Bọt NBR (bọt cao su nitril) và bọt silicon (bọt cao su silicon), là hai vật liệu xốp làm từ cao su-được sử dụng rộng rãi, thể hiện các nguyên tắc tạo bọt lõi và tính chất vật liệu khác nhau về cơ bản do sự biến đổi trong cấu trúc phân tử và cơ chế phản ứng hóa học của chúng. Những khác biệt này trực tiếp xác định tiêu chí lựa chọn cho từng loại vật liệu trong ứng dụng công nghiệp.
Từ góc độ cơ chế tạo bọt cốt lõi, quá trình tạo bọt NBR phụ thuộc vào tác động tổng hợp của quá trình tạo bọt hóa học phân hủy ở nhiệt độ cao-và liên kết ngang-lưu hóa lưu huỳnh. Khung phân tử của NBR bao gồm các liên kết cacbon-cacbon (C–C), với các nhóm bên chứa liên kết đôi acrylonitrile (-CN) và butadien (C=C). Quá trình tạo bọt của nó thuộc loại tạo bọt phân hủy nhiệt tạo mầm không đồng nhất. Trong sản xuất công nghiệp, azodicarbonamide (AC), natri bicarbonate hoặc N,N'-dinitrosopyramidetetramine (DPT) thường được sử dụng làm chất tạo bọt. Khi nhiệt độ tăng lên 150–180 độ, các chất tạo bọt này sẽ trải qua quá trình phân hủy nhiệt, giải phóng các loại khí như N₂, CO₂ và NH₃. Những khí này giãn nở trong NBR tan chảy để tạo thành các lỗ rỗng. Đồng thời, các phản ứng lưu hóa lưu huỳnh xảy ra đồng thời, dẫn đến liên kết chéo của liên kết đôi butadien và sự hình thành cấu trúc mạng C–C và C–S–C, cuối cùng là ổn định hình thái lỗ chân lông. Bản chất của mạng lưới liên kết chéo-này nằm ở sự tương tác bắc cầu giữa các liên kết carbon-thông qua các cầu lưu huỳnh, với các liên kết-chéo chủ yếu bao gồm C–S–C và các liên kết lưu huỳnh đơn/kép. Do năng lượng liên kết tương đối thấp nên các mạng này thể hiện độ ổn định nhiệt hạn chế.
Ngược lại, cơ chế tạo bọt của silicone xốp bao gồm phản ứng đồng bộ của liên kết chéo-có xúc tác- bằng bạch kim và sự hình thành hydro tại chỗ trong quá trình tạo bọt, tạo thành hệ thống tạo bọt phản ứng dựa trên quá trình tạo mầm đồng nhất{2}}. Chất nền của silicone xốp là polydimethylsiloxane (PDMS), với khung phân tử bao gồm các liên kết oxy-silic (Si–O–Si) và các nhóm bên methyl (–CH₃). Việc tạo bọt và đóng rắn thường đạt được bằng cách sử dụng hệ thống hai-thành phần: Thành phần A bao gồm dầu silicon vinyl chứa Si–CH=CH₂, trong khi Thành phần B bao gồm dầu silicon chứa hydro-có liên kết Si–H và chất xúc tác bạch kim. Trong quá trình phản ứng, hai quá trình quan trọng xảy ra đồng thời: thứ nhất, phản ứng liên kết ngang{10}được xúc tác bằng bạch kim trong đó Si–CH=CH₂ liên kết với Si–H để tạo thành liên kết Si–C, cho phép lưu hóa keo; thứ hai, phản ứng tạo bọt tiến hóa hydro trong đó Si–H phản ứng với Si–OH để hình thành liên kết Si–O–Si và giải phóng H₂. Hydro tạo mầm và mở rộng trong ma trận polyme, cuối cùng tạo thành cấu trúc tế bào đóng hoặc tế bào mở. Mạng liên kết chéo-trung tâm xung quanh chuỗi chính Si–O–Si và liên kết chéo Si–C-, với liên kết Si–O thể hiện năng lượng lên tới 452 kJ/mol-cao hơn đáng kể so với 347 kJ/mol của liên kết C–C trong NBR-do đó đảm bảo độ ổn định nhiệt đặc biệt của silicone xốp (PMC, 2025; MDPI, 2024).
Về tính chất vật liệu, sự khác biệt giữa hai loại vật liệu chủ yếu thể hiện ở các chỉ số chính như khả năng chịu nhiệt độ, kháng hóa chất, tính chất cơ học và độ ổn định môi trường. Từ góc độ vật lý cơ bản, bọt NBR có mật độ 0,3–0,8 g/cm³, độ cứng Shore A là 20–70 độ, cấu trúc tế bào-đóng chủ yếu với kích thước lỗ rỗng từ 50–300 μm và độ xốp là 40–70%. Ngược lại, silicone tạo bọt có mật độ thấp hơn (0,2–1,1 g/cm³), độ cứng mềm hơn (Shore A 1–50 độ), kích thước lỗ chân lông đồng đều hơn (20–100 μm) và độ xốp cao hơn (50–80%). Dữ liệu thực nghiệm chỉ ra rằng độ đặc của kích thước lỗ rỗng của nó cao hơn 40% so với bọt NBR (MDPI, 2024; PMC, 2025).
Khả năng chịu nhiệt là một trong những khác biệt cơ bản nhất giữa hai vật liệu. Bọt NBR có phạm vi nhiệt độ sử dụng lâu dài từ –30 độ đến +120 độ, với trọng lượng mất nhiệt là 5% xảy ra ở khoảng 280 độ . Sau khi lão hóa ở 150 độ trong 72 giờ, nó cứng lại, co rút 10–15% và mất độ đàn hồi trên 50%. Ngược lại, silicone xốp có thể chịu được nhiệt độ sử dụng lâu dài từ –60 độ đến +230 độ và chịu được sự tiếp xúc ngắn hạn ở nhiệt độ-280 độ, với trọng lượng mất nhiệt là 5% xảy ra ở khoảng 480 độ. Ngay cả sau khi lão hóa ở 200 độ trong 72 giờ, biến dạng nén vĩnh viễn của nó vẫn nhỏ hơn hoặc bằng 30% và khả năng giữ đàn hồi của nó vượt quá 70% (dữ liệu từ Solid Rocket Technology, 2019). Lý do cơ bản cho sự khác biệt này nằm ở sự chênh lệch về độ bền liên kết hóa học: độ ổn định cao của liên kết Si–O cho phép silicone chống lại sự phân hủy trong điều kiện nhiệt độ cao hơn.
Về khả năng chịu nhiệt độ, một doanh nghiệp Trung Quốc đã phát triển loại silicon xốp có thể chịu được nhiệt độ 315 độ trong thời gian ngắn.
Về khả năng kháng hóa chất, bọt NBR thể hiện khả năng kháng dầu vượt trội, trong khi silicone tạo bọt thể hiện hiệu suất vượt trội chống lại axit, kiềm, ozon và bức xạ cực tím. Số liệu thực nghiệm của Wiley (2019) cho thấy sau khi ngâm trong dầu động cơ số 3 ở nhiệt độ 100 độ trong 72 giờ, sự thay đổi thể tích của bọt NBR chỉ là 2,1%, cho thấy khả năng chịu đựng tuyệt vời với dầu khoáng, dầu động cơ và nhiên liệu diesel cũng như khả năng kháng chất thơm và este tốt; tuy nhiên, hiệu suất chống lại axit, kiềm và nước của nó ở mức trung bình. Ngược lại, silicon xốp có tỷ lệ giãn nở thể tích lên tới 42,7% trong các điều kiện giống nhau, cho thấy khả năng kháng dầu kém nhưng khả năng chịu axit, kiềm, nước, ozon và bức xạ tia cực tím đặc biệt, với tuổi thọ sử dụng ngoài trời từ 20–30 năm mà không bị lão hóa. Để so sánh, bọt NBR có tuổi thọ ngoài trời chỉ 3–5 năm và phát triển vết nứt sau quá trình lão hóa ozone (50 ppm, 40 độ, 72 giờ), trong khi lão hóa tia cực tím trong 300 giờ dẫn đến cứng lại, giòn và tạo thành bột bề mặt (dữ liệu được trích dẫn từ Tạp chí của Đại học Vũ Hán, 2022).
Về tính chất cơ học, bọt NBR thể hiện độ bền kéo cao hơn (0,8–2,5 MPa), biến dạng nén vĩnh viễn (25%,72 h, 70 độ) Nhỏ hơn hoặc bằng 25% và khả năng phục hồi vừa phải (50–60%). Silicon tạo bọt có độ bền kéo thấp hơn một chút (0,5–0,8 MPa) nhưng độ giãn dài khi đứt cao hơn ( Lớn hơn hoặc bằng 300%) và khả năng phục hồi vượt trội (70–85%), với độ ổn định cơ học tốt hơn đáng kể trong-điều kiện nhiệt độ-độ biến dạng nén vĩnh viễn của nó vẫn dưới 30% ở 200 độ (dữ liệu từ Tạp chí của Đại học Vũ Hán, 2022). Về khả năng chống cháy và an toàn, bọt NBR yêu cầu chất chống cháy phải đạt được đặc tính chống cháy và{20}}tự dập tắt khi lấy ra khỏi ngọn lửa; nó tạo ra khói dày đặc trong quá trình đốt cháy và thải ra các khí độc như CN⁻ và SO₂. Ngược lại, silicone tạo bọt có khả năng chống cháy nội tại, đáp ứng các tiêu chuẩn UL94 V{24}}0, không-dễ cháy, không khói{26}}và không-độc hại/không mùi, tuân thủ các yêu cầu cấp thực phẩm (FDA 21 CFR 177.2600).
Tóm lại, sự khác biệt giữa bọt NBR và silicone tạo bọt xuất phát từ cấu trúc phân tử và cơ chế tạo bọt/liên kết chéo-khác biệt cơ bản của chúng: Bọt NBR dựa trên chuỗi carbon-, đạt được hình dạng thông qua quá trình lưu hóa lưu huỳnh và phân hủy nhiệt, mang lại khả năng kháng dầu mạnh và chi phí thấp hơn nhưng khả năng chịu nhiệt độ và độ ổn định môi trường hạn chế; silicone tạo bọt tập trung vào khung silicon-oxy, trong đó liên kết chéo-được xúc tác bởi bạch kim xảy ra đồng thời với quá trình tạo hydro trong quá trình tạo bọt, thể hiện khả năng chịu nhiệt độ đặc biệt, chống lão hóa và an toàn, mặc dù nó có khả năng kháng dầu kém hơn và giá thành cao hơn. Những khác biệt về đặc điểm này mô tả rõ ràng các kịch bản ứng dụng cho từng vật liệu và cung cấp cơ sở vững chắc cho việc lựa chọn công nghiệp.
Nếu bạn không chắc chắn về thời tiết có sử dụng bọt NBR và bọt silicon hay không, bạn có thể ký hợp đồng với chúng tôi để lấy bảng dữ liệu và Xu hướng phát triển mới nhất của tấm xốp silicon.