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1、知识点十二知识点十二 发泡成型发泡成型高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料)1 概述概述 一、泡沫塑料的分类一、泡沫塑料的分类 二、泡沫塑料的结构与特性二、泡沫塑料的结构与特性 三、发泡方法和发泡原理三、发泡方法和发泡原理2 物理发泡物理发泡（聚苯乙烯泡沫塑料（聚苯乙烯泡沫塑料 ）3 化学发泡化学发泡 一、聚氯乙烯（一、聚氯乙烯（PVC)PVC)泡沫塑料泡沫塑料 二、二、PEPE泡沫塑料泡沫塑料 三、聚氨酯泡沫塑料三、聚氨酯泡沫塑料高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料)知识点十二知识点十二 发泡成型发泡成型1 概述概述泡沫塑料泡沫塑料 是整体是整体内含有无数微孔的塑料内含有无数微孔的塑
2、料，它是以塑料构成连，它是以塑料构成连续相并以气体作为分散相的两相体系。续相并以气体作为分散相的两相体系。采用不同的树脂和发泡方法，可制得性能各异的泡沫塑料。采用不同的树脂和发泡方法，可制得性能各异的泡沫塑料。泡沫塑料由于气相的存在，因而具有泡沫塑料由于气相的存在，因而具有密度低、隔热保温、吸密度低、隔热保温、吸音、防震音、防震等优点。等优点。大部分热塑性和热固性塑料都能制成泡沫塑料。目前工业广大部分热塑性和热固性塑料都能制成泡沫塑料。目前工业广泛应用的是聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯等做基材的热塑性树泛应用的是聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯等做基材的热塑性树脂泡沫塑料，热固性树脂泡沫塑料亦有一定产量，但
3、柔软性脂泡沫塑料，热固性树脂泡沫塑料亦有一定产量，但柔软性差，主要用作要求强度较高和阻燃性好的泡沫塑料制品。差，主要用作要求强度较高和阻燃性好的泡沫塑料制品。 高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料)高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料)一、泡沫塑料的分类一、泡沫塑料的分类1、按泡孔结构分、按泡孔结构分 开孔泡沫塑料开孔泡沫塑料(open cell)：泡孔之间相互连通，相互通气，：泡孔之间相互连通，相互通气，气体和聚合物互为连续相气体和聚合物互为连续相 闭孔泡沫塑料闭孔泡沫塑料(closed cell):泡孔孤立存在，相互不连通，泡孔孤立存在，相互不连通，气泡完整无破碎气泡完整无破碎2、
4、按硬度分、按硬度分软质泡沫塑料软质泡沫塑料：弹性模量：弹性模量E 700MPa半硬质泡沫塑料半硬质泡沫塑料: 70MPa E700MPa高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料)3、按制品密度分、按制品密度分低发泡泡沫塑料低发泡泡沫塑料：密度小于：密度小于0.1gcm3 气体固体发泡倍率气体固体发泡倍率9.0此外，还有结构泡沫塑料和组合性泡沫塑料之称，前者具此外，还有结构泡沫塑料和组合性泡沫塑料之称，前者具有不发泡或少发泡的皮层和发泡的芯层，后者则是把微小的有不发泡或少发泡的皮层和发泡的芯层，后者则是把微小的中空玻璃、陶瓷微球加入已含固化剂的树脂中，然后固化成中空玻璃、陶瓷微球加入已含固化剂的
5、树脂中，然后固化成型制得。型制得。高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料)二、泡沫塑料的结构与特性二、泡沫塑料的结构与特性泡沫塑料泡沫塑料 是以合成树脂为基体，加入发泡剂及其它添加剂，是以合成树脂为基体，加入发泡剂及其它添加剂，经发泡作用形成的一种具有细孔梅绵状结构的物质。一般经发泡作用形成的一种具有细孔梅绵状结构的物质。一般气泡的直径在气泡的直径在50500m之间，气泡膜厚度在之间，气泡膜厚度在l10m之之间，在间，在lcm3泡沫塑料中有泡沫塑料中有8008000万个气泡。万个气泡。 高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料)二、泡沫塑料的结构与特性二、泡沫塑料的结构与特性泡沫塑料因其密度
6、和结构的不同，性能也有所差异，从包装的泡沫塑料因其密度和结构的不同，性能也有所差异，从包装的角度来看，泡沫塑料一般具有以下特性：角度来看，泡沫塑料一般具有以下特性：1 1、密度很小密度很小，一般在，一般在0.020.02o.2g/cm3o.2g/cm3之间，因此重量很轻，原之间，因此重量很轻，原 料消耗少，既减少包装重量，降低运输费用，成本也不高。料消耗少，既减少包装重量，降低运输费用，成本也不高。2 2、具有极好的冲击吸收性能具有极好的冲击吸收性能，防震效果极好，能有效地保护被，防震效果极好，能有效地保护被包装物品。包装物品。3 3、机械性能好机械性能好，有较好的抗压强度和回弹性能，特别是它
7、可根，有较好的抗压强度和回弹性能，特别是它可根据被包装物品的重量等要求来选择性能不同的泡沫塑料。据被包装物品的重量等要求来选择性能不同的泡沫塑料。4 4、化学稳定性好化学稳定性好，对酸、碱，盐等化学药品均有较强的抗力，对酸、碱，盐等化学药品均有较强的抗力，自身自身pHpH值处于中性，不会腐蚀包装物品。值处于中性，不会腐蚀包装物品。高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料)二、泡沫塑料的结构与特性二、泡沫塑料的结构与特性5 5、加工性能优良加工性能优良，既可以制成不同密度的软质和硬质泡沫塑料，既可以制成不同密度的软质和硬质泡沫塑料，又可以按包装物品的外形、尺寸模压成各种包装容器，还可以又可以按包
8、装物品的外形、尺寸模压成各种包装容器，还可以把泡沫板（块）材用多种粘合剂粘接，制成各种缓冲结构材料。把泡沫板（块）材用多种粘合剂粘接，制成各种缓冲结构材料。6 6、有很好的耐水性和很低的吸湿性有很好的耐水性和很低的吸湿性，即使在较湿的情况下也不，即使在较湿的情况下也不会出现变形和毁体，影响其吸收外力的能力。会出现变形和毁体，影响其吸收外力的能力。7 7、对温度的变化有相当好的稳定性对温度的变化有相当好的稳定性，完全可以满足一般正常包，完全可以满足一般正常包装的要求装的要求. .8 8、由于泡沫塑料中含有大量微小气泡，、由于泡沫塑料中含有大量微小气泡，故绝热性能优良故绝热性能优良，可作，可作绝热
9、材料，也可用于绝热包装。绝热材料，也可用于绝热包装。高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料)1 1、发泡剂、发泡剂 Foam blowing agentFoam blowing agent用作微孔泡沫塑料生产的发泡剂，一般可分成物理型和化学型用作微孔泡沫塑料生产的发泡剂，一般可分成物理型和化学型两类，这是按气体的产生是物理过程两类，这是按气体的产生是物理过程( (即挥发或升华即挥发或升华) )，还是化，还是化学过程学过程( (即化学结构的破坏或其它化学反应即化学结构的破坏或其它化学反应) )来划分：来划分： 物理发泡剂：物理发泡剂：物理发泡剂一般是能溶于于聚合物母体的低物理发泡剂一般是能溶于
10、于聚合物母体的低沸点液体或气体。当增加体系的温度和沸点液体或气体。当增加体系的温度和( (或或) )降低体系的压力时，降低体系的压力时，使物理发泡剂沸腾，从而发挥它们的发泡作用。聚合物系统的使物理发泡剂沸腾，从而发挥它们的发泡作用。聚合物系统的化学性质和变形特性决定了可以采用的物理发抱剂的类型。化学性质和变形特性决定了可以采用的物理发抱剂的类型。 化学发泡剂：化学发泡剂：在热固性材料中，化学发泡作用常常通过链在热固性材料中，化学发泡作用常常通过链增长和交联反应形成挥发性副产物而实现，如在聚氨酯、酚醛增长和交联反应形成挥发性副产物而实现，如在聚氨酯、酚醛塑料和氨基塑料中。相反，对于热塑性塑料，化
11、学发泡是借助塑料和氨基塑料中。相反，对于热塑性塑料，化学发泡是借助于相容的或很细的分散的化学物质，在高于聚合物配料温度，于相容的或很细的分散的化学物质，在高于聚合物配料温度，但又在加工温度范围内的相当窄的温度范围内，按所要求的速但又在加工温度范围内的相当窄的温度范围内，按所要求的速率分解而完成的。率分解而完成的。三、三、 发泡方法和发泡原理发泡方法和发泡原理高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料)理想的分解型发泡剂应具有以下性能：理想的分解型发泡剂应具有以下性能：发泡剂分解温度范围应比较狭窄稳定；发泡剂分解温度范围应比较狭窄稳定； 释放气体的速率必须能控制并且应合理地快速释放气体的速率必须能
12、控制并且应合理地快速 放出的气体应无毒、无腐蚀性和具有难燃性放出的气体应无毒、无腐蚀性和具有难燃性 发泡剂分解时不应大量放热发泡剂分解时不应大量放热 发泡剂在树脂中具有良好的分散性发泡剂在树脂中具有良好的分散性 价廉，在运输和贮藏中稳定价廉，在运输和贮藏中稳定 发泡剂及其分解残余物应无色、对发泡聚合物的物理和化发泡剂及其分解残余物应无色、对发泡聚合物的物理和化学性能无影响学性能无影响 发泡剂分解时的发气量应较大。发泡剂分解时的发气量应较大。三、三、 发泡方法和发泡原理发泡方法和发泡原理高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料) 2 2、发泡方法、发泡方法 ( (一一) )物理发泡法物理发泡法
13、是指利用物理原理发泡的方法，包括以下三种：是指利用物理原理发泡的方法，包括以下三种： 在加压下把惰性气体压入熔融聚合物或糊状复合物中，然后降低压力，在加压下把惰性气体压入熔融聚合物或糊状复合物中，然后降低压力，升高温度，使溶解的气体释放膨胀而发泡。目前聚氯乙烤和聚乙烯泡沫塑升高温度，使溶解的气体释放膨胀而发泡。目前聚氯乙烤和聚乙烯泡沫塑科等有用这种方法生产的。优点是气体在发泡后不会留下残渣，不影响泡科等有用这种方法生产的。优点是气体在发泡后不会留下残渣，不影响泡沫塑料的性能和使用。缺点是需要高的压力和比较复杂的高压设备。沫塑料的性能和使用。缺点是需要高的压力和比较复杂的高压设备。 利用低沸点液
14、体蒸发气化而发泡。把低沸点液体压入聚合物中或在一定利用低沸点液体蒸发气化而发泡。把低沸点液体压入聚合物中或在一定的压力、温度下，使液体溶入聚合物颗粒中，然后将聚合物加热软化，液的压力、温度下，使液体溶入聚合物颗粒中，然后将聚合物加热软化，液体也随之蒸发气化而发泡，此法又称为可发性珠粒法。目前采用该法生产体也随之蒸发气化而发泡，此法又称为可发性珠粒法。目前采用该法生产的有聚苯乙烯泡沫塑料和交联聚乙烯泡沫塑料。作发泡剂用的低沸点液体的有聚苯乙烯泡沫塑料和交联聚乙烯泡沫塑料。作发泡剂用的低沸点液体有：脂肪族烃类有：脂肪族烃类( (丁烷、戊烷等丁烷、戊烷等) )。含氯脂肪族烃类。含氯脂肪族烃类( (如
15、二氯甲烷如二氯甲烷) )和含氟脂和含氟脂肪族烃类肪族烃类( (如如F F1111，F F1212，F F114114等等) )。此外，脂环烃类、芳香烃类、醇。此外，脂环烃类、芳香烃类、醇类、醚类、酮类和醛类等也可使用。类、醚类、酮类和醛类等也可使用。三、三、 发泡方法和发泡原理发泡方法和发泡原理高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料) 2 2、发泡方法、发泡方法 ( (一一) )物理发泡法物理发泡法 引入气体的物理方法还有溶出法、中空微球法等。溶引入气体的物理方法还有溶出法、中空微球法等。溶出法是将可溶性物质如食盐、淀粉等和树脂混合，成型为制出法是将可溶性物质如食盐、淀粉等和树脂混合，成型为
16、制品后，再将制品放在水中反复处理，把可溶性物质溶出，即品后，再将制品放在水中反复处理，把可溶性物质溶出，即得到开孔型泡沫制品，多用作过滤材料。中空微球法是将熔得到开孔型泡沫制品，多用作过滤材料。中空微球法是将熔化温度很高的空心玻璃微珠与塑料熔体相混，在玻璃微珠不化温度很高的空心玻璃微珠与塑料熔体相混，在玻璃微珠不致破碎的成型条件下，可制得特殊的闭孔型泡沫塑料。致破碎的成型条件下，可制得特殊的闭孔型泡沫塑料。 三、三、 发泡方法和发泡原理发泡方法和发泡原理高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料)（二）化学发泡法（二）化学发泡法发泡气体是由混合原料中的某些组分在成型过程中发生的化学发泡气体是由混合原料中的某些组分在成型过程中发生的化学作用而产生的。包括以下两种。作用而产生的。包括以下两种。（) )发泡气体是由加入的热分解型发泡剂受热分解而产生的，发泡气体是由加入的热分解型发泡剂受热分解而产生的，这种发泡剂称为化学发泡剂。这种发泡剂称为化学发泡剂。常见的有碳酸氯钠、碳酸铵、偶常见的有碳酸氯钠、碳酸铵、偶氮二甲酰胺氮二甲酰胺( (俗称俗称A A发泡刑发泡刑) )、偶组二异丁腊和、偶组二异丁腊
