平时做鞋底中底发泡的时候,要是反复出现局部泡孔粗大、边缘细密,或者闭孔率异常偏高的情况,很多工艺人员第一反应就去怀疑发泡温度或者硫化速度,调整之后效果也很有限。实际上,真正的原因大概率藏在发货批次的中温发泡剂粒径分布波动里面。一般来说,中温发泡剂要在相对窄的温度窗口里,也就是160-180℃的区间快速释放气体,发泡剂分解产气的过程,本质上是固相颗粒在熔体里瞬间气化成核的过程。粒径分布太宽,或是里面有太多超规格的颗粒,就会让熔体里的成核点数量、成核时刻都对不上,气泡没法同步长大,最后就形成泡孔尺寸不均的问题。
发泡剂颗粒越小的话,比表面积就越大,在熔体里能分散开的单位数量就越多,单位体积里的成核点密度越高,单个泡孔能分到的气体量就越少,泡孔也就越细密。要是同一批次里有不少20μm以上的大颗粒,这些大颗粒分解之后会产出更大的气泡,和周围小颗粒生成的气泡互相挤压融合,最后就形成大小差很多的泡孔结构。颗粒大小不一样,还会直接导致分解时间点偏移,大颗粒要花更长时间吸热,才能达到分解温度,气体释放就滞后了,这种时间差会让先分解的气泡已经开始膨胀,后分解的气泡只能挤在缝隙里,要么直接被合并掉,破坏掉整体泡孔结构的均匀性。
采购中温发泡剂的时候,通常会碰到粉体和预分散母胶粒两种形态,这俩的粒径分布在实际工艺端的表现差得挺多的。粉体形态的中温发泡剂,原始粒径主要由粉碎工艺和过筛目数决定,细度越高也就是目数越大,理论上粒径就越小,但实际用的时候有不少不稳定的地方,运输和储存过程里颗粒很容易吸潮结块,最后实际分散的粒径就变大了;粉体还容易起静电发生团聚,混炼的时候很难靠橡胶的剪切力完全打散,残留的团聚体就相当于一个超大颗粒,一样会破坏发泡的均匀性;同一批次里的粒径标准偏差也偏大,质量控制基本就靠过筛工序的精度来保障。预分散母胶粒是把微细化的发泡剂粉体预先分散到聚合物载体和分散剂体系里,让发泡剂颗粒彼此隔离开,不会出现团聚的情况,母胶粒形态直接就能锁住窄范围的粒径分布,毕竟发泡剂在前期生产的时候已经完成了高剪切分散,颗粒到了橡胶混炼阶段就不会再发生团聚了,粒径分布也不会因为混炼工艺的差异出现变动,这点对中温发泡来说还挺关键的,配方师不用再操心微粒第一次分散的效果,只要盯着它在配方里的反应活性和分解速率就行。

就算选了粒径分布很窄的母胶粒,也得考虑配方里的硫化剂、活性剂还有密炼工艺对发泡剂分散的二次影响。配方里加的活性氧化锌或者硬脂酸这类活性剂,要是分散得不均匀,也会让局部的发泡剂分解速度不同步,本身粒径分布窄的发泡剂,各个颗粒之间的活性差异很小,要是活性剂局部堆在一起,就会直接改变这片区域的发泡剂分解动力学,相当于在本来均匀的成核点里埋了好几个提前分解的爆发点,泡孔均匀性自然就差很多。中温发泡剂一般要求混炼温度低于它的起始分解温度,通常是低于150℃,免得还没到工序要求的步骤就提前分解了,直接失去发泡效果,密炼室内的温度梯度越大,粉体发泡剂就越容易出现局部超温分解的情况,有效成分直接流失掉,而母胶粒形态的发泡剂,因为颗粒外面预先包覆了载体材料,对温度的缓冲能力更强,可以在更宽的混炼窗口里保持粒径分布的稳定,很适合自动化程度比较高的连续混炼线。

针对EVA或者橡塑共混鞋中底发泡的场景,发泡剂的粒径分布直接决定了产品的泡孔结构和物性平衡,要是想要得到细密又均匀的海绵泡孔结构,同时想降低不同批次之间的工艺波动风险,可以优先选用预分散母胶粒,同等发泡剂活性成分添加量的前提下,母胶粒能提供更稳定的成核密度,泡孔尺寸的标准偏差可以明显降下来;还要注意活性剂体系的粒度匹配,活性氧化锌的粒径也要控制在2μm以下,最好和发泡剂同步做预分散,保证反应点均匀分布在体系里;选定一款中温发泡剂之后,建议在目标配方上做温度扫描,比如分别设165℃ / 170℃ / 175℃几个档位,观察泡孔结构对温度的敏感度,要是温度一上升泡孔均匀度就快速变差,就说明这款发泡剂和当前配方的工艺窗口偏窄,得调整粒径等级或者换复配方案。要是需要结合您这边具体的配方、工艺要求和性能目标评估合适的方案,直接联系杜巴化学的技术团队进一步沟通就可以。