泡沫塑料成型PPT课件
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第八章泡沫塑料的成型
• ① ② ③ ④ ⑤
五、发泡条件 待发泡的塑料必须处于液态或熔融态 发泡液体的粘度必须在适当的范围内 液体的界面张力要大，能够成泡。 液体的界面张力要大，能够成泡。 液体的挥发度要小。 液体的挥发度要小。 在一定温度下要能溶解气体且分散性要好 六、发泡成型工艺 1、机械发泡法 、 树脂溶液的配制 发泡液的配制 混合鼓泡 入模 脱水 固化 后处理 成品
1.制造过程： 制造过程： 1）预发泡 借加热使珠状物膨胀一定程度，从而使制品密度 借加热使珠状物膨胀一定程度， ）
得到更多降低，珠状物仍是颗粒状的， 得到更多降低，珠状物仍是颗粒状的，其体积比原来大很 多倍。 多倍。
方法：间歇法、连续法（ 方法：间歇法、连续法（多）两种 设备：连续蒸气预发泡机。 设备：连续蒸气预发泡机。 过程：PS珠粒→螺旋进料器→发泡罐→搅拌（密度小 过程： 珠粒→螺旋进料器→发泡罐→搅拌（ 珠粒 上浮，密度大下沉） 落入风送管→吹干器→ 上浮，密度大下沉）→落入风送管→吹干器→熟化仑 预法泡后的珠粒需储存一段时间， 2）熟化 预法泡后的珠粒需储存一段时间，以吸收 空气熟化，防止成型收缩。熟化是在大型料仓/开口 空气熟化，防止成型收缩。熟化是在大型料仓 开口 小时， 容器内进行的 T=22-26℃ 时间：8-10小时，依具体 ℃ 时间： 小时 情况定。 情况定。 3）成型 方法： 方法：蒸气加热模压法 蒸缸发泡：将预胀物填满模具后放在蒸缸用蒸汽加热， 蒸缸发泡：将预胀物填满模具后放在蒸缸用蒸汽加热， 一般P=5-10MPa /cm2 时间 时间=10-50min受热软化，膨 受热软化， 一般 受热软化 胀就互相溶解在一起，冷却脱模即可，简单， 胀就互相溶解在一起，冷却脱模即可，简单，劳动强 度大，难自动化。 度大，难自动化。
第四节
聚氨酯泡沫塑料教材共37页PPT资料
异氰酸(O＝C＝NH)分子中的氢原子被烃基R所取代的衍生物 (O＝C＝NR)叫异氰酸酯。异氰酸酯的O＝C＝N—基团是具有 两个杂积累双链的高度不饱和的基团，化学性能十分活泼。
含有活泼氢的化合物分子中的亲核中心进攻正电性的碳原子， 是一种亲核加成的聚合反应。
essz
4
例如，异氰酸酯与醇的反应，无催化剂参与的反应机理：
我国聚氨酯工业起始于20世纪50年代末，1959年上海市轻工 业研究所开始聚氨酯泡沫塑料的研究。
essz
2
2. 聚氨酯的反应式
由两官能团的二元异氰酸酯和二元醇反应：
氨基甲酸酯基团(氨酯键)
多羟基化合物及 多元异氰酸酯 + 端羟基聚醚、聚酯
essz
体形聚氨酯
3
3. 异氰酸酯的化学反应
(1)异氰酸酯的结构、反应活性
各类含活泼氢化合物与异氰酸酯反应活性次序为
essz
5
()
2 异 氰 酸 酯 与 含 活 泼 氢 化 合 物 的 反 应
初级反应
essz
6
因为各个反应产物中仍含有活泼氢原子，可与过量的异氰酸酯 进一步发生反应。
次级反应
次级反应的活性较小，能形成支化或交联，是合成非线型聚氨
酯材料的基本反应。
essz
二元异氰酸酯+聚酯或聚醚多元醇 预聚体
软段
硬段
PU结构与性能
交联PU
常见聚酯多元醇的组成和用途
essz
21
3.扩链剂
(1)二元醇类 低分子量的脂肪族和芳香族的二元醇，如乙二醇、1,4-丁二醇、 三羟甲基丙烷和对苯二酚二羟乙基醚等。
对苯二酚二羟乙基醚
(2)二元胺类
常用的是芳香族胺类，如联苯胺、3,3’-二氯联苯二胺和3,3’二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺(MOCA)。
含有活泼氢的化合物分子中的亲核中心进攻正电性的碳原子， 是一种亲核加成的聚合反应。
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例如，异氰酸酯与醇的反应，无催化剂参与的反应机理：
我国聚氨酯工业起始于20世纪50年代末，1959年上海市轻工 业研究所开始聚氨酯泡沫塑料的研究。
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2. 聚氨酯的反应式
由两官能团的二元异氰酸酯和二元醇反应：
氨基甲酸酯基团(氨酯键)
多羟基化合物及 多元异氰酸酯 + 端羟基聚醚、聚酯
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体形聚氨酯
3
3. 异氰酸酯的化学反应
(1)异氰酸酯的结构、反应活性
各类含活泼氢化合物与异氰酸酯反应活性次序为
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2 异 氰 酸 酯 与 含 活 泼 氢 化 合 物 的 反 应
初级反应
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6
因为各个反应产物中仍含有活泼氢原子，可与过量的异氰酸酯 进一步发生反应。
次级反应
次级反应的活性较小，能形成支化或交联，是合成非线型聚氨
酯材料的基本反应。
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二元异氰酸酯+聚酯或聚醚多元醇 预聚体
软段
硬段
PU结构与性能
交联PU
常见聚酯多元醇的组成和用途
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3.扩链剂
(1)二元醇类 低分子量的脂肪族和芳香族的二元醇，如乙二醇、1,4-丁二醇、 三羟甲基丙烷和对苯二酚二羟乙基醚等。
对苯二酚二羟乙基醚
(2)二元胺类
常用的是芳香族胺类，如联苯胺、3,3’-二氯联苯二胺和3,3’二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺(MOCA)。
发泡成型工艺—化学发泡工艺(塑料成型加工课件)
化学发泡剂的特性与选择
1、分解温度 2、分解速率 3、反应热 4、发泡剂的分解和抑制 5、发泡效率 6、发泡剂的并用
1.分解温度
低温型发泡剂 高温型发泡剂的条件其加工。
热塑性塑料：基体树脂的软化温度与熔融温度与发泡剂 的分解温度要接近。
热固性塑料：基体树脂的固化温度与发泡剂的分解温度 要接近。
发泡成型
化学发泡
一、化学发泡概述
制造泡沫塑料时，如果发泡的气体是由混合原料的 某些组分在过程中的化学作用产生的，则这种方法即称 为化学发泡法。按照发泡的原理不问，工业上常用的化 学法有两种： （1）发泡气体是由特意加入的热分解物质(常称为化学 发泡剂或发泡剂)在受热时产生的； （2）发泡气体是出形成聚合物的组分相互作用所产生 的副产物，或者是这类组分与其它物质作用的生成物。
二、化学发泡剂
化学发泡剂又称分解性发泡剂，它是一种热敏性化合 物，能偶均匀分散于树脂中，在加工温度下发生化学变化 或迅速分解产生一种或多种气体，使树脂发泡。
无机发泡剂
有机发泡剂
理想的化学发泡剂应该满足以下要求：
（1）分解温度必须在一定的狭窄范围之内，并接近聚合物的熔点 和硬化温度； （2）分解放出气体的速率必须足够高，并能够控制； （3）分解放出的气体和分解残渣必须无腐蚀性，无毒，不可燃。 气体应无不良气味，残渣应无色、不污染； （4）分解残渣应与聚合物相容性较好； （5）分解过程不应释放大量的热； （6）发泡剂本身本身产生的气体必须容易分散或溶解在聚合物中； （7）发泡剂本身和分解产物不应影响硫化速率或熔融速率； （8）分解速率不应受压力的影响；、 （9）分解气体在聚合物中具有低的扩散速率； （10）贮存稳定 （11）价格低廉
2.分解速率 3.反应热
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。
8.3.3 聚乙烯泡沫
PE交联机理：
11
⑶．PE交联泡沫塑料成型工艺
①聚乙烯软质泡沫塑料制品
以聚乙烯软质泡沫塑料卷材为例。
a.概述
PE软质泡沫塑料卷材是以LDPE为主要原料，经挤
出、压光、交联、发泡而成。 且具有闭孔泡沫结构，使其尤为适宜用作民用住
房、工业厂房、仓库、车辆、农业温室、温床的 保温材料，其使用温度为-35℃～80℃。/
亦难获得低密度的泡沫体。/
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发泡反应过程中脲链和脲基甲酸酯的相对含量，
决定聚氨酯泡沫塑料的软硬程度。 生产中的控制方法是： ①选用适当浓度和品种的催化剂； ②错开反应的次序，即采用二步法等。/
42
8.3.4.3．发泡工艺
聚氨酯泡沫塑料的发泡方法有：
一步法和二步法（预聚法）两种。 一步法是把所有的原料混在一起而形成泡沫塑 料。
45
生产时，按配方用量把聚醚树酯和其它原料 用计量泵送至附有高速搅拌器的发泡机混合 器内。 各组分均匀混合后，从器底部不断排出混合 物使其流到连续运转的传送带上。传送带衬
有纸张。
此时，混合物就在传送带上开始发泡，经传
送带运转通过烘道后，发泡即趋完全。
剥去纸张，在室温或70℃～100℃的温度下进 行熟化。最后经过裁切即得成品。/
17
卷取装臵：传动功率0.8kw。/
②聚乙烯硬质泡沫塑料制品
以PE硬质泡沫塑料游泳圈为例。
a.概述 PE硬泡沫塑料游泳圈是将LDPE加入一定 量的轻体碳酸钙、发泡剂、交联剂、催化剂以及 少量的紫外线吸收剂等物质，通过混炼、塑化交 联发泡和二次发泡等工艺而制得的制品。
它比PS泡沫救生圈成本低。PE泡沫游泳圈表皮坚 硬，又由于它是闭孔发泡材料，因此它不会因刺 伤而漏气，能长久地保持较好的飘浮性，比充气 式救生圈安全可靠，是一种理想的儿童泳具。/
泡沫塑料成型工艺
• (3)模压成型：将含有发泡剂的混合物放人模具中，经加热、加压发 泡成型。
• (4)浇铸成型：泡沫塑料的浇铸成型类似于金属的浇铸。将已经准备 好的原料(通常是单体、初步聚合或缩聚的预聚体或聚合物、单体的 溶液等)注入模具中使其固化(完成聚合或缩聚反应)，从而得到和模 具型腔相似的制品。
• (5)压延成型：将已经塑化好的塑料熔融物通过一系列相向旋转的加 热辊筒间隙，使物料承受挤压和延展作用，从而得到规定尺寸的连 续片状物。此后，再经过塑化发泡成为泡沫塑料制品。
聚氨酯泡沫塑料是 RIM生产技术的主要产 品之一
三.吹塑发泡技术
吹塑发泡技术是一种新工艺， 它的基本过程与普通塑料的 中空吹塑成型相似，主要步 骤如下。
(1)用挤出法或注射法生产预 成型坯件。
(2)将未发泡和少量发泡(注射 法)、已发泡(挤出法)的坯件 放入中空成型模具，闭模后 加热使坯件变软并完成发泡。
可促使泡沫稳定。
泡沫塑料成型工艺控制
• 一，聚苯乙烯泡沫塑料——利用 溶解液体为发泡剂的发泡法
• 聚苯乙烯泡沫塑料是泡沫塑料中 的主要产品之一。
• (一)聚苯乙烯泡沫塑料发泡方法 • 聚苯乙烯泡沫塑料主要采用物理
发泡法，以溶解液体为发泡剂制 造。 • (二)聚苯乙烯泡沫塑料成型方法 • 聚苯乙烯泡沫塑料成型方法主要 有模压成型、可发性珠粒模压成 型、挤出成型。
• (二)气泡增长 气泡形成之后，气泡内气体压力与其半径成反比，气泡越小，内 部压力就越高。当两个尺寸大小不同的气泡靠近时，气体从小气泡扩散到大气泡 而使气泡合并，并通过成核剂的作用大大增加了气泡的数量；加上气泡膨胀使气 泡的孔径扩大，从而泡沫得到增长。
• A:影响液体中气泡膨胀的因素 • (1)熔体黏度 • (2)熔体的弹性 • (3)发泡剂 • (4)气体扩散系数 • (5)气液界面张力 • (6)温度 • (7)压力 • (三)气泡的稳定和固化过程 气液相共存的体系多数是不稳定的。 • B:稳定气泡的方法有三种： • (1)提高熔体的黏弹性 (2)控制膨胀速度，兼顾气泡壁应力松弛所需时间。 • (3)在泡沫配方中加人表面活性剂，有利于形成微小气泡，减少气体的扩散作用，
• (4)浇铸成型：泡沫塑料的浇铸成型类似于金属的浇铸。将已经准备 好的原料(通常是单体、初步聚合或缩聚的预聚体或聚合物、单体的 溶液等)注入模具中使其固化(完成聚合或缩聚反应)，从而得到和模 具型腔相似的制品。
• (5)压延成型：将已经塑化好的塑料熔融物通过一系列相向旋转的加 热辊筒间隙，使物料承受挤压和延展作用，从而得到规定尺寸的连 续片状物。此后，再经过塑化发泡成为泡沫塑料制品。
聚氨酯泡沫塑料是 RIM生产技术的主要产 品之一
三.吹塑发泡技术
吹塑发泡技术是一种新工艺， 它的基本过程与普通塑料的 中空吹塑成型相似，主要步 骤如下。
(1)用挤出法或注射法生产预 成型坯件。
(2)将未发泡和少量发泡(注射 法)、已发泡(挤出法)的坯件 放入中空成型模具，闭模后 加热使坯件变软并完成发泡。
可促使泡沫稳定。
泡沫塑料成型工艺控制
• 一，聚苯乙烯泡沫塑料——利用 溶解液体为发泡剂的发泡法
• 聚苯乙烯泡沫塑料是泡沫塑料中 的主要产品之一。
• (一)聚苯乙烯泡沫塑料发泡方法 • 聚苯乙烯泡沫塑料主要采用物理
发泡法，以溶解液体为发泡剂制 造。 • (二)聚苯乙烯泡沫塑料成型方法 • 聚苯乙烯泡沫塑料成型方法主要 有模压成型、可发性珠粒模压成 型、挤出成型。
• (二)气泡增长 气泡形成之后，气泡内气体压力与其半径成反比，气泡越小，内 部压力就越高。当两个尺寸大小不同的气泡靠近时，气体从小气泡扩散到大气泡 而使气泡合并，并通过成核剂的作用大大增加了气泡的数量；加上气泡膨胀使气 泡的孔径扩大，从而泡沫得到增长。
• A:影响液体中气泡膨胀的因素 • (1)熔体黏度 • (2)熔体的弹性 • (3)发泡剂 • (4)气体扩散系数 • (5)气液界面张力 • (6)温度 • (7)压力 • (三)气泡的稳定和固化过程 气液相共存的体系多数是不稳定的。 • B:稳定气泡的方法有三种： • (1)提高熔体的黏弹性 (2)控制膨胀速度，兼顾气泡壁应力松弛所需时间。 • (3)在泡沫配方中加人表面活性剂，有利于形成微小气泡，减少气体的扩散作用，
塑料发泡成型工艺：第四章 通用泡沫塑料
操作步骤 ➢ 先从模腔通入0.1~0.2MPa蒸汽，预热30s ➢ 将脱模剂涂在模腔表面，通入压缩空气，将
珠粒吹入并填满型腔 ➢ 模具装在液压机上，控制蒸汽压力
0.15~0.2MPa，110~130℃加热约1min后，通 入冷却水。
二、乳液法泡沫塑料的生产工艺
原理：以乳液法聚合的PS粉状树脂为原料，与发 泡剂混合，加热加压使混合物熔结成毛坯，然 后加热发泡制成泡沫塑料。
EPS制品的制备
使用可发性PS粒料制造泡沫制品的生产过 程,通常分为预发泡、熟化与模塑三道工序。
2. EPS的预发泡
按加热方式不同，可分为： ➢ 红外线预发泡 ➢ 热空气预发泡 ➢ 热水预发泡 ➢ 蒸汽预发泡：密度大于0.012g/cm3 ➢ 真空预发泡：可生产密度小于0.012g/cm3的
EPS
烷、异戊烷 ➢ 阻燃剂 ➢ 其他助剂
2.工艺流程
浸渍工艺参数：体系内压力不超过1MPa；料温 80～90℃，恒温4～12小时（由颗粒大小决定）， 降温至40℃以下出料，冷却后用自来水清洗、吹 干。注意：不要烘干。
EPS珠粒要求：发泡剂含量约为6%（5.5～7.5％）， 表观密度0.68g/cm3，颗粒的直径范围0.25～2mm。 制造密度偏小的泡沫塑料制品时，宜用直径偏大 的珠粒。注意可发性聚苯乙烯珠粒储存时，一定 要密封包装，低温储存。
案例：EPS包装制品的制造
（1）主要设备 ➢ 包装成型机：液压机 ➢ 模具：材料为铝合金
➢ 加料喷枪
利用压缩空气通过束节增加压力，然后体积膨 胀，产生负压，使PS珠粒借压缩空气带入模 腔。
（2）操作步骤 ➢ 模具先通入0.1~0.2MPa蒸汽，预热30s ➢ 开启上下气箱板的出气口，用加料喷枪将珠粒
塑料注塑成型工艺基本知识 ppt课件
PPT课件
15
附：加工前要干燥的塑料常见几种塑料
PA、PES、PVA、PC、POM、ABS、AS、PET、PMMA、PS、MPPO、PEAK
塑料
•常
见
几 PS
种 塑
ABS
料 PA
的 干
POM
燥 PSF
条 件
* PC
*干燥温度℃ （参考）
70---80℃ 80---85℃ 80--100℃ 110--120℃ 120--160℃ 真空干燥箱110—120℃ 普通烘箱110—120℃
1塑料注塑成型基本知识主要内容一基本概念二塑料成型方法三生产塑料制品的五个完整工序四塑料制品的尺寸精度影响因素五热塑性塑料注塑成型工艺六热塑性塑料注塑成型过程缺陷形式及可能的因素七塑料的加工性八常用工程塑料性能及加工特点介绍一基本概念1塑料
塑料注塑成型基本知识
PPT课件
1
主要内容
• 一、基本概念 • 二、塑料成型方法 • 三、生产塑料制品的五个完整工序 • 四、塑料制品的尺寸精度影响因素 • 五、热塑性塑料注塑成型工艺 • 六、热塑性塑料注塑成型过程缺陷形式及可能的因素 • 七、塑料的加工性 • 八、常用工程塑料性能及加工特点介绍
翘曲变形、弯曲、 原料后收缩大。 模具温度导致产品冷却不均；
模具顶出机构不合理
加强筋过厚，
凹陷等
有异物（杂料）。注射压力过高或过低；保压时间过长； （顶点位置分布等）。 加强筋布局不
填料未混均匀。 注射速度过大或过小；
模具浇口数目及浇口大 均。
注射时间过程短；
小不合理。
产品在模内冷却时间过短；
定型工装固定不良
PPT课件
21
注塑过程（工艺）参数应关注：
《高分子材料成型加工基础》课件——项目六-泡沫塑料成型
① 低发泡塑料：ρ=0.4g/cm3以上，气体/固体＜1.5 ② 中发泡塑料：ρ =0.1～0.4g/cm3，气体/固体＜1.5～9 ③ 高发泡塑料：ρ= 0.1g/cm3以下，气体/固体＞9
● 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
将低沸点液体在高压下压入熔融状聚合物中，或在压力下将低沸点液体渗入聚合物颗 粒中，而后用减压或加热的方法使其在聚合物中气化和发泡。
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。
● 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
➢ 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
➢ 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)
发泡剂)在受热时产生的。
● 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。
● 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
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物理发泡法的缺点：某些过程所用设备投资较大。
工业上常用的是惰性气体发泡法和低沸点的液体发 泡法。
15
（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。 ①加入化学发泡剂 碳酸氢钠、碳酸铵、偶氮二甲酰胺(俗称AＣ 发泡剂)等： ②聚合物组分间相互作用产生气体发泡。 （PU）
5.5 泡沫塑料成型
1、概述 2、泡沫塑料的发泡方法及特点 3、泡沫塑料的成型工艺 4、泡沫塑料成型设备及选用 5、泡沫塑料制品
1
泡沫塑料制品
2
3
4
泡沫塑料是以塑料为基本组分而内部具有无数微 小 气孔结构的复合材料，是以塑料构成连续相并 以气 体作为分散相的两相体系。
泡沫均匀的泡体
强化成核过程的措施： 加成核剂、表面活性剂、提高气体在熔体或 溶液中的过饱和度。
22
（二）泡沫塑料的发泡原理
2、泡沫的增长
促使气泡增长的因素：溶解气体的增加，温度的升高， 气体的膨胀；气泡的合并。
阻碍气泡增长的因素：表面张力和塑料的黏度。 降低熔体的表面张力和黏度对泡沫增长有利。 但是如果熔体的黏度过低，会使泡孔壁膜减薄，使 泡孔易破裂。
可发性PS粒料
进入筒体
受热膨胀
18
（一）泡沫塑料的成型过程（PU为例）
（1）一步法
添加剂 聚酯或聚醚 异氰酸酯
熟化
混合
发泡
辊压
切片
成品
熟化目的：使聚合反应进行完全，聚合物分子量增 加，制品机械强度增加；多余催化剂挥发。
19
（2）两步法
•预聚法：聚醚型泡沫塑料
聚醚树脂与过 量的异氰酸酯
其它组分
预聚体
混合
发泡
熟化
制品
优点：原料组分黏度小；设备简单；生产周期短。 缺点：逸出较多异氰酸酯气体，生产过程难控制。
半硬质泡沫塑料，模量等于70～700 kg／cm2
硬质泡沫塑料，大于700 kg／cm2
11
2. 发泡方法和发泡原理
发泡方法
物理 化学
机械
12
(一)物理发泡法(PVC)
指利用物理原理发泡的方法。
①加惰性气体
高压 惰性气体
溶于熔融聚合物或 糊状复合物
减压、放气
膨胀、发泡。
13
(一)物理发泡法(PVC)
27
（二）泡沫塑料的发泡原理
化学发泡剂类型: 无机发泡剂 常用：碱金属的碳酸盐和碳酸氢盐， 优点：价廉，不降低塑料的耐热性，因对聚合物无
增塑作用。 缺点：不能与塑料混溶，分解气体的速率受压力的
影响大。
28
（二）泡沫塑料的发泡原理
有机发泡剂 常用的是一些加热后分解放出氮气一些物 质。如:偶氮二甲酰氨（AC）、AIBN等
优点： 密度低、比强度高，隔热保温、吸音、防震。
10
1、概 述
泡沫塑料分类方法 按其发泡倍数可分：高发泡（ρ<0.1g／cm3）、中 发泡（0.l～0.4g/cm3 ）和低发泡（ρ>0.4g/cm3 ）
按其结构分：开孔型泡沫塑料和闭孔型泡沫塑料。 按其硬度分：
软质泡沫塑料，弹性模量小于70 kg／cm2
②加低沸点液体（PS、PE）（可发性珠粒法） 先溶入聚合物颗粒中，然后将聚合物加热软化， 液体也随之蒸发气化而发泡。
③溶解可溶组分（溶解泡沫塑料） ④加入中空微球（组合泡沫塑料）
在塑料中加入中空微球后经固化而制成泡沫塑 料。
14
(一)物理发泡法(PVC)
物理发泡法的优点：毒性小；发泡剂的原料成本 低；没有发泡剂留下的残渣，因而对泡沫塑料性能无 严重影响。
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（二）泡沫塑料的发泡原理
3、影响泡孔结构的因素
①泡沫的稳定 控制泡沫增长和聚合物胶凝化的平衡。
稳定泡沫的方法 ： 一利用表面活性剂，降低表面张力，有利形成微细气
泡，减少气体的扩散作用，使泡孔稳定； 二提高熔体的黏度，防止泡壁进一步减薄来稳定泡沫。
物料的冷却或交联作用，能提高熔体黏度。
24
（二）泡沫塑料的发泡原理
②发泡剂的选择 a. 物理发泡剂
空气、惰性气体、低沸点液体 优点：无分解热，塑料不会烧焦和变黄； 缺点：不易分散均匀 b. 化学发泡剂
受热能释放出气体的物质。
25
（二）泡沫塑料的发泡原理
选择考虑因素 (1)分解温度：发泡剂应能在一狭窄的温度范围内
迅速分解 (2)分解速率：发泡剂的分解速率是随温度变化的。 (3)反应热量：有机发泡剂分解时是放热反应，而无机
优点：氮气的化学行为比较迟钝，在有机聚 合物中有较大的分散性。
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4.泡沫塑料成型设备
4.1 机械发泡设备 钢或不锈钢圆筒和搅拌系统组成。
顺转 桨叶向上 鼓泡 逆转 桨叶向下 出料
30
4.2 物理发泡设备
（1） 连续蒸汽预发泡机（PS为例）
预发泡
熟化
模塑
预发泡是凭加热使珠状物膨胀到一 定程度，以便模塑制品的密度得到 更多的降低，减少密度梯度形成的 倾向。
聚氨酯泡沫塑料的原料 (1)二异氰酸酯类 最多的是甲苯二异氰酸酯。 (2)聚酯或聚醚 (3)催化剂 为了加速聚氨酯的形成和混合物的发泡，
主要是叔胺类化合物和有机锡化合物 。 (4)发泡剂 异氰酸酯与水作用生成的二氧化碳。 (5)表面活化剂 为了降低发泡液体的表面张力以使成
泡容易和泡沫均匀，又使水(产生二氧化碳的)能 与聚酯或聚醚均匀混合.
20
（2）两步法
半预聚法
一部分多元醇与 全部异氰酸酯
混合
多元醇和水，催 化剂、表面活性 剂或其它添加剂 半预聚物
发泡
产品
21
（二）泡沫塑料的发泡原理
1、泡核形成
当气体在溶液中达饱和限度而形成过饱和溶液时， 气体又从溶液中逸出形成气泡，这些气泡仍分布在 聚合物溶液中，被浓稠液包围，形成气泡核。
大量均匀分布的气泡核
16
(三)机械发泡法
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，固化成为泡沫塑料。 如：聚甲醛、聚乙烯醇缩甲醛、聚醋酸乙烯、聚氯 乙烯溶胶等泡沫塑料。
工艺特点：待发泡的复合物必需处于液态或粘度 在一定范围内的塑性状态。
17
3 泡沫塑料成型过程及原理（PU为例）
发泡剂分解则是吸热反应。 (4)发泡剂分解的抑制和促进
26
（二）泡沫塑料的发泡原理
(5)发泡效率：有机发泡剂分解出的氮气比无机发泡 剂分解出的二氧化碳气体发泡效率高，
原因：二氧化碳对塑料泡壁的扩散速度比氮气高。 (6)发泡剂的并用 当有机与无机发泡剂并用时较单独
使用有机或无机发泡剂能显示较好的效果。
工业上常用的是惰性气体发泡法和低沸点的液体发 泡法。
15
（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。 ①加入化学发泡剂 碳酸氢钠、碳酸铵、偶氮二甲酰胺(俗称AＣ 发泡剂)等： ②聚合物组分间相互作用产生气体发泡。 （PU）
5.5 泡沫塑料成型
1、概述 2、泡沫塑料的发泡方法及特点 3、泡沫塑料的成型工艺 4、泡沫塑料成型设备及选用 5、泡沫塑料制品
1
泡沫塑料制品
2
3
4
泡沫塑料是以塑料为基本组分而内部具有无数微 小 气孔结构的复合材料，是以塑料构成连续相并 以气 体作为分散相的两相体系。
泡沫均匀的泡体
强化成核过程的措施： 加成核剂、表面活性剂、提高气体在熔体或 溶液中的过饱和度。
22
（二）泡沫塑料的发泡原理
2、泡沫的增长
促使气泡增长的因素：溶解气体的增加，温度的升高， 气体的膨胀；气泡的合并。
阻碍气泡增长的因素：表面张力和塑料的黏度。 降低熔体的表面张力和黏度对泡沫增长有利。 但是如果熔体的黏度过低，会使泡孔壁膜减薄，使 泡孔易破裂。
可发性PS粒料
进入筒体
受热膨胀
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（一）泡沫塑料的成型过程（PU为例）
（1）一步法
添加剂 聚酯或聚醚 异氰酸酯
熟化
混合
发泡
辊压
切片
成品
熟化目的：使聚合反应进行完全，聚合物分子量增 加，制品机械强度增加；多余催化剂挥发。
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（2）两步法
•预聚法：聚醚型泡沫塑料
聚醚树脂与过 量的异氰酸酯
其它组分
预聚体
混合
发泡
熟化
制品
优点：原料组分黏度小；设备简单；生产周期短。 缺点：逸出较多异氰酸酯气体，生产过程难控制。
半硬质泡沫塑料，模量等于70～700 kg／cm2
硬质泡沫塑料，大于700 kg／cm2
11
2. 发泡方法和发泡原理
发泡方法
物理 化学
机械
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(一)物理发泡法(PVC)
指利用物理原理发泡的方法。
①加惰性气体
高压 惰性气体
溶于熔融聚合物或 糊状复合物
减压、放气
膨胀、发泡。
13
(一)物理发泡法(PVC)
27
（二）泡沫塑料的发泡原理
化学发泡剂类型: 无机发泡剂 常用：碱金属的碳酸盐和碳酸氢盐， 优点：价廉，不降低塑料的耐热性，因对聚合物无
增塑作用。 缺点：不能与塑料混溶，分解气体的速率受压力的
影响大。
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（二）泡沫塑料的发泡原理
有机发泡剂 常用的是一些加热后分解放出氮气一些物 质。如:偶氮二甲酰氨（AC）、AIBN等
优点： 密度低、比强度高，隔热保温、吸音、防震。
10
1、概 述
泡沫塑料分类方法 按其发泡倍数可分：高发泡（ρ<0.1g／cm3）、中 发泡（0.l～0.4g/cm3 ）和低发泡（ρ>0.4g/cm3 ）
按其结构分：开孔型泡沫塑料和闭孔型泡沫塑料。 按其硬度分：
软质泡沫塑料，弹性模量小于70 kg／cm2
②加低沸点液体（PS、PE）（可发性珠粒法） 先溶入聚合物颗粒中，然后将聚合物加热软化， 液体也随之蒸发气化而发泡。
③溶解可溶组分（溶解泡沫塑料） ④加入中空微球（组合泡沫塑料）
在塑料中加入中空微球后经固化而制成泡沫塑 料。
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(一)物理发泡法(PVC)
物理发泡法的优点：毒性小；发泡剂的原料成本 低；没有发泡剂留下的残渣，因而对泡沫塑料性能无 严重影响。
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（二）泡沫塑料的发泡原理
3、影响泡孔结构的因素
①泡沫的稳定 控制泡沫增长和聚合物胶凝化的平衡。
稳定泡沫的方法 ： 一利用表面活性剂，降低表面张力，有利形成微细气
泡，减少气体的扩散作用，使泡孔稳定； 二提高熔体的黏度，防止泡壁进一步减薄来稳定泡沫。
物料的冷却或交联作用，能提高熔体黏度。
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（二）泡沫塑料的发泡原理
②发泡剂的选择 a. 物理发泡剂
空气、惰性气体、低沸点液体 优点：无分解热，塑料不会烧焦和变黄； 缺点：不易分散均匀 b. 化学发泡剂
受热能释放出气体的物质。
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（二）泡沫塑料的发泡原理
选择考虑因素 (1)分解温度：发泡剂应能在一狭窄的温度范围内
迅速分解 (2)分解速率：发泡剂的分解速率是随温度变化的。 (3)反应热量：有机发泡剂分解时是放热反应，而无机
优点：氮气的化学行为比较迟钝，在有机聚 合物中有较大的分散性。
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4.泡沫塑料成型设备
4.1 机械发泡设备 钢或不锈钢圆筒和搅拌系统组成。
顺转 桨叶向上 鼓泡 逆转 桨叶向下 出料
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4.2 物理发泡设备
（1） 连续蒸汽预发泡机（PS为例）
预发泡
熟化
模塑
预发泡是凭加热使珠状物膨胀到一 定程度，以便模塑制品的密度得到 更多的降低，减少密度梯度形成的 倾向。
聚氨酯泡沫塑料的原料 (1)二异氰酸酯类 最多的是甲苯二异氰酸酯。 (2)聚酯或聚醚 (3)催化剂 为了加速聚氨酯的形成和混合物的发泡，
主要是叔胺类化合物和有机锡化合物 。 (4)发泡剂 异氰酸酯与水作用生成的二氧化碳。 (5)表面活化剂 为了降低发泡液体的表面张力以使成
泡容易和泡沫均匀，又使水(产生二氧化碳的)能 与聚酯或聚醚均匀混合.
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（2）两步法
半预聚法
一部分多元醇与 全部异氰酸酯
混合
多元醇和水，催 化剂、表面活性 剂或其它添加剂 半预聚物
发泡
产品
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（二）泡沫塑料的发泡原理
1、泡核形成
当气体在溶液中达饱和限度而形成过饱和溶液时， 气体又从溶液中逸出形成气泡，这些气泡仍分布在 聚合物溶液中，被浓稠液包围，形成气泡核。
大量均匀分布的气泡核
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(三)机械发泡法
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，固化成为泡沫塑料。 如：聚甲醛、聚乙烯醇缩甲醛、聚醋酸乙烯、聚氯 乙烯溶胶等泡沫塑料。
工艺特点：待发泡的复合物必需处于液态或粘度 在一定范围内的塑性状态。
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3 泡沫塑料成型过程及原理（PU为例）
发泡剂分解则是吸热反应。 (4)发泡剂分解的抑制和促进
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（二）泡沫塑料的发泡原理
(5)发泡效率：有机发泡剂分解出的氮气比无机发泡 剂分解出的二氧化碳气体发泡效率高，
原因：二氧化碳对塑料泡壁的扩散速度比氮气高。 (6)发泡剂的并用 当有机与无机发泡剂并用时较单独
使用有机或无机发泡剂能显示较好的效果。