第五节化学发泡法举例3聚乙烯泡沫塑料的生产
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填料的作用:
a 、扩大泡沫塑料的物理性能范围 , 如碳黑、二 氧化硅可作为增强填料 , 提高泡沫的挠曲模量、拉伸 强度、压缩载荷和刚度 ; 碳酸钙、亚硫酸钙、硅酸钙 可以较低泡沫塑料的成本,改进其燃烧性能等；
b、可以使溶解的气体进一步成核，使气泡分散 更广，泡孔尺寸更加一致。填料一般不改变泡
孔的结构，而对与泡壁有关的泡沫塑料的性能
1 5.5 1.5 3
三碱式硫酸铅
工艺流程 1.LDPE、EVA混合 2.两辊塑炼，加入AC（偶氮二甲酰氨）、三碱式 硫酸铅混合粗炼 3.再加入交联剂DCP（过氧化二异丙苯）精炼 4.拉片 5.模压交联 6.开模发泡
工艺控制： 在室温下进行混合。混炼温度在树脂的熔点以上， 交联剂和发泡剂的分解温度以下（110～120℃）。
氧化物的稳定性要适合交联起始要求和加工的要求。如
图(下页)。是三种过氧化物半衰期和分解温度的关系。
1－过氧化二叔丁烷 3－过氧化二异丙苯
2－2，5－二甲基2，5－双己烷
为了制得不同性能的 PE 泡沫塑料制品 , 可以对 PE 本身进行改性,如接枝；同EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物） 、聚 异丁烯、天然橡胶或合成橡胶、聚苯乙烯、高低密度 聚乙烯等共混；还可以在泡沫塑料中使用填料。
模压法
可发性PE珠粒法 有交联和无交联法(低发泡制品)
1、挤出法
PE发泡片材生产线
PE物理发泡法挤出
PE物理发泡挤出网及设备
2、模压法
（1）一步法 配方： 仅供参考
LDPE MFR=3g/10min 100
EVA
DCP AC HSt
改性剂
交联剂 发泡剂 润滑剂 活化剂 降低发泡剂的分解温度
20
（2）高压结构发泡注射 （模腔压力7～15MPa）
多工位结构发泡注射机
多组分结构发泡注射机
多组分结构发泡注射机局部
泡沫塑料成型思考题 1.掌握泡沫塑料的三种发泡方法，以及气发泡沫的
发泡原理。 2.PS 可发性珠粒生产模压发泡制品前，为什么要经 过预发泡、熟化再模压的过程？熟化的目的何在？ 3.PE 泡沫塑料的化学发泡法为什么先交联再发泡？ 采用这种方法发泡时应注意什么？ 4.了解聚氨酯泡沫塑料的发泡原理及发泡方法。
如果粘弹性太低，如遇微小的机械阻力，就会
导致泡沫塑料的龟裂，在生产中，有用开模前
适当降低物料的温度，使其粘弹性提高，再开
模的办法。 所以一步法所得泡沫塑料的发泡倍率不高， 一般在3～15倍。而两步法可得发泡倍率为30倍 的PE泡沫塑料。
（2）两步法
成型工艺：首先将塑炼好的片材在压机上模压, 温度 150℃, 时间根据片材的厚度 , 常为 30min 左右 , 去压 , 开模 , 完成第一步发泡 , 密度 0.098g/cm3, 此时 70% 的发泡剂没有 分解,然后趁热置于165℃的油浴中加热20min,这一步材料
的密度进一步降低,但是尚有7%发泡剂没有分解,从油浴中
取出 , 室温下冷却 , 余下的发泡剂继续分解 10min 后，发泡 完毕。所制得的制品泡孔细小均匀,密度0.027g/cm3。
3、注射法PE结构泡沫塑料
结构发泡材料是指密度在10～60kg/cm之间的发泡材料， 制品表面呈封闭的致密层，芯部呈微孔泡沫结构。厚度在5mm 以上。 （1）低压结构发泡注射（模腔压力2～7MPa）（普通注射 模腔压力30～60MPa）
加入助交联剂，如：马来酰亚胺、顺丁烯二酸酐、1， 2－聚丁二烯等含有双键和过氧键的化合物。可以提高过氧 化物的交联效率，可以提高交联度，使泡沫均匀、坚固。
交联时间
有机过氧化物的反应是从分解开始的，当交联剂分
解到其浓度一半时所需的时间，称为半衰期。而交联时
间取预定交联温度下半衰期的10～12倍的时间。在发泡 成型过程中，要防止交联剂过早达到分解温度，选择过
聚乙烯泡沫塑料
聚乙烯泡沫塑料密度小，低温性能和抗化学腐蚀 性能良好，并且具有一定的物理力学强度，因此可用
于日用制品、精密仪器包装材料、保暖材料、水上漂 浮材料以及代替天然木材等方面，应用面很广，发展 也很迅速。
（一）聚乙烯发泡的特点
1、聚烯烃结晶度高；在未达到结晶熔融温度以前，树脂几 乎不能流动，而一旦达到熔融温度，整个聚合物的熔融 黏度便急剧下降，使发泡过程中产生的气泡很难保持 。 2、PE结晶度高结晶快；从熔融态到晶态时放出大量的结晶 热；熔融聚烯烃的比热容较大；从熔融态冷却到固态需 时间较长；使发泡的气体逃逸的机会增多； 3、聚烯烃塑料的透气性大，使发泡的气体难保持。
（气体渗透性）有关。
c、含填料、发泡剂、交联剂的HDPE，可以制成
泡孔细小的泡沫塑料，密度最小达0.04g/cm3。
加入填料会降低过氧化物的交联效率，要相应
增加用量来补偿。
（三）聚乙烯泡沫塑料的成型
挤出法 注射法 化学发泡法 物理发泡法 高压法 低压法 一步法和两步法 直接挤出法 挤出后常压交联发泡法
混炼好后，按模具大小出片，厚度1mm左右，按质 量称量、裁切后，放入模压模具，加热（160℃左右）、 加压（7.12～10.78MPa）6～8min，交联剂交联，后发 泡剂分解，待发泡剂完全分解后，解除压机的压力开 模，使热的物料膨胀弹出，在2～3秒内完成发泡。
在发泡过程中特别要注意物料的粘弹性，
为了改善聚烯烃类塑料的发泡缺陷，常采用树脂 分子间交联的方法调节熔融物的粘弹性，使之达到发 泡所需的条件，并提高泡沫塑料的物理机械性能。
（二）聚烯烃的交联
交要很昂贵的设备，特殊产品 （如薄的发泡制品、细径电缆）生产时有应用，一般的采 用化学交联。 交联剂都含有氧-氧键，如：过氧化二异丙苯(DCP）等， 它的键能小，不稳定，在热和光作用下容易分解生成游离 基，从而引发聚乙烯主链上某些碳原子产生活性，而后两 个大分子游离基相互结合产生c-c交联键。
a 、扩大泡沫塑料的物理性能范围 , 如碳黑、二 氧化硅可作为增强填料 , 提高泡沫的挠曲模量、拉伸 强度、压缩载荷和刚度 ; 碳酸钙、亚硫酸钙、硅酸钙 可以较低泡沫塑料的成本,改进其燃烧性能等；
b、可以使溶解的气体进一步成核，使气泡分散 更广，泡孔尺寸更加一致。填料一般不改变泡
孔的结构，而对与泡壁有关的泡沫塑料的性能
1 5.5 1.5 3
三碱式硫酸铅
工艺流程 1.LDPE、EVA混合 2.两辊塑炼，加入AC（偶氮二甲酰氨）、三碱式 硫酸铅混合粗炼 3.再加入交联剂DCP（过氧化二异丙苯）精炼 4.拉片 5.模压交联 6.开模发泡
工艺控制： 在室温下进行混合。混炼温度在树脂的熔点以上， 交联剂和发泡剂的分解温度以下（110～120℃）。
氧化物的稳定性要适合交联起始要求和加工的要求。如
图(下页)。是三种过氧化物半衰期和分解温度的关系。
1－过氧化二叔丁烷 3－过氧化二异丙苯
2－2，5－二甲基2，5－双己烷
为了制得不同性能的 PE 泡沫塑料制品 , 可以对 PE 本身进行改性,如接枝；同EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物） 、聚 异丁烯、天然橡胶或合成橡胶、聚苯乙烯、高低密度 聚乙烯等共混；还可以在泡沫塑料中使用填料。
模压法
可发性PE珠粒法 有交联和无交联法(低发泡制品)
1、挤出法
PE发泡片材生产线
PE物理发泡法挤出
PE物理发泡挤出网及设备
2、模压法
（1）一步法 配方： 仅供参考
LDPE MFR=3g/10min 100
EVA
DCP AC HSt
改性剂
交联剂 发泡剂 润滑剂 活化剂 降低发泡剂的分解温度
20
（2）高压结构发泡注射 （模腔压力7～15MPa）
多工位结构发泡注射机
多组分结构发泡注射机
多组分结构发泡注射机局部
泡沫塑料成型思考题 1.掌握泡沫塑料的三种发泡方法，以及气发泡沫的
发泡原理。 2.PS 可发性珠粒生产模压发泡制品前，为什么要经 过预发泡、熟化再模压的过程？熟化的目的何在？ 3.PE 泡沫塑料的化学发泡法为什么先交联再发泡？ 采用这种方法发泡时应注意什么？ 4.了解聚氨酯泡沫塑料的发泡原理及发泡方法。
如果粘弹性太低，如遇微小的机械阻力，就会
导致泡沫塑料的龟裂，在生产中，有用开模前
适当降低物料的温度，使其粘弹性提高，再开
模的办法。 所以一步法所得泡沫塑料的发泡倍率不高， 一般在3～15倍。而两步法可得发泡倍率为30倍 的PE泡沫塑料。
（2）两步法
成型工艺：首先将塑炼好的片材在压机上模压, 温度 150℃, 时间根据片材的厚度 , 常为 30min 左右 , 去压 , 开模 , 完成第一步发泡 , 密度 0.098g/cm3, 此时 70% 的发泡剂没有 分解,然后趁热置于165℃的油浴中加热20min,这一步材料
的密度进一步降低,但是尚有7%发泡剂没有分解,从油浴中
取出 , 室温下冷却 , 余下的发泡剂继续分解 10min 后，发泡 完毕。所制得的制品泡孔细小均匀,密度0.027g/cm3。
3、注射法PE结构泡沫塑料
结构发泡材料是指密度在10～60kg/cm之间的发泡材料， 制品表面呈封闭的致密层，芯部呈微孔泡沫结构。厚度在5mm 以上。 （1）低压结构发泡注射（模腔压力2～7MPa）（普通注射 模腔压力30～60MPa）
加入助交联剂，如：马来酰亚胺、顺丁烯二酸酐、1， 2－聚丁二烯等含有双键和过氧键的化合物。可以提高过氧 化物的交联效率，可以提高交联度，使泡沫均匀、坚固。
交联时间
有机过氧化物的反应是从分解开始的，当交联剂分
解到其浓度一半时所需的时间，称为半衰期。而交联时
间取预定交联温度下半衰期的10～12倍的时间。在发泡 成型过程中，要防止交联剂过早达到分解温度，选择过
聚乙烯泡沫塑料
聚乙烯泡沫塑料密度小，低温性能和抗化学腐蚀 性能良好，并且具有一定的物理力学强度，因此可用
于日用制品、精密仪器包装材料、保暖材料、水上漂 浮材料以及代替天然木材等方面，应用面很广，发展 也很迅速。
（一）聚乙烯发泡的特点
1、聚烯烃结晶度高；在未达到结晶熔融温度以前，树脂几 乎不能流动，而一旦达到熔融温度，整个聚合物的熔融 黏度便急剧下降，使发泡过程中产生的气泡很难保持 。 2、PE结晶度高结晶快；从熔融态到晶态时放出大量的结晶 热；熔融聚烯烃的比热容较大；从熔融态冷却到固态需 时间较长；使发泡的气体逃逸的机会增多； 3、聚烯烃塑料的透气性大，使发泡的气体难保持。
（气体渗透性）有关。
c、含填料、发泡剂、交联剂的HDPE，可以制成
泡孔细小的泡沫塑料，密度最小达0.04g/cm3。
加入填料会降低过氧化物的交联效率，要相应
增加用量来补偿。
（三）聚乙烯泡沫塑料的成型
挤出法 注射法 化学发泡法 物理发泡法 高压法 低压法 一步法和两步法 直接挤出法 挤出后常压交联发泡法
混炼好后，按模具大小出片，厚度1mm左右，按质 量称量、裁切后，放入模压模具，加热（160℃左右）、 加压（7.12～10.78MPa）6～8min，交联剂交联，后发 泡剂分解，待发泡剂完全分解后，解除压机的压力开 模，使热的物料膨胀弹出，在2～3秒内完成发泡。
在发泡过程中特别要注意物料的粘弹性，
为了改善聚烯烃类塑料的发泡缺陷，常采用树脂 分子间交联的方法调节熔融物的粘弹性，使之达到发 泡所需的条件，并提高泡沫塑料的物理机械性能。
（二）聚烯烃的交联
交要很昂贵的设备，特殊产品 （如薄的发泡制品、细径电缆）生产时有应用，一般的采 用化学交联。 交联剂都含有氧-氧键，如：过氧化二异丙苯(DCP）等， 它的键能小，不稳定，在热和光作用下容易分解生成游离 基，从而引发聚乙烯主链上某些碳原子产生活性，而后两 个大分子游离基相互结合产生c-c交联键。