微孔发泡材料体系及挤出发泡 ppt课件
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微孔发泡材料体系及挤出发泡 华南理工大学彭响方
分子链在发泡过程中的取向示意图
实验结果表明： 泡孔取向后的发泡材料力学性能优于普通发
泡材料。原因有： 取向发泡材料断裂面处的固体面积更多 在垂直于取向方向上可以增加裂纹传播的
能量 泡孔的取向可以促进分子链的取向
➢在工程塑料上的研究
五大工程塑料主要包括：
聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）、 聚苯醚（PPO）和热塑性聚酯（PET，PBT）。
熔体强度 气体的溶解量 发泡温度及压力 成核剂种类及用量 降压速率等
泡孔长大
泡孔核
泡孔
微孔塑料泡孔成核与长大机理
➢ 泡孔合并 泡孔合并是指相邻的两个或几个泡孔在泡孔壁接触以后持续长大，泡孔壁开
始破裂融合成为一个大泡孔的情况。在生产闭孔结构的微孔材料时，泡孔合并 现象是应该尽力避免的。
➢ 泡孔开孔 微孔泡沫塑料根据泡孔连通性的不同，可以分为开孔型和闭孔型。闭孔型微
注塑发泡成型
微孔发泡注射成型工艺示意图
聚合物从加料口加入注塑螺杆之后，在螺杆压缩和塑化作用下，超临界 气体发泡剂扩散进入聚合物熔体中，形成气体/熔体均相体系(在螺杆前 段配以静态混合器)
聚合物熔体/气体均相体系随后被输送至储料室中，通过外部加热使体系 的温度升高，气体在聚合物熔体中的溶解度将下降，引发热力学不稳定 状态，从而引发气泡成核
卷取装置
连续挤出发泡成型
离模吹胀装置
注气装置 自动加料装置
发泡片材挤出机，由龙口市天海精密机械设备有限公司提供图片
挤出发泡成型实现了连续生产过程，生产效率高，可实现工业化应用。 近几十年来，连续挤出发泡成型就成为微孔发泡成型工艺的研究重点， 上世纪九十年代初，C.B. Park等成功开发了连续挤出发泡成型机械，从 而大大提高了生产效率，实现了微孔塑料的工业化生产目标。
发泡成型工艺—泡沫塑料成型原理(塑料成型加工课件)
二、泡沫塑料
按泡孔类型
开孔泡沫塑料：泡孔相互连通
闭孔泡沫塑料：泡孔互相分隔 软质泡沫塑料
按软硬程度 硬质泡沫塑料
半硬质泡沫塑料
按发泡程度 高发泡
中发泡
低泡沫塑料与纯塑料相比：质轻、比强度高、吸湿性 低、回弹性好，隔音吸音性能，热导率低，隔热性能好， 优良的电绝缘性能。
三、发泡成型原理
气发性发泡成型原理：将气体溶解在液态聚合物中 或将聚合物加热到熔融态同时产生气体并形成饱和溶液； 当体系中的液体超过其溶解度时，气体就逸出形成无数 微小气泡，泡核增长而形成气泡。气泡稳定后保留在塑 料，形成泡沫塑料。
气泡的形成
气泡的膨胀
气泡的稳定
1.气泡的形成
均匀混合在树脂的发泡剂在受热作用达到一定温度 后产生气体，并且也均匀分散在基体树脂中。气泡的形 成阶段对泡体中泡孔的密度和分布情况起着决定性的作 用，是控制泡沫塑料性能和质量的关键。
若熔体形成大量均匀分布的气泡，将有利于得到泡 空细密而均匀的泡沫材料；若熔体形成少量而不均匀的 气泡，得到的泡沫材料性能也较差。
2.气泡的膨胀
气泡的膨胀阶段紧接在气泡的形成阶段之后。在 该阶段气相已经形成，膨胀的动力来自气泡内压，膨 胀的阻力是聚合物熔体或液体的黏弹性和外压，黏弹 性太大或太小都不利于气泡的膨胀，黏弹性太大会使 气泡膨胀阻力过大，太小又会使气泡膜没有足够的强 度保不住气体。
要控制气泡的膨胀过程，必须了解影响气泡膨胀 动力和阻力的各种因素及它们之间额关系。
3.气泡的稳定
气泡不断生产和膨胀之后，需要形成均匀稳定的 泡空，一般采用两种方法： （1）加压
在熔体中施加压力，使熔体内气派不逸出，固定 在熔体内形成气孔。 （2）交联
加入交联剂，使熔体形成交联网络结构，提高熔 体黏弹性，使气泡稳定。
《发泡工艺培训》PPT课件
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工艺流程(3)
❖ 后熟化 泡沫出模后，还没有反应完全，需要挂在悬挂链 上进行后处理，该过程需要6小时；
目前国外的后熟化时间不断在降低。（后熟化时间 的矛盾）
a
25
工艺流程：从配料到浇注
基础聚醚 聚合物聚醚 硅油 交联剂 发泡催化剂 交联催化剂 水
称量 搅 拌
进料罐
POLY1
计量泵
POLY2 计量泵
有泡沫进入，影响包装 效率。增加磁铁吸力，
更改定位槽后效果明显
。
a
C307 FSB VP产品塑料粘 扣带需要进入泡沫，必 须在定位槽内10mm处增 加隔料槽，才能减少渗 料。
能充分填充，就会导致产品逃气。如果没有 出气槽，加强块后面的泡沫会空。
加强块上方泡沫
至少10mm
a
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加强块定位常见缺陷(5)
加强块定位偏移
解决措施： ✓ 减小加强块定位孔与
定位钉间的间隙 ✓ 增加加强块的定位防
错
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毡布定位及常见缺陷(1)
➢ 定位孔定位
优点：定位准确，不易粘 料，放置简便
a
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骨架定位及及常见缺陷（2）
卡扣定位 优点：夹紧力大 对骨架尺寸要求相对 宽松 缺点： 不易检查骨架缺陷 放置困难 易粘料
a
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骨架定位常见缺陷（3）
与模具匹配度不好 产品被带到上模 骨架处泡沫烂/产品逃气 骨架外露 分体式骨架安装不对称
a
35
骨架定位常见缺陷（4）
与模具匹配度不好
❖ 乳白： 混合后泡沫并不是马上起发，而是经过一定时间 的流动后，泡沫才开 始变白并开始迅速起发。混 合结束到起发之间的时间就是乳白时间。乳白时 间越长则泡沫的流动性越好。（乳白时间长有利 于原料在复杂模具中分布)
泡沫塑料成型
渗透性比O2、CO2和NH3都小； • 大多数有机发泡剂为易燃、易爆的物质。
（2）发泡组分间相互作用析出气体发泡法
• 制造泡沫塑料时，发泡气体是由形成聚合物的组 分相互作用所产生的副产品，或是这类组分与其 它物质作用的生成物。
• 主要用于聚氨酯泡沫塑料。
（3）机械发泡法
• 借助机械搅拌方法使气体混入混合料形成泡孔的 泡沫塑料称机械发泡法。(经物理或化学变化使泡 沫稳定)
• 注射：物料塑化完全后，迅速注入模具、充满模 后，经短暂(2～4s)冷却，使制品表面形成一层不 发泡的冷硬层。
• 开模：
第一次开模：冷硬层形成后，即解除模具的鞋底 板压力，制品中间还末冷却的料即膨胀发泡，顶 起鞋底板至新的位置
第二次开模：经1～2min冷却定型，即可开模取出 发泡鞋
2. RPVC泡沫塑料： • (1)模压法生产RPVC泡沫 • ①基本配方：
第八章 泡沫塑料成型
学习目的与要求： • 1. 掌握泡沫塑料的发泡方法及原理 • 2. 理解各种泡沫塑料的生产方法及工艺过程
第一节 概述 一. 泡沫塑料及其特性 • 泡沫塑料也称微孔塑料，指整体内含有无数微孔
的塑料。
• 泡沫用原料：几乎所有热固性、F、EP、有机
• 冷却：加热到规定时间后，冷却得闭孔性泡沫塑料
（2）可发性PS泡沫塑料其它成型工艺 • 挤出法成型： • 可成型板材(或吹塑泡沫塑料纸) • 材料：一步法(或一步半法)珠粒，也可用预发泡
颗粒
• 成核剂：硼酸、柠檬酸、碳酸氢钠
• 挤出很容易造成压实，故制品密度偏高。为降低 密度，使泡孔细小，必须加入成核剂，并加入液 体石蜡、硅油、DOP使成核剂不会集结
• 注射法成型： • 特殊的可发性PS珠粒，可用注射法成型
（2）发泡组分间相互作用析出气体发泡法
• 制造泡沫塑料时，发泡气体是由形成聚合物的组 分相互作用所产生的副产品，或是这类组分与其 它物质作用的生成物。
• 主要用于聚氨酯泡沫塑料。
（3）机械发泡法
• 借助机械搅拌方法使气体混入混合料形成泡孔的 泡沫塑料称机械发泡法。(经物理或化学变化使泡 沫稳定)
• 注射：物料塑化完全后，迅速注入模具、充满模 后，经短暂(2～4s)冷却，使制品表面形成一层不 发泡的冷硬层。
• 开模：
第一次开模：冷硬层形成后，即解除模具的鞋底 板压力，制品中间还末冷却的料即膨胀发泡，顶 起鞋底板至新的位置
第二次开模：经1～2min冷却定型，即可开模取出 发泡鞋
2. RPVC泡沫塑料： • (1)模压法生产RPVC泡沫 • ①基本配方：
第八章 泡沫塑料成型
学习目的与要求： • 1. 掌握泡沫塑料的发泡方法及原理 • 2. 理解各种泡沫塑料的生产方法及工艺过程
第一节 概述 一. 泡沫塑料及其特性 • 泡沫塑料也称微孔塑料，指整体内含有无数微孔
的塑料。
• 泡沫用原料：几乎所有热固性、F、EP、有机
• 冷却：加热到规定时间后，冷却得闭孔性泡沫塑料
（2）可发性PS泡沫塑料其它成型工艺 • 挤出法成型： • 可成型板材(或吹塑泡沫塑料纸) • 材料：一步法(或一步半法)珠粒，也可用预发泡
颗粒
• 成核剂：硼酸、柠檬酸、碳酸氢钠
• 挤出很容易造成压实，故制品密度偏高。为降低 密度，使泡孔细小，必须加入成核剂，并加入液 体石蜡、硅油、DOP使成核剂不会集结
• 注射法成型： • 特殊的可发性PS珠粒，可用注射法成型
微孔发泡技术
微孔发泡技术的应用
目前发泡工艺中，最为热门的前沿研究课题之一就是微孔发泡（包括超微孔发泡）工艺。
微孔泡沫塑料是指气孔直径为1～10μm，泡孔密度为109～1012个/cm，泡孔分布非常均匀的新型泡沫塑料。
此类塑料是20世界80年度初在美国麻省理工学院（MIT）实验室里研制成功的。
微孔发泡工艺过程在1984年获得美国专利。
其主要设计思想在于：当泡沫塑料中泡孔的尺寸小于泡孔内部材料的裂纹时，泡孔的存在将不会降低材料的力学性能，而且，微孔的存在将使材料原来存在的裂纹尖端钝化，有利于阻止裂纹在应力作用下得扩展，从而使材料的性能得到提高。
因此，与未发泡的塑料相比，除密度可降低5%～95%外，微孔泡沫塑料还具有以下优点：冲击强度高（可达未发泡塑料的5倍）；韧性高（可达未发泡塑料的5倍）；比刚度高（可达未发泡塑料的3～5倍）；疲劳寿命长（可达未发泡塑料的5倍）；介电常数低；热导率低。
因此，微孔泡沫塑料在汽车、飞机及各种运输器材领域具有特殊的应用价值。
另外，它还可用于食品包装、生物医学、建筑材料、家电产品、信息工程及运动器材等方面，被誉为是21世纪的新型材料。
随着加工技术的不断进步，现在又开发出泡孔直径为0.1～10μm、泡孔密度为1012～1015个/cm3的超微孔泡沫塑料。
这些微孔泡沫塑料可用做可染色的塑料用品和计算机芯片用得微小绝缘体，并且由于其泡孔直径小于可见光的波长，故可制成透明的泡沫塑料，大大扩展了泡沫塑料的应用范围。
因此，开发微孔泡沫塑料具有非常广阔的空间。
发泡成型原理概论
发泡塑料注塑成型原理概论发泡塑料是以热塑性或热固性树脂为基体，其内部具有无数微小气孔的塑料。
发泡是塑料加工的重要方法之一，塑料发泡得到的泡沫塑料含有气固两项- 气体和固体。
气体以泡孔的形式存在于泡沫体中，泡孔与泡孔互相隔绝的称为闭孔，连通的称为开孔，从而有闭孔泡沫塑料和开孔泡沫塑料之分。
泡沫结构的开孔或闭孔是由原材料性能及其加工工艺所决定的。
塑料发泡的技术渊源久远。
最早是20年代初期的泡沫胶木，用类似制造泡沫橡胶的方法制取；30年代出现硬质聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫；40年代有聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、酚醛泡沫；50年代则有可发性聚苯乙烯泡沫和软质聚氨酯泡沫。
现在，基本上所有的塑料，包括热塑性和热固性的都可以发泡为泡沫塑料。
工业上的制备方法有：挤出发泡、注塑发泡、模塑发泡、压延发泡、粉末发泡和喷涂发泡等等。
其中，注塑发泡是最重要的成型方法之一，在这里重点讲述注塑成型发泡。
发泡成型原理塑料的发泡方法根据所用发泡剂的不同可以分为物理发泡法和化学发泡法两大类。
在这里首先简单介绍一下发泡剂。
◆发泡剂发泡剂可简单粗分为物理发泡剂与化学发泡剂两类。
对物理发泡剂的要求是：无毒、无臭、无腐蚀作用、不燃烧、热稳定性好、气态下不发生化学反应、气态时在塑料熔体中的扩散速度低于在空气中的扩散速度。
常用的物理发泡剂有空气、氮气、二氧化碳、碳氢化合物、氟利昂等；化学发泡剂是一种受热能释放出气体诸如氮气、二氧化碳等的物质，对化学发泡剂的要求是：其分解释放出的气体应为无毒、无腐蚀性、不燃烧、对制品的成型及物理、化学性能无影响，释放气体的速度应能控制，发泡剂在塑料中应具有良好的分散性。
应用比较广泛的有无机发泡剂如碳酸氢钠和碳酸铵，有机发泡剂如偶氮甲酰胺和偶氮二异丁腈。
◆物理发泡法简单地讲，就是利用物理的方法来使塑料发泡，一般有三种方法：（1）先将惰性气体在压力下溶于塑料熔体或糊状物中，再经过减压释放出气体，从而在塑料中形成气孔而发泡；（2）通过对溶入聚合物熔体中的低沸点液体进行蒸发使之汽化而发泡；（3）在塑料中添加空心球而形成发泡体而发泡等。
第八章发泡剂与消泡剂原理ppt课件
偶氮二甲酸酯类
O
O
RO C N N C OR
分解温度：105-110 ℃ 发气量：258 ml/g 特点：液体发泡剂，储存稳定，用于制造 白色或
浅色制品
返回
酰肼类化合物
芳香族磺酰肼化合物
制备： RH + SO2 + Cl2
RSO2Cl + N2H4 H2O
分解： RSO2NH NH2
R SO2Cl + HCl RSO2NH NH2 + 2 H2O + NaCl
消泡剂要起作用，首先必须渗透到泡沫间的液 膜上，渗入能力用E表示（E>0），消泡剂渗入 到液膜上，又要能很快地散布开，散布能力可用 散布系数S表示。
Ross公式：渗入系数：E= rF + rDF - rD>O 散布系数：S= rF – rDF – rD >O
E、S>O，消泡剂才具有消泡能力。
§8.3 发泡剂
2 H2O2
2 H2O + O2
特点：发气量较低，且具有强腐蚀性
无机发泡剂的缺点： 特点：吸热反应，分解速率缓慢，发泡率难控制，
分散性差
有机化学发泡剂
优点： ①在聚合物中分散性好； ②分解温度范围较窄，易于控制； ③所产生的N2气，不易从发泡体中逸出．因而发泡率高； ④粒子小，发泡体的泡孔小；
理想消泡剂的物化性能： (1)具有比泡沫介质更低的表面张力； (2)不溶于泡沫介质， (3)不与泡沫介质起反应，不能被泡沫介质分解降 解 (4)具有正的扩散系数．以便其扩散到气液界面上 (5)低毒或无毒； (6)具有低的BOD, COD与TOD值； (7)贮存稳定； (8)具有良好的消泡能力与泡沫控制能力； (9)成本低。
知识点十二发泡成型详解演示文稿
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。
高分子材料专业 高分子成型加工技术Ⅰ(塑料) 第20页，共32页。
包装材料
聚苯乙烯泡沫塑料
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。
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 第6页，共32页。
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。
第18页，共32页。
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。
高分子材料专业 高分子成型加工技术Ⅰ(塑料) 第19页，共32页。
高分子材料专业 高分子成型加工技术Ⅰ(塑料) 第23页，共32页。
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。
第9章发泡成型模具优秀PPT
9．2可发性聚苯乙烯泡沫塑料的生产过程
❖ 可发性聚苯乙烯是由聚苯乙烯与发泡剂所组成的半透明珠状 物。发泡剂为正丁烷、戊烷、庚烷、石油醚或二氯二氟甲烷 等，最常用的是戊烷与石油醚。市售的可发性聚苯乙烯，发 泡剂含量约6%，表观密度680g／L，珠粒直径0.25～2mm。
❖ 应用可发性聚苯乙烯粒料生产泡沫塑件的过程大致如下： ❖ 1.预发泡 ❖ 预发泡是将可发性聚苯乙烯珠粒加热，使其中发泡剂受热
气化，从而使珠粒体积膨胀，以保证成型后的产品达到规定 的密度及其均匀性。预发泡分间歇法与连续法两种，其加热 设备可使用红外线灯、水浴或蒸汽加热器。实际在生产上大 都采用连续法，其主要设备为连续蒸汽预发泡机。真空预发 泡法优点是密度的调节与控制简单易行，节省原料，缩短或 去除陈化时间，缩短模塑周期，避免发泡机内结块，塑件密 度小且较均匀。
9．3 可发性聚苯乙烯泡沫塑料模具
❖ 1.可发性聚苯乙烯泡沫 塑料典型模具
❖ （1）图9-3所示为成型 某防震包装用发泡体的 模具，用于水平开模式 的发泡成型设备。
图9-3 水平开模模具结构 1-阴模体 2-进料管 3-阴模腔壁 4-螺钉 5，14-蒸汽进口 6-阳模体 7，12-压缩空气进口 8-阳模底板 9-模座 10，11-冷水出口 13-阴模底板
图9-5 包装盒机动发泡模 1，4，12，15-螺钉 2-回汽水管 3，5-定模汽室板 6-料塞 7-挡销 8-动模汽室板 9，17-密封环
10-成型套 11-外套 13，14-型芯 16-料套
2.由于模具原因而使制品出现的缺陷
❖ (1)发泡时胀模 ❖ (2)填充不足 ❖ (3)发泡不完全 ❖ (4)脱模时局部膨胀或变形 ❖ (5)脱模时有冷却水从型腔中喷出 ❖ (6)脱模困难
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微孔发泡材料体系及挤出发泡
主要内容
1、微孔发泡概述 2、微孔发泡材料体系及改性 3、微孔挤出发泡技术与工艺
ppt课件
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1、 微孔发泡概论
微孔塑料概述
微孔泡沫塑料的定义为泡孔尺寸在0.1-10
μm，同时，泡孔密度在109-1015个/cm3范
围内的微孔泡沫塑料。
微孔泡沫塑料的密度很低，可以降低到未
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微孔塑料泡孔成核与长大机理
泡孔合并 泡孔合并是指相邻的两个或几个泡孔在泡孔壁接触以后持续长大，泡孔壁开
始破裂融合成为一个大泡孔的情况。在生产闭孔结构的微孔材料时，泡孔合并现 象是应该尽力避免的。
泡孔开孔 微孔泡沫塑料根据泡孔连通性的不同，可以分为开孔型和闭孔型。闭孔型微
孔泡沫塑料是指泡孔壁完整，泡孔与泡孔之间是相互独立的，聚合物基体构成泡 孔材料的连续相支撑整个泡沫结构。开孔型微孔泡沫塑料是指泡孔与泡孔之间不 是彼此孤立的，泡孔内壁有小孔洞，泡孔之间可以相互连通，可进一步分为全开 孔型和部分开孔型，这要根据发泡材料的特性和工艺来决定。
体/气体均相体系，然后通过挤出机头口模的快速卸压得到微孔发泡
制品。
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卷取装置
连续挤出发泡成型
离模吹胀装置
注气装置 自动加料装置
发泡片材挤出机，由龙口市天海精密机械设备有限公司提供图片
挤出发泡成型实现了连续生产过程，生产效率高，可实现工业化应用。
近几十年来，连续挤出发泡成型就成为微孔发泡成型工艺的研究重点，
超临界流体微孔发泡成型过程可分为三个阶段：
(1)形成气体/聚合物饱和均相体系 (2)通过快速降压或升温使溶解在聚合物中的气体产生大的过饱和度，
从而扩散聚集、发生相变形成气泡核
(3)气泡核的长大和定型
ppt课件
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微孔发泡塑料的制备技术
制备技术Leabharlann 相分离法单体聚合法
超临界流 体法
超饱和气 体法
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微孔塑料泡孔成核与长大机理
微孔泡沫塑料的形成首先是要形成气泡核，然后气泡核膨胀和长大成为泡孔， 最后是泡孔的固化定型。
气泡核的形成阶段决定着泡孔数量的多少和分布，是微孔发泡成型的关键步骤。 泡孔长大阶段决定泡孔最终的结构形态，例如泡孔后期发生的聚集和并泡。
因此，为了得到预期的泡孔结构，控制发泡过程就必须充分了解发泡 过程中这两个关键的过程。
上世纪九十年代初，C.B. Park等成功开发了连续挤出发泡成型机械，从
而大大提高了生产效率，实现了微孔塑料的工业化生产目标。
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注塑发泡成型
微孔发泡注射成型工艺示意图
聚合物从加料口加入注塑螺杆之后，在螺杆压缩和塑化作用下，超临界
气体发泡剂扩散进入聚合物熔体中，形成气体/熔体均相体系(在螺杆前
泡孔均相成核 泡孔成核是指在聚合物基体中产生非常小的泡孔过程，如果小泡孔的产生是由均相 溶液产生的，这种成核工艺就称为均相成核。
泡孔异相成核 如果在聚合物基体中存在着杂质，在气-液-固三相共存的交界面处的势能较低，气 泡成核时将在这个点引发气熔相分离形成泡核。引发气泡核主要取决于成核粒子的 形状和种类、固体与气体相界面的界面张力等。
热力学不稳定
泡孔成核
气熔均相体系
泡孔核
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微孔塑料泡孔成核与长大机理
泡孔长大 当气泡核形成以后，气泡核周围的气体就会因气体浓度梯度差而进入气泡核中， 促使气泡核长大而形成泡孔。
控制泡孔长大的因素
熔体强度 气体的溶解量 发泡温度及压力 成核剂种类及用量 降压速率等
泡孔长大
泡孔核
泡孔
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发泡塑料的5％～95％，而冲击强度和韧
性得到提高，可增加到5倍左右，疲劳寿 命也可以延长至未发泡材料的5倍.
微孔发泡技术起源于1981年美国MIT 聚合物实验室
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微孔塑料的性能和应用
由于微孔泡沫塑料所具有的独特的泡孔结构，使微孔泡沫 塑料呈现出许多优良的特性
冲击强度高 韧性好
比刚度大 高的疲劳寿命
快速升温间歇法微孔发泡示意图
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间歇发泡成型
快速卸压法：
将聚合物颗粒或样品放置于密封的高压釜内，首先将釜内温度升高到 浸泡温度，向釜内通入一定压强的超临界气体，气体通过扩散进入聚合物 基体中，形成聚合物/气体均相体系。将釜内温度降至发泡温度（一般在 聚合物玻璃化温度附近），然后对间歇釜快速卸压，引发气泡成核，气体 扩散进入气泡核，泡孔长大。同时对高压釜进行快速冷却，使聚合物内泡 孔冷却定型。
段配以静态混合器)
聚合物熔体/气体均相体系随后被输送至储料室中，通过外部加热使体系
的温度升高，气体在聚合物熔体中的溶解度将下降，引发热力学不稳定
状态，从而引发气泡成核
在气熔均相体系充满模具型腔之后对其进行快速卸压，气泡核开始长大，
形成泡孔。同时对模具快速冷却，使泡孔冷却定型，得到发泡制品
ppt课件
快速卸压高压釜发泡装置示意图
1-CO2供气瓶；2-压力表；3-计量泵；4-高压釜；5-样品
ppt课件
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挤出发泡成型
挤出发泡成型装置示意图
1-加料斗；2-电动装置；3-机筒；4-螺杆；5-静态混合器；6-模头；7-加热套
聚合物从加料斗加入挤出机后，经过挤出螺杆压缩，熔融塑化之后，
与注气口注入的气体相混合，在螺杆剪切混合作用下形成聚合物熔
间歇发泡 挤出发泡 注塑发泡
何为超临界流体？
超临界流体(supercritical fluid)是指温
度及压力均处于临界点以上的液体，
具有许多独特的性质，如粘度小、密
度、扩散系数、溶剂化能力等性质。
ppt课件
7
间歇发泡成型
快速升温法：
首先将聚合物与气体放置一个高压容器内，在一定的温度和压力条件 下气体扩散进入聚合物中去，形成聚合物/气体均相体系，迅速将聚合物放 入高温油浴槽内，由于温度升高体系热力学平衡状态被打破，气体从聚合 物基体中逸出引发大量的气泡核，随后气体不断扩散进入气泡核，气泡长 大。当气泡长大到一定的程度之后，迅速放入冷水槽中，冷却定型泡孔。
介电常数低
性能
热传导系数低 热稳定性高 所用发泡剂环保
质轻
……
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应用
滤芯
汽车 部件
电池 隔膜
支架
微孔泡沫塑料由于具有上述优异的性能，使其应用领 域非常广泛,如包装材料领域，隔音材料领域，减震 缓冲材料领域，绝缘隔热pp材t课件料领域，生物材料领域等。 5
微孔塑料成型过程
图1 超临界流体微孔发泡原理示意图
主要内容
1、微孔发泡概述 2、微孔发泡材料体系及改性 3、微孔挤出发泡技术与工艺
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1、 微孔发泡概论
微孔塑料概述
微孔泡沫塑料的定义为泡孔尺寸在0.1-10
μm，同时，泡孔密度在109-1015个/cm3范
围内的微孔泡沫塑料。
微孔泡沫塑料的密度很低，可以降低到未
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微孔塑料泡孔成核与长大机理
泡孔合并 泡孔合并是指相邻的两个或几个泡孔在泡孔壁接触以后持续长大，泡孔壁开
始破裂融合成为一个大泡孔的情况。在生产闭孔结构的微孔材料时，泡孔合并现 象是应该尽力避免的。
泡孔开孔 微孔泡沫塑料根据泡孔连通性的不同，可以分为开孔型和闭孔型。闭孔型微
孔泡沫塑料是指泡孔壁完整，泡孔与泡孔之间是相互独立的，聚合物基体构成泡 孔材料的连续相支撑整个泡沫结构。开孔型微孔泡沫塑料是指泡孔与泡孔之间不 是彼此孤立的，泡孔内壁有小孔洞，泡孔之间可以相互连通，可进一步分为全开 孔型和部分开孔型，这要根据发泡材料的特性和工艺来决定。
体/气体均相体系，然后通过挤出机头口模的快速卸压得到微孔发泡
制品。
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卷取装置
连续挤出发泡成型
离模吹胀装置
注气装置 自动加料装置
发泡片材挤出机，由龙口市天海精密机械设备有限公司提供图片
挤出发泡成型实现了连续生产过程，生产效率高，可实现工业化应用。
近几十年来，连续挤出发泡成型就成为微孔发泡成型工艺的研究重点，
超临界流体微孔发泡成型过程可分为三个阶段：
(1)形成气体/聚合物饱和均相体系 (2)通过快速降压或升温使溶解在聚合物中的气体产生大的过饱和度，
从而扩散聚集、发生相变形成气泡核
(3)气泡核的长大和定型
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微孔发泡塑料的制备技术
制备技术Leabharlann 相分离法单体聚合法
超临界流 体法
超饱和气 体法
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微孔塑料泡孔成核与长大机理
微孔泡沫塑料的形成首先是要形成气泡核，然后气泡核膨胀和长大成为泡孔， 最后是泡孔的固化定型。
气泡核的形成阶段决定着泡孔数量的多少和分布，是微孔发泡成型的关键步骤。 泡孔长大阶段决定泡孔最终的结构形态，例如泡孔后期发生的聚集和并泡。
因此，为了得到预期的泡孔结构，控制发泡过程就必须充分了解发泡 过程中这两个关键的过程。
上世纪九十年代初，C.B. Park等成功开发了连续挤出发泡成型机械，从
而大大提高了生产效率，实现了微孔塑料的工业化生产目标。
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注塑发泡成型
微孔发泡注射成型工艺示意图
聚合物从加料口加入注塑螺杆之后，在螺杆压缩和塑化作用下，超临界
气体发泡剂扩散进入聚合物熔体中，形成气体/熔体均相体系(在螺杆前
泡孔均相成核 泡孔成核是指在聚合物基体中产生非常小的泡孔过程，如果小泡孔的产生是由均相 溶液产生的，这种成核工艺就称为均相成核。
泡孔异相成核 如果在聚合物基体中存在着杂质，在气-液-固三相共存的交界面处的势能较低，气 泡成核时将在这个点引发气熔相分离形成泡核。引发气泡核主要取决于成核粒子的 形状和种类、固体与气体相界面的界面张力等。
热力学不稳定
泡孔成核
气熔均相体系
泡孔核
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微孔塑料泡孔成核与长大机理
泡孔长大 当气泡核形成以后，气泡核周围的气体就会因气体浓度梯度差而进入气泡核中， 促使气泡核长大而形成泡孔。
控制泡孔长大的因素
熔体强度 气体的溶解量 发泡温度及压力 成核剂种类及用量 降压速率等
泡孔长大
泡孔核
泡孔
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发泡塑料的5％～95％，而冲击强度和韧
性得到提高，可增加到5倍左右，疲劳寿 命也可以延长至未发泡材料的5倍.
微孔发泡技术起源于1981年美国MIT 聚合物实验室
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微孔塑料的性能和应用
由于微孔泡沫塑料所具有的独特的泡孔结构，使微孔泡沫 塑料呈现出许多优良的特性
冲击强度高 韧性好
比刚度大 高的疲劳寿命
快速升温间歇法微孔发泡示意图
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间歇发泡成型
快速卸压法：
将聚合物颗粒或样品放置于密封的高压釜内，首先将釜内温度升高到 浸泡温度，向釜内通入一定压强的超临界气体，气体通过扩散进入聚合物 基体中，形成聚合物/气体均相体系。将釜内温度降至发泡温度（一般在 聚合物玻璃化温度附近），然后对间歇釜快速卸压，引发气泡成核，气体 扩散进入气泡核，泡孔长大。同时对高压釜进行快速冷却，使聚合物内泡 孔冷却定型。
段配以静态混合器)
聚合物熔体/气体均相体系随后被输送至储料室中，通过外部加热使体系
的温度升高，气体在聚合物熔体中的溶解度将下降，引发热力学不稳定
状态，从而引发气泡成核
在气熔均相体系充满模具型腔之后对其进行快速卸压，气泡核开始长大，
形成泡孔。同时对模具快速冷却，使泡孔冷却定型，得到发泡制品
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快速卸压高压釜发泡装置示意图
1-CO2供气瓶；2-压力表；3-计量泵；4-高压釜；5-样品
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挤出发泡成型
挤出发泡成型装置示意图
1-加料斗；2-电动装置；3-机筒；4-螺杆；5-静态混合器；6-模头；7-加热套
聚合物从加料斗加入挤出机后，经过挤出螺杆压缩，熔融塑化之后，
与注气口注入的气体相混合，在螺杆剪切混合作用下形成聚合物熔
间歇发泡 挤出发泡 注塑发泡
何为超临界流体？
超临界流体(supercritical fluid)是指温
度及压力均处于临界点以上的液体，
具有许多独特的性质，如粘度小、密
度、扩散系数、溶剂化能力等性质。
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间歇发泡成型
快速升温法：
首先将聚合物与气体放置一个高压容器内，在一定的温度和压力条件 下气体扩散进入聚合物中去，形成聚合物/气体均相体系，迅速将聚合物放 入高温油浴槽内，由于温度升高体系热力学平衡状态被打破，气体从聚合 物基体中逸出引发大量的气泡核，随后气体不断扩散进入气泡核，气泡长 大。当气泡长大到一定的程度之后，迅速放入冷水槽中，冷却定型泡孔。
介电常数低
性能
热传导系数低 热稳定性高 所用发泡剂环保
质轻
……
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应用
滤芯
汽车 部件
电池 隔膜
支架
微孔泡沫塑料由于具有上述优异的性能，使其应用领 域非常广泛,如包装材料领域，隔音材料领域，减震 缓冲材料领域，绝缘隔热pp材t课件料领域，生物材料领域等。 5
微孔塑料成型过程
图1 超临界流体微孔发泡原理示意图