高分子加工学-泡沫塑料

1、5.5 泡沫塑料成型,泡沫塑料是以塑料为基本组分而内部具有无数微小气孔结构的复合材料。 主要品种：聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、脲醛等 特点 ： 质轻，比强度高 防止空气对流，保温、隔热性能好 吸音性能好,5.5 泡沫塑料成型,分类： 开孔 硬质 闭孔 半硬质 软质 低发泡 5,5.5.1 塑料发泡方法及其特点,5.5.1.1 物理发泡法 优点： 操作中毒性较小（除个别外） 用作发泡剂的原料成本较低 发泡后没有发泡剂留下的残渣 缺点：设备投资大。,5.5.1.1 物理发泡法,指应用物理原理实施发泡。包括有： 使惰性气体在加压下溶于熔融聚合物或糊状复 合物中，然后减压放出溶解气体而发泡； 利用低沸

2、点液体气化使聚合物发泡； 溶解掉聚合物中可溶组分而成微孔塑料（通称溶解泡沫塑料）； 在熔融聚合物中加入中空微球，再经固化而成泡沫塑料（通称组合泡沫塑料）。,5.5.1.2 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作用而产生的。 （1）化学发泡剂发泡法 发泡气体是由特意加入的热分解物质（碳酸氢钠、碳酸铵） （2）发泡组分间相互作用析出气体发泡法 发泡气体是由聚合物的组分相互作用所产生的副产物，或这类组分与其它物质作用的生成物。 eg:PU泡沫塑料由异氰酸酯与聚酯的羟基或水反应所析出的CO2,5.5.1.3 机械发泡法,用强烈的机械搅拌将空气卷入树脂的乳液、悬浮液或溶液

3、中使其成为均匀的泡沫物，而后再经过物理或化学变化使其稳定成为泡沫塑料。 常用树脂:脲甲醛、聚乙烯醇缩甲醛、PVC溶胶,5.5.2 泡沫塑料成型过程及原理,5.5.2.1 泡沫塑料成型过程,一步法生产PU泡沫塑料示意图,二步法生产PU泡沫塑料示意图 1 预聚体贮槽 2计量泵 3三通阀 4混合器 5压力调整器 6原料贮槽 7回流管线 8混合物料出口,5.5.2.2泡沫塑料成型原理,泡沫理论: （1）泡核形成（加成核剂，表活剂） （2）泡孔增长（气泡内压 ，泡沫体积 ） （3）影响泡孔结构的因素 泡沫的稳定 发泡剂类型 泡体冷却速度,形成泡沫物首要条件： 液、气界面张力较小 泡沫物是热力学的不稳定体

4、。要求持续时间必须大于 泡沫物中树脂成为固体所需的时间。,发泡剂的选择,分类 ： 物理发泡剂空气、惰性气体(N2、CO2)与低沸 点液体（一氟三氯甲烷、正戊烷） 化学发泡剂受热放出气体(N2、CO2、NH3)物质 化学发泡剂 无机 碱金属的碳酸盐、碳酸氢盐 有机 -N=N- ， =N-NO- ，偶氮甲酰 胺，苯基磺酰胺,理想发泡剂的性能,分解温区范围狭窄稳定； 释放气体速率易控，且不受压力影响； 放出气体无毒，无腐蚀性，无燃烧性； 分解时放热不大； 在材脂中有良好的分散性； 价廉，贮藏和运输中稳定； 分解残余物, 无色、无味、无毒，对塑料物化性能无影响。,发泡剂的特征与选择,分解温度 分解温度

5、要与塑料的熔融温度接近； 在一狭窄的温度范围内迅速分解，均匀放气； 分解作用在较短的时间全部完成。 分解速率与反应热 无机发泡剂分解慢，吸热； 有机发泡剂分解快，放热吸热，总仍为放热。 抑制和促进发泡剂分解 加助剂，调节发气量，T， 发泡效率 无机有机 发泡剂的并用,5.5.3 泡沫塑料成型设备和选用,顺转，鼓泡 逆转，出料,机械发泡,物理发泡,连续蒸汽预发泡,真空预发泡机,(1)PS泡沫塑料(以溶解液体为发泡剂),液体发泡剂 高M的PS挤出机熔化熔化段 环形口模 挤出，膨胀，冷却泡沫塑料 发泡液体与PS先制成易于流动的球状半透明的可发性PS珠粒，再用珠状物为原料，通过蒸汽箱模塑法，挤出法或注

6、射模塑法生产泡沫塑料制品。 发泡剂：正戊烷，石油醚,（1）PS泡沫塑料(以溶解液体为发泡剂),蒸汽箱模塑法（蒸汽加热，冷却定型） 在通蒸汽之前，预发泡颗粒内的气压与大气平衡颗粒内含有40%左右的发泡剂，在短暂的加热时间内（2060秒左右），颗粒内的空气来不及一逸出即受热膨胀，同时发泡剂气化产生压力，而渗入的水蒸汽也增加气体压力，颗粒内的总压力促使泡沫膨胀，最后熔结形成与模具型腔相同的泡沫塑料制品，冷却定型，得制品。,（2）聚氯乙烯泡沫塑料,溶解惰性气体发泡的方法主要生产软质PVC泡沫 塑料（气体溶解在增塑剂中） 连续法： 泵入 2.02.5MPa PVC糊混合器 CO2 由喷嘴 向输送带 排出

7、 胶凝， 熔化冷却，制品 高频电加热 150,5.5.3.3 化学发泡法设备,挤出发泡机头结构示意图,（l）使化学发泡剂在加热时分解并释放气体而发泡 （2）利用原料组分间相互反应放出的气体而发泡,设备简单，对塑料品种无限制 如PVC泡沫塑料的生产,PU化学发泡法混合系统,(1)聚氯乙烯泡沫塑料的生产,软质：PVC树脂中加发泡剂，增塑剂，稳定剂以及其它助剂。增塑剂使泡沫体具有柔软性。 可采用压制、挤出、注射、压延等成型 硬质：用溶剂代替增塑剂使各组分混匀，加热成型时溶剂挥发逸出。 硬PVC主要用于绝缘、保温、隔音、防震、包装等材料以及水上漂浮和救生材料。 可采用模压成型方法,(1)聚氯乙烯泡沫塑

8、料的生产,挤出法： （1）在发泡剂分解温度，将原料和发泡剂在挤出 升温，发泡 机中塑化、挤出 中间产品 制品 料筒内发泡 冷却 （2）低温发泡剂的原料 挤出 制品 21,（2）聚氨酯泡沫塑料的生产,原料用量比,原料用量比 水的当量数+聚酯或聚醚的当量数=NCO当量数 实际异氰酸酯过量，1.051.0 水为发泡剂，可加入CFCl3、CHCl3作辅助发泡剂 泡沫密度随发泡剂（水）的增加而降低 温度 搅拌速率和时间 熟化,（2）聚氨酯泡沫塑料的生产,喷涂发泡成型 把硬质聚氨酯泡沫塑料的原料直接喷射到物体的表面，并在该面上发泡的成型方法。 优点： 不需要模具 形状简单或复杂的表面都可以喷涂 劳动生产率高 所得泡沫塑料制品无接缝，绝