成为鞋材改性的核心组分。

本文来源:河南向荣石油化工有限公司 http://www.upresinchem.com/