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2022年第八屆鞋材高峰論壇上，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所 朱平 博士為我們帶來(lái)《國(guó)產(chǎn)新型長(zhǎng)碳鏈聚酰胺彈性體及其鞋材領(lǐng)域的應(yīng)用》精彩分享。朱博士簡(jiǎn)單介紹了尼龍彈性體的性能及應(yīng)用，并分享了國(guó)產(chǎn)新型長(zhǎng)碳鏈聚酰胺彈性體的研發(fā)歷程，該材料采用了生物基來(lái)源原料參與聚合，性能可控，可實(shí)現(xiàn)大量牌號(hào)的設(shè)計(jì)。
我來(lái)自中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所，向大家匯報(bào)一下我們?cè)谛滦烷L(zhǎng)碳鏈聚酰胺彈性體及其在鞋材領(lǐng)域上的應(yīng)用。來(lái)看一下這個(gè)長(zhǎng)碳鏈聚酰胺彈性體，大家可能講的更多點(diǎn)是講PEBA，實(shí)際上從學(xué)術(shù)上，或者我們俗稱上有一些不同的說(shuō)法，比如叫長(zhǎng)碳鏈聚酰胺彈性體LCPAE，還有PEBA的說(shuō)法，它實(shí)際上是有長(zhǎng)碳鏈聚酰胺作為硬段，然后聚醚作為軟段共聚到一起的，具有一種微向分離結(jié)構(gòu)的這樣的材料。
為什么講這個(gè)新型呢？實(shí)際上是我們開(kāi)發(fā)的這個(gè)材料，可以使用生物發(fā)酵法制備的原料以及生物基原料來(lái)制備。那么某種程度上，它可以替代石化來(lái)源的PA12作為硬段，但是它并不是一個(gè)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的替代。實(shí)際上這個(gè)材料它還有一些特殊之處。
大家可以看一下這個(gè)表，橫坐標(biāo)是它的結(jié)晶溫度，縱坐標(biāo)是它這個(gè)熔點(diǎn)。大家發(fā)現(xiàn)，PA12的這一系列彈性體的話，它的這個(gè)結(jié)晶溫度往往是比較低的。而用我們開(kāi)發(fā)這個(gè)材料，結(jié)晶溫度是比較高的。
大家可以看一下右面這張圖，對(duì)于我們30D的這個(gè)樣品和40D的樣品，這兩個(gè)偏軟的這個(gè)樣品，我們的結(jié)晶溫度能做到120℃以上，這個(gè)時(shí)候，就給我們熱加工的定型帶來(lái)很多的便利，大大的提高它的效率。
此外，我們實(shí)現(xiàn)的這個(gè)25D到70D的多種硬度和模量牌號(hào)的設(shè)計(jì)。這是它的DMA曲線，那么我們可以根據(jù)用戶的一些需求，來(lái)特定控制它這些熱轉(zhuǎn)變的這個(gè)行為，包括來(lái)調(diào)控它的彈性也好或者是拉伸性能。
那么這是我們這個(gè)產(chǎn)品的外觀，大家可以看一下，基本是半透明的，微微的黃色的這種感覺(jué)。目前我們開(kāi)發(fā)了幾個(gè)牌號(hào)就是KHX，那么后面ABCD是它一些數(shù)字。
首先我們要對(duì)這個(gè)PEBA新的初生料進(jìn)行改性，使它穩(wěn)定化。我們可以用一些拉伸熔體流變或者旋轉(zhuǎn)流變儀的方式來(lái)開(kāi)發(fā)它的一些改性配方，然后讓它能在長(zhǎng)時(shí)間下面保持一個(gè)穩(wěn)定，同時(shí)有很好的這個(gè)拉伸熔體的強(qiáng)度。
大家可以看一下這個(gè)，左邊的初生料的發(fā)泡，如果大家沒(méi)有對(duì)它改性，它這個(gè)泡孔就是有點(diǎn)癟的，它是在發(fā)泡過(guò)程中，強(qiáng)度不足，部分坍塌了，這時(shí)候它的直徑就有25微米。
大家可以看一下改性料的發(fā)泡珠粒，它這個(gè)泡孔非常堅(jiān)實(shí)，直徑32微米。這是兩個(gè)料非常顯著的一個(gè)對(duì)比。
那么我們也對(duì)這個(gè)材料進(jìn)行了一些發(fā)泡條件的摸索，我們可以從改性料做到發(fā)泡7.4倍，或者發(fā)泡13倍，那么大家可以看一下這個(gè)右下這幅圖。
相當(dāng)于是通過(guò)特定的發(fā)泡工藝，我們能控制這里面這個(gè)泡孔尺寸的大小，根據(jù)這個(gè)大小來(lái)控制它的密度，包括回彈的特性。我們可以說(shuō)，到目前為止，我們成功開(kāi)發(fā)了珠粒發(fā)泡成型的這個(gè)型號(hào)，而且能夠適用用戶現(xiàn)有的TPU發(fā)泡和成型設(shè)備進(jìn)行加工。
PEBA發(fā)泡珠粒成型之后抗撕裂是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。如果我們把它這兩個(gè)珠粒放大來(lái)看的話，關(guān)鍵是在于它中間這個(gè)皮層部分能不能夠良好的接觸到一起并部分熔化，那么這點(diǎn)實(shí)際上是難度在哪了？就是我既能使皮層部分熔化，但是我這個(gè)壁的這個(gè)珠粒它沒(méi)有熔化，這樣既保持了表面的這個(gè)熔接，又能保持我整體的這個(gè)尺寸穩(wěn)定性。
至于焊縫，通過(guò)這個(gè)SCM來(lái)看，我們現(xiàn)在一般焊縫能控制到10-20微米，這個(gè)PPT就向大家展示一下，我們KHX7035發(fā)泡成型件密度0.13g/m3這樣的一個(gè)壓縮的性能。
那么基本上的話，大家可以看一下這個(gè)，這張圖的這個(gè)插圖，這個(gè)粉紅色的這個(gè)位點(diǎn)，那么基本在多次的壓縮循環(huán)之后，它的這個(gè)能量回復(fù)率能做到90%以上，這個(gè)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)是91.5%。
另外我們有一個(gè)正在開(kāi)發(fā)的配方，我們的能量回復(fù)率能做到94%，接近到95%這個(gè)程度，那么但是那個(gè)料，它的一些加工性能比較特殊。
最后總結(jié)一下，我們中科院化學(xué)所與新元化學(xué)聯(lián)合攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)新型PEBA工業(yè)化量產(chǎn)，特點(diǎn)如下：
我們的定位就是致力為鞋材行業(yè)提供一個(gè)高性價(jià)比的新型PEBA材料，這些輕量化的技術(shù)方案，并且能根據(jù)這個(gè)用戶要求進(jìn)行定制化開(kāi)發(fā)，我想這個(gè)是我們的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)，也是我們努力的一個(gè)方向。
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦彈性體網(wǎng)）：國(guó)產(chǎn)新型長(zhǎng)碳鏈聚酰胺彈性體及其鞋材領(lǐng)域的應(yīng)用
