平时做高分子材料改性的工程师,经常会碰到这么个场景,明明用的是同一个配方,只是换了一批新的发泡剂,出来的制品泡孔大小不均匀,表面还会出现塌陷的情况,很多人第一反应就觉得是发泡剂本身质量有问题,实际上问题往往出在你选的发泡剂的分解温度,和现场的加工工艺没对上,大家常问的中温发泡剂怎么选的问题,核心是得先把待加工材料的塑化温度、硫化温度和发泡剂分解温度这三者的配合关系捋清楚,不然就算选了再好的助剂,也出不来符合要求的理想发泡效果。
一般来说行业里说的中温发泡剂的“中温”,通常指的是分解温度落在130-180℃的区间,这个范围只是个参考值,真正起决定作用的,是发泡剂在你自己特定配方里的开始分解温度,还有最大分解速度对应的温度。要是发泡剂的开始分解温度比材料的塑化温度还低,发泡剂在料筒里面就开始大量分解了,气体提前就释放完,最后出来的制品内部泡孔少、壁厚,甚至直接出现空心的情况,反过来要是发泡剂分解温度太高,材料都已经硫化定型了,气体还产不出足够的膨胀力,出来的泡孔虽然看起来细密,但整体的膨胀倍率是达不到要求的。
配方里加的增塑剂,很多时候会拉低发泡剂的实际分解温度,而像炭黑这类活性填料,在特定配比下又可能把分解启动的时间往后拖,所以选中温发泡剂,不能光看厂家标签上标的分解温度,得结合自己配方里的各个组分来调整,首次选型的时候,可以取点小样做TG/DTG曲线分析,也可以让助剂供应商提供对应你这个配方体系下的模拟参考数据。
很多采购人员选发泡剂的时候,一味追求高发气量,以为发气量越大泡孔就越多,实际上发泡剂的发气量,和制品最终的实际膨胀倍率之间,还隔着一个气体利用率的问题,分散性就是影响气体利用的第一个因素,发泡剂要是以粉体形态添加,粒子在混炼或者塑化阶段没能均匀分散到整个熔体里,局部区域发气过于集中,就会形成连通孔或者大尺寸的泡孔,要是气泡核点在材料里的分布密度不够,就算总发气量再大,泡孔尺寸也很难控制住,这也是预分散母胶粒类助剂的核心价值,针对中温发泡的场景,把发泡剂提前做成母粒,配合载体树脂在混料初期,就能实现微观尺度的均匀铺展,气体的利用率通常会比同规格的粉体高出15%-30%。

在橡胶或者热塑性弹性体的发泡加工过程里,材料的交联速度得和发泡剂的分解发气速度基本同步,要是交联速度太快,气泡核的膨胀就会被挡住,要是交联太慢,气体直接扩散逃逸,泡孔根本固定不住,选中温发泡剂的时候,这里要重点评估发泡剂的半分解期,落在硫化曲线t10和t90的哪一段,比较理想的状态是发泡剂在硫化诱导期结束之后,正硫化还没开始的阶段大量分解,这样泡孔能在交联网络里顺利膨胀,最后被稳稳锁定住。
传统的发泡剂里,偶氮二甲酰胺(ADC)的发气效率很高,但它的分解产物在特定加工条件下,会生成甲酰胺、联苯胺这类受限物质,最近这几年越来越多的下游用户,对发泡制品提出了低VOC和低气味的要求,尤其是人造革、鞋材、儿童玩具这类直接和人体皮肤接触的应用场景,OBSH发泡剂(4,4‘-氧代双苯磺酰肼)在这个阶段受到了更多关注,它的分解温度大概在150-170℃,分解的副产品主要是氮气和水蒸气,对环境的影响很小,也不会产生亚硝胺,完全符合无亚硝胺发泡剂的主流发展趋势。
粉状的OBSH在运输、称量、投料的过程里很容易扬尘,对车间环境和操作工人的友好度不高,换成预分散母胶粒的形态之后,不仅改善了车间的工作环境,投料的计量精度也提升了,还从根源上解决了粉体团聚导致的分散不均问题,对于自动化喂料程度比较高的生产线来说,预分散母胶粒现在已经慢慢成了中温发泡剂选型时的主流选项。

很多人选发泡剂的时候,只盯着发泡剂自身的参数看,完全忽略了它和整套加工工艺、设备剪切力的适配性,部分配方负责人喜欢拿一套性能数据去套所有的材料,这种操作在小批量研发阶段还能行得通,等到进入批量生产环节,不同设备的混炼剪切能力不一样,同一款发泡剂在不同机器上的实际表现,会出现很明显的差异。正常的选型逻辑,先确定目标制品的泡孔密度和膨胀倍率要求,测出材料的实际塑化温度和硫化窗口,再根据温度窗口选分解温度与之匹配的发泡剂大类,比如ADC、OBSH这类,接着结合配方里其他助剂的相互影响,复核发泡剂的实际分解行为,最后再考虑投料方式和车间的环保要求,决定用粉体还是预分散母粒的形态。杜巴化学可以根据您的实际需求,提供配方改性与工艺改进的全流程技术支持。
