在热塑性弹性体原料的生产与加工过程中，气孔是一种极为常见且令人困扰的缺陷。这些存在于粒料内部或表面的微小空腔，不仅影响产品外观，更会显著降低其力学性能、密封性能以及表面质量。作为一名长期耕耘在高分子材料一线的工程师，我曾协助众多企业解决过因气孔导致的批量性质量问题。气孔的产生，绝非偶然的单一因素所致，它是一个系统性问题，贯穿于原材料处理、加工工艺、设备状态乃至环境条件的每一个环节。透彻理解其成因，是实现高品质TPE生产的前提。本文将深入剖析TPE弹性体原料出现气孔的根源，并提供一套行之有效的诊断与解决方案。

TPE弹性体原料气孔问题的本质与影响

气孔，从微观上看，是TPE熔体在冷却固化过程中，内部包裹的气体未能及时逸出而留下的空穴。这些气体来源多样，可能是物料自身携带的水分受热蒸发形成的水蒸气，可能是低分子添加剂受热分解产生的挥发性气体，也可能是混料或塑化过程中被卷入的空气。气孔的存在，相当于在均一的材料基体中引入了大量的应力集中点，当材料受到外力作用时，裂纹极易从这些气孔处萌生并扩展，导致拉伸强度、撕裂强度和耐疲劳性能的急剧下降。对于注塑或挤出制品，表面气孔会形成麻点，影响美观；内部气孔则可能成为泄漏通道，使密封件失效。因此，控制气孔是保障TPE原料及其制品质量的关键。

理解气孔的形成机制，需要从热力学和流变学的角度出发。在高温高压的加工环境下，气体在熔体中有一定的溶解度。当熔体从机头模口挤出进入水槽或空气中进行冷却时，温度与压力骤然下降，气体的溶解度降低，过饱和的气体便会析出、聚集、长大形成气泡。如果熔体粘度较高、冷却速率过快，气泡来不及上浮或破裂而被冻结在固化层中，便形成了我们所见的气孔。因此，一切影响气体产生、熔体粘弹性及冷却速率的因素，都需纳入考量范围。

原材料因素：气孔产生的源头

优质的产品始于优质的原料。许多气孔问题，其根源可追溯至原材料的选择与处理不当。聚合物基体与填料的水分含量是首要因素. TPE常用的基体如SEBS、SBS等，以及填充剂如碳酸钙、滑石粉，均具有一定的吸湿性。如果物料在储存、运输过程中包装破损或环境潮湿，会吸收空气中的水分。这些水分在常规的加工温度下会迅速汽化，体积膨胀上千倍，若无法排出，便形成密集的气孔。特别是经过表面活化处理的填料，其吸湿性更强，需格外注意。

低分子挥发物的存在是隐性元凶. TPE配方中通常包含增塑油、润滑剂、抗氧剂等各类添加剂。若选用的增塑油闪点过低，或润滑剂（如硬脂酸锌、EBS）添加过量，在加工高温下会发生热分解或直接汽化，产生挥发性气体。此外，物料若在机筒内停留时间过长，发生局部过热降解，分子链断裂也会产生小分子气体。这些由化学变化产生的气体，其影响远比物理性的空气卷入更为复杂和顽固。

回收料的使用与处理不当是常见诱因. 为降低成本，在生产中掺用TPE回头料或外部回收料是常见做法。然而，回收料往往经过多次热历史，可能已发生部分降解，含有更多挥发性成分。同时，回收料特别是经过水环切粒的料粒，其孔隙率更高，更容易吸收和藏匿水分。如果使用前未经充分干燥和处理，会向体系引入大量气体来源。下表概括了原材料方面的主要影响因素：

原材料因素	具体表现	产生气体的机制	预防与控制要点
水分超标	基体、填料吸湿，回收料含湿	水分受热汽化，形成水蒸气气泡	严格包装与储存，使用前充分预干燥
低分子挥发物	劣质或过量添加剂，物料降解	热分解或汽化，产生挥发性气体	选用高沸点、热稳定好的添加剂，避免过热
回收料问题	降解产物多，孔隙含湿含气	携带水分、空气及降解气体	控制掺比，加强回收料的干燥与净化

因此，建立严格的来料检验制度，特别是对水分含量和挥发分含量的监控，是从源头遏制气孔的关键一步。

加工工艺参数：气体产生与排出的调控阀

即使原材料合格，不当的加工工艺也会直接导致或加剧气孔问题。温度参数设置是核心. 加工温度（包括挤出机或密炼机各区的温度设置）对气孔有双重影响。温度过低，物料塑化不良，熔体粘度高，包裹的气体难以逸出；温度过高，则容易引起添加剂分解和聚合物降解，产生大量气体。特别是机头与口模温度，若设置不当，会直接影响熔体表面的冷凝层（俗称“冰皮”）厚度，过厚的冷凝层会封堵气体逸出的通道。

压力与真空系统的作用至关重要. 在挤出造粒过程中，熔体压力不足，无法将气体压缩溶解于熔体中；反之，建立足够的熔体压力有助于抑制气泡的形核与长大。更为有效的手段是采用抽真空系统，在塑化段或压缩段之后对熔体进行真空脱挥，主动抽出熔体中的水汽、空气以及其他挥发性成分。真空度不足（通常要求达到-0.08 MPa以上）或真空管路堵塞，都会使脱挥效果大打折扣。

螺杆转速与切粒冷却工艺的影响. 过高的螺杆转速会加剧剪切生热，同时可能将更多的空气卷入熔体。切粒方式（如水下切粒、水环切粒、风冷切粒）及冷却水温直接影响粒料的冷却速率。冷却水温度过低，粒料表面瞬间固化，内部气体来不及逸出而被包裹形成气孔；冷却水温度过高，则粒料可能粘连变形。水下切粒时，如果水流方向、压力与切粒室液位控制不当，水滴可能被卷入熔融态的料条中，瞬间汽化形成气孔。下表总结了关键工艺参数的影响：

工艺参数	不当设置	对气孔的影响机制	优化方向
加工温度	过高或过低，梯度不合理	过高则降解产气，过低则粘度高气体难排出	设定合理温区，监控熔体实际温度
熔体压力与真空度	压力不足，真空度不够或失效	无法压缩溶解气体，脱挥不彻底	维持稳定高压，定期检查保养真空系统
螺杆转速与剪切	转速过快，剪切过强	卷入空气，剪切过热导致降解	优化转速与喂料速度的匹配，避免过度剪切
切粒与冷却	水温过低，水压/水位不当	表面快速固化封堵气体通道，卷入水滴	控制冷却水温与流速，优化切粒机参数

工艺参数的优化是一个精细的平衡过程，需要根据具体配方和设备特性进行反复调试与固化。

设备与模具状况：不可忽视的硬件基础

设备的良好状态是稳定工艺的基础，其磨损或设计缺陷往往是气孔问题长期无法解决的深层次原因。螺杆与机筒的磨损. 长期使用后，螺杆和机筒的间隙会增大。这会导致物料输送效率下降，回流增加，有效混炼和剪切不足，同时物料停留时间分布变宽，容易造成局部过热降解。磨损产生的金属碎屑也可能成为气泡形成的成核点。

真空系统与冷却系统的效能. 真空泵性能衰减、真空管路泄漏、密封件老化都会导致实际真空度达不到工艺要求。冷却水路结垢、堵塞会造成冷却效率不均，局部冷却过快。对于水下切粒系统，水温和水位的稳定性至关重要，任何波动都可能影响切粒质量。

模具（口模）的设计与维护. 造粒机头的流道设计如果不合理，存在死角或急剧的截面变化，容易造成物料滞留、降解产气。模唇（出料口）的长度和平直段设计影响熔体的压力建立和表面质量。如果模唇内部有损伤或积料，会扰乱熔体的平稳流出，可能带入空气。下表列出了设备与模具相关的主要问题：

设备模具因素	具体问题	对气孔的影响	解决方案
螺杆机筒磨损	间隙过大，混炼效果差	塑化不均，局部过热降解产气	定期检测间隙，修复或更换
真空系统故障	泄漏，泵效能下降	脱挥能力不足，气体无法有效排出	定期检漏，维护保养真空泵
冷却系统异常	水路堵塞，水温失控	冷却不均，粒料内部气体被包裹	定期清理水路，安装恒温控制系统
模具设计缺陷	流道死角，模唇损伤	物料滞留降解，出料不稳定带入空气	优化流道设计，定期清理维护模具

系统性解决方案与预防策略

解决TPE原料的气孔问题，必须采取系统性的思维，从源头预防、过程控制到末端处理，构建一个完整的质量保障体系。

严格的原材料管理与预处理. 所有进厂的原材料，特别是易吸湿的基体树脂和填料，必须存储在阴凉干燥的环境中，确保包装完好。在使用前，务必进行预干燥处理。根据物料的吸湿特性，选择合适的干燥设备（如托盘干燥箱、除湿干燥机），设定适当的干燥温度和时间（例如，对于SEBS基料，通常在80-90℃下干燥2-4小时），并确保干燥风量充足。对于回收料，应进行更严格的筛选、清洗和干燥处理，并控制其掺用比例。

工艺参数的精细化设计与优化. 采用阶梯式升温法，确保物料逐步熔融塑化，避免局部过热。合理设置螺杆转速与喂料速度的匹配关系，保证熔体充满螺槽而又不过度剪切。务必确保熔体具有足够且稳定的压力，并充分发挥真空脱挥系统的作用，定期检查真空度。优化切粒工艺，根据粒料形态调整冷却水温和流速，防止表面过快冷却。

完善的设备维护与保养制度. 制定并严格执行设备的定期保养计划，包括检查螺杆机筒的磨损情况、清理冷却水路、校准热电偶、检测真空系统的密封性与效能。对于老旧设备或设计不合理的模具，应考虑进行技术改造或更新。

建立快速响应的质量监控体系. 在线监测熔体压力和温度的变化，可以及时发现异常。对产出的粒料进行定期抽样检查，不仅观察外观，还可通过热失重分析仪检测挥发分含量，或通过密度梯度柱法测定密实度，从而量化气孔缺陷的程度。一旦发现问题，能够迅速追溯至相应的原材料批次和工艺参数，实现精准调控。

问答部分

问：如何快速区分气孔是由水分还是由降解引起的？

答：有一个简单的初步判断方法：观察气孔的形状和分布。由水分汽化形成的气孔通常呈规则的圆形或椭圆形，大小相对均一，在粒料内部可能均匀分布。而由降解产气形成的气孔，往往形状不规则，大小不一，可能相互连通，有时气孔内壁会附着有黄褐色的降解物。更精确的方法是通过热失重分析，在升温过程中，水分在100-150℃左右挥发，而降解产生的低分子物可能在更高温度下析出。

问：已经生产出来的含有气孔的TPE粒料，能否通过二次挤出造粒来修复？

答：理论上可以，但这属于补救措施，且效果有限。二次挤出可以熔融粒料，并通过真空脱挥去除大部分气体。但需要注意的是，物料经过两次热历史，性能会有一定程度的下降，如黄变、分子链断裂等。此外，二次加工会增加成本和能耗。因此，这只适用于对性能要求不高的场合，对于高品质产品，重点应放在预防初次加工时的气孔产生。

问：为什么同样的配方和工艺，在夏季生产时气孔问题比冬季更严重？

答：这主要与环境湿度有关。夏季空气湿度大，原材料（包括暴露在空气中的回收料）更容易吸湿。如果干燥系统的能力是按冬季条件配置的，或者干燥料斗的密封性不好，潮湿空气进入，就可能导致干燥不充分，从而使气孔问题在夏季凸显。因此，需要根据季节变化调整干燥工艺，并加强车间的除湿管理。

问：提高加工温度是否有利于气体排出？

答：这是一个需要谨慎权衡的问题。适当提高温度可以降低熔体粘度，理论上有利于气泡的合并和上浮排出。但是，过高的温度会显著增加物料降解的风险，从而产生新的气体，得不偿失。更可取的做法是，在确保不降解的温度范围内，通过优化螺杆组合（如增加混炼元件）来改善塑化，并辅以有效的真空脱挥，而不是单纯提高温度。

问：对于非常柔软的TPE配方（如邵氏A硬度低于50），为何气孔问题更难解决？

答：软质TPE通常含有大量的增塑油，这些油剂本身可能含有低沸点组分，且更容易携带水分。同时，高含油量使得熔体强度非常低，像“面糊”一样，气泡在其中的上浮速度很慢，而且即使到了表面，熔体表面张力也不足以使气泡膜破裂，气泡容易合并成大泡但难以消除。对于这类材料，需要更加强调原材料的干燥、使用高沸点的油品，以及可能需要在模具设计上采用特殊的排结构。

TPE弹性体原料的气孔问题，是材料特性、工艺参数、设备状态和环境条件共同作用的结果。解决这一问题，需要具备系统性的思维和严谨细致的态度。从源头的物料管控，到过程的精密调控，再到设备的稳定保障，每一个环节都不可或缺。通过深入理解原理并严格执行优化措施，完全可以将气孔缺陷控制在最低水平，从而生产出高品质、高性能的TPE弹性体原料。

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