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热塑性弹性体TPU、TPEE、PEBA的比较及鞋中底应用案例
发泡材料在鞋中底上的应用,比如复合发泡EVA、爆米花ETPU等材料,可以使得运动鞋具有重量更轻、回弹性更好、穿着更舒适等优点。

其中热塑性弹性体材料由于发泡性能优异、生产工艺清洁、可回收等特点被行业所关注,最为常见的是TPU(热塑性聚氨酯弹性体),其发泡材料又被称为爆米花材料。

           图片图 ETPU鞋中底,仁辅化工


除了ETPU之外,比较常见的热塑性弹性体发泡材料还有 TPEE(热塑性聚酯弹性体)和 PEBA(又叫TPAE,热塑性聚酰胺弹性体/尼龙弹性体)。下面就一起来看看三者的一些区别。

一、分子链结构及性能的比较


1. 热塑性聚氨酯弹性体-TPU


TPU的中文全称是热塑性聚氨酯弹性体,是由软段(聚醚或聚酯),与硬段(聚氨酯)组成的线性嵌段共聚物,可以加热塑化进行加工,具有高强度、高韧性、耐磨、耐油等优异的综合性能。

           图片图 TPU分子链结构示意图


目前TPU原料生产厂家主要有巴斯夫、科思创、路博润、亨斯迈、万华化学、上海恒安、瑞华、旭川化学等等。

2. 热塑性聚酯弹性体-TPEE


TPEE,又叫COPE、TPC-ET等,中文全称是热塑性聚酯弹性体,其本质是由聚酯硬段和聚醚软段组成的线性嵌段共聚物,同时具备橡胶的弹性和工程塑料的强度,具有优异的拉伸强度、韧性和回弹性,其拉伸模量和压缩模量高于TPU。


常见的TPEE是聚醚酯型,以PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)和 PTMG(聚四氢呋喃)为主要结构组分。

           图片图 TPEE分子结构式

           图片图 TPEE晶体结构示意图


目前TPEE原料生产厂家,国外主要有帝斯曼、杜邦、塞拉尼斯、LG化学、SK化学、日本东洋坊等等,国内主要有四川晨光科新、上海益弹(原上海中纺)、江阴和创、台湾长春、中石化仪征化纤等等。

3. 热塑性聚酰胺弹性体-PEBA(尼龙弹性体)


热塑性聚酰胺弹性体,又叫尼龙弹性体,英文缩写是TPAE,其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。


根据硬段和软段组分的不同,TPAE有比较多的种类。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,英文名为poly(ether-block-amide),英文缩写为PEBA。因此PEBA、尼龙弹性体是常见的叫法。

           图片图 TPU与TPAE软硬段组成区别


与其他热塑性弹性体(如TPU、SBC、TPEE等等)相比,TPAE有着综合性能好,加工性好,透明,质量轻等优点。


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图 PEBA分子结构式
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图 PEBA晶体结构示意图


目前PEBA原料生产厂家,国外主要有阿科玛、德国赢创、日本宇部兴产等,国内主要有浙江心源科技、沧州旭阳化工等。

4. 三者性能比较


TPU、TPEE、PEBA的性能差异:

  • 结晶度、熔点:TPEE>PEBA>TPU
  • 结晶温度:TPEE>PEBA >TPU
  • 拉伸模量:TPEE>TPU>PEBA
  • 压缩回弹:化学结构与微发泡结构同时决定

5. 鞋材发泡珠粒密度比较


超临界流体发泡技术是实现鞋材轻量化的手段之一,具有绿色环保的特点,在热塑性弹性体方面应用较多,比如爆米花ETPU鞋中底就是通过釜式超临界发泡+水蒸气成型而来,李宁䨻的尼龙弹性体发泡鞋中底也采用了类似生产工艺。


下面是 TPU、TPEE、PEBA 三者发泡珠粒密度的一个比较:
           图片数据来源:第五届鞋材弹性体高峰论坛演讲资料——《弹性体材料的超临界流体发泡》,青岛科技大学,张振秀


二、在鞋中底上的应用案例盘点


以上就是对三种热塑性弹性体在分子结构、性能、发泡珠粒密度等方面的差异分析,下面就来举一些它们作为发泡鞋中底在运动鞋上的应用案例。

1. TPU发泡鞋中底


TPU发泡鞋中底是目前热塑性弹性体鞋中底里面应用量最大的一类,最早是阿迪达斯的boost系列,目前国外的彪马、康尼、亚瑟士、彪马以及国内的安踏、特步、乔丹等,都有出过TPU发泡鞋中底的鞋款。

           图片图 阿迪达斯 2013-2014 Energy boost

           图片图 PUMA

           

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图 特步动力巢X2


2. TPEE发泡鞋中底


据了解,目前采用TPEE发泡鞋中底的有Reebok FlodeRide、PUMA Hybrid、Columbia SH/FT等。
           图片图 帝斯曼TPEE发泡中底在Columbia SH/FT上的应用,columbia 官网


3. PEBA发泡鞋中底


尼龙弹性体发泡鞋中底的应用,目前常见的有两个:耐克的 zoom X 中底科技和 李宁䨻(beng,四声)中底科技。

           图片图 Nike Zoom Vaporfly Elite 跑鞋,搭配全新开发的ZoomX 发泡材料

           图片图 李宁飞电


以上就是热塑性弹性体TPU、TPEE、PEBA的比较,以及鞋中底应用案例的内容。新材料、新工艺、新技术的开发是影响鞋材创新发展的重要因素,对于鞋材方面,如您有新的材料、技术、工艺或想法,欢迎前来投稿分享,发送邮箱:ab033@aibang360.com。或扫码进群一起交流探讨。

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