¿Cómo reorganiza la espuma de fluido supercrítico el límite de rendimiento de la espuma de TPU alifática microporosa?

En escenarios de aplicación, como la sesión central de los zapatos deportivos y los materiales de amortiguación automotriz, los materiales de espuma tradicionales se enfrentan a los cuellos de botella de rendimiento: los materiales de EVA tienen un rendimiento de rebote insuficiente, los materiales aromáticos de la TPU tienen una resistencia amarillenta deficiente y el uso de agentes de espuma física a menudo conduce a un tamaño de celda desigual y una disminución de propiedades mecánicas. La investigación y el desarrollo de Espuma M-ATPU Su objetivo es lograr la unidad de la resistencia ligera, de alto rebote y amarillamiento a través de la optimización de la estructura molecular y la innovación de procesos. Como proceso central, la tecnología de espuma de fluido supercrítico tiene los siguientes valores centrales:

Regulación de la estructura molecular: regulación a nivel de nano del tamaño de la célula a través de agentes de espuma física;
Estabilidad del proceso: evite la degradación del rendimiento del material causada por residuos de agentes de espuma química;
Breakthrough: Proporcione materiales con mayor eficiencia de retroalimentación de energía y rendimiento antifatiga.

El dióxido de carbono supercrítico (SCCO₂) tiene las características duales de gas y líquido:
Alta difusividad: en el estado supercrítico (temperatura ≥31.1 ℃, presión ≥7.38mpa), la viscosidad de CO₂ está cerca de la de gas, y el coeficiente de difusión es 100 veces mayor que la del líquido, lo que puede penetrar rápidamente en la masa fundida de TPU;
Alta solubilidad: la solubilidad en la matriz de TPU aumenta significativamente con el aumento de la presión, proporcionando sitios de nucleación uniformes para la nucleación de burbujas;
Sin residuos: CO₂ se evapora completamente después de la descompresión, evitando la influencia de los productos de descomposición del agente de espuma química en las propiedades del material.

El proceso de espuma de fluido supercrítico requiere un control preciso de tres parámetros principales del proceso:
Temperatura de espuma: debe ser más alta que la temperatura de transición de vidrio (TG) de TPU, pero más bajo que su punto de fusión para garantizar que la fusión tenga una viscoelasticidad adecuada;
Presión de espuma: la solubilidad de CO₂ en TPU está controlada por presión. Cuanto mayor sea la presión, mayor es la densidad de la nucleación de la burbuja;
Velocidad de liberación de presión: la liberación rápida de presión provoca un crecimiento de burbujas, una tasa demasiado lenta provoca una fusión de burbujas, y una tasa demasiado rápida provoca una ruptura del material.
Clave técnica: a través de la optimización coordinada de la ventana del proceso, se logra el control de nano escala del tamaño de poro (10-50 μm), al tiempo que se mantiene la integridad y las propiedades mecánicas de la pared de los poros.

Los agentes de espuma química tradicional (como la azodicarbonamida AC) tienen tres defectos principales:
Efecto de residuos: los productos de descomposición (como la urea y las aminas) reducirán la estabilidad térmica y las propiedades mecánicas del material;
Tamaño de poro desigual: la tasa de liberación de gas es difícil de controlar con precisión, lo que resulta en un coeficiente de variación de tamaño de poro (valor CV) tan alta como 15%-20%;
Complejidad del proceso: los aditivos auxiliares (como el óxido de zinc y la urea) deben agregarse para controlar la tasa de descomposición, aumentando el costo del proceso.

La espuma de co₂ supercrítica realiza la nucleación y el crecimiento de los poros a través de un proceso físico, evitando por completo los defectos de los agentes de espuma química:
Residuo cero: no hay residuos después de la volatilización de la co₂, y el rendimiento del material es estable;
Alta uniformidad: el coeficiente de variación (valor CV) del tamaño de poro se puede controlar dentro del 5%;
Controlabilidad del proceso: a través del control preciso de la temperatura, la presión y la tasa de alivio de la presión, se realiza el diseño personalizado de la estructura de poros.

La estructura de poros a nanoescala proporciona el material propiedades mecánicas únicas:
Alta resistencia: la deformación elástica de la pared de poros realiza el almacenamiento y liberación de energía, y la eficiencia de retroalimentación de energía puede alcanzar más del 75%;
Rendimiento antifatiga: la estructura de poros uniformes evita la concentración de estrés, y después de 500,000 ciclos de compresión, aún mantiene una tasa de rebote inicial de más del 90%;
Ventaja liviana: la densidad de poro alcanza el 106-107/cm³, y la densidad puede ser tan baja como 0.1g/cm³, que es más del 30% más ligera que los materiales EVA tradicionales.