本發(fā)明屬于發(fā)泡材料，尤其涉及一種輕質(zhì)、高強的發(fā)泡面料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著全民運動的普及，跑步運動逐漸盛行，越來越多的人熱衷于中長跑運動。作為跑步最重要的裝備——跑鞋的需求也與日俱增。同時對跑鞋，尤其是跑鞋的面料也提出了更高的要求，如輕質(zhì)、透氣、護腳、耐穿等。不斷有人開發(fā)出更輕質(zhì)的跑鞋面料。但輕質(zhì)的面料和護腳、耐穿之間存在著一定的矛盾，因為輕質(zhì)往往意味著在物性方面的妥協(xié)。如何設(shè)計出輕質(zhì)的面料，同時具有較好的支撐性和耐久性，是一個需要迫切關(guān)注的課題。
2、超臨界發(fā)泡是一種制備低密度聚合物的方法，近年來已經(jīng)廣泛用于運動鞋中底的領(lǐng)域。但尚無應(yīng)用于鞋面織物領(lǐng)域的報道和專利。究其根本，一是因為鞋面纖維的單絲或復(fù)絲直徑很細(xì)，一般為十幾到幾十微米，最粗不超過1mm，很難進行超臨界發(fā)泡；二是因為即便通過各種手段發(fā)泡成功，由于材料的模量和發(fā)泡倍率呈反比，所以重量減輕多少，強度就下降多少，得不償失。wang等人研究了材料的彈性模量和發(fā)泡倍率的關(guān)系，指出模量隨發(fā)泡倍率的提高(密度的減小)而呈指數(shù)減小。也就是說，發(fā)泡所帶來的模量的損失要遠(yuǎn)高于減重的比例。如此看來，對過細(xì)的鞋面纖維進行發(fā)泡來實現(xiàn)減輕重量的方式容易得不償失。
3、現(xiàn)有技術(shù)中專利申請cn113085220a公開了一種連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂的微發(fā)泡制品，其本質(zhì)是一種預(yù)浸料，其纖維經(jīng)過展寬，非圓形截面，無法應(yīng)用于民用織物；其工藝為預(yù)浸帶-預(yù)壓制備預(yù)浸料-模壓-發(fā)泡，發(fā)泡過程發(fā)生在模壓成型之后，制品為硬質(zhì)的制件，不適用于對柔軟性要求較高的民用織物上。
4、中國專利cn116770454b公開了一種發(fā)泡纖維的制備方法，發(fā)泡后的纖維內(nèi)部泡孔結(jié)構(gòu)均勻，拉伸性能良好；但未滿足纖維高強度的需求，在鞋面的應(yīng)用價值較低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中輕質(zhì)的鞋面面料和護腳、耐穿之間存在矛盾，輕質(zhì)面料很難同時具有較好的支撐性和耐久性的問題，本發(fā)明提供一種高強度、輕質(zhì)、超臨界發(fā)泡的面料及其制備方法。
2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種高強度、輕質(zhì)、超臨界發(fā)泡的面料，面料所用的完整纖維包括芯層纖維和皮層材料，皮層材料均勻包覆在芯層纖維外側(cè)，皮層材料可以進行發(fā)泡；芯層纖維是芳綸纖維、聚芳酯纖維，聚酰亞胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維中的至少一種；皮層材料為熱塑性彈性體樹脂。
3、進一步地，芯層纖維的粗細(xì)為10d-1000d。
4、進一步地，皮層材料的組分為：95-100份的熱塑性彈性體、1-5份的成核劑、0-2份的抗氧劑和其它助劑；所述熱塑性彈性體是熱塑性聚氨酯彈性體、熱塑性聚酯彈性體、熱塑性尼龍彈性體中的至少一種。
5、進一步地，熱塑性彈性體的熔點為100～240℃，硬度為80a-64d。
6、優(yōu)選的，成核劑包括碳酸鈣、滑石粉、蒙脫土、納米二氧化硅、聚合物粉末、炭黑、長鏈性飽和羧酸鈉鹽、長鏈性飽和羧酸鈣鹽中至少一種；成核劑的粒徑為0.05-3μm。
7、一種高強度、輕質(zhì)、超臨界發(fā)泡的面料的制備方法，包括如下步驟：
8、s1、選取上述皮層材料的組分后，對所有組分進行干燥處理，然后用螺桿擠出機把皮層材料涂覆在連續(xù)的芯層纖維上，并收卷；
9、s2、將s1中得到的成品纖維編織成網(wǎng)布；
10、s3、對s2得到的網(wǎng)布進行熱定型；
11、s4、將熱定型后的網(wǎng)布切成所需要的形狀，放入高壓釜內(nèi)，通入超臨界流體，在120-200℃的溫度和7-25mpa的壓力下飽和，之后迅速泄壓，使皮層的熱塑性彈性體發(fā)泡；得到發(fā)泡后的面料。
12、進一步地，步驟s1中用螺桿擠出機把皮層材料涂覆在連續(xù)的芯層纖維上的方式包括：直接用雙螺桿擠出機把所有皮層組分共混后，直接涂覆在連續(xù)的芯層纖維上，并收卷；或先用雙螺桿擠出機把所有皮層組分共混后進行造粒，再用單螺桿擠出機把造粒的粒子涂覆在連續(xù)的芯層纖維上，并收卷。
13、進一步地，步驟s1中收卷速度為10-200m/min。
14、進一步地，步驟s2中編織方式可以是梭織、經(jīng)編、緯編、飛織、飛線、3d打印中任一種。
15、進一步地，步驟s3熱定型溫度為120-200℃。
16、本發(fā)明的優(yōu)勢在于：以一種簡單的方式解決了鞋用織物對強度、輕質(zhì)、舒適等相互矛盾的技術(shù)要求；既能保留了鞋用纖維的本體強度，又兼具發(fā)泡織物輕質(zhì)透氣的特點；發(fā)泡工藝簡單，綠色環(huán)保，可連續(xù)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。減弱了鞋用織物/纖維直接發(fā)泡的難度，可得到發(fā)泡均勻、透氣、輕質(zhì)、高強、柔軟的鞋面織物及鞋類用品。
1.一種高強度、輕質(zhì)、超臨界發(fā)泡的面料，其特征在于，面料所用的完整纖維包括芯層纖維和皮層材料，皮層材料均勻包覆在芯層纖維外側(cè)，皮層材料可以進行發(fā)泡；芯層纖維是芳綸纖維、聚芳酯纖維，聚酰亞胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維中的至少一種；皮層材料為熱塑性彈性體樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度、輕質(zhì)、超臨界發(fā)泡的面料，其特征在于：芯層纖維的粗細(xì)為10d-1000d。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度、輕質(zhì)、超臨界發(fā)泡的面料，其特征在于，皮層材料的組分為：95-100份的熱塑性彈性體、1-5份的成核劑、0-2份的抗氧劑和其它助劑；所述熱塑性彈性體是熱塑性聚氨酯彈性體、熱塑性聚酯彈性體、熱塑性尼龍彈性體中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強度、輕質(zhì)、超臨界發(fā)泡的面料，其特征在于，熱塑性彈性體的熔點為100～240℃，硬度為80a-64d。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強度、輕質(zhì)、超臨界發(fā)泡的面料，其特征在于：成核劑包括碳酸鈣、滑石粉、蒙脫土、納米二氧化硅、聚合物粉末、炭黑、長鏈性飽和羧酸鈉鹽、長鏈性飽和羧酸鈣鹽中至少一種；成核劑的粒徑為0.05-3μm。
6.一種高強度、輕質(zhì)、超臨界發(fā)泡的面料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高強度、輕質(zhì)、超臨界發(fā)泡的面料的制備方法，其特征在于：步驟s1中用螺桿擠出機把皮層材料涂覆在連續(xù)的芯層纖維上的方式包括：直接用雙螺桿擠出機把所有皮層組分共混后，直接涂覆在連續(xù)的芯層纖維上，并收卷；或先用雙螺桿擠出機把所有皮層組分共混后進行造粒，再用單螺桿擠出機把造粒的粒子涂覆在連續(xù)的芯層纖維上，并收卷。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的高強度、輕質(zhì)、超臨界發(fā)泡的面料的制備方法，其特征在于：步驟s1中收卷速度為10-200m/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高強度、輕質(zhì)、超臨界發(fā)泡的面料的制備方法，其特征在于，步驟s2中編織方式可以是梭織、經(jīng)編、緯編、飛織、飛線、3d打印中任一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高強度、輕質(zhì)、超臨界發(fā)泡的面料的制備方法，其特征在于，步驟s3熱定型溫度為120-200℃。