超临界CO2发泡技术介绍

超临界CO2发泡技术是一种基于超临界流体特性的物理发泡工艺，通过将CO2加压至超临界状态并与高分子材料结合，实现高性能微孔结构的制备。以下是该技术的核心要点：
一、技术原理与流程
超临界流体特性
在临界点以上（CO2临界条件：31.1℃、7.38MPa），CO2兼具气体高扩散性和液体强溶解性，可均匀渗透高分子链段形成均相溶胶。
发泡步骤
步骤1：原料准备
选用TPU等热塑性材料，通过预干燥处理控制水分含量≤0.05%。
步骤2：混合均化
在密闭系统中将超临界CO2与熔融TPU混合，形成聚合物/气体均相体系（溶解时间30–120分钟）。
步骤3：压力释放诱导发泡
快速降压（或升温）使溶胶进入热力学不稳定状态，CO2瞬间析出形成气泡核（孔径10–300μm）。
步骤4：冷却定型
通过水冷或风冷稳定泡孔结构，闭孔率可达90%以上。

二、主要工艺分类

工艺类型	技术特点	应用案例
高压釜发泡	间歇式生产，发泡倍率≥10倍，适合高精度定制产品	阿迪达斯UltraBOOST中底
连续挤出发泡	水下环切直接生成发泡珠粒，生产效率提升40%以上	运动器材缓冲层
注塑发泡	超临界流体直接注入注塑机，实现成型与发泡一体化	汽车轻量化内饰部件

三、技术优势对比

维度	超临界CO2发泡	传统化学发泡
泡孔均匀性	平均孔径≤50μm，分布均匀	孔径差异大（100–500μm）
环保性	零VOC排放，CO2可循环利用	残留化学发泡剂可能污染环境
产品性能	密度0.15–0.25g/cm3，回弹率≥60%	密度≥0.3g/cm3，回弹率≤50%

四、核心应用领域
运动鞋材中底密度低至0.15g/cm3，能量回馈率提升32%，代表产品包括亚瑟士GEL-KAYANO系列。
工业缓冲材料用于精密仪器包装，抗冲击性能比传统EPS提升50%。
汽车轻量化制造车用隔音垫、座椅填充层，减重30%以上。

五、技术挑战与发展趋势
当前瓶颈
设备投资成本高（超临界系统造价≥200万美元；
工艺参数敏感度高，需精准控制温度±1℃、压力±0.5MPa。
前沿方向
微波辅助成型:降低能耗50%以上，成型周期缩短至30秒内；
多材料复合发泡:结合TPU与生物基材料实现全降解。
该技术通过精密控制泡孔结构，突破了传统发泡材料的性能极限，已成为高端制造领域的关键工艺之一。