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鞋底与鞋类配料用二氧化硅 — 沉淀法二氧化硅补强

沉淀法二氧化硅在 EVA、SBR、TPU 鞋底化合物中按 30-50 phr 添加是标准补强。降低滚动阻力、改善抓地力、实现轻量化。运动鞋、足底筋膜炎鞋垫、防滑工作鞋的选型指南。

类别
shoe-sole-silica
更新
2026-05-11

概述

鞋底配料使用沉淀法二氧化硅作为主要补强填料。技术源自 1990 年代"绿色轮胎"革命 —— 当时米其林证明用二氧化硅替换炭黑可使轮胎滚动阻力降低 20-30% 同时保持抓地力。同样化学被改造到运动鞋鞋底,成为性能鞋类标准。

今天,二氧化硅 30-50 phr 是以下场景的补强:

  • EVA 中底(运动跑鞋、生活方式运动鞋)
  • SBR/SBR 共混外底(跑鞋、登山靴、工作靴)
  • TPU 外底(高端运动、耐用工作鞋)
  • 橡胶拖鞋底(日常拖鞋、凉鞋、足底筋膜炎鞋垫)
  • 餐厅防滑工作鞋(专用抓地化合物)
  • 碳板跑鞋(高端跑步、碳纤维板 + 反应型泡沫化合物)

本 hub 涵盖鞋底配料的二氧化硅选型。相关鞋业化学品(硫化剂与抗氧剂)的商业供货见 chemzip.com

为什么二氧化硅 vs 炭黑

典型 SBR 外底化合物,选二氧化硅补强给出:

属性炭黑 50 phr二氧化硅 50 phr
滚动阻力(每周能量损失)低(改善 20-30%)
湿抓地(湿路面 μ)中等高(改善 10-20%)
耐磨(DIN cm³ 损耗)120-18080-130(二氧化硅胜)
重量(化合物密度)较高较低(鞋轻 15-25%)
滞后(发热)
每千克成本较低较高

成本溢价由运动 + 高端段的性能收益证明。大众鞋(拖鞋、凉鞋、基础工作鞋),炭黑因成本仍是标准。

鞋类用二氧化硅牌号

用例二氧化硅牌号添加量对标品牌
高端运动跑鞋高分散性(HD-硅)40-50 phrSolvay Z-1165 MP / Evonik Ultrasil 7000
标准运动外底标准沉淀35-45 phrSolvay Z-115 / Evonik Ultrasil VN3
生活方式运动鞋中底(EVA)标准沉淀25-35 phrSolvay Z-115
登山/工作靴外底标准沉淀35-50 phrSolvay Z-115
足底筋膜炎鞋垫标准沉淀30-40 phrSolvay Z-115
防滑工作鞋标准 + 硅烷处理(KH-580 巯基)40-50 phrSolvay Z-115 + 硅烷

东方材料供应匹配鞋业标准规格的沉淀法二氧化硅牌号(行业典型目标 BET ~120 m²/g,吸油值 200-250 ml/100g,鞋底补强聚集体尺寸 30-100 μm)。

化合物配方实例 — EVA 中底

组分phr
EVA(30% 醋酸乙烯)100
沉淀法二氧化硅30
ZnO5
硬脂酸1
0.5
过氧化物交联剂(DCP)0.5
发泡剂(ADC)0.3-1.5(视发泡密度)
抗氧剂(Irganox 1010)0.5
着色剂0.5-3

120-140°C 两段密炼机混炼,压延片材,切片定尺,160-170°C 压缩成型化学发泡。最终中底密度 0.15-0.40 g/cm³(视泡孔结构)。

化合物配方实例 — 防滑工作鞋外底

商用厨房、医院地板、食品加工厂 —— 湿油表面摩擦系数(CoF)> 0.30 是采购规格。

组分phr
SBR 150270
BR(高顺式聚丁二烯)30
沉淀法二氧化硅45
炭黑 N5505(仅 UV 保护)
硅烷 KH-580(巯基)1.5(填料-橡胶键合)
塑化剂(矿物油)15
ZnO5
硬脂酸1
1.8
促进剂(TMTD + CBS)0.7 + 0.5
抗氧剂1
蜡(抗静电)1

硅烷 KH-580 把二氧化硅键合到橡胶基体;无它,二氧化硅不化学附着,会在磨损下脱落。最终胎面化合物耐磨:DIN 80-100 cm³ 损耗。湿 CoF:0.35-0.45。

足底筋膜炎鞋垫化合物

专用应用 —— 需要缓冲(能量吸收) + 足弓支撑(模制形状的几何刚度) + 舒适(长期使用后低压缩永久变形)。

组分phr
聚氨酯(PU)— 软段 + 硬段共混100
沉淀法二氧化硅25-35
塑化剂(TXIB 或 Mesamoll)10-15
抗氧剂0.5
UV 稳定剂(HALS)0.3

相比运动外底添加量更低,因为缓冲优先于耐磨。几何足弓支撑来自模具几何,非材料模量单独。

碳板运动跑鞋

近期(2020+)运动鞋技术,碳纤维复合板在两层泡沫间层压获能量回弹。此构造中二氧化硅:

  • 上泡沫(板上):PEBAX 或改性 EVA 加 25-30 phr 沉淀法二氧化硅,做缓冲 + 轻量
  • 下泡沫(板下):同或略不同配方,做地面接触 + 抓地

碳板本身是复合材料,与二氧化硅无关。泡沫化合物是二氧化硅相关的采购决策。

采购备注

鞋类标准沉淀法二氧化硅:MOQ 1 托盘(1.0 t)。上海 FOB 交期 4-6 周。年用量 >50 t 的鞋配料厂,12 个月预测合同供货可获得低于现货价 8-12% 的价格,上海港滚动库存。

HD-硅(高分散性)高端牌号:MOQ 1.0 t,交期 5-7 周。HD-硅比标准沉淀贵 ~20-30%。

常见问题

为什么 HD-硅对跑鞋更好?

HD(高分散性)硅具有受控的聚集体尺寸分布,在橡胶基体中均匀混合无大团块。结果:更低滞后(更少能量损失为热 = 每步反馈给跑步者更多能量)、更好湿抓地、更平顺感受。"绿色轮胎"二氧化硅化学的 20-30% 滚动阻力改善以相同方式应用于跑鞋。

二氧化硅如何改善防滑?

多个机制。二氧化硅在接触表面创造微粗糙度,破坏水膜滑动。二氧化硅的亲水性吸引水膜,打破鞋底与地板间的润滑层。硅烷键合的二氧化硅增加化合物刚度,降低负载下接触面积形状变化。

气相二氧化硅与沉淀法二氧化硅鞋类有什么不同?

不同价位。气相二氧化硅(HJSIL)鞋类大量应用太贵 —— 在硅酮橡胶与胶黏剂化学中以微量(0.5-2%)使用。沉淀法二氧化硅橡胶配料 30-50 phr 经济。两者在不同化学中扮演不同角色。

含二氧化硅补强的鞋能 100% 回收吗?

可回收性受橡胶 + 交联剂体系约束,非二氧化硅。标准硫硫化橡胶化合物(多数鞋外底)难以机械回收。脱硫化技术正改进。二氧化硅本身可在新化合物中作为二氧化硅填料完全回收。

相关材料系列

姊妹站交叉引用

鞋配料中的硫化促进剂(TMTD、CBS、MBT)与抗氧剂(Irganox、TMQ),见 chemzip.com。填料-橡胶键合的硅烷偶联剂(KH-580 巯基),见 chemzip.com/zh/products/silane-couplers/


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