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泡沫塑料成型
第一节 概述 一. 泡沫塑料及其特性
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。
2018/10/18
韶关学院化学与环境工程学院
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泡沫用原料：几乎所有热固性、热塑性塑料 常用PS、PU、PVC、PE、UF(超滤膜）、PF （Phenol Formaledlyde，酚醛树脂）、EP、有机硅、 PVF(聚乙烯缩甲醛)和PMMA ★优点： 密度低；隔热性能好；吸声；减震性能好 二. 泡沫塑料的类型 1. 按软硬程度区分 硬质泡沫塑料：无柔韧性、压缩硬度大，应力达到一 定值才变形、解除应力后不能恢复原状的泡沫塑料。 软质泡沫塑料：富有柔韧性、压缩硬度小、应力解除 后能恢复原状、残余变形较少的泡沫塑料。
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2. 按密度大小 低发泡塑料：ρ为0.4g/cm3以上，气体/固体＜1.5 中发泡塑料：ρ为0.1～0.4g/cm3，气体/固体＜1.5～9 高发泡塑料：ρ为0.1g/cm3以下，气体/固体＞9 3. 按结构区分 开孔泡沫塑料：绝大多数泡孔互相连通的泡沫塑料； 闭孔泡沫塑料：绝大多数泡孔不相连通的泡沫塑料； 任何泡沫塑料都不是完全开孔或完全闭孔的。闭孔可借机 械施压或化学方法使其成为开孔的泡沫塑料。
别加入发泡剂，但缺点是反应过程复杂。通常应
用于聚氨酯等泡沫塑料。
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四、泡沫塑料发泡原理——以气发泡沫塑料为例 气发泡沫塑料：使气体溶解在液态聚合物中，形成饱 和溶液，当温度升高或压力降低时就会放出气体而形 成泡沫。 气发泡沫塑料的形成： 把气体溶解在液态聚合物中形成饱和溶液，然后 通过成核作用产生泡沫。或发泡剂预先溶解在液态聚 合物中，当温度升高或压力降低时就会放出气体而形 成泡沫。
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气发泡沫塑料成型的三个阶段：泡沫形成，泡沫增长， 泡沫稳定 1. 泡沫的形成 气体在熔体中形成气—液混合体系(溶液)。 当气体在溶液中达到饱和限度(甚至大于饱和)后，气 体则从溶液中逸出而形成气泡。 这种微细气泡的生成过程(正像结晶过程中产生晶核 一样)称为成核作用。
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（2）聚合物组分间相互作用产生气体的发泡法 这种发泡方法是利用发泡体系中的两个或多
个组分之间发生的化学反应，生成惰性气体（如
二氧化碳或氮气）致使聚合物膨胀而发泡。发泡 过程中为控制聚合反应和发泡反应平衡进行，为 保证制品有较好的质量，一般加入少量催化剂和 泡沫稳定剂（或表面活性剂）。其特点是无需特
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化学发泡剂释放出气体：CO2、N2、NH3 ① 对发泡剂的要求: 分解温度较狭窄而固定； 分解速度能控制；分解时不应大量放热； 气体没有腐蚀性； 发泡剂均匀分布在原料中； 分解残余物无毒，对熔融、硬化无影响； 残余物不应有不愉快气味和颜色等； 价格便宜。
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二、物理发泡法
物理发泡法是利用物理原理实施发泡，包括以下四种方法。 （1）惰性气体发泡法
这种发泡方法是在加压下把惰性气体压入熔融聚合物或糊状物料中，
然后减压升温，使溶解的气体膨胀而发泡。其特点是气体发泡后不会留下 残渣，不影响泡沫塑料的性能和使用。但缺点是需要较高的压力和比较复
（3）溶出法
（4）中空微球法
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物理发泡法优点： 毒性低，操作时毒性较小；成本低，发泡剂价格 便宜；发泡剂对物料性能影响不大，发泡无残留物。 物理发泡法缺点：设备投资较大。
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二、化学发泡法 化学发泡法是在发泡过程中伴随着化学反应产生气体 而发泡，包括以下两种类型。 （1）热分解型发泡剂发泡法 这种发泡方法是加入热分解型发泡剂受热分解产生 气体而发泡。其特点是只需在配方中加入发泡剂就可以发 泡，而无需特殊设备。但缺点是有时成型温度和发泡剂分 解温度不易匹配，会造成发泡过程不易控制。常应用于聚 氯乙烯。聚乙烯等泡沫塑料。
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三、泡沫塑料的应用 建筑、交通运输、轻工、日用品应用广泛
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第二节 泡沫塑料的发Leabharlann Baidu方法及原理
一、机械发泡法 这种发泡方法（气体混入法）是采用强烈的机械搅拌使空 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，固化成为泡沫塑料。为缩短成 型周期可通入空气和加入乳化剂或表面活性剂。其特点是无需 特别加入发泡剂，但缺点是所需设备要求较高。通常应用于脲 醛、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙酸乙烯、聚氯乙烯溶液等泡沫塑料。 主要用于：SPVC、UF等
杂的高压设备。通常应用于聚氯乙烯、聚乙烯等泡沫塑料。
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（2）低沸点液体发泡体
这种发泡方法是利用低沸点液体蒸发汽化而发泡，把低沸点液体压入 聚合物中或在一定压力、温度下，使液体溶入聚合物颗粒中，然后将聚合 物加热软化，液体人也随之蒸发汽化而发泡，后一种方法又称为可发性珠 粒法。通常应用于聚苯乙烯、交联聚乙烯等泡沫塑料。 先将颗粒细小的固体物质(如NaCl、淀粉等)混入聚合物中，后用溶剂 或伴以化学方法，使其溶出而留下孔洞成为泡沫塑料。 将微型(直径20μm～250μm、壁厚2～3μm)的空心玻璃球、空心陶瓷 球、空心塑料微球，埋入熔融聚合物或液态的热固性树脂中，而后使其冷 却或交联而成为泡沫体。
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②发泡剂种类
无机发泡剂： 主要：碱金属的碳酸盐和碳酸氢盐，如(NH4)2CO3、 NaHCO3等； 价廉、不影响塑料的耐热性； 分解气体速度受压力限制； 发泡剂与塑料不混溶； 难于均匀分布在物料中。 有机发泡剂： 主要：加热后放出N2的一些物质，品种多 气体无毒、无臭、分散性好，对大多数聚合物的渗透 性比O2、CO2和NH3都小； 大多数有机发泡剂为易燃、易爆的物质。
第一节 概述 一. 泡沫塑料及其特性
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。
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泡沫用原料：几乎所有热固性、热塑性塑料 常用PS、PU、PVC、PE、UF(超滤膜）、PF （Phenol Formaledlyde，酚醛树脂）、EP、有机硅、 PVF(聚乙烯缩甲醛)和PMMA ★优点： 密度低；隔热性能好；吸声；减震性能好 二. 泡沫塑料的类型 1. 按软硬程度区分 硬质泡沫塑料：无柔韧性、压缩硬度大，应力达到一 定值才变形、解除应力后不能恢复原状的泡沫塑料。 软质泡沫塑料：富有柔韧性、压缩硬度小、应力解除 后能恢复原状、残余变形较少的泡沫塑料。
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2. 按密度大小 低发泡塑料：ρ为0.4g/cm3以上，气体/固体＜1.5 中发泡塑料：ρ为0.1～0.4g/cm3，气体/固体＜1.5～9 高发泡塑料：ρ为0.1g/cm3以下，气体/固体＞9 3. 按结构区分 开孔泡沫塑料：绝大多数泡孔互相连通的泡沫塑料； 闭孔泡沫塑料：绝大多数泡孔不相连通的泡沫塑料； 任何泡沫塑料都不是完全开孔或完全闭孔的。闭孔可借机 械施压或化学方法使其成为开孔的泡沫塑料。
别加入发泡剂，但缺点是反应过程复杂。通常应
用于聚氨酯等泡沫塑料。
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四、泡沫塑料发泡原理——以气发泡沫塑料为例 气发泡沫塑料：使气体溶解在液态聚合物中，形成饱 和溶液，当温度升高或压力降低时就会放出气体而形 成泡沫。 气发泡沫塑料的形成： 把气体溶解在液态聚合物中形成饱和溶液，然后 通过成核作用产生泡沫。或发泡剂预先溶解在液态聚 合物中，当温度升高或压力降低时就会放出气体而形 成泡沫。
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气发泡沫塑料成型的三个阶段：泡沫形成，泡沫增长， 泡沫稳定 1. 泡沫的形成 气体在熔体中形成气—液混合体系(溶液)。 当气体在溶液中达到饱和限度(甚至大于饱和)后，气 体则从溶液中逸出而形成气泡。 这种微细气泡的生成过程(正像结晶过程中产生晶核 一样)称为成核作用。
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（2）聚合物组分间相互作用产生气体的发泡法 这种发泡方法是利用发泡体系中的两个或多
个组分之间发生的化学反应，生成惰性气体（如
二氧化碳或氮气）致使聚合物膨胀而发泡。发泡 过程中为控制聚合反应和发泡反应平衡进行，为 保证制品有较好的质量，一般加入少量催化剂和 泡沫稳定剂（或表面活性剂）。其特点是无需特
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化学发泡剂释放出气体：CO2、N2、NH3 ① 对发泡剂的要求: 分解温度较狭窄而固定； 分解速度能控制；分解时不应大量放热； 气体没有腐蚀性； 发泡剂均匀分布在原料中； 分解残余物无毒，对熔融、硬化无影响； 残余物不应有不愉快气味和颜色等； 价格便宜。
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二、物理发泡法
物理发泡法是利用物理原理实施发泡，包括以下四种方法。 （1）惰性气体发泡法
这种发泡方法是在加压下把惰性气体压入熔融聚合物或糊状物料中，
然后减压升温，使溶解的气体膨胀而发泡。其特点是气体发泡后不会留下 残渣，不影响泡沫塑料的性能和使用。但缺点是需要较高的压力和比较复
（3）溶出法
（4）中空微球法
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物理发泡法优点： 毒性低，操作时毒性较小；成本低，发泡剂价格 便宜；发泡剂对物料性能影响不大，发泡无残留物。 物理发泡法缺点：设备投资较大。
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二、化学发泡法 化学发泡法是在发泡过程中伴随着化学反应产生气体 而发泡，包括以下两种类型。 （1）热分解型发泡剂发泡法 这种发泡方法是加入热分解型发泡剂受热分解产生 气体而发泡。其特点是只需在配方中加入发泡剂就可以发 泡，而无需特殊设备。但缺点是有时成型温度和发泡剂分 解温度不易匹配，会造成发泡过程不易控制。常应用于聚 氯乙烯。聚乙烯等泡沫塑料。
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三、泡沫塑料的应用 建筑、交通运输、轻工、日用品应用广泛
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第二节 泡沫塑料的发Leabharlann Baidu方法及原理
一、机械发泡法 这种发泡方法（气体混入法）是采用强烈的机械搅拌使空 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，固化成为泡沫塑料。为缩短成 型周期可通入空气和加入乳化剂或表面活性剂。其特点是无需 特别加入发泡剂，但缺点是所需设备要求较高。通常应用于脲 醛、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙酸乙烯、聚氯乙烯溶液等泡沫塑料。 主要用于：SPVC、UF等
杂的高压设备。通常应用于聚氯乙烯、聚乙烯等泡沫塑料。
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（2）低沸点液体发泡体
这种发泡方法是利用低沸点液体蒸发汽化而发泡，把低沸点液体压入 聚合物中或在一定压力、温度下，使液体溶入聚合物颗粒中，然后将聚合 物加热软化，液体人也随之蒸发汽化而发泡，后一种方法又称为可发性珠 粒法。通常应用于聚苯乙烯、交联聚乙烯等泡沫塑料。 先将颗粒细小的固体物质(如NaCl、淀粉等)混入聚合物中，后用溶剂 或伴以化学方法，使其溶出而留下孔洞成为泡沫塑料。 将微型(直径20μm～250μm、壁厚2～3μm)的空心玻璃球、空心陶瓷 球、空心塑料微球，埋入熔融聚合物或液态的热固性树脂中，而后使其冷 却或交联而成为泡沫体。
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②发泡剂种类
无机发泡剂： 主要：碱金属的碳酸盐和碳酸氢盐，如(NH4)2CO3、 NaHCO3等； 价廉、不影响塑料的耐热性； 分解气体速度受压力限制； 发泡剂与塑料不混溶； 难于均匀分布在物料中。 有机发泡剂： 主要：加热后放出N2的一些物质，品种多 气体无毒、无臭、分散性好，对大多数聚合物的渗透 性比O2、CO2和NH3都小； 大多数有机发泡剂为易燃、易爆的物质。