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鞋底发泡这几年最难的不是把密度做低，而是把密度做低以后，耐磨和防滑还守得住。10 月 27 日，青岛科技大学高分子科学与工程学院发布消息：该院张振秀教授课题组的研究生张青松，把生物基热塑性聚氨酯（TPU）与生物基衣康酸酯橡胶（ItBR）做成共混体系，再以稻壳源二氧化硅（SiO2）补强，经过超临界物理发泡，把材料密度做到 0.5~0.7 g/cm3，同时保持了 17.1 MPa 的拉伸强度、24.54 mm3/40m 的 DIN 磨耗量，以及 0.60 的干态、0.35 的湿态防滑系数[1]。相关成果发表在《European Polymer Journal》，期刊记录显示题名为《Lightweight construction and optimization of wear resistance and anti-slip performance of bio-based TPU and itaconate composite materials》，2026 年 11 月刊第 259 卷、文章号 115112，DOI 为 10.1016/j.eurpolymj.2026.115112，共 8 位作者，第一作者为张青松，通讯作者为王晓培博士与张振秀教授[1][2][3]。 对做鞋材配方和发泡工艺的人来说，这组数据的价值不在某一个数字本身，而在于四个指标是同一套体系同时给出的：轻量、强力、耐磨、防滑。这四项在传统路线上经常是互相拉扯的。 鞋底发泡的三重矛盾发布稿对行业痛点的描述很直接：传统鞋底材料很难同时兼顾轻量化、耐磨性、防滑性与环境友好性；具体到材料层面，TPU 在湿滑路面的防滑性差，橡胶材料的耐磨性不足，而两者共混时又容易出现相容性差、性能下降的问题[1]。这三句话其实对应三个不同的技术层面：TPU 的问题是表面摩擦学，橡胶的问题是体积磨损，共混的问题则是界面。 而超临界物理发泡被发布稿称为制备轻量化鞋底的重要途径，理由是不依赖化学发泡剂、没有化学发泡剂残留[1]。这一条对鞋材尤其关键——鞋类产品对气味和残留物的容忍度远低于工业件，物理发泡把发泡剂的变量从配方里拿掉了，留下的就只有气体在聚合物里的溶解、成核与长大。 界面问题是怎么被解开的发布稿给出三个相互配合的手段。第一是氢键：体系里 TPU 的硬段与 ItBR 的酯基之间形成了稳定的 N-H···O=C 氢键相互作用[1]。第二是共价交联：过氧化物诱导形成的交联网络，把两相在化学层面连起来[1]。第三是填料：稻壳来源的二氧化硅作为补强相加入体系[1]。 发布稿的表述是，氢键作用与共价交联网络共同解决了共混物界面结合弱的问题，从而显著提升整体性能[1]。按高分子共混的一般逻辑，氢键属于可逆的物理作用，负责界面润湿与应力传递的“软化层”；过氧化物交联属于不可逆的化学键合，负责在受力时不让界面先开裂。两条一起上，才可能让 TPU 的韧性与 ItBR 的耐磨在同一个泡孔壁里共存——这是本文对机理的解读，发布稿只给出了“氢键＋交联网络解决界面结合弱”这一结论，未展开两者的定量贡献。 四个数据放在一起看
（配图：学院发布稿所附的生物基微孔发泡材料技术路线示意，画的是可再生原料、超临界发泡过程与若干物性对比，非本文数据图。） 先看密度与强度的组合。0.5~0.7 g/cm3 是超临界发泡之后的材料密度，对应 17.1 MPa 的拉伸强度[1]。发泡材料的常见取舍是密度降下去、强度跟着掉，发布稿强调的正是“在保持 17.1 MPa 高拉伸强度的同时”实现了密度显著降低[1]。需要说明的是，发布稿没有给出同配方未发泡样品的密度与强度作为对照基线，因此不能把这两个数字换算成“减重多少百分比、强度保留多少”——那需要论文正文的对照组数据。 再看耐磨。DIN 磨耗量 24.54 mm3/40m 是一个体积磨耗口径，数值越小越耐磨[1]。这个指标之所以重要，是因为它测的是材料在标准磨耗条件下的体积损失，与密度直接相关：泡孔结构一旦在磨耗中塌陷，体积损失会迅速放大。也就是说，低密度样品的磨耗数据如果只是“没变差”，本身就意味着泡孔壁的强度是够的。需要提醒的是，发布稿没有注明采用哪一版磨耗方法；DIN 磨耗量通常对应旋转辊筒法（ISO 4649、GB/T 9867 属于同一类方法），不同版本与不同磨料的绝对值不可直接横向比较。 第三看防滑。干态 0.60、湿态 0.35[1]。这两个数要分开读：湿态系数比干态低约四成，说明水膜对摩擦的削弱依然存在；发布稿的表述是“干、湿防滑系数分别达到 0.60 和 0.35，表现出优良的耐磨与防滑协同能力”[1]。对配方工程师来说，湿态 0.35 是更有参考价值的那个数——它才是雨天、湿地面场景的判据。同时要注意，发布稿未说明防滑测试所依据的标准、测试面材质、水膜厚度与温度条件（鞋类防滑常见的是 SATRA TM144、GB/T 3903.6 一类方法），因此这组系数只能在同一测试条件下纵向比较，跨报告比较没有意义。 原料侧：三条原料线的信息完整度不同这套体系里有三条原料线：生物基 TPU 是基体、ItBR 是改性相、稻壳源二氧化硅是补强相。发布稿对三条线的工艺角色都讲到了，但三条线的产业侧信息完整度完全不同——ItBR 的产能与商品化进度、稻壳源二氧化硅的供应规模、生物基 TPU 的牌号与成本，本次发布均未涉及[1]。 因此本文不对这三条原料线的供给弹性作任何推断。可以确定的只有一件事：这个体系的原料选择是有意往“非石油基”走的——TPU 是生物基的、橡胶相是衣康酸酯类生物基橡胶、填料取自稻壳，三条线合起来才撑得住“绿色鞋底”这个说法。至于它在成本上能不能接受、供应上能不能放大，要看各自的产业化进度，不在这一篇的范围内。 到产线还差三步从实验室配方到鞋底产线，发布稿给出的数据支持三段判断，均属工程层面的推断，不是论文结论。 第一步是厚度方向的均匀性。鞋底中底属于厚制品，超临界流体在厚制品内的溶解与扩散路径长，厚度方向的泡孔尺寸与密度容易出现梯度。实验室样片的密度区间 0.5~0.7 g/cm3 落到厚制品上，更可能出现“表皮致密、芯部疏松”的分层，这直接影响耐磨（接触面）与回弹（芯部）的分工[1]。 第二步是长期性能的衰减。发布稿给的是初始态数据：17.1 MPa、24.54 mm3/40m、0.60/0.35[1]。鞋底的实际工况包含反复压缩、水解、氧化与紫外老化。生物基聚酯型软段的水解敏感性、稻壳源二氧化硅在长期屈挠下的脱粘，都需要老化后的复测数据才能判断。 第三步是工艺窗口与批间一致性。物理发泡的核心变量是气体在熔体中的溶解度、成核密度与温度窗口，这三者在产线上受设备压力控制精度、螺杆构型与模腔排气的共同影响。共混体系里还存在两相黏度差，配方一旦上产线，界面相容性的裕度会比实验室样片更窄。 一句话结论这项工作的意义不在于给出了一个可以照抄的鞋底配方，而在于用一组同体系的数据说明：把界面结合做扎实之后，“轻量、耐磨、防滑”这三个通常互相拉扯的指标，在超临界物理发泡路线上有同时达标的可能。对鞋材企业来说，接下来要盯的不是这四个数字，而是厚制品的均匀性、老化后的保持率，以及产线的批间稳定性——这三项才是决定这套体系能不能上量的地方。 免责声明：部分资料来源于网络，转载的目的在于传递更多信息及分享，并不意味着赞同其观点或证实其真实性，也不构成其他建议。仅提供交流平台，不为其版权负责。如涉及侵权，请联系我们及时修改或删除。邮箱：polyreduct@126.com |
