20泡沫塑料成型

塑料工艺第九章泡沫塑料成型FoamedPlastics塑料工艺9.1概述泡沫塑料是整体内含有无数微孔的塑料，它是以塑料构成连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。泡沫塑料由于气相的存在，因而具有密度低、隔热保温、吸音、防震等优点。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。塑料工艺9.1概述塑料工艺塑料工艺塑料工艺Exampleoftrayusedinhorticulture:expandedpolysterenetraywithtomatoseedlings塑料工艺泡沫塑料的分类一、泡沫塑料的分类1、按泡孔结构分开孔泡沫塑料(opencell)：泡孔之间相互连通，相互通气，气体和聚合物互为连续相闭孔泡沫塑料(closedcell):泡孔孤立存在，相互不连通，气泡完整无破碎2、按硬度分软质泡沫塑料：弹性模量E70MPa硬质泡沫塑料:E700MPa半硬质泡沫塑料:70MPaE700MPa塑料工艺泡沫塑料的分类3、按制品密度分低发泡泡沫塑料：密度小于0.1g／cm3气体／固体发泡倍率1.5中发泡泡沫塑料：密度在0.l～0.4g/cm3之间气体／固体发泡倍率1.5-9.0高发泡泡沫塑料：密度大于0.4g/cm3气体／固体发泡倍率9.0塑料工艺•此外，还有结构泡沫塑料Structurefoam和组合性泡沫塑料Integralfoamm之称，前者具有不发泡或少发泡的皮层和发泡的芯层，后者则是把微小的中空玻璃、陶瓷微球加入已含固化剂的树脂中，然后固化成型制得Structure(Integral)foamρ~0,6g/cm3CompactPlasticsρ~1,1g/cm3Structure(Integral)foamρ~0,2g/cm3Foamwithouthautρ~0,1g/cm3泡沫塑料的分类塑料工艺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。一般气泡的直径在50－500μm之间，气泡膜厚度在l－10μm之间，在lcm3泡沫塑料中有800－8000万个气泡。塑料工艺Structureofexpandedpolystyrene(microscope)Styroporbeica.200fachmitPolfilter.Ausschnittca:500µmx500µm塑料工艺泡沫塑料的结构与特性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：1、密度很小，一般在0.02－o.2g/cm3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。2、具有极好的冲击吸收性能，防震效果极好，能有效地保护被包装物品。3、机械性能好，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。4、化学稳定性好，对酸、碱，盐等化学药品均有较强的抗力，自身pH值处于中性，不会腐蚀包装物品。5、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，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、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会出现变形和毁体，影响其吸收外力的能力。7、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装的要求.8、由于泡沫塑料中含有大量微小气泡，故绝热性能优良，可作绝热材料，也可用于绝热包装。塑料工艺1、发泡剂Foamblowingagent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(即挥发或升华)，还是化学过程(即化学结构的破坏或其它化学反应)来划分物理发泡剂：物理发泡剂一般是能溶于于聚合物母体的低沸点液体或气体。当增加体系的温度和(或)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：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、酚醛塑料和氨基塑料中。相反，对于热塑性塑料，化学发抱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，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。三、发泡方法和发泡原理塑料工艺理想的分解型发泡剂应具有以下性能：①发泡剂分解温度范围应比较狭窄稳定；②释放气体的速率必须能控制并且应合理地快速③放出的气体应无毒、无腐蚀性和具有难燃性④发泡剂分解时不应大量放热⑤发泡剂在树脂中具有良好的分散性⑥价廉，在运输和贮藏中稳定⑦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⑧发泡剂分解时的发气量应较大。三、发泡方法和发泡原理塑料工艺2、发泡方法(一)物理发泡法是指利用物理原理发泡的方法，包括以下三种：①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。②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有：脂肪族烃类(丁烷、戊烷等)。含氯脂肪族烃类(如二氯甲烷)和含氟脂肪族烃类(如F—11，F—12，F—114等)。此外，脂环烃类、芳香烃类、醇类、醚类、酮类和醛类等也可使用。③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。三、发泡方法和发泡原理塑料工艺（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作用而产生的。包括以下两种。（１)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。常见的有碳酸氯钠、碳酸铵、偶氮二甲酰胺(俗称AＣ发泡刑)、偶组二异丁腊和N，N—二甲基N，N－二亚硝基对苯二甲酰胺等。化学发泡剂的分解温度和发气量，决定其在某一塑料中的应用。（２）发泡组分间相互作用产生气体的化学发泡法。此法是利用发泡体系中的两个或多个组分之间发生化学反应，生成惰性气体(如二氧化碳或氮气)而使聚合物膨胀发泡。发泡过程中为控制聚合反应和发泡反应平衡进行，保证制品有较好的质量，尚需加入少量催化剂和泡沫稳定列(或称表面活性剂)。聚氨酯泡沫塑料常用此法生产。发泡方法和发泡原理塑料工艺发泡方法和发泡原理(三)机械发泡法此法是采用强烈地机械搅拌使空气卷入树脂乳液、悬浮液或溶液中成为均匀的泡沫体，然后再经过物理或化学变化使之胶凝，固化成为泡沫塑科。为缩短时间可通入空气和加入乳化剂或表面活性剂。常用该法生产的有脲醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛、聚醋酸乙烯、聚氯乙烯溶胶等泡沫塑料。塑料工艺发泡方法和发泡原理3、发泡原理（1）泡沫的形成：气体栽溶液中过饱和逸出成核。加入成核剂有利于提高泡沫生成速度，提高泡孔细度。如PU发泡通入少量空气泡，PE发泡加入少量填料。（2）泡孔增长：增加溶解气体量和升高温度使气体膨胀，有利于促进泡沫生长。（3）泡沫的稳定：稳定有两个途径，一是加入表面活性剂降低界面张力，二是提高树脂黏度，如冷却和交联塑料工艺发泡方法和发泡原理液体与气体相混能否成为泡沫物主要决定于液体的性质。当液体与气体形成泡沫时，液体表面机会有很大增加。衡量的尺度是液、气界面张力与增加表面的乘积。从热力学角度说，这种能量的增加势必造成该系统物的不稳定。增加能量越大，稳定性越小，越会受到该系统物为维持稳定而进行缩小表面的自发过程所控制。所以，作为形成泡沫物的首要条件就是液、气的界面张力必须具有较小的数值。塑料工艺发泡方法和发泡原理界面张力并不是形成泡沫物的足够条件，实验证明，形成泡沫物的另一条件是液体必须具有多相性，且界面处的液体组分比率应与液体主体部分有所不同。实践表明：在纯液体中加入表面活化剂不仅能够满足这种条件，而且还能使液、气界面张力降低，因此容易使液体成为泡沫物，并且能使泡沫大小均匀。表面活化剂的分子结构具有亲液和疏液两个部分，当它与液体和气体共存时，亲液部分向着液体，疏液部分向着气体，因此改善了液体和气体间的吸引力，从而降低了液体和气体间的表面张力。塑料工艺发泡方法和发泡原理泡沫物是热力学不稳定体，它的持续时间不会很长。但这种持续时间应大于泡沫物中树脂成为固体所需的时间，否则无法支撑泡沫塑料。泡沫物的持续时间很大程度上决定于其中液体的性质。由于液体是泡壁的构成物，壁的机械强度越大，泡沫越能持久。所有具有凝胶结构的液体泡沫物的持久性具有有利作用。其次，组成泡壁的液体受自重会向下流动，使泡壁薄化以至破裂，因此应加大液体黏度，增加泡沫物持续时间。在次，形成泡壁的液体不应有很大的挥发度，不然泡壁也会因液体不断的散失而破裂。因为液体黏度和挥发度都是温度的函数，所以还应控制温度。塑料工艺9.2物理发泡本节主要以PS为主进行介绍聚苯乙烯泡沫塑料的成型方法很多，主要有模压法、可发性珠粒法和挤出发泡法。模压法是采用乳液法聚苯乙烯和热分解型发泡刑制得，是早期使用的方法，现在用的很少。目前大且使用的是可发性珠粒法和挤出发泡法。塑料工艺聚苯乙烯泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板是以上下两层彩色钢板为表层，阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料为芯层，用粘合剂压制而成的一种新型复合建筑板材，广泛应用于建筑物的墙体、屋面、装饰及组合冷库等。塑料工艺聚苯乙烯泡沫塑料钢丝网架聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板钢丝网架聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板是以阻燃型聚苯乙烯泡沫板为芯材，两侧配以2冷拔钢丝网片，插丝斜向交叉焊接而成，可以替代砖墙，用于内外墙、楼板、阳台、楼梯及屋面板，尤其适宜于框架结构的填充墙和楼房加层。塑料工艺聚苯乙烯泡沫塑料冷库墙体保温聚苯乙烯泡沫塑料具有闭孔结构，吸水性很小，耐低温性好，耐溶冻性好，因此广泛用于制冷设备和冷藏设备中，如冷冻机、冷风机、冷风管道、冷冻车间、冷藏车、冷藏库、冷藏船舱等等。塑料工艺聚苯乙烯泡沫塑料包装材料聚苯乙烯泡沫塑料具有重量轻、无毒，有一定弹性，可以模具成型，价格便宜的优点，因此被广泛用于各种精密仪器、仪表、贵重物品、水产品、水果等的包装。塑料工艺聚苯乙烯泡沫塑料建筑物的外墙保温建筑物外墙保温，由阻燃聚苯乙烯泡沫板材，胶粘剂及罩面材料组成，可以起到保温节能作用。塑料工艺聚苯乙烯泡沫塑料装璜造型聚苯乙烯泡沫塑料质轻、极易进行切割、雕刻、粘结制成各种复杂开头的模型。广泛用于展览、商店的装璜、造型材料、也可用来制作各种教学模型。塑料工艺聚苯乙烯泡沫塑料管道保温聚苯乙烯泡沫塑料无毒、无腐蚀性、吸水性小、体轻、保温、模具成型、搞酸碱腐蚀，可用于各种用途的管道保温。塑料工艺聚苯乙烯泡沫塑料管道保温聚苯乙烯泡沫塑料无毒、无腐蚀性、吸水性小、体轻、保温、模具成型、搞酸碱腐蚀，可用于各种用途的管道保温。塑料工艺聚苯乙烯泡沫塑料用于地面保温高密度的聚苯乙烯泡沫塑料板材具有很好的强度，可以承受一定荷载，保温隔热，价格便宜，可用于冷库的铺地材料。用于屋面保温聚苯乙烯泡沫板材与其它屋面材料结合在一起，组成屋面覆盖系统，可以起到保温隔热、节约能源的作用。塑料工艺一、挤出发泡法将粒状PS树脂送入挤出机中熔化,用高压加料器将液体发泡剂(二氯甲烷或氯甲烷)注入挤出机的熔化段。树脂与