防滑结构、防滑复合材料及其制备方法、工业制品
技术领域
本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种防滑结构、防滑复合材料及其制备方法、工业制品。
背景技术
在现有的防滑材料中，目前真正能达到冰上止滑系数的只有在橡胶底材中定向添加玻璃纤维短纤维的技术。但该技术存在缺陷，玻璃纤维定向添加，技术难度大，设备及工艺操作复杂，导致成本高。另外定向添加的玻璃纤维材料制成的鞋底耐磨度不够，而且由于价格昂贵，大部分采用切片工艺，而且非常薄，造成耐用性能更差。而整体添加玻璃纤维的鞋底很难做到纤维轴向垂直于摩擦面，同时面临添加少时，防滑性能差，添加多则鞋底容易断裂的问题。
由此，需要寻找一种低成本的，且具有优良的防滑性能的防滑材料。
发明内容
针对现有技术中防滑材料工艺复杂、价格昂贵、耐磨性能不足的问题，本发明提供了一种具有制作工艺简单，成本低廉，防滑效果突出且耐磨的防滑材料及防滑结构。
本发明提供了一种防滑结构，包括由热塑性聚合物层和纤维布层平行交替叠加并经热压成型处理形成的多层结构;
所述多层结构包括与所述纤维布层垂直的摩擦面。
可选的，制成所述热塑性聚合物层的热塑性聚合物包括天然橡胶、热塑性聚氨酯弹性体、热塑性聚氨酯、乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁基橡胶中的至少一种。
可选的，所述热塑性聚合物还添加有微纤化纤维素。
可选的，所述纤维布层的编制结构采用单层扁束结构。
可选的，所述纤维布层使用玻璃纤维布、尼龙纤维布、碳纤维布作为制作原料。
可选的，所述纤维布层中的经线与所述摩擦面所成的指定角度为10度-80度。
可选的，所述纤维布层中的经线与所述摩擦面所成的指定角度为45度。
可选的，所述热塑性聚合物层的厚度包括0.5-10mm;
所述纤维布层的厚度包括0.1-5mm。
本发明还提供了一种防滑复合材料，具有上述任一种的防滑结构。
本发明还提供了一种防滑复合材料的制备方法，包括：
将热塑性聚合物制成指定尺寸的薄片;
将尺寸与所述指定尺寸相同的纤维布和所述薄片交替重叠，放入预设模具中进行加温加压处理，处理完毕后经冷却，得到初级防滑复合材料;
在所述初级防滑复合材料上沿与所述纤维布层垂直的方向切割出所述摩擦面，得到所述防滑复合材料。
本发明还提供了一种工业制品，设置有防滑部，所述防滑部具有上述任一种的防滑结构。
本发明提供了一种防滑结构、防滑复合材料及其制备方法、工业制品。其中，防滑结构包括由热塑性聚合物层和纤维布层平行交替叠加并经热压成型处理形成的多层结构;所述多层结构包括与所述纤维布层垂直的摩擦面。本发明提供的防滑结构，具有制作工艺简单，成本低，防滑性能好的优点，适用于制鞋或轮胎领域，包含该防滑结构的工业制品在雪地、干态冰面、湿态冰面和石砖交替路面均具有良好的防滑性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中防滑结构的一结构示意图;
图2是本发明一实施例中防滑结构的一结构示意图;
图3是本发明一实施例中鞋子鞋底的一结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例公开了一种防滑结构，包括由热塑性聚合物层01和纤维布层02平行交替叠加并经热压成型处理形成的多层结构;
所述多层结构包括与纤维布层02垂直的摩擦面。
本实施例中，防滑结构是一种多层结构，由相互平行交替叠加的热塑性聚合物层01和纤维布层02组成。
热塑性聚合物层01可以选用热塑性聚合物作为原材料。需要注意的是，此处所述的热塑性聚合物既包括热塑性弹性体，也包括热塑性的线型或含少量支链结构的高分子化合物，以及天然橡胶。热塑性聚合物具有能反复加热熔化，在软化或流动状态下成型，冷却后能保持模具形状的特点。具体的，热塑性聚合物包括天然橡胶、顺丁橡胶、丁基橡胶、热塑性聚氨酯弹性体(英文简称TPU)、热塑性聚氨酯(英文简称PU)、乙丙橡胶(英文简称EPR)中的至少一种。在制作热塑性聚合物层01时，可对热塑性聚合物进行预处理，制成一定规格的耐磨薄片。热塑性聚合物层01在防滑结构中主要起到粘结各层材料和耐磨的作用。
在一些实施例中，可以在热塑性聚合物中掺杂一定量的微纤化纤维素，以提高热塑性聚合物层01的耐磨性能和防滑性能。微纤化纤维素(MicrofibrillatedCellulose，简称MFC)是一种新型的广泛存在、价廉物丰的具有可降解性的纳米级纤维素功能材料，是指直径在1～100nm之间，长度为不到20微米的高度润胀的胶体状纤维素产品。
纤维布层02可以直接使用干洁的纤维布。纤维布的编制结构优选单层扁束结构。单层结构有利于纤维布层02两侧的热塑性聚合物层01中的热塑性聚合物渗入纤维布的孔隙，提高层与层之间的结合力。扁束是纤维布的一种编制方式。优选的，按材质划分，纤维布可以选用玻璃纤维布、尼龙纤维布、碳纤维布中的至少一种。
热压成型是一种实用的聚合物加工方法。在本实施例中，先将热塑性聚合物层01和纤维布层02对齐交替叠加在一起，再放入模型中，以一定压力将模型固定于加热板，在一定温度下进行热压处理一定时长，处理完成后待聚合物冷却硬化，即可得到具有多层结构的初级产品。
在本实施例中，上述多层结构在不同方向上的防滑性能和耐磨性能是不相同的。经实验发现，纤维布层02与摩擦面垂直时，防滑结构的防滑性能和耐磨性能是最优的。在图1中，可以选用任意一个侧面(除上底面和下底面之外)或与侧面平行的切面作为摩擦面。
在一实施例中，所述纤维布层02中的经线与所述摩擦面所成的指定角度为10度-80度。
在纤维布中，包括了相互垂直的经线和纬线。如图1和图2所示，在图1中，纤维布层02中的经线与所述摩擦面所成的指定角度为10度-80度。最优选的，指定角度为45度。在图2中，纤维布层021中的经线与边线平行。分别按照图1和图2的多层结构制得初级产品。在一般情况下，是按照既与纤维布层02垂直，又与初级产品的边平行的方向对初级产品进行切片。经实验发现，由图1制得的防滑结构(纤维布层02中的经线与摩擦面呈10度-80度)的防滑性能优于由图2制得的防滑结构(纤维布层02中的经线与摩擦面平行)的防滑性能。
在一实施例中，所述热塑性聚合物层01的厚度包括0.5-10mm。
在一实施例中，所述纤维布层02的厚度包括0.1-5mm。
在一试验中，使用本实施例提供的防滑结构在湿态冰面上进行摩擦系数测量，测量结果为0.57。在另一试验中，使用本实施例提供的防滑结构在干态冰面上进行摩擦系数测量，测量结果为1.02。由此可见，本实施例提供的防滑结构具有优良的防滑性能(国际上普遍认为摩擦系数大于0.4意味该材料具备较好的防滑性能)。通常情况下，材料与冰面的摩擦系数低于其他表面(雪地、石砖交替路面等)的摩擦系数。因而，本发明实施例提供的防滑结构在雪地、干态冰面、湿态冰面和石砖交替路面均具有高的摩擦系数，具有良好的防滑性能。
本发明实施例还提供了一种防滑复合材料，具有上述任一种的防滑结构。
本发明实施例还提供了一种防滑复合材料的制备方法，包括：
将热塑性聚合物制成指定尺寸的薄片;
将尺寸与所述指定尺寸相同的纤维布和所述薄片交替重叠，放入预设模具中进行加温加压处理，处理完毕后经冷却，得到初级防滑复合材料;
在所述初级防滑复合材料上沿与纤维布层02垂直的方向切割出所述摩擦面，得到所述防滑复合材料。
本实施例中，可以将热塑性聚合物制成指定尺寸的薄片。指定尺寸可以是与预设模具适配的尺寸。以天然橡胶为例，可以在天然橡胶中加入微纤化纤维素以及抗氧化剂、烷耦合剂、活性剂、止滑剂、耐磨炭黑、硫化促进剂等材料，通过密炼机反复薄通，压延成薄片，在室温下经一段时间静置，再裁成指定尺寸的薄片。在此处，薄通处理的时长可以是5-10分钟，静置的时长可以是8个小时。
可以将纤维布裁剪成与塑性聚合物薄片尺寸相同的尺寸。裁剪时，经线与裁边指定角度为10度-80度。优选为45度。
在裁剪出多块指定尺寸的纤维布后，可以将薄片与纤维布对齐交替重叠。重叠至一定高度(由模具的高度决定)后，放入预设模具中进行加温加压处理。可根据热塑性聚合物的热熔温度确定合适的加热温度。加温加压的设备可以是油压机。若热塑性聚合物为天然橡胶，则在加温加压时，可以同时进行硫化处理，以提高天然橡胶的性能。加温加压处理完毕后，再经冷却可以得到初级防滑复合材料。
由于在对初级防滑复合材料进行切割时，为了减少原料的浪费，一般会按照沿初级防滑复合材料侧面平行的方向进行切割。因而，这样可以保证纤维布的经线与最后形成的摩擦面呈指定角度即可得到防滑复合材料。在使用该防滑复合材料时，优选的摩擦面与纤维布层02所在平面垂直，且摩擦面与纤维布层02的经线呈45度。
本发明实施例还提供了一种工业制品，设置有防滑部，所述防滑部具有上述任一种的防滑结构。
具体的，工业制品可以是鞋子鞋底或轮胎。如图3所示，以鞋子鞋底为例，可将具有防滑结构的防滑复合材料裁剪成如脚后跟形状的第一裁片041和如前掌部位形状的第二裁片042，摩擦面朝下，然后将第一裁片041和第二裁片042对应地与鞋底基底03胶粘，或者经二次加硫处理，形成一体，得到鞋子鞋底。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
