包建成丁常楷
苏州工业园区富事达塑业有限责任公司(苏州塑料--F)215004
摘要：综述塑料在鞋底中应用的演变过程以及塑料在鞋底中应用的进展。简述主要塑料品种在鞋底中的应用
投注系统特性，以及在鞋底中应用研究的新进展，同时指出塑料在鞋底中的应用与研究时应思考的一些问题。通过创新，加快由制
鞋大国向制鞋强国的转变。
关键词：塑料鞋底应用研究
脚被称为人的第二心脏，是人体的重要部分。鞋是人们日常生活中的必须品。随着社会的进步
及生活水平的提高，人们对鞋的要求已从简单的裹足可行逐渐提升到要求美观、舒适、轻便、柔韧、
保暖、耐磨、耐水、耐油、防滑、绝缘、透气性好，并要求不发臭、灭菌以及一些其它特定的要求，激光发射器
这促使鞋的构造和式样都发生了很大的变化，特别是对鞋底用材料也发生了很大的变化。 20世纪初期，从鞋底材料工业化以来，在历时一个世纪的时间里，鞋底材料无论在产品品种还
是在应用性能上都取得了巨大的发展，特别是随着科学技术突飞猛进般的发展和进步，具有不同性 能的鞋底新材料不断涌现，这为传统的制鞋产品的更新换代提供了许多有用之材，新材料的应用不
但引发新的流行趋势，也为开发功能性舒适性等的鞋类新产品提供了保证，成为更新产品的支柱。
鞋底结构已从单一的整体结构发展到既有整体又有组合的多种形式的结构。组合式鞋底包括有
外底、中底和内底，不同用途的鞋子其鞋底各层用料也有各自的特点。我国是世界上鞋类第一生产大国和第一消费大国，也是全球最大的鞋类出口国。在我国加入
WTo后，中国的制鞋业更呈现出强大的发展态势，鞋类产量已占世界总产量的40％一50％，在全球鞋类贸易中，我国鞋类出口额也已占到25％，我国鞋类消费量占总消费量的22％[1]。制鞋这一传统的劳动密集型产业，在我国加入WTO后，同样也面临着国外的贸易保护和成本上升的压力，急需在加强企业自身管理同时还应加大新材料新技术的应用力度，不断开发出满足不同消费体需求的新产品‘¨。
一、鞋底用材的演变从上古到十九世纪合成树脂工业化生产以前的很长时间里，人类所用的鞋底
材料基本上是天然
植物纤维和天然皮革，另外还有一些木屐。1940年左右出现了硫化橡胶，其第一个用途便是用来 制作鞋底，从此开辟了合成树脂在鞋底上应用的新纪元。PVC从20世纪60年代开始用于制作鞋
材，我国也在该年代里由原上海胜德塑料制品厂生产出我国的第一双PVC塑料鞋。虽其某些性能
不及橡胶，但因制作方便，成本低廉，仍被广泛应用。之后不久，双组份的聚氨脂出现，它比橡
胶更轻更耐磨，特别适用于鞋底的生产。20世纪60年代末期，热塑性橡胶也开始进入制鞋行
业。1990年以后，注射型EVA开始流行，这种通常用于交联形式的材料，通过注射过程获得了更
好的物理化学性能，同时也大大降低了成本。20世纪末期，聚烯烃弹性体在鞋底也得到广泛的应
用。因此可以认为，制鞋业的发展促进了相关合成材料的发展，同时合成材料的发展也推动了制鞋
业的进步和发展。
到目前为止，按制鞋用材料种类划分，各种鞋外底材料所占比例分别为：橡胶占30％，PVC占
28％，聚氨脂占6％，热塑性橡胶占15％，皮革占8％，EVA占7％，其他占6％。近几年来，聚
氨脂和EVA 在鞋底材料中的应用发展迅速，所占市场份额不断扩大，使得鞋底材料后市场竞争日趋激烈
口1。
表l列出了不同年代鞋底材料的应用状况，从中可粗略看出鞋底用材的演变以及塑料在鞋底中
应用的进展。
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表1 不同年代鞋底材料的应用状况¨3
19301940195019601970】980199020002005
皮革皮革皮革皮革皮革皮革皮革皮革皮革棉
布棉布棉布棉布棉布棉布棉布棉布棉布天
然橡胶天然橡胶天然橡胶天然橡胶天然橡胶天然橡胶天然橡胶天然橡胶天然橡胶
硫化橡胶硫化橡胶硫化橡胶硫化橡胶硫化橡胶硫化橡胶硫化橡胶硫化橡胶
PV C PV C PVC PVC PVC PVC
PU PU PU PU PU
TPR TPR TPR TPR TPR
TPU TPU TPU TPU TPU
E、，A EVA EvA E、，A
乳态橡胶乳态橡胶乳态橡胶
氢化松香
POE POE
间规间规
聚丁二烯聚丁二烯PVC用于中低档鞋底，因生态环保问题而少用。 EVA目前是较轻的鞋底材料，柔软性较好，含醋酸乙烯VA越多，弹性越好。大部分运动鞋都选
用EVA鞋底，其防滑性较差，可通过改性等措施来改善。发泡EVA是常用鞋材，弹性较好，保暖性好， 但耐磨性较差。
橡胶分为天然和合成两种，它们的耐磨及弹性较好，但较重，成本高。
热塑性橡胶(TPR)鞋用材料一般是用热塑性弹性体与其它功能助剂共混改性的一种高分子材
料，经过挤出、注射、模压等工艺加工成型，制成的TPR鞋底具有防滑、耐低温、弯曲性强、透
气性好、密度小、粘结强度高等优点，且其废料可以回收利用，因此很快在制鞋工业中得到重视并
迅速发展。它具有橡胶的性能，较耐磨，成本较低，相比EVA不易变形，但接触有机溶剂会打滑。
热塑
性橡胶用于制鞋业的主要原料品种是苯乙烯类热塑性橡胶SBS，习惯称为牛筋底。
聚氨酯(P功由异氰酸酯与多元醇合成而成，为世界六大具有发展前途的合成材料之一。聚氨酯鞋底
材料20世纪60年代末期在欧洲工业化，7 0年代进入美国市场，8 0年代起在全球发展较快，其
用量一直在稳定增长，是发展较快的一种鞋用合成树脂，广泛用于生产休闲鞋，运动鞋，工作鞋和凉鞋
等。
用于生产鞋底的聚氨酯原料体系(聚氨酯鞋底料)按所用的多元醇类型可分为聚酯型和聚醚型。两
种类型的聚氨脂性能各有特点，目前市场上大多数聚氨酯鞋底料仍以聚酯型为主。聚酯型鞋底的机械性
能好但其耐低温性能较差，易水解，易生物降解，加工困难，工艺复杂；聚醚型鞋底虽机械性能差一些，
但耐水解且成本比聚酯型低，尤其在寒冷潮湿的环境中聚醚型鞋底具有聚酯型鞋底所无法替代的性能。
热塑性聚氨酯(TPⅥ能在普通热塑性材料加工设备上成型是其在制鞋业得到应用的重要原因之
一。TPU是氨基甲酸酯大分子聚合物在其特殊的结晶链中含有弹性体长链结构。可以是聚醚型也
可以是聚酯型，既有透明的又有各种颜的，它可在较宽的温度范围内保持其耐水解、抗撕裂、
抗弯曲等稳定的机械性能并有极好的耐磨性，可用于生产要求在很宽的温度范围内保持良好机械
性能和耐磨性能的鞋底产品，如一些运动鞋底。
聚烯烃弹性体(POE)是由乙丙橡胶和聚烯烃树脂组成连续相与分散相微观呈现两相分离的聚合物掺混物，可以形成以橡胶为连续相树脂为分散相或以橡胶为分散相树脂为连续相或者两者都呈现出连续相的互穿网络结构，随着相态的变化共混物的性能也随之而变，若橡胶为连续相时呈现近似＼硫化胶的性能，树脂为连续相时则性能近似于塑料。杜邦一陶氏公司生产的Engage聚烯烃弹性体是
一种乙烯一辛烯或a型烯聚合的共聚物，它具有优异的流动性，加工性与SBS相当，但比重
轻(0．875)，耐候性也好于SBS，可用于运动鞋底和皮鞋底。
表2几种鞋底材料的性能比较‘21
皮革橡胶TR TP U PU PV C E、0～美观性好由差由由由由
柔软性差由差由由由由
轻质性差差差好好差好
透气性好差差差差差差
绝缘性差好差好好由由
防滑性差好好由差差差
稳定性好好由差差差由
总之各种不同的鞋材有各自的特性，因此应根据鞋类产品的不同要求，选用不同的鞋材。在实
际生产中不同的鞋材经常混合使用来生产一种鞋底，这是很普遍的现象。
二、鞋底用塑料的研究进展慨况不同的合成树脂的鞋材有各自的优点，也有不足之处，如热塑性聚氨酯
(TPU)比重大，为
1．17—1．20，PVC受生态环保压力大且密度大等等。针对不足之处，研究单位，高校和企业的学者和科技
人员进行了卓有成效的研究，一些新型的鞋材不断出现。
目前主要的新型材料有：
@TPR鞋材专用料，是以热塑性弹性体SBS为主要原料而生产的一种新型高分子鞋用材料。
TPR 具有轻便、舒适、高弹性、易着、透气好、强度高等特点，特别是耐低温性能优异，耐磨而且
磨擦系数高，抓着力强。所以是一种前途很广的鞋用材料。
②顺丁橡胶BR／PVC／SBS热塑性弹性体鞋用材料，完全动态硫化的BR／PVC／SBS三元热塑性
弹性体(TPⅥ由于其结构上的特殊性，适应于做高档鞋用材。
③近几年一些公司研制了新材料，如由福建宏玮鞋塑有限公司投资研究开发的环保型、高耐磨
TR新材料，是采用熔融共混改性的方法，用科学的配方、设计，选择高效的高分子耐磨改性剂，提高
材料的耐磨性能，筛选合适的加工助剂、粘结改性剂改善材料的加工性能，制备TR新材料。该材
料具有耐磨性能优异，可回收利用，配方便，可代替热固性橡胶材料。TR新材料主要用于代替
橡胶制备EVA-MOLD的贴底和其他高耐磨鞋底，市场前景广阔。
此外，新的人造革，热塑性聚氨酯，聚(醚一酯)型聚氨酯微孔弹性体等制鞋材料在不断地改进，
被广泛应用在制鞋行业中。
运动鞋要求底材质轻而且优异性能的保持性是中底材料研发的主要方向。目前，全球各种品牌
的运动鞋中底材料绝大部分是用EVA及其它树脂、橡胶的共混发泡材料。
泮悦等¨1用顺丁橡胶BR与EVA共混发泡研制鞋用材料。EVA具有良好的塑性和弹性，其发泡体
重量轻，不变，被广泛用于运动鞋中底材料，但EVA发泡体的压缩变形较大(约50％)，易产生后跟部位塌陷变矮，而用BR对EVA进行改性，通过调整配方，得到的发泡体的密度为0．247，压缩变形为30％，断裂伸长率为240％，弹性为30％，可减少发泡体的压缩变形，提高弹性，并降低了成本，手感优良，可用于制造运动鞋中底璐。。
连荣炳H1等讨论了发泡剂偶氮二甲酰胺(AC)、橡胶(EPD M、NB R)、填料超细碳酸钙
(CaC03) 用量对LDP E／EV A发泡材料性能的影响，研制出发泡材料密度及力学性能满足运动鞋中
底要求的配方。结果表明：AC用量为6份时，发泡材料密度达到0·1078 g／c矗；EPD M有效改善
了发泡材料的强度，当EPD M加入15份时，发泡材料密度和力学性能优异；超细Ca C03可
以提高L DPE／EV A／NAP．(质量比70／30／10)发泡材料的强度，当超细CaC03用量为30份时，发
泡材料性能较好。
王勇等¨1认为再生橡胶微发泡材料用于鞋底是一个很有发展前景的方向，这有助于橡胶制品行
业的发展和提高经济效益。他们采用充油的SEBS、乙烯一醋酸乙烯共聚物(EV A)、偶氮二甲
酰
胺(AC)、过氧化二异丙苯(DCP)、纳米白炭黑对再生橡胶(RR)进行改性，使之能够适用于鞋用
改性微发泡材料。通过对EVA、AC及DCP用量对再生橡胶微发泡材料性能影响的研究，初步
确定了发泡体系中再生橡胶为85份，EVA为15份，AC为1．8份，D CP为0．3份时是满
足再生橡胶微发泡材料要求的基础配方，在此基础上对其进行改性。实验结果表明，充油的氢化
苯乙烯-丁二烯．苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)能显著改善再生橡胶的加工流动性；EVA可使发泡材料
的力学性能得到改善，而硅烷偶联剂处理的白炭黑的加入，使材料的撕裂强度及硬度上升，但白
炭黑用量超过 10％后，会导致材料的发泡倍率过小。改变发泡剂AC和交联剂DCP的用量，可对
再生橡胶微发泡材料的密度进行调整。最终，得到了密度为0．8 g／c岔1．0 g／c岔的微发泡材料，
此材料可用于皮鞋、运动鞋等鞋类产品的大底，具有普通橡胶硫化底的优异性能。
福建正大集团哺3研发了聚丙烯发泡新型鞋用材料并实现量产。改性聚丙烯发泡鞋用中底材料是
一种全新的高弹性发泡材料，它采用嵌段共聚丙烯为主要原料。目前国内鞋业中底材料主要采用发
泡EVA，它具有质量小、柔软等优点，目前国内许多厂家将其用于运动鞋中底、休闲鞋、彩妆鞋、拖
凉鞋等领域，但它也存在易产生形变、材料难以回收再利用、回弹性较差等问题。改性聚丙烯发泡
鞋用材料则是针对EVA中底材料存在的不足而专门开发的一种新型鞋材。与EVA材料相比，其
回弹性更好，穿着更舒适。根据检测结果，新产品的抗压缩变形性能好于国内外同类产品，具有很
好的穿着耐变形性，同时具有优异的回弹性能，拉断伸长率、撕裂性能方面都达到国外名牌产品水
平。
苯乙烯／丁二烯嵌段共聚物(S BS)是最早工业化的苯乙烯类热塑性弹性体，SB S最大的应用领域
是鞋底，鞋底用SBS占了世界SBS消费量的50％以上。广泛用作皮鞋、运动鞋和旅游鞋的鞋底
材料。它具有重量轻、穿着舒服、抗湿滑、没有橡胶特有的臭味以及边角废料可回收利用等优点，
已成为鞋底材料最主要的原材料之一。但是传统的SBS是呈相分离的嵌段共聚物，其熔体的剪切
黏度对温度和剪切速率十分不敏感，在发泡加工过程中，容易引起发泡泡孔不均，并且SBS发泡
后制品的一些力学性能也已经不能满足现在的市场对鞋底的要求。
由岳阳巴陵石化开发的新型苯乙烯一丁二烯弹性体TVA材料，是一种无规微嵌段的SBS，它属于苯乙烯类熟塑性弹性体TVA具备SBS鞋用料的诸多优良性能，兼具传统橡胶的多种加工性能，还以良好的防湿滑性、耐高温、耐屈挠和耐腐蚀性能，以及质地柔软而备受关注，且加工成本远远低于传统鞋用原料，具有良好的经济效益，可广泛应用于制鞋领域。但是该材料也存在撕裂强度差、耐磨性不好，加工流动性较差等缺点。
李璐等口1为研制高性能的新型苯乙烯一丁二烯弹性体(TVA)发泡鞋底材料，以偶氮二甲酰
胺 (AC)作为发泡剂，过氧化二异丙苯(DCP)作为交联剂，加入乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)和
二元乙丙橡胶(EPR)对TVA进行改性，用化学模压发泡法成型了TVA发泡材料实验结果表明，
改性剂 EVA和EPR的加入，可以使得发泡材料的撕裂强度，耐压缩强度以及耐磨性等性能得到
提升；加入 EVA可以提高材料的流动性，而加入EPR则会降低其流动性考虑到各方面的影响因
素，最终确定 TVA／EVA／EPR三元共混体系的最佳配方，所制得的TVA发泡材料性能优异，具
有较大的实际应用价值，在制鞋领域具有极大的应用前景。
何志才等随1认为SB S是一种重要的热塑性弹性体，广泛用作皮鞋、运动鞋和旅游鞋的鞋底材
料。 SBS作为鞋底材料，其柔软性和耐磨性是其中的两项重要指标，一味提高柔软性将会造成耐
磨性能不达标。因此，在保持充油SBS柔软性能不降低或少许降低的前提下，如何提高其耐磨性
能，即如何制备得到兼具有柔软性和耐磨性的SBS鞋底材料成为一个重要的研究课题。他们在
充油SBS的基础上，选用不同种类和特性的高分子改性剂及其与无机粒子并用对SBS进行改性，
考察材料的力学性能、柔软性(硬度)及耐磨性能的变化规律，揭示改性体系宏观性能与微观结构之
间的相应关系。主要研究内容及结果如下：
1．考察PS及其与无机粒子(CaC03、nano．CaC03、Si02、nano-Si02)并用，以及母料法对SBS的
拉伸强度、扯断伸长率、定伸强度、扯断永久变形、柔软性(硬度)和耐磨性能的影响．结果表明：当
加入15份Ps时，SBS／PS共混物的拉伸性能最优，耐磨性提高，柔软性降低幅度不大。普通无
机粒子(Cat03、Si09的加入，降低了SBS／PS共混物的拉伸性能及柔软性。而加入1份纳米无
机粒子 (na no．CaC03、nano-Si02)时，可提高SBS／PS共混物的拉伸性能和耐磨性。采用母料法可
进一步提
高SBS／Ps／na no-C aC03三元复合弹性体材料的性能。
2．考察EV A及其与纳米无机粒子(nano-CaC03、na llo．Si02)并用，以及母料法对S BS力学性
能的影响。结果表明：当加入15份EVA时，SBS／EVA共混物的拉伸强度及柔软性增加，但
耐磨性下降。加入1份纳米无机粒子(nano-CaC03、na no-Si02)可提高SBS／EVA共混物的拉伸
强度和耐磨性。相比之下，SBS／EVA／nano-CaC03体系的性能较好。采用母料法可进一步改善
SBS／EVA／nano-CaC03三元复合弹性体材料的性能。
3．在1和2基础上，进一步考察了顺丁橡胶BR、橡胶P83及其与nano-CaC03并用
rbd-312对SBS 力学性能的影响。结果发现：当SBS／BR配比为90／10时，材料的综合性能较好，其
柔软性及耐磨性进一步提高。当加入lO份P83时，SBS／P83共混物的耐磨性和柔软性得到提
高。两种改性材料都兼具有较好的柔软性和耐磨性能
运动鞋作为重要的体育用品，其穿用舒适性受到制造商和消费者的高度关注。据文献报道，运动
鞋质量每增加100 g，穿着者的体能消耗将增加1％。同时，鞋的高弹性有利于能量回输，起步轻
盈。为了降低体能消耗、提高穿着舒适性，轻质高弹发泡材料已经成为运动鞋底研制开发的研究热
点。
科室牌设计
目前，世界上各种品牌运动鞋的中底材料绝大部分采用乙烯．醋酸乙烯共聚物(EⅥ～)(密度为0．94
∥cm3)及其共混物的发泡材料。EVA、EV MPE发泡材料具有质轻、保暖舒适、成本低等优点，但这
类材料存在以下几方面的缺点：(1)EVA发泡中底材料密度较大，一般在O。2~0．3 g／cm3；(2)弹性不
够高，一般EVA及其混合物的发泡材料的回弹性为30％-42％，而篮球鞋、跑步鞋等运动中底则要
求具有高弹性(回弹性大于50％)，故上述材料不能满足要求。
常素芹等旧·采用模压法制备了一系列低密度、高弹性的POE发泡材料，并讨论了发泡剂、交
联剂、发泡促进剂、滑石粉、原材料不同牌号及其配比对POE发泡材料性能的影响，为制备轻质
高弹POE发泡鞋用材料提供了必要的理论基础。实验结果表明：在合适的工艺和配方条件下，可
制得密度为0．】1~o．18g／em3、冲击回弹性为60％--67％的轻质高弹POE发泡材料。
微孔热塑性聚氨酯(TVU)具有质轻、耐磨、耐折、耐油、耐化学品等优点。目前市场上大多数聚
氨酯鞋底料仍以聚酯型为主，但其耐水解性差，导致鞋底易发生龟裂、断裂，低密度聚酯型微孔热
塑性聚氨酯鞋底尺寸稳定性差，易收缩。而聚醚型鞋底通过改变分子结构，能够在高温高湿状态下
表现出非常好的耐水性和抗霉菌性，在低温寒冷环境中显示出非常好的耐寒性和挠曲性，在较低密
度时尺寸稳定好，但力学性能较差，耐磨性也较聚酯型的差。
近年来随着高质量聚醚特别是不饱和度聚醚的工业化，工艺配方的不断优化，可使该类鞋底的
阀门防火罩性能不足得到一定程度的弥补。山西煤化所开发的新型高分子量、低不饱和度聚醚多元醇，为聚醚型聚氨酯产品的高质化打下
了坚实的基础。通过新技术新配方，大大地改进了聚醚型聚氨酯的机械性能，并已成功用于运动鞋
类的低密度中底和组合整底中。德国Bayer高性能材料公司近期也开发了一种新型脂肪族聚醚聚
氨酯，用于生产运动鞋，这种运动鞋耐晒不褪且密度小弹性和柔韧性高u0。。
近期，拜耳材料科技研发出了一项独特的“绿环保概念鞋”——使用各种环境友好型材料和
技术，其中包括基于天然可再生原料制成的聚氨酯、无溶剂聚氨酯涂料和胶粘剂原料、聚碳酸酯共
混物以及由天然可再生原制成的热塑性聚氨酯(T PU)。“Ec otr ekke r”概念鞋中高达90％的料采用
拜耳公司的环境友好型产品制成。Ecotrekker概念鞋中用作外底和中底的微孔聚氨酯材料中的天然
可再生原料含量高达70％，绿环保概念安全鞋的鞋头采用Makroblend⑩即PC(聚碳酸酯)与
PLA(聚乳酸)共混物制成，它不仅比传统钢鞋头更轻巧，同时由这种基于高天然可再生原料含量
的材料制成的鞋头具有良好的抗冲击性能、更环保，并可回收利用I-Ill。
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