众所周知，传统实心TPR材料制品在轻量化、缓冲性和隔热性上存在一定的局限性。但是，随着发泡工艺的引入，能在材料内部构建微米级多孔结构，这样不仅可将密度降低至0.2-0.8g/cm³，还能显著提升能量吸收效率与热绝缘性能。那么您知道TPR材料的发泡原理是怎样的吗?下面力塑小编为您介绍：

　　TPR材料的发泡原理可类比蒸馒头时酵母发面的过程，其核心是通过发泡剂分解产生的气体使材料膨胀并形成多孔结构，具体原理如下：

　　一、发泡剂分解产气：气体生成的化学基础

　　(1)发泡剂类型

　　化学发泡剂(如AC、OBSH)：在TPR材料加热时分解生成氮气、一氧化碳等气体。例如，AC发泡剂在190-210℃时分解，发气量可达200-300mL/g。

　　物理发泡剂(如超临界CO₂)：通过压力骤降实现气化，形成微米级气泡核。超临界流体发泡技术可使气泡成核密度达10⁹个/cm³，TPR材料密度降低40%的同时保持90%的原始强度。

　　(2)发泡剂特性影响

　　分解温度：分解温度低的发泡剂(如粒径小的AC)在相同加工温度下分解更快，TPR材料发泡速度更高。

　　发气量：发气量大的发泡剂(如AC)产生的气体更多，易形成大泡孔，适合开孔结构(如酒瓶塞);发气量小的发泡剂则形成细密闭孔结构(如密封条)。

　　二、气体膨胀与气泡形成：物理膨胀的动力学过程

　　(1)气体在胶料中的扩散

　　粘度调控：TPR材料基体的粘度直接影响气体扩散速度。

　　低粘度：气体扩散过快，易溢出，导致气泡不足(需通过调整SEBS与PP比例提升粘度)。

　　高粘度：气体膨胀受限，内压增大，泡孔直径缩小(需通过添加增塑剂降低粘度)。

　　(2)气泡生长与固化

　　温度梯度控制：TPR材料注塑发泡时，料筒温度需高于发泡剂分解温度(如185℃)，而模具温度通过冷却水道控制在120℃，使熔体在0.5-2秒内固化定型，防止气泡塌缩。

　　压力动态调节：微孔注射发泡技术通过超临界流体(SCF)实现压力控制：

　　充模阶段：维持20-30MPa高压抑制气泡膨胀。

　　保压阶段：压力骤降至5MPa促使气泡成核。

　　冷却阶段：缓慢泄压防止气泡收缩。

　　三、交联增强：性能保障的关键步骤

　　(1)交联剂的作用

　　单纯发泡会导致TPR材料强度下降30%-50%，需加入交联剂(如DCP)引发SEBS分子链间交联，使撕裂强度从12kN/m提升至28kN/m，耐热性提升40℃。

　　环保型交联剂：采用柠檬酸酯类生物基交联剂，满足REACH法规要求。

　　(2)复合发泡体系

　　纳米填料改性：添加3% SiO₂纳米粒子可使气泡直径减小40%，导热系数降低至0.035W/(m·K)。

　　石墨烯片层：构建气体扩散屏障，使发泡倍率稳定在3-5倍。

　　相变材料(PCM)：微胶囊化PCM含量达15%时，可实现-20℃至80℃的恒温缓冲。

　　四、工艺参数协同优化：从实验室到工业化的桥梁

　　(1)温度控制

　　注塑温度建议130-170℃，温度过高会导致TPR材料发黄或表面缺陷(如鞋底发泡时气泡过大)。

　　模具温度通过冷却水道控制，使熔体在0.5-2秒内固化定型。

　　(2)压力与时间管理

　　锁模力调节：降低锁模力可增强发泡效果(如密封条发泡时锁模力降低20%)。

　　冷却时间缩短：较同硬度产品缩短10%-15%，防止气泡收缩。

　　保压控制：尽量不用保压或减少保压时间，避免气泡被压缩。

　　(3)发泡剂助剂

　　分解温度高于TPR材料加工温度的发泡剂(如某些锌盐类)需添加ZnO助剂降低分解温度，确保正常发泡。

　　综上所述，我们可以看出，TPR材料的发泡原理是通过化学产气与物理膨胀的耦合作用，在材料内部构建可控的多孔结构。未来，随着绿色发泡技术与智能控制系统的融合，TPR发泡材料必将以更轻盈、更坚韧、更可持续的姿态，推动制造业向高性能与低碳化方向迈进。