将热塑性聚氨酯弹性体(TPU)颗粒置于高压反应釜中,通过超临界二氧化碳在特定温压条件下完成溶解平衡后,快速泄压并经油浴升温发泡,成功制备出微孔结构均匀的热塑性发泡材料。典型工艺参数:TPU颗粒(2mg/粒)100份、去离子水250份、丁烷20份,在110-130℃下经搅拌处理后快速卸压,配合氮气等辅助发泡剂可实现0.12g/cm³超低密度。所得预发泡粒子经降温处理后可储存,在100-130℃模塑成型时,仅需1-4bar水蒸气即可完成发泡定型。
采用AkzoNobel公司EXPANCEL系列可膨胀微球作为新型发泡剂,其聚合物外壳由交联单体共聚而成,内封丙烷、正丁烷等低沸点液体。加热时外壳软化,内部液体气化膨胀形成微孔结构。该技术通过挤出或注射工艺实现发泡制品生产,有效解决化学发泡剂导致的粗大泡孔和空化缺陷。实践表明,添加适量微球可拓宽加工温度窗口(10-20℃),获得泡孔直径<50μm的均匀结构,同时消除表面凹陷问题。BASF公司利用该技术开发的TPU材料密度降至0.659g/cm³,较传统工艺降低50%,已成功应用于缓冲垫材、声学材料等领域。
引入空心玻璃微珠(HGB)作为功能填料,这种中空结构(内充N₂/CO₂)的无机材料具有0.12-0.6g/cm³低密度特性。经NaOH碱洗+KH550硅烷偶联剂双重改性后,HGB表面形成均匀有机包覆层,FT-IR检测显示1720cm⁻¹处出现硅烷特征吸收峰,SEM观察证实与TPU基体界面结合强度显著提升。通过挤出发泡和模压工艺制备的HGB/TPU复合材料,在保持力学性能的同时实现成本优化,泡孔结构呈现微球-HGB协同增强效应。
随着连续挤出和注塑一体化技术成熟,该材料正加速向5G通讯散热组件、柔性电子基材等高端领域渗透,预计2025年全球市场规模突破85亿美元。
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