新型TPU发泡颗粒具有密度小、回弹性高、发泡倍率大、耐磨、低温性能好等优点,可广泛应用于鞋底、缓冲垫片、实心轮胎、户外跑道、床垫及护具等领域。然而人们对TPU颗粒的发泡机理尚不明确,对TPU发泡颗粒的制备处于摸索阶段。其中利用超临界二氧化碳做为发泡剂发泡时,超临界二氧化碳在TPU中的扩散、气泡成核、长大及定型都是研究如何提高TPU发泡颗粒性能,改善发泡工艺及设备的重要基础。基于上述问题,本文对间歇式泄压升温法制备TPU发泡颗粒的机理及设备进行研究,并结合发泡机理分析各工艺条件对TPU发泡颗粒性能的影响。本文对TPU发泡过程中所经历的聚合物/气体均相体系的形成、气泡成核、气泡长大、气泡定型四个阶段进行分析。研究超临界二氧化碳在TPU中的溶解与扩散;运用均相成核、非均相成核及混合成核原理分析TPU发泡过程中的成核机理,并得到影响TPU成核的关键因素——泄压速率;通过细胞模型详细分析TPU发泡过程中气泡长大的过程;阐述了TPU发泡颗粒后期定型的重要性,同时提出快速冷却定型法与保压空气置换法两种定型方式。对间歇式泄压升温发泡设备进行搭建,其中包括超临界二氧化碳渗透装置、高温水蒸汽发泡装置及后期定型装置。并对所设计的反应釜及密封圈进行有限元分析,确保其安全性及密封性。详细介绍超临界二氧化碳动态循环系统、水蒸汽加热发泡设备及后期定型设备的结构及原理。利用间歇式泄压升温法成功制备TPU发泡颗粒,证明高温水蒸汽发泡的可行性。通过实验并结合发泡原理分析各工艺条件,渗透压力、渗透温度、渗透时间、泄压速率及发泡温度对TPU发泡颗粒密度、发泡倍率、收缩率及表观特性的影响,找到他们之间存在的规律。同时探索研究TPU发泡颗粒定型的方法,证明保压空气补偿法的可行性。