超临界发泡成型是一种物理发泡成型技术，同时也是一种微孔发泡成型技术，将超临界状态的二氧化碳或氮气替代有机发泡剂，在一定压力、温度下进行发泡的工艺技术。这种工艺不存在甲酰胺的残留，无味无毒，对消费者和生产者都有长久的保护，没有使用交联剂，可以熔融回收，绿色环保。超临界流体发泡技术的特点有：
充分利用了超临界二氧化碳在聚合物中的较快的扩散速率和较大的溶解度。
发泡时聚合物处于半固态，熔融区使得泡孔可以生长，而未熔融区则提供了熔体强度，维持了泡孔结构。
极快速泄压，诱导形成极高的成核速率，确保形成具有微纳米尺寸、高孔密度的泡孔结构。
鞋材中底超临界发泡材料包括EVA、TPU、TPE、PEBA等等，相关的发泡工艺包括珠粒发泡、片材发泡和“小发大”（注塑+超临界模压发泡）。
珠粒发泡：珠粒发泡可以分两种，釜式和挤出，以常见的釜式发泡为例，其工艺简化流程是：聚合物颗粒放置在高压釜内；通入超临界流体，超临界流体在高温高压条件下溶胀扩散进入聚合物基体；然后通过泄压阀门快速泄压实现微孔发泡。
片材发泡：片材发泡的工艺可以用釜式或模压工艺，模压的工艺流程：先将发泡模具加热至发泡温度，再将聚合物放入模具并合模密封；向模具内充入超临界流体，超临界流体向聚合物溶胀扩散30〜180分钟；后开模泄压发泡，得到泡孔尺寸和密度可控的聚合物微孔发泡片材；经裁剪，即可得到鞋底。
小发大：小发大又叫胚模发泡，其特点就是小的胚模在经过模压发泡后变大，其工艺流程为：将材料进行混炼；清理模具，进行射出成型，得到小的鞋底胚模；再将鞋底胚模放进模具中，经过超临界流体发泡后得到大的鞋底。
不同发泡工艺制得的发泡材料性能不一，下面整理了EVA、TPU、TPEE和PEBA超临界发泡材料的性能分析。在阅读本文前，欢迎扫码进群交流：
一、EVA发泡
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）是鞋材应用最早、最成熟、最广泛的发泡材料，纯EVA发泡的回弹性一般在40-45%，远比PVC、橡胶等材料回弹性好，且具有材质轻、易加工等特点。
EVA分子结构式
EVA作为鞋中底基地材料缓震性能好，主要用于缓震慢跑鞋。但其耐久度指标较为落后，长时间穿着后容易被“踩扁”，从而降低回弹、缓震性能。
EVA发泡材料性能，图源：大毛牛材料
EVA材料采用超临界“小发大”可在更广域的范围内实现更轻、更软、更弹的性能，密度为0.08-0.12g/cm³，能量回馈性能可高达92%以上。
二、TPU发泡
TPU（热塑性聚氨酯弹性体）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。TPU分为芳香族和脂肪族，总体而言，脂肪族性能上优于芳香族
TPU常见的超临界发泡颗粒如ETPU，又被称为爆米花。得到ETPU后，还需经过水蒸气成型工艺做成最终的鞋底。该材料回弹性能优秀，耐久性强，但自身重量较大，且在长时间受压力形变之后会发热。
TPU分子链结构示意图
采用珠粒发泡的ETPU成型材料密度在0.18-0.30g/cm³可控，回弹率为50-60%，50度压缩永久变形小于30%，可满足跑鞋鞋材回弹率高、压缩永久形变低的需求。
采用板材发泡，大小2*1.3米，密度在0.15左右，最大的特点是它的回弹性能，虽然没有PEBA亮眼，但是它的压缩性能十分优秀，带温测在30%以内，回弹性能稳定保持在65%以上。
TPU发泡材料性能，图源：苏州申赛
三、TPEE发泡
TPEE是热塑性聚酯弹性体的英文简称，是一类含有PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)聚酯硬段和脂肪族聚酯或聚醚软段的线型嵌段共聚物。
TPEE分子结构式
超临界发泡TPEE可以视作ETPU的升级版本，总体而言在回弹、耐久等指标上与TPU差异不大，在轻质化指标上则有明显提升。其性能与TPU一样，介于EVA和PEBA之间，可塑性较强。
发泡后板材密度普遍在0.11-0.3之间，本体母料的硬度在25D-50D内，不同的应用类型选择不同硬度的原料。TPEE的回弹比TPU的更高，在70%以上。
TPEE发泡材料性能，图源：苏州申赛
四、PEBA发泡
热塑性聚酰胺弹性体，又叫尼龙弹性体，英文缩写是TPAE，本质是由聚酰胺硬段和聚醚或聚酯软段组成的线性嵌段共聚物，具有拉伸强度高、弹性恢复性好、低温抗冲击强度高、耐低温性优异等特点。
目前市面上绝大部分的尼龙弹性体为聚醚酰胺嵌段共聚物（PEBA），拥有目前最高等级的回弹性能、轻质化性能和耐久性能，是顶级运动鞋的中底标配。PEBA成本较高，常见使用PEBA混合EVA、TPU等材料进行发泡，以降低成本。
PEBA结构通式
PEBA最大的特点是又轻又弹，正常的密度是0.07-.08，也可以做成0.09-0.10.落球回弹性能十分优异，能达到73%-75%。
PEBA发泡材料性能，图源：苏州申赛
五、应用
EVA、TPU、TPEE、PEBA四种热塑性材料可以热塑加工，重复使用。应用于鞋材，为整鞋回收提供了可能性，绿色环保。其作为鞋材进行性能对比：
近些年来，各大鞋类品牌均推出超临界发泡工艺制成鞋中底，不同基材在鞋中底的应用可做以下归类：
EVA发泡：匹克态极科技、乔丹巭LIGHT、斯凯奇HYPER BURST、361°Q立方科技等
TPU发泡：阿迪达斯Boost、安踏氮科技、新百伦FuelCell、鸿星尔克炁科技等
TPEE发泡：阿迪达斯Lightstrike Pro科技、匹克高弹态极等
PEBA发泡：耐克ZoomX、李宁超䨻科技等
来源：艾邦弹性体网综合整理
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序号 | 议题方向 |
1 | 运动鞋服设计及流行趋势 |
2 | 户外运动与鞋材的应用创新与挑战 |
3 | 双碳目标下运动鞋品牌的绿色创新 |
4 | 激光切割技术在定制化鞋底生产中的应用 |
5 | 鞋底连帮注塑工艺的市场应用与发展趋势 |
6 | 生物基鞋材现状及未来发展 |
7 | 鞋材面料与鞋面处理技术 |
8 | 智能鞋机的定制化与灵活性 |
9 | 可持续鞋材性能测试的创新方案 |
10 | 架桥剂在鞋材上的创新应用 |
11 | 热熔胶在不同鞋类鞋面粘合中的应用差异 |
12 | 绿色环保助剂的研发与鞋材应用 |
13 | 高弹鞋材与发泡设备技术研究 |
14 | 高性能聚合物开发高品质改性解决方案 |
15 | 创新先进材料助力发泡行业可持续发展 |
16 | 可持续发泡的未来趋势 |
17 | 超临界流体发泡制备生物基轻量化材料 |
18 | 聚合物超临界流体与挤出发泡 |
19 | 创新全面的发泡及轻量化材料解决方案 |
20 | 轻量化高性能构件微孔发泡成型关键技术开发与应用 |
21 | POE缓冲材料的开发及比较性研究 |
22 | 高性能中底鞋材弹性体的分子设计、合成及其在世界运动品牌中的应用 |
23 | 超临界流体精密控制解决方案 |
24 | 创新发泡工艺与高性能气垫鞋应用 |
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