فوم NBR (فوم لاستیکی نیتریل) و فوم سیلیکون (فوم لاستیکی سیلیکونی)، به عنوان دو ماده فوم مبتنی بر لاستیک{0} که به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند، به دلیل تغییر در ساختارهای مولکولی و مکانیسم‌های واکنش شیمیایی، اصول کف‌زایی هسته و خواص مواد اساساً متفاوتی از خود نشان می‌دهند. این تفاوت ها به طور مستقیم معیارهای انتخاب هر ماده را در کاربردهای صنعتی تعیین می کند.
از منظر مکانیسم کف‌سازی هسته‌ای، کف‌سازی NBR بر عملکرد هم‌افزایی{0}تجزیه کف‌های شیمیایی در دمای بالا و اتصال متقابل ولکانیزاسیون گوگرد-تکیه دارد. ستون فقرات مولکولی NBR از پیوندهای کربنی{3} (C-C)، با گروه‌های جانبی حاوی پیوندهای دوگانه آکریلونیتریل (-CN) و بوتادین (C=) تشکیل شده است. فرآیند کف کردن آن در دسته فوم تجزیه حرارتی با هسته ناهمگن قرار می گیرد. در تولید صنعتی، آزودی کربنامید (AC)، بی کربنات سدیم، یا N,N'-دینیتروسوپیرامید تترامین (DPT) معمولاً به عنوان عوامل دمنده استفاده می شود. هنگامی که دما به 150-180 درجه می رسد، این عوامل دمنده تجزیه حرارتی می شوند و گازهایی مانند N2، CO2 و NH3 آزاد می کنند. این گازها در داخل مذاب NBR منبسط می شوند و منافذ تشکیل می دهند. به طور همزمان، واکنش های ولکانیزاسیون گوگرد به طور همزمان رخ می دهد، که منجر به پیوند متقابل پیوندهای دوگانه بوتادین و تشکیل ساختارهای شبکه C-C و C-S-C می شود که در نهایت مورفولوژی منافذ را تثبیت می کند. ماهیت این شبکه متقابل{16}}در تعاملات پل زدنی بین پیوندهای کربنی{17}ازطریق پل‌های گوگردی، با پیوندهای متقابل{18}که عمدتاً از پیوندهای گوگردی C-S-C و تک/دوگانه تشکیل شده‌اند، نهفته است. این شبکه‌ها به دلیل انرژی پیوند نسبتاً کم، پایداری حرارتی محدودی از خود نشان می‌دهند.
در مقابل، مکانیسم کف سیلیکون فوم شامل واکنش همزمان-پیوند متقاطع کاتالیزشده-پلاتین و تکامل هیدروژن درجا در حین کف کردن است که یک سیستم فوم واکنشی مبتنی بر هسته‌زایی{2}}همگن را تشکیل می‌دهد. ماتریس سیلیکون فوم پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) است، با یک ستون فقرات مولکولی متشکل از پیوندهای سیلیکونی{4}} اکسیژن (Si-O-Si) و گروه های جانبی متیل (-CH3). کف کردن و پخت معمولاً با استفاده از یک سیستم دو جزئی حاصل می شود: جزء A از روغن سیلیکون وینیل حاوی Si-CH=CH2 تشکیل شده است، در حالی که جزء B شامل هیدروژن{8}}حاوی روغن سیلیکون با پیوندهای Si-H و یک کاتالیزور پلاتین است. در طول واکنش، دو فرآیند حیاتی به طور همزمان اتفاق می‌افتد: اول، واکنش پیوند متقابل کاتالیزشده با پلاتین که در آن Si-CH=CH2 با Si-H پیوند می‌یابد و پیوندهای Si-C را تشکیل می‌دهد و عمل آوری کلوئیدی را ممکن می‌سازد. دوم، واکنش کف کردن تکامل هیدروژن که در آن Si-H با Si-OH واکنش می دهد تا پیوندهای Si-O-Si تشکیل دهد و H2 آزاد کند. هیدروژن درون ماتریس پلیمری هسته می‌شود و منبسط می‌شود و در نهایت ساختارهای سلولی بسته یا سلولی باز را تشکیل می‌دهد. شبکه متقابل{17}}در اطراف زنجیره‌های اصلی Si–O–Si و پیوندهای متقاطع Si–C متمرکز است، با پیوندهای Si–O که انرژی تا ۴۵۲ کیلوژول بر مول-به‌طور قابل‌توجهی بالاتر از ۳۴۷ کیلوژول بر مول پیوندهای C–C در غیرقابلیت فوق‌العاده‌ای از NBR است. سیلیکون (PMC، 2025؛ MDPI، 2024).
از نظر خواص مواد، تفاوت بین این دو ماده در درجه اول در شاخص های کلیدی مانند مقاومت در برابر دما، مقاومت شیمیایی، خواص مکانیکی و پایداری محیطی منعکس می شود. از دیدگاه فیزیکی اساسی، فوم NBR دارای چگالی 0.3-0.8 g/cm³، سختی Shore A بین 20 تا 70 درجه، ساختار سلولی عمدتاً بسته با اندازه‌های منافذ 50-300 میکرومتر و تخلخل 40-70٪ است. در مقابل، سیلیکون فوم دار چگالی کمتر (0.2-1.1 گرم بر سانتی متر مکعب)، سختی نرم تر (Shore A 1-50 درجه)، اندازه منافذ یکنواخت تر (20-100 میکرومتر) و تخلخل بالاتر (50-80٪) را نشان می دهد. داده های تجربی نشان می دهد که قوام اندازه منافذ آن 40٪ از فوم NBR برتر است (MDPI، 2024؛ PMC، 2025).
مقاومت حرارتی یکی از اساسی ترین تفاوت های این دو ماده است. فوم NBR دارای محدوده دمایی درازمدت از 30- درجه تا +120 درجه است، با وزن از دست دادن حرارت 5٪ که تقریباً در 280 درجه رخ می دهد. پس از پیری در دمای 150 درجه به مدت 72 ساعت، سخت شدن، انقباض 10-15٪ و از دست دادن قابلیت ارتجاعی بیش از 50٪ را نشان می دهد. در مقابل، فوم سیلیکون می‌تواند دمای استفاده طولانی‌مدت از -60 درجه تا +230 درجه را تحمل کند و در معرض قرار گرفتن کوتاه‌مدت تا 280 درجه، با وزن از دست دادن حرارت 5٪ در حدود 480 درجه، تحمل کند. حتی پس از پیری در دمای 200 درجه به مدت 72 ساعت، تغییر شکل فشردگی دائمی آن کمتر یا مساوی 30٪ باقی می ماند و حفظ الاستیک آن بیش از 70٪ است (داده های Solid Rocket Technology، 2019). دلیل اصلی این تفاوت در تفاوت در استحکام پیوند شیمیایی نهفته است: پایداری بالای پیوندهای Si-O سیلیکون را قادر می‌سازد تا در شرایط دمایی بالاتر در برابر تخریب مقاومت کند.
با توجه به مقاومت در برابر دما، یک شرکت چینی یک سیلیکون فوم تولید کرده است که می تواند دمای 315 درجه را برای مدت کوتاهی تحمل کند.
از نظر مقاومت شیمیایی، فوم NBR مقاومت قابل توجهی در روغن از خود نشان می دهد، در حالی که سیلیکون فوم شده عملکرد فوق العاده ای را در برابر اسیدها، قلیایی ها، ازن و اشعه ماوراء بنفش نشان می دهد. داده های تجربی از Wiley (2019) نشان می دهد که پس از غوطه وری در روغن موتور شماره 3 در 100 درجه به مدت 72 ساعت، تغییر حجم فوم NBR تنها 2.1٪ بود که نشان دهنده تحمل عالی به روغن های معدنی، روغن موتور و سوخت دیزل و همچنین مقاومت خوب در برابر آروماتیک ها و استرها است. اما عملکرد آن در برابر اسیدها، قلیاها و آب متوسط است. در مقابل، سیلیکون فوم شده نرخ انبساط حجمی تا 42.7٪ را در شرایط یکسان نشان می‌دهد، که مقاومت ضعیفی در برابر روغن نشان می‌دهد، اما تحمل استثنایی در برابر اسیدها، قلیایی‌ها، آب، ازن و اشعه ماوراء بنفش دارد، با عمر مفید 20 تا 30 سال بدون پیری. در مقایسه، فوم NBR در فضای باز تنها 3 تا 5 سال عمر می کند و پس از پیری ازن (50 ppm، 40 درجه، 72 ساعت) ترک می خورد، در حالی که پیری UV به مدت 300 ساعت منجر به سخت شدن، شکنندگی و پودر شدن سطح می شود (داده های نقل شده از مجله دانشگاه ووهان، 2022).
از نظر خواص مکانیکی، فوم NBR استحکام کششی بالاتری (0.8-2.5 مگاپاسکال)، تغییر شکل فشاری دائمی (25٪، 72 ساعت، 70 درجه) کمتر یا برابر با 25٪ و انعطاف پذیری متوسط (50-60٪) را نشان می دهد. سیلیکون فوم شده استحکام کششی کمی کمتر (0.5-0.8 مگاپاسکال) اما ازدیاد طول بیشتر در هنگام شکست (بیشتر یا مساوی 300٪) و انعطاف پذیری عالی (70-85٪) را نشان می دهد، با پایداری مکانیکی قابل توجهی در شرایط دمای بالا{15}}در شرایط دمای بالا{15}}شکل فشردگی دائمی آن از 30% تغییر شکل دایمی باقی می ماند دانشگاه، 2022). با توجه به تاخیر در شعله و ایمنی، فوم NBR برای دستیابی به مقاومت در برابر شعله و خواص خود خاموش شدن پس از خارج شدن از شعله به مواد بازدارنده شعله نیاز دارد. در طی احتراق دود متراکم تولید می کند و گازهای سمی مانند CN- و SO2 آزاد می کند. در مقابل، سیلیکون فوم دار دارای خاصیت بازدارندگی ذاتی در شعله است، مطابق با استانداردهای UL94 V{24}}0، غیر قابل اشتعال، بدون دود{26}}و غیر{27}}سمی/بی بو، مطابق با الزامات درجه غذایی (FDA 21 CFR 27) است.
به‌طور خلاصه، تفاوت‌های بین فوم NBR و سیلیکون فوم‌دار ناشی از ساختار مولکولی کاملاً متمایز و مکانیسم‌های فوم کردن/{0}}پیوند متقاطع آن‌ها است: فوم NBR مبتنی بر زنجیره کربنی-است که شکل خود را از طریق ولکانیزاسیون گوگرد و تجزیه حرارتی به دست می‌آورد، مقاومت محیطی قوی، مقاومت در برابر روغن و هزینه پایین‌تر را ارائه می‌کند. سیلیکون فوم شده بر روی یک ستون فقرات سیلیکونی-، که در آن پیوند متقاطع- که توسط پلاتین کاتالیز می‌شود، همزمان با تکامل هیدروژن در حین کف کردن اتفاق می‌افتد، مقاومت فوق‌العاده‌ای در دمای، مقاومت در برابر پیری و ایمنی نشان می‌دهد، اگرچه مقاومت روغن ضعیف‌تر و هزینه بالاتری دارد. این تفاوت‌های مشخصه به وضوح سناریوهای کاربردی را برای هر ماده مشخص می‌کند و مبنای محکمی برای انتخاب صنعتی فراهم می‌کند.
اگر مطمئن نیستید آب و هوا از فوم NBR و فوم سیلیکون استفاده کنید، می توانید با ما قرارداد بگیرید تا برگه اطلاعات و آخرین روند توسعه ورق اسفنجی سیلیکونی را دریافت کنید.