聚苯乙烯发泡成型工艺研究

目录

1关于EPS的概述 (3)

1.1化学与性能 (3)

1.2发展 (4)

1.3制备工艺 (6)

1.4成型工艺 (6)

1.5再生利用 (7)

2聚苯乙烯泡沫板生产工艺流程 (8)

2.1工艺流程 (8)

2.2发泡原理 (8)

2.3原材料配方及预加工 (8)

3聚苯乙烯挤出发泡片材生产工艺 (10)

3.1工艺过程 (10)

3.2原料、辅料、发泡剂的使用 (10)

3.3聚苯乙烯发泡片材工艺条件分析讨论 (12)

3.3.1温度、压力和冷却 (12)

3.3.2生产量及厚度和发泡倍率 (13)

4EPS的应用 (16)

聚苯乙烯发泡成型工艺研究

摘要：可发性聚苯乙烯（EPS）通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一种树脂与物理性发泡剂和其它添加剂的混合物。可发性PS可被加工成低密度（0．7—10．0ib／ft3）的泡沫塑料剂品。最常见的可发性聚苯乙烯是含有作为发泡剂的戊烷的透明PS粒料。由可发性聚苯乙烯制出泡沫塑料制品有几个专门步骤，这也是许多塑料树脂（包括可成型泡沫的聚烯烃及其共聚物）的一种特性。可发性PS可用来制造各种制品如咖啡杯、吸收能量的汽车用减震器或300 ft3大的泡沫塑料块。EPS的主要用途是一次性饮料杯、抗震包装以及隔热材料。

本文主要介绍了聚苯乙烯发泡的基本信息，然后引入到其发泡成型工艺中，最后总结了其在生活中的应用[1]。

关键词：EPS 发泡树脂工艺

1关于EPS的概述

可发性聚苯乙烯（expandable polystyrene）是一种加入了发泡剂的聚苯乙烯制品。缩写代号“EPS”。外观为无色透明珠状颗粒。常用发泡剂为低沸点烃（如石油醚、丁烷、戊烷等），制备时以苯乙烯单体在高压釜中一次反应完成，称一步法；也可聚合后加发泡剂，使其逐步渗入聚合物本体，称二步法。一步法产品发泡后泡孔均匀细小，制品弹性好，但聚合物分子量低，质量差；二步法产品聚合物分子量高，制成泡沫塑料强度好，但操作复杂。在一定条件下加热起泡，即成泡沫塑料。贮存中发泡剂易扩散逃逸，含量<5%时发泡较困难，必需密封、低温保存。广泛地用于机械设备、仪器仪表、家用电气、工艺品和其他易损坏贵重产品的防震包装材料以及快餐食品的包装。随着全球经济飞速发展，聚苯乙烯泡沫塑料的废弃量与日俱增。这些废旧的聚苯乙烯泡沫塑料份量轻、体积大，本身又具有耐老化、难腐蚀等特点，成为垃圾处理的一大难题，近年发泡聚苯乙烯的再生利用成为产业界最关注的问题之一[2]。

1.1化学与性能

可发性聚苯乙烯是小颗粒状树脂，直径一般为0．01－0.1in。大多数这种颗粒是悬浮聚合生成的珠粒，而较大直径的颗粒也可通过切粒得到。采用的珠粒大小决定于最终泡沫制品的最小壁厚。较大的粒子膨胀制成低密度泡沫制品比较容易，较小的粒子则较易制成填充均匀的部件[3]。

泡沫塑料产品的性能取决于原料聚合物，但受泡沫的密度影响很大。一个密度为11b／ft3的PS泡沫产品其中97％的体积是空气，这种产品的机械性能较差。泡沫体中所含的空气分隔成数百万个泡孔，正是它们的存在使聚合物泡沫材料具有许多有价值的特性。这些特性包括绝热性、吸收能量、漂浮性、高的刚度／重量比以及单位体积成本低等等。如表回所示，泡沫PS的大多数性能都与其密度有很明显的函数关系，因此生产者可不需重新设计模具，只根据加工工艺简单变化的需要对实际操作做些微小调整。PS泡沫的其它性能同样取决于聚合物的类型和发泡时用的数量。由于发泡PS 产品的机械强度可由发泡密度来调节，因此有时通过选用另外一种泡沫聚合物来获得

需要的强度。一个例子是获得不是属于强度方面的性能，如使PS提高其本身不具备的耐高温性和耐溶剂性；另一个例子是采用聚烯烃或烯烃／苯乙烯共聚体，可提高柔软性或伸长率，但强度提高不多。

1.2发展

可发性聚苯乙烯由于具有优异持久的保温隔热性、独特的缓冲抗震性、抗老化性和防水性，因而在许多领域得到了广泛的应用。世界几家著名公司都先后用不同的工艺技术，在各自领域中大力开展应用研究，不断的开发出新的产品，例如德国BASF、美国DOW化学、日本积水、中国吉林清华圆等，他们不但在本国拥有广大市场，而且在国际上也是佼佼者，为可发性聚苯乙烯行的发展起到了领航作用[4]。

经过半个世纪的发展，可发性聚苯乙烯已经形成自己独立的工业体系。EPS制品应用以突飞猛进的速度向前发展，新产品、新工艺、新技术不断涌现。装备水平也不断提高，板材成型机由最初的小规格手动机发展到的大型全自动机阶段；包装成型机也由原来的手动丝杠机、半自动成型机发展到真空全自动成型机；可发性聚苯乙烯用量不断增长，可发性聚苯乙烯树脂的生产由“二步发”发展到“一步法”，制造出来了各种具有特殊性能的可发性聚苯乙烯树脂。各国纷纷成立了可发性聚苯乙烯相关协会组织，大学里有了可发性聚苯乙烯专业和可发性聚苯乙烯科研机构，拓展着可发性聚苯乙烯应用的新领域。特别是随着信息级数的迅速普及，可发性聚苯乙烯国际间的合作及信息技术交流日益增强，EPS工业的国际化发展已成为一种趋势[5]。

由于可发性聚苯乙烯具有很多可贵的性能，因此在日常生活、农业、交通运输业、军事工业、航天工业等方面都得到了广泛的应用，特别在建筑、包装、电子电器产品、船舶、车辆和飞机制造等领域更受到了极大的青睐。如电视机、电冰箱、洗衣机、空调机、制冷系统等家用电器，电子仪表、精密仪器、玻璃器皿、陶瓷制品、美术工艺等民用轻工产品，海水养殖用鱼排、海产品冷冻、蔬菜保鲜、保温箱、冷库、冷藏车、铁路、市政建设等这一切都离不开EPS板材及包装制品。

全世界可发性聚苯乙烯年生产统计表

注：1、中国部分数据不包括港、澳、台地区；2、2003年的数据为估计值。

可发性聚苯乙烯还被大量的用作装饰装潢材料、影视场景布置、人物造型、海洋救生衣和浮标等。特别是大型泡沫板材的市场需求量很大，作为彩钢夹芯板、钢丝（板）网架轻质复合板、墙体外贴板、屋面保温板以及地热用板等，它更广泛地被应用在房屋建筑领域，用作保温、隔热、防水和地面的防潮材料等[6]。

市场是企业生存的空间和理由。市场经济的高速发展为可发性聚苯乙烯行业创造了无限商机，但可发性聚苯乙烯在各个领域的应用并不是平衡发展的。由于受到环境的压力及一些限制白色污染的相应政策和法规的影响，可发性聚苯乙烯用于制造快餐盒、口杯等一次性产品已逐步被禁止。受各方面因素的影响，可发性聚苯乙烯回收的难度还很大。新型替代材料将不可避免地逐步参与EPS包装制品市场竞争，故今后的可发性聚苯乙烯包装制品总量每年的增幅不会太大。

可发性聚苯乙烯因其优异的保温隔热性而被用作建筑保温隔热材料存在着巨大的增长潜力，并拥有广阔的市场前景。随着中国经济的蓬勃发展，EPS行业在中国的发