本發明屬于鞋類制造領域，具體涉及一種中底材料及其制備方法與一種鞋。
背景技術：
1、在鞋類制造領域，中底是影響鞋子舒適性、緩沖性能和整體性能的關鍵部件。傳統的中底材料主要包括橡膠、eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、pu(聚氨酯)等。這些材料在一定程度上能夠提供基本的緩沖和支撐功能，但隨著消費者對鞋子性能要求的不斷提高，傳統中底材料逐漸暴露出一些局限性。
2、例如，橡膠中底雖然具有較好的耐磨性，但相對較重且彈性回復性能有限；eva中底較為輕便且具有一定彈性，然而其在長期使用過程中容易發生壓縮變形，導致緩沖性能下降；pu中底雖然在彈性和耐磨性方面有一定優勢，但成本較高且加工工藝相對復雜。
3、目前，在中底制造工藝方面，常見的是通過注塑、模壓等方式將中底材料成型。這些傳統工藝在材料的微觀結構控制和性能提升上存在瓶頸。例如，在注塑成型過程中，材料內部的泡孔結構難以精確調控，導致中底的密度分布不均勻，影響了鞋子的整體舒適性和穩定性。而且，傳統工藝難以使不同性能的材料在中底內部實現理想的復合結構，限制了中底綜合性能的進一步提升。
4、更具體的：
5、在傳統eva中底注塑成型技術中，會將eva顆粒原料加入注塑機的料筒中，經過加熱塑化，使eva材料變為熔融狀態。然后在一定的壓力作用下，將熔融的eva注入預先設計好的中底模具型腔中，經過冷卻定型后，脫模得到eva中底產品。這種傳統技術的缺點在于，如前面所述，eva材料在注塑過程中泡孔結構難以精準控制，容易出現局部密度過大或過小的情況。在長期穿著過程中，密度較小的區域容易過度壓縮變形，而密度較大的區域則可能導致腳部局部壓力集中，影響穿著舒適性。并且，由于eva材料本身的性能限制，其緩沖性能和彈性回復能力在經過多次壓縮后會逐漸衰減，無法滿足一些高性能運動或長時間穿著場景的需求。
6、在傳統橡膠中底模壓成型技術中，將橡膠原料經過混煉、成型等預處理后，放入中底模具中，通過壓力機施加一定的壓力，使橡膠在模具內成型并硫化。硫化過程使橡膠分子鏈發生交聯反應，從而賦予橡膠中底一定的強度、彈性和耐磨性。該技術的不足之處在于橡膠的密度較大，使得鞋子整體重量增加，不利于穿著者的運動表現。而且，橡膠中底的彈性回復性能相對較差，在受到較大沖擊力時，不能快速有效地將能量吸收并轉化為彈性勢能釋放，導致緩沖效果不夠理想。此外，橡膠中底的生產工藝相對復雜，生產周期較長，成本也較高，不利于大規模生產和市場推廣。
7、綜上所述，現有的鞋類中底制造技術在材料性能和制造工藝上均存在一定的局限性，難以滿足現代消費者對鞋類舒適性、輕量化、高性能等多方面的綜合需求，因此有必要開發一種新的鞋類中底填腹技術來克服這些問題。故基于此，提出本發明技術方案。
技術實現思路
1、為了解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種中底材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
2、(1)采用成型工藝，將聚合物材料成型為中底形狀，得到子胚；
3、(2)將所述子胚放在高壓容器內，再將超臨界氣體注入所述高壓容器內，對所述子胚進行填充，得到填充子胚材料；
4、(3)填充完成后對所述高壓容器進行減壓，使超臨界氣體逐漸恢復到氣態并從填充子胚材料中逸出以使子胚發泡，在氣體逸出過程中所述填充子胚材料形成微孔結構并完成固化，即得到所述中底材料。
5、優選地，步驟(1)中，所述成型工藝為注射成型工藝或擠出成型工藝。
6、優選地，步驟(1)中，所述聚合物材料為熱塑性聚氨酯彈性體橡膠或聚醚嵌段酰胺。
7、優選地，步驟(2)中，所述超臨界氣體為超臨界氮氣或超臨界二氧化碳；其中：
8、填充過程中超臨界氣體的循環流量為1～10l/min，循環時間為10～60min。
9、優選地，步驟(2)中，填充過程中加入功能添加劑；其中：
10、所述功能添加劑包括納米二氧化硅、納米碳酸鈣、抗老化劑、抗菌劑中的一種或兩種以上的組合。
11、優選地，所述功能添加劑與所述子胚的質量比為0.1～10:100。
12、優選地，步驟(3)中，所述減壓的速率為0.1～1mpa/min。
13、優選地，步驟(3)中，所述微孔的直徑為0.1～1mm，所述微孔的分布密度為10～100個/cm2。
14、基于相同的技術構思，本發明的再一方案是提供一種由上述制備方法得到的中底材料。
15、基于相同的技術構思，本發明的又一方案是提供一種鞋，其包含所述的中底材料。
16、為了便于理解本發明，對本發明的過程進行詳細闡述：
17、(一)首先，需要選擇超臨界流體，可選擇超臨界氮氣或超臨界二氧化碳。現以超臨界二氧化碳為例進行說明：將超臨界二氧化碳(co2)作為主要的超臨界流體介質，超臨界二氧化碳具有無毒、無味、不易燃、臨界溫度(31.1℃)和臨界壓力(7.38mpa)相對較低等優點，便于在工業生產中進行操作控制。在使用中，會將二氧化碳氣體通過壓縮機加壓至超過其臨界壓力，并通過換熱器加熱至超過其臨界溫度，使其達到超臨界狀態。
18、(二)其次，對于中底材料，選用高性能聚合物材料作為中底的基礎材料，如熱塑性聚氨酯彈性體橡膠(tpu)或聚醚嵌段酰胺(peba)等。這些材料具有優異的機械性能、耐磨性和耐化學性。另外，將所選的基礎材料通過注塑成型或擠出成型等工藝制成中底的初步形狀。
19、(三)再次，為了滿足超臨界二氧化的填充，需采用對應的填充裝置，所述填充裝置包括高壓容器、壓力控制器、溫度控制器、流體輸送系統和中底固定夾具，更具體的：
20、高壓容器：能夠承受超臨界二氧化碳的高壓環境，其內部容積根據生產規模和中底尺寸進行設計，一般在0.1～1立方米之間。高壓容器呈圓柱形，由高強度合金鋼制成，其內壁經過特殊處理以防止二氧化碳腐蝕。容器頂部設有密封蓋，通過螺栓緊固密封。
21、壓力控制器：通過壓力傳感器實時監測高壓容器內的壓力，并通過調節閥精確控制壓力在超臨界二氧化碳的所需范圍內，壓力控制精度可達±0.1mpa。壓力傳感器安裝在高壓容器內部，用于實時監測容器內的壓力，并將信號傳輸至壓力控制器，壓力控制器根據接收到的信號，通過調節閥調節高壓容器內的壓力。
22、溫度控制器：利用加熱元件和冷卻元件，根據工藝要求將容器內的溫度穩定在超臨界二氧化碳的合適溫度，溫度控制精度為±0.5℃。溫度傳感器同樣安裝在高壓容器內，監測溫度并將信息傳送給溫度控制器，溫度控制器通過加熱絲和冷卻水管來維持高壓容器內的溫度穩定。
23、流體輸送系統：包括高壓泵、管道和閥門等，用于將超臨界二氧化碳輸送至高壓容器內，并確保流體的穩定流動和精確計量。高壓泵作為流體輸送系統的核心部件，將二氧化碳氣體加壓至超臨界狀態后輸送至高壓容器。管道連接高壓泵與容器，管道上設有閥門，用于控制流體的通斷和流量。
24、中底固定夾具：能夠將具有微孔結構的中底牢固地固定在高壓容器內的相應位置，確保超臨界二氧化碳能夠均勻地填充到中底的微孔或通道中。中底固定夾具位于高壓容器內部底部，由可調節的支架和夾緊裝置組成。支架可根據中底的尺寸進行高度和角度調節，夾緊裝置能夠牢固地夾住中底，確保在填充過程中中底的位置穩定。
25、在填充過程中，會先將子胚放置在中底固定夾具上，并將其安裝在高壓容器內。而將超臨界二氧化碳通過流體輸送系統注入高壓容器中，同時會通過壓力控制器和溫度控制器保持容器內的壓力和溫度在設定的超臨界狀態參數范圍內。在超臨界狀態下，二氧化碳具有類似于氣體的擴散性和液體的溶解性，能夠滲透到子胚的內部。為了提高填充效果，可以采用循環填充的方式，即讓超臨界二氧化碳在中底內循環流動一定時間，循環時間一般在10～60min之間，循環流量在1～10l/min之間。在填充過程中，可以根據需要向超臨界二氧化碳中添加適量的功能添加劑，如納米粒子(如納米二氧化硅、納米碳酸鈣等)或功能性聚合物(如抗老化劑、抗菌劑等)。這些添加劑可以預先溶解或分散在超臨界二氧化碳中，然后隨著二氧化碳一起填充到中底中，從而賦予中底更多的功能特性。添加劑的添加量一般在子胚質量的0.1～10％之間。實際上，根據鞋類所需的性能特點可以對填充物質進行針對性選擇，例如，若要提高中底的支撐性和穩定性，可選用具有高強度和剛性的納米纖維或陶瓷微粒子；若側重于提升緩沖性能和彈性，則傾向于使用具有高彈性模量的橡膠類微球或特殊結構的聚合物顆粒。這些填充物質在超臨界流體的作用下能夠均勻分散于中底材料內部，形成獨特的微觀復合結構。
26、需要說明的是，在進行超臨界填腹之前，子胚材料需經過清潔、干燥等預處理步驟，以去除表面雜質和水分，確保超臨界流體能夠順暢地滲透進入子胚材料內部，同時避免雜質對填充過程和最終產品性能產生不良影響。
27、(四)最后，在超臨界填充完成后，通過壓力控制器緩慢降低高壓容器內的壓力，使超臨界二氧化碳逐漸恢復到氣態并從中底中逸出。在減壓過程中會釋放壓力，隨后氣體逸出并完成發泡和形成微孔，微孔直徑范圍一般在0.1～1mm之間，分布密度在每平方厘米10～100個之間，這些微孔相互連通，形成一個連續的通道網絡，添加劑可分散其中。另外，隨著中底材料中的微孔內的二氧化碳逐漸排出，中底材料由于自身的彈性和粘性會發生一定程度的收縮和固化，從而將填充在其中的添加劑和殘留的二氧化碳氣體固定在中底內部，形成一種獨特的微觀結構。減壓速率一般控制在0.1～1mpa/min之間。對經過減壓固化后的中底進行必要的后加工處理，如表面打磨、貼合鞋面等工序，最終制成完整的鞋類產品。
28、本發明的有益效果為：
29、本發明所述的制備方法，利用超臨界二氧化碳在超臨界狀態下具有獨特的物理性質。其密度接近液體，具有較強的溶解能力，可以溶解或分散各種添加劑；同時其粘度接近氣體，擴散系數大，能夠快速滲透到中底材料的微孔中。在填充過程中，超臨界二氧化碳將添加劑攜帶至中底內部，并在減壓過程中，隨著二氧化碳的逸出，中底材料發生收縮和固化，添加劑被均勻地固定在中底的微觀結構中，從而改變中底的物理和化學性能。例如，納米粒子添加劑可以增強中底的強度和耐磨性，功能性聚合物添加劑可以賦予中底抗菌、抗老化等特性。同時，由于超臨界二氧化碳填充過程不需要使用大量的有機溶劑或其他化學物質，減少了對環境的污染，并且中底內部的微孔或通道結構在減輕重量的同時也有助于提高中底的緩沖性能和回彈性。
30、更具體的：
31、1、本發明所采用的超臨界工藝，使中底在保證足夠結構強度和支撐性的前提下，顯著降低了材料密度。在鞋底相同體積的情況下，采用本技術的中底重量相較于現有技術可減輕。這不僅減少了穿著者行走或運動時腳部的負擔，提高了穿著的舒適性，而且在大規模生產鞋類產品時，可有效降低運輸成本，提高物流效率，符合當下對于輕量化鞋類產品的市場需求趨勢。
32、2、本發明通過超臨界技術精確控制填腹材料的微孔結構和分布，使得中底具備更加卓越的彈性和回彈性。在反復壓縮測試中，本發明中底的彈性形變恢復率相比現有技術提高。這意味著在運動過程中，鞋底能夠更好地吸收和釋放能量，為穿著者提供更出色的緩沖和助力效果，有效減少運動損傷風險，尤其適用于運動鞋、跑步鞋等對鞋底性能要求較高的鞋類產品，顯著提升了鞋子的運動性能和耐用性。
33、3、本發明所采用的超臨界中底填腹技術在生產過程中極大地減少了有害化學物質的使用和排放。與傳統的中底制造工藝相比，揮發性有機化合物(voc)的排放量降低，降低了對環境的污染和對生產工人健康的潛在危害，符合現代環保理念和相關環保法規要求，有助于企業樹立良好的社會形象并避免因環保問題帶來的潛在法律風險和經濟損失。
34、4、本發明所采用的超臨界工藝具有獨特的快速滲透和均勻填充特性，可顯著縮短中底填腹的加工時間。相較于現有技術，整體生產周期可縮短，使企業能夠在更短的時間內滿足市場訂單需求，提高了生產的靈活性和市場響應速度，增強了企業在激烈市場競爭中的競爭力，同時也有助于降低生產成本，提高企業的經濟效益。