一种石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种抗菌材料技术领域的通过石墨烯应用与纳米材料制备的鞋垫及其制备方法，具体地，涉及一种石墨烯抗菌除臭透气凉感多功能鞋垫及其制备方法。


背景技术：

2.随着人们对健康和舒适性要求的提高，人们对于鞋垫的功能也提出了更高的要求。传统的鞋垫往往只是提供一定的缓冲和支撑功能，而缺乏抗菌、除臭、透气等方面的功能，不能满足消费者对于鞋垫的全面需求。因此，需要一种新型的鞋垫，能够具有多种功能，提高穿着体验。
3.目前市场上已有一些具有抗菌、除臭、透气等功能的鞋垫，如使用纳米银颗粒等材料进行抗菌和除臭处理，或使用多孔材料提高透气性能。此外，也有一些鞋垫采用发泡材料，提供更好的缓冲和支撑性能。
4.但是，现有的解决方案仍然存在一些问题。一些鞋垫使用的抗菌和除臭材料可能对人体有害，而且在长时间使用后可能会失去效果。一些使用多孔材料的鞋垫虽然透气性好，但是缺乏足够的支撑性能，容易导致足部疲劳和不适。此外，一些鞋垫使用的发泡材料可能存在质量问题，容易产生异味或影响舒适性。因此，需要一种新型的鞋垫，能够同时兼具抗菌、除臭、透气和支撑性等多种功能，提供更好的穿着体验。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种石墨烯复合抗菌材料多功能鞋垫及其制备方法，同时兼顾了鞋垫的透气性和支撑性能，并避免了鞋垫发泡材料可能存在质量问题，从而实现了舒适、健康的穿着体验。
6.为了达到上述目的，本发明提供了一种石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，采用石墨烯复合纤维，通过纺织，制成面料；步骤2，选取tpu发泡材料的原料和石墨烯材料；tpu发泡材料的原料包含a组分和b组分；步骤3，将石墨烯材料添加到tpu发泡材料的b组分中，混合均匀；步骤4，将步骤3所得的混合物，与tpu发泡材料的a组分，一起注入模具中；步骤5，将模具加热，使混合材料发泡成型，得到鞋垫本体；步骤6，取出成型后的鞋垫本体，进行冷却；步骤7，将步骤1所得的石墨烯复合面料贴合在步骤6所得的鞋垫本体表面，固定成一体并进行剪裁，得到石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫。
7.进一步地，步骤1中，采用石墨烯复合纤维制成石墨烯梭织面料；石墨烯复合纤维是在基材的原料中添加石墨烯材料，再通过熔融纺丝，得到的复合纤维。
8.进一步地，所述的石墨烯复合纤维，采用涤纶、尼龙、丙纶、聚乙烯纤维中的任意一种或多种作为基材。
9.进一步地，所述的石墨烯复合纤维，按质量百分比计，石墨烯材料的添加量为基材原料的0.5-1％。
10.进一步地，所述的石墨烯材料，采用粒径大小为0.3-0.5mm的氧化石墨烯粉末。
11.进一步地，所述的步骤3中，按质量百分比计，石墨烯材料的添加量为混合物的1-2％。
12.进一步地，所述的步骤5中，将模具加热到160℃，使混合材料充分发泡和成型。
13.本发明还提供了通过上述的方法制备的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫。
14.本发明提供的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫及其制备方法具有以下优点：
15.本发明的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫，具有抗菌、除臭、远红外理疗、透气性、凉感性和弹性等多种功能，穿着舒适、健康。该鞋垫相较于现有技术，具有更多的功能和更好的性能，能够提供更好的穿着体验和舒适性，具有更高的市场竞争力。具体包括：
16.1、具有多种功能，提高穿着体验。本发明的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫不仅具有传统鞋垫的缓冲和支撑功能，还具有抗菌、除臭、透气、凉感等多种功能，能够提高穿着体验。
17.2、石墨烯的应用，增强抗菌除臭效果。相较于使用纳米银等材料进行抗菌除臭处理的现有技术方案，本发明采用石墨烯材料，具有更强的抗菌除臭效果，且不会对人体造成伤害。
18.3、负离子透气等功能，提供更好的舒适性。本发明的鞋垫在石墨烯的基础上还加入了负离子透气等功能，能够提供更好的舒适性和透气性能，相较于现有的多孔材料鞋垫，在透气性能和支撑性能上都有了提升。
19.4、穿着舒适，劳动时不易疲劳。本发明的鞋垫采用tpu发泡材料加热成型，能够提供更好的支撑性能和舒适性，穿着时不易疲劳，能够满足消费者对于鞋垫的全面需求。
具体实施方式
20.以下对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
21.本发明提供的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫的制备方法，其包含：步骤1，采用石墨烯复合纤维，通过纺织，制成面料；步骤2，按比例选取tpu发泡材料的原料和石墨烯材料等原料；tpu发泡材料的原料包含a组分和b组分；步骤3，将石墨烯材料添加到tpu发泡材料的b组分中，混合均匀；步骤4，将步骤3所得的混合物，与tpu发泡材料的a组分，以及所需的其他添加剂，一起注入模具中；步骤5，将模具加热，使混合材料发泡成型，得到鞋垫本体；步骤6，取出成型后的鞋垫本体，进行冷却；步骤7，将步骤1所得的石墨烯复合面料贴合在步骤6所得的鞋垫本体表面，固定成一体并进行剪裁，得到石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫。
22.tpu发泡材料，即发泡型热塑性聚氨酯或热塑性聚氨酯弹性体，也叫e-tpu(expanded-thermoplastic polyurethanes)。热塑性聚氨酯弹性体是由二苯甲烷二异氰酸酯(mdi)或甲苯二异氰酸酯(tdi)等二异氰酸酯类分子和大分子多元醇、低分子多元醇(扩链剂)共同反应聚合而成的高分子材料。原料主要有a组多元醇、b组异氰酸酯的双组份，并加入发泡剂、固化剂、均匀剂、阻燃剂等添加剂。
23.优选地，步骤1中，采用石墨烯复合纤维制成石墨烯梭织面料，在该面料中石墨烯复合纤维成角度设置；石墨烯复合纤维是在基材的原料中添加石墨烯材料，为了加强石墨烯材料的分散效果，还可以添加相应的改性剂，再通过熔融纺丝，得到的复合纤维。
24.石墨烯复合纤维，采用涤纶、尼龙、丙纶、聚乙烯(polyethylene，简称pe)纤维等中的任意一种或多种作为基材。
25.石墨烯复合纤维，按质量百分比计，石墨烯材料的添加量为基材原料的0.5-1％。
26.石墨烯材料，采用粒径大小为0.3-0.5mm的氧化石墨烯粉末。
27.步骤3中，按质量百分比计，石墨烯材料的添加量为混合物的1-2％。
28.优选地，石墨烯材料采用粒径大小为0.3-0.5mm的氧化石墨烯粉末。
29.步骤5中，将模具加热到160℃，使混合材料充分发泡和成型。
30.取出成型后的鞋垫，待其冷却后，在鞋垫本体的表面贴合石墨烯尼龙纤维面料，通过缝合或粘合固定成一体，以增强鞋垫的抗菌、除臭等功能。最后得到具有抗菌、除臭、远红外发热、负离子透气、凉感等功能的石墨烯抗菌除臭透气凉感多功能鞋垫。
31.本发明中采用的设备和其他工艺条件等均为本领域内技术人员所已知的。
32.本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫，该鞋垫的结构主要包括石墨烯tpu发泡鞋底材料的鞋垫本体和石墨烯梭织面料布。
33.下面结合实施例对本发明提供的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫及其制备方法做更进一步描述。
34.实施例1
35.一种石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫的制备方法，其包含：
36.步骤1，采用石墨烯复合纤维，通过纺织，制成面料。
37.优选地，采用石墨烯复合纤维制成石墨烯梭织面料；石墨烯复合纤维是在基材的原料中添加石墨烯材料，再通过熔融纺丝，得到的复合纤维。
38.该石墨烯复合纤维采用尼龙纤维作为基材。
39.该石墨烯复合纤维中，按质量百分比计，石墨烯材料的添加量为基材原料的1％。
40.石墨烯材料采用粒径大小为0.3-0.5mm的氧化石墨烯粉末。
41.步骤2，选取tpu发泡材料的原料和石墨烯材料；tpu发泡材料的原料包含a组分和b组分。
42.步骤3，将石墨烯材料添加到tpu发泡材料的b组分中，混合均匀。
43.按质量百分比计，石墨烯材料的添加量为混合物的1％。石墨烯材料采用粒径大小为0.3-0.5mm的氧化石墨烯粉末。
44.步骤4，将步骤3所得的混合物，与tpu发泡材料的a组分，以及所需的其他添加剂，一起注入模具中。
45.步骤5，将模具加热，使混合材料发泡成型，得到鞋垫本体。
46.优选地，将模具加热到160℃，使混合材料充分发泡和成型。
47.步骤6，取出成型后的鞋垫本体，进行冷却。
48.步骤7，将步骤1所得的石墨烯复合面料贴合在步骤6所得的鞋垫本体表面，固定成一体并进行剪裁，得到石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫。
49.本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫。
50.本实施例的tpu发泡材料b中添加1％的石墨烯，使鞋垫具有了抗菌、除臭、远红外发热和负离子透气、凉感等功能。同时，采用石墨烯尼龙纤维面料贴合到鞋垫表面，增强了鞋垫的抗菌、除臭等功能。
51.实施例2
52.一种石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫的制备方法，其包含：
53.步骤1，采用石墨烯复合纤维，通过纺织，制成面料。
54.优选地，采用石墨烯复合纤维制成石墨烯梭织面料；石墨烯复合纤维是在基材的原料中添加石墨烯材料，再通过熔融纺丝，得到的复合纤维。
55.该石墨烯复合纤维采用涤纶纤维作为基材。
56.该石墨烯复合纤维中，按质量百分比计，石墨烯材料的添加量为基材原料的0.8％。
57.石墨烯材料采用粒径大小为0.3-0.5mm的氧化石墨烯粉末。
58.步骤2，选取tpu发泡材料的原料和石墨烯材料；tpu发泡材料的原料包含a组分和b组分。
59.步骤3，将石墨烯材料添加到tpu发泡材料的b组分中，混合均匀。
60.按质量百分比计，石墨烯材料的添加量为混合物的1％。石墨烯材料采用粒径大小为0.3-0.5mm的氧化石墨烯粉末。
61.步骤4，将步骤3所得的混合物，与tpu发泡材料的a组分，以及所需的其他添加剂，一起注入模具中。
62.步骤5，将模具加热，使混合材料发泡成型，得到鞋垫本体。
63.优选地，将模具加热到160℃，使混合材料充分发泡和成型。
64.步骤6，取出成型后的鞋垫本体，进行冷却。
65.步骤7，将步骤1所得的石墨烯复合面料贴合在步骤6所得的鞋垫本体表面，固定成一体并进行剪裁，得到石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫。
66.本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫。
67.实施例3
68.一种石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫的制备方法，其包含：
69.步骤1，采用石墨烯复合纤维，通过纺织，制成面料。
70.优选地，采用石墨烯复合纤维制成石墨烯梭织面料；石墨烯复合纤维是在基材的原料中添加石墨烯材料，再通过熔融纺丝，得到的复合纤维。
71.该石墨烯复合纤维采用丙纶纤维作为基材。
72.该石墨烯复合纤维中，按质量百分比计，石墨烯材料的添加量为基材原料的0.7％。
73.石墨烯材料采用粒径大小为0.3-0.5mm的氧化石墨烯粉末。
74.步骤2，选取tpu发泡材料的原料和石墨烯材料；tpu发泡材料的原料包含a组分和b组分。
75.步骤3，将石墨烯材料添加到tpu发泡材料的b组分中，混合均匀。
76.按质量百分比计，石墨烯材料的添加量为混合物的1.5％。石墨烯材料采用粒径大小为0.3-0.5mm的氧化石墨烯粉末。
77.步骤4，将步骤3所得的混合物，与tpu发泡材料的a组分，以及所需的其他添加剂，一起注入模具中。
78.步骤5，将模具加热，使混合材料发泡成型，得到鞋垫本体。
79.优选地，将模具加热到160℃，使混合材料充分发泡和成型。
80.步骤6，取出成型后的鞋垫本体，进行冷却。
81.步骤7，将步骤1所得的石墨烯复合面料贴合在步骤6所得的鞋垫本体表面，固定成一体并进行剪裁，得到石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫。
82.本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫。
83.实施例4
84.一种石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫的制备方法，其包含：
85.步骤1，采用石墨烯复合纤维，通过纺织，制成面料。
86.优选地，采用石墨烯复合纤维制成石墨烯梭织面料；石墨烯复合纤维是在基材的原料中添加石墨烯材料，再通过熔融纺丝，得到的复合纤维。
87.该石墨烯复合纤维采用聚乙烯纤维作为基材。
88.该石墨烯复合纤维中，按质量百分比计，石墨烯材料的添加量为基材原料的0.6％。
89.石墨烯材料采用粒径大小为0.3-0.5mm的氧化石墨烯粉末。
90.步骤2，选取tpu发泡材料的原料和石墨烯材料；tpu发泡材料的原料包含a组分和b组分。
91.步骤3，将石墨烯材料添加到tpu发泡材料的b组分中，混合均匀。
92.按质量百分比计，石墨烯材料的添加量为混合物的2％。石墨烯材料采用粒径大小为0.3-0.5mm的氧化石墨烯粉末。
93.步骤4，将步骤3所得的混合物，与tpu发泡材料的a组分，以及所需的其他添加剂，一起注入模具中。
94.步骤5，将模具加热，使混合材料发泡成型，得到鞋垫本体。
95.优选地，将模具加热到160℃，使混合材料充分发泡和成型。
96.步骤6，取出成型后的鞋垫本体，进行冷却。
97.步骤7，将步骤1所得的石墨烯复合面料贴合在步骤6所得的鞋垫本体表面，固定成一体并进行剪裁，得到石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫。
98.本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫。
99.实施例5
100.一种石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫的制备方法，其包含：
101.步骤1，采用石墨烯复合纤维，通过纺织，制成面料。
102.优选地，采用石墨烯复合纤维制成石墨烯梭织面料；石墨烯复合纤维是在基材的原料中添加石墨烯材料，再通过熔融纺丝，得到的复合纤维。
103.该石墨烯复合纤维采用涤纶、尼龙、丙纶、聚乙烯纤维中的任意多种作为基材。
104.该石墨烯复合纤维中，按质量百分比计，石墨烯材料的添加量为基材原料的0.5％。
105.石墨烯材料采用粒径大小为0.3-0.5mm的氧化石墨烯粉末。
106.步骤2，选取tpu发泡材料的原料和石墨烯材料；tpu发泡材料的原料包含a组分和b组分。
107.步骤3，将石墨烯材料添加到tpu发泡材料的b组分中，混合均匀。
108.按质量百分比计，石墨烯材料的添加量为混合物的2％。石墨烯材料采用粒径大小为0.3-0.5mm的氧化石墨烯粉末。
109.步骤4，将步骤3所得的混合物，与tpu发泡材料的a组分，以及所需的其他添加剂，一起注入模具中。
110.步骤5，将模具加热，使混合材料发泡成型，得到鞋垫本体。
111.优选地，将模具加热到160℃，使混合材料充分发泡和成型。
112.步骤6，取出成型后的鞋垫本体，进行冷却。
113.步骤7，将步骤1所得的石墨烯复合面料贴合在步骤6所得的鞋垫本体表面，固定成一体并进行剪裁，得到石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫。
114.本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫。
115.对本发明实施例1～5制备的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫进行测试，结果证明其具有抗菌、除臭等功能，还具有良好的透气性和支撑性能，并且舒适度高，易于穿着，能够缓解足部疲劳和减少运动伤害，以及满足人们在劳动时不易疲劳的需求。
116.本发明提供的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫及其制备方法，通过在发泡材料中加入石墨烯，使石墨烯均匀分散，进而使鞋垫具有了抗菌、除臭、远红外发热和负离子透气、凉感等功能，再在成型的鞋垫本体表面贴合石墨烯梭织面料，石墨烯复合纤维成角度排布，能够更好地吸附气体分子，实现抗菌除臭的功能叠加，以及无死角的抗菌效果，克服了原有的添加抗菌材料造成分布不均的问题，增强了鞋垫的抗菌、除臭等功能。
117.本发明主要解决了以下技术问题：1.鞋垫抗菌和除臭效果可能对人体有害或在长时间使用后失去效果的问题；2.鞋垫透气性和支撑性能不能同时满足的问题；3.鞋垫发泡材料可能存在质量问题，影响舒适性的问题。总之，本发明能够解决现有技术中鞋垫抗菌和除臭效果可能对人体有害或在长时间使用后失去效果的问题，同时兼顾了鞋垫的透气性和支撑性能，并避免了鞋垫发泡材料可能存在质量问题，从而实现了舒适、健康的穿着体验。
118.由于本技术方案所提供的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫具有多种功能，例如抗菌、除臭、远红外发热、负离子透气、凉感等，因此在医疗、运动、保健等应用领域可以有广泛的应用。在医疗领域，该鞋垫可用于预防足部感染和治疗足部疾病；在运动领域，该鞋垫可提供更好的缓冲和支撑性能，减少运动伤害；在保健领域，该鞋垫可提供舒适的穿着体验，有助于缓解足部疲劳和不适。同时，随着人们对健康和舒适性要求的提高，本技术方案提供的新型鞋垫符合市场需求，具有很大的市场潜力。
119.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

技术特征：
1.一种石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫的制备方法，其特征在于，所述的方法包含：步骤1，采用石墨烯复合纤维，通过纺织，制成面料；步骤2，选取tpu发泡材料的原料和石墨烯材料；tpu发泡材料的原料包含a组分和b组分；步骤3，将石墨烯材料添加到tpu发泡材料的b组分中，混合均匀；步骤4，将步骤3所得的混合物，与tpu发泡材料的a组分，一起注入模具中；步骤5，将模具加热，使混合材料发泡成型，得到鞋垫本体；步骤6，取出成型后的鞋垫本体，进行冷却；步骤7，将步骤1所得的石墨烯复合面料贴合在步骤6所得的鞋垫本体表面，固定成一体并进行剪裁，得到石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫。2.如权利要求1所述的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，采用石墨烯复合纤维制成石墨烯梭织面料；石墨烯复合纤维是在基材的原料中添加石墨烯材料，再通过熔融纺丝，得到的复合纤维。3.如权利要求2所述的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯复合纤维，采用涤纶、尼龙、丙纶、聚乙烯纤维中的任意一种或多种作为基材。4.如权利要求2所述的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯复合纤维，按质量百分比计，石墨烯材料的添加量为基材原料的0.5-1％。5.如权利要求4所述的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯材料，采用粒径大小为0.3-0.5mm的氧化石墨烯粉末。6.如权利要求1所述的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，按质量百分比计，石墨烯材料的添加量为混合物的1-2％。7.如权利要求1所述的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫的制备方法，其特征在于，所述的步骤5中，将模具加热到160℃，使混合材料充分发泡和成型。8.一种通过如权利要求1～7中任意一项所述的方法制备的石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫。

技术总结
本发明公开了一种石墨烯抗菌除臭透气凉感鞋垫及其制备方法，该方法包含：步骤1，采用石墨烯复合纤维，包括石墨烯复合PE纤维，织成面料；步骤2，选取TPU发泡材料和石墨烯材料；步骤3，将石墨烯材料添加到TPU发泡材料的B组分中，混合均匀；步骤4，将混合物与TPU发泡材料的A组分一起注入模具中；步骤5，将模具加热，使混合材料发泡成型，得到鞋垫本体；步骤6，取出成型后的鞋垫本体，进行冷却；步骤7，将石墨烯复合面料贴合在鞋垫本体表面，固定成一体并进行剪裁。本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯鞋垫。本发明制造的鞋垫具有抗菌、除臭、远红外理疗、透气性、凉感性和弹性等多种功能，穿着舒适、健康。健康。


技术研发人员：沙嫣 马立国 沙晓林
受保护的技术使用者：南通强生新材料科技股份有限公司
技术研发日：2023.07.19
技术公布日：2023/10/7