導讀近年來，全球鞋業市場飽和，中高端品牌競爭也是異常激烈。主打各種新概念、新科技的鞋號不斷推陳出新，進一步催生了制鞋產業對發泡材料的大量需求，高性能聚合物發泡鞋....

近年來，全球鞋業市場飽和，中高端品牌競爭也是異常激烈。主打各種新概念、新科技的鞋號不斷推陳出新，進一步催生了制鞋產業對發泡材料的大量需求，高性能聚合物發泡鞋材甚至成為了許多終端品牌其產品解決方案的核心。這一趨勢在運動鞋領域尤為顯著。

通常一雙運動鞋分為三個部分：鞋面(Upper)，中底(Midsole)，大底(Outsole)。

中底的作用是提供緩沖和回彈，吸收運動中產生的沖擊力，提供保護以及溫和舒適的腳感。可以說，中底是運動跑鞋的靈魂，中底的材料和發泡技術，也就是區別各大廠牌核心科技的標志。

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EVA--最早使用的發泡鞋材

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）是鞋中底最早使用的發泡材料，純EVA發泡的回彈性一般在40-45%，遠比PVC、橡膠等材料回彈性好，且具有材質輕、易加工等特點。

在鞋材領域，EVA的化學發泡工藝一般來說有三種：傳統平板大發泡、模內小發泡和注射交聯發泡。

目前，注射交聯發泡是鞋材加工大廠的主流工藝。

為了進一步提升EVA制品的物理性能，各廠家還會在EVA原料中加入EPDM、POE、OBCs、TPE如SEBS充油等彈性體共混使用，利用EPDM橡膠性、POE高彈性、OBCs柔軟結晶性、TPE柔軟性等以達到改性目的，比如加入POE彈性體后，制品的回彈性通常可提高到50-55%，甚至更高。

總的來說，我國鞋材領域的化學發泡技術已發展相對成熟，得益于EVA發泡材料價格的優勢，目前，EVA化學發泡鞋材仍然會是大眾運動鞋的主力選擇，但新的技術、更具性價比優勢的材料也在不斷破局 。

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ETPU--破局的“物理發泡”技術

2013年，阿迪達斯推出了以“爆米花”（E-TPU）為核心的Boost中底科技鞋款，并在整個鞋材領域引起轟動。此后，以巴斯夫“爆米花”（E-TPU）發泡技術為代表的物理發泡也在鞋材領域得到了迅速發展。

TPU是熱塑性聚氨酯彈性體的英文簡稱，是一種由二異氰酸酯、擴鏈劑、多元醇組成的嵌段共聚物。其中多元醇組成的軟段表現出柔性和韌性，而二異氰酸酯作為硬段，賦予材料硬度和剛性，并且硬段結晶后作為物理交聯點，使TPU表現出高彈性。

因此TPU具有拉伸強度高、伸長率大，長期壓縮永久變形率低等顯著優點，而發泡后的TPU即ETPU，成型后呈爆米花狀，具有優異的回彈性和形變恢復能力，其泡沫落球回彈值通常可達到60%。

超臨界流體微孔發泡原理

我們將溫度及壓力均處于臨界點以上的液體稱為超臨界流體，超臨界流體是介于液體和氣體之間的一種結構，它既會像氣體一樣充滿整個空間，其黏度和擴散系數均更接近氣體，但其密度又類似液體。

超臨界流體一般以CO2或N2為主，因為CO2和N2的化學性質穩定且價格低廉，無毒無害，對環境較友好。其次，超臨界CO2和N2的臨界壓力及溫度較為溫和，容易實現，且對聚合物溶解性較好、擴散能力較強、易于控制。

超臨界流體微孔發泡的過程可以分為4個階段：

01

使超臨界流體進入聚合物基體中，達到飽和狀態，形成聚合物/氣體均相體系；

02

溫度驟升（分步升溫法）或壓力驟降（快速泄壓法）使均相體系內的氣體達到過飽和狀態，即熱力學不穩定狀態，從而引起氣泡成核；

03

氣體快速擴散入氣泡核中，泡孔逐漸長大；

04

快速降溫，完成泡孔結構的定型，經過這個過程無數肉眼不可見的氣泡就形成了。

▲制得聚合物發泡珠粒后,后續鞋材的成型工藝通常有兩種：水蒸氣成型和PU膠粘。受到環保、減重等因素影響，目前的成型工藝基本以水蒸氣成型為主

與傳統化發泡法工藝相比（泡孔密度通常在10^4～10^6個/cm3，泡孔直徑在50～200mm），超臨界流體發泡技術所得的微孔材料泡孔密度一般為10^9～ 10^15個/cm3，泡孔直徑小于10mm。

因此，對于密度相同的泡沫材料，基于超臨界流體發泡技術所得的微孔材料具有更高的泡孔密度以及更小的泡孔尺寸，并表現出更優異的力學性能：泡孔的存在并不會降低材料的強度，相反，裂紋在應力條件下擴展時，微孔能夠使裂紋尖端鈍化，阻止了裂紋的進一步擴展，不但不會造成材料力學性能的損失，還可以改善材料的部分性能。

并且，隨著工藝的不斷提升，目前在鞋材領域，超臨界流體微孔發泡技術可適用的聚合物基體也已經從最開始的熱塑性聚氨酯（TPU）擴展到熱塑性聚酯彈性體（TPEE）、嵌段聚醚酰胺彈性體（PEBAX）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）等一種或多種混合物。

比如耐克的ZoomX系列采用的就是PEBAX發泡中底，361°的Q彈超跑鞋中底材質為EVA TPU，喬丹的巭PRO中底為TPE，斯凱奇的Hyper Burst中底為EVA。

近兩年，超臨界流體微孔發泡技術在國內發展已越來越快，但相關設備和技術投資成本大，而國產相關設備及技術起步相對較晚，有待進一步完善，存在加工效率低和產品性能批次不穩定等問題。

但基于超臨界流體微孔發泡材料“更輕”“更彈”“更耐磨”的優勢，業內各大品牌普遍明確：未來，將用超臨界物理發泡材料替代現有的化學發泡市場。

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PEBAX--閃亮登場的未來新星

PEBAX彈性體是一款極高性能熱塑性聚合物，是由剛性聚酰胺嵌段和軟聚醚嵌段組成的嵌段共聚物。

這些獨特聚合物保持延續了傳統概念中聚酰胺相關的韌性和聚醚的彈性相結合。在反復彎曲過程中，PEBAX彈性體可以提供極其高效能量回收。

穿著PEBAX中底技術鞋款可以將能量損耗系數降到更低，且擁有極強的抗冷沖擊性。此外PEBAX彈性體在熱性塑料品類中的重量是最低的，要比很多的低密度聚合物輕20%，回彈率可以達到70%-80%，且堅固性絲毫不會下降。

不過這種材料也并非完美，如果各位手中有PEBAX鞋款會發現，即使是新品中底部分依然有大量褶皺。這是由于PEBAX的分子之間支撐性能不好所導致，此外PEBAX發泡技術的成本和廢品率都比較高，導致造價昂貴。廢品率高到Nike可以用他的廢料再做一款鞋子。

▲用ZoomX廢料做的Vista Grind 圖源：Nike

文章來源：彈性體門戶