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TPR材料的發泡原理是怎樣的?

責任編輯:廣東力(lì)塑TPE發布日期:2025-08-27文章標簽:TPR材料

摘要 眾所周知,傳統實心TPR材料製品在輕量化、緩衝性和隔熱性上存在一定的(de)局限性。但是,隨著發泡工藝的引入,能在(zài)材料內部構(gòu)建微米級多孔結構,這樣不僅(jǐn)可將(jiāng)密度降低至0.2-0.8g/cm³,還能顯著提升能量吸收效率與熱絕緣性能。

  眾所周(zhōu)知,傳統實心TPR材料(liào)製品在輕量化、緩衝性和隔熱性上存在一定(dìng)的局限性。但是,隨著發泡工藝的引入,能在材(cái)料內部構建微米級多孔結構,這樣(yàng)不僅可將密度降低至(zhì)0.2-0.8g/cm³,還能顯著提(tí)升(shēng)能量吸(xī)收效率與熱絕緣性能。那麽您知道(dào)TPR材料的發(fā)泡(pào)原理是怎(zěn)樣的嗎?下麵91视频污版下载小編為您介紹:


TPR材(cái)料


  TPR材料的(de)發(fā)泡原理可類比蒸饅頭時酵母發麵的過程,其核心是通過發泡劑分解產生的氣體(tǐ)使材(cái)料膨脹並(bìng)形成多孔結(jié)構,具體原理如下:


  一、發泡劑分解產氣:氣體生(shēng)成的化學基礎


  (1)發泡劑類型


  化學發泡劑(如AC、OBSH):在TPR材料加熱時分解生成(chéng)氮(dàn)氣、一氧化碳等氣(qì)體(tǐ)。例如,AC發泡劑在190-210℃時分解,發氣量可達200-300mL/g。


  物理發泡劑(如超臨界CO₂):通過壓力驟降實現氣化,形成(chéng)微米級氣泡(pào)核。超臨界流體發泡技術可使氣(qì)泡成核密度達10⁹個/cm³,TPR材料密(mì)度降低40%的同時(shí)保持90%的原始強度。


  (2)發泡劑特性影(yǐng)響


  分解溫(wēn)度:分解溫度低的發泡劑(jì)(如粒徑小的AC)在相同(tóng)加工溫度下分解更快,TPR材料發泡速度更高。


  發氣量:發氣量大的發泡(pào)劑(如AC)產生的氣體更多,易形(xíng)成大泡孔,適合開孔(kǒng)結構(如酒瓶塞);發氣量小的發泡劑則形成細密閉(bì)孔結構(如密封條)。


  二、氣體膨脹與氣泡(pào)形成(chéng):物理膨脹的動力學過程


  (1)氣體在膠(jiāo)料中的擴散(sàn)


  粘度調控:TPR材料基體的粘度直接影響氣體擴散速度。


  低粘度:氣體擴散過快,易(yì)溢出,導致(zhì)氣泡不足(需(xū)通過調整SEBS與(yǔ)PP比例提升粘度)。


  高粘度:氣體膨(péng)脹(zhàng)受限,內壓增大,泡孔直徑縮小(需通過添加增塑劑降低粘(zhān)度)。


  (2)氣泡生長與固化


  溫(wēn)度(dù)梯度控製:TPR材料(liào)注塑發泡時(shí),料筒溫度(dù)需高於發泡劑分解溫度(如185℃),而模具溫度通過冷卻水道控製(zhì)在120℃,使熔體在0.5-2秒內固化定(dìng)型,防(fáng)止氣泡塌縮。


  壓力動態調節:微孔注射發泡技術通過超臨界(jiè)流體(SCF)實現壓(yā)力控製:


  充模階段:維(wéi)持20-30MPa高壓抑製(zhì)氣泡膨脹。


  保壓階段:壓力驟降至5MPa促使氣泡成核。


  冷卻階段:緩慢泄壓(yā)防止氣泡收縮。

  三、交聯增強:性能保障的關鍵步驟


  (1)交聯劑的作用


  單純發泡(pào)會導致TPR材料強度下降30%-50%,需加(jiā)入(rù)交聯劑(如DCP)引發SEBS分子鏈間交聯,使撕裂強度從12kN/m提升至28kN/m,耐熱性提升40℃。


  環保型交聯劑:采用檸檬(méng)酸酯類生物基交聯劑,滿(mǎn)足REACH法規要求。


  (2)複合(hé)發泡體係


  納米(mǐ)填料(liào)改性:添加3% SiO₂納米粒子可使氣泡直徑減小40%,導熱係數降低(dī)至0.035W/(m·K)。


  石墨烯片層:構建氣體擴散屏障,使發泡倍率穩定(dìng)在3-5倍。


  相變材料(PCM):微膠囊化PCM含量(liàng)達15%時,可實現-20℃至80℃的恒溫(wēn)緩衝(chōng)。


  四、工藝參數協同優化:從實驗(yàn)室到工業化的橋梁


  (1)溫度控製


  注塑溫度(dù)建議130-170℃,溫度過高會導致TPR材料發黃(huáng)或表麵缺陷(如鞋底發泡時氣泡過(guò)大)。


  模具溫度通過冷卻(què)水道控製,使熔體在0.5-2秒內固化定(dìng)型。


  (2)壓力與時間管理


  鎖模力調(diào)節:降低鎖模力可增強發(fā)泡效果(如密封條(tiáo)發泡時鎖模力降低20%)。


  冷卻時間(jiān)縮短:較同硬度產(chǎn)品縮短(duǎn)10%-15%,防止氣泡收縮。


  保壓控製:盡量不用保壓或減少保壓時間(jiān),避免氣泡被壓縮。


  (3)發泡劑助劑


  分解溫度高(gāo)於TPR材料加(jiā)工溫度(dù)的發泡劑(如某些鋅鹽(yán)類)需添加ZnO助劑降低分解溫度(dù),確保正常發泡。


  綜上所(suǒ)述,我們(men)可以(yǐ)看出,TPR材(cái)料的發泡原理是通過化學產氣與物理膨脹的耦合作用(yòng),在材料內部構建可控的多孔結構。未來,隨著(zhe)綠(lǜ)色發泡技術與(yǔ)智能控製係統的融合,TPR發泡材料必將以更輕盈、更堅(jiān)韌、更可持續的姿態,推動製造業向高性能與低碳化方向邁進。


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