以塑料为基本成分,通过物理或化学方法填充大量气泡,即可得到泡沫塑料。与纯塑料相比,它具有密度小、比强度高、能量吸收能力强、隔音隔热性能好等一系列特点,已在交通运输、军工、航空航天、日用品等领域获得了广泛应用,如制作各种座垫、衬垫、床垫、梳芯、保温隔热材料、包装材料、防撞防震材料、装饰材料及建筑材料等。随着人们对泡沫塑料认识的进一步加深,新的品种将不断地被开发出来,其应用范围将进一步得到拓展。

  近年来,泡沫塑料的发展很快,在美国、日本、欧洲等国家和地区,无论是产量还是品种都在迅速增加。已实现工业化生产的泡沫塑料有聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PUR)、ABS、酚醛、脲醛、环氧树脂、聚碳酸酯(PC)等。聚丙烯(PP)性能较好,价格低廉,通过物理或化学发泡可以制得PP泡沫塑料,自1982年JSP公司首先开发成功PP泡沫塑料以来,目前在世界范围内已有JSP、BASF、GEFINEX等公司的多家工厂都在生产PP泡沫塑料,年销售量已达到数十万吨。

  1 聚丙烯泡沫塑料的成型

  根据泡沫塑料发泡成型中发泡动力的来源,一般可分为机械发泡、物理发泡、化学发泡三种类型。机械发泡是借助于机械的强力搅拌,使气体均匀地混入树脂中形成气泡。物理发泡则是借助于发泡剂在树脂中物理状态的改变,形成大量气泡。化学发泡是依靠发泡剂发生化学变化时产生气体使树脂发泡。PP发泡大多采用化学发泡,使用的发泡剂有偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二异丙酯等;亦可使用氮气作物理发泡剂进行物理发泡。

  泡沫塑料的发泡过程一般可以分为二个阶段:首先是在塑料熔体或液体中形成大量均匀、细密的气泡核,然后再膨胀成为所要求的泡体结构,最后固化定型将泡体结构固定下来,得到泡沫塑料。

  PP泡沫塑料常用的成型方法有挤出、注塑及模压成型等。

  挤出成型是泡沫塑料成型加工的主要方法之一,一般的异型材、板材、管材、膜片、电缆绝缘层等发泡制品都采用挤出成型。挤出成型过程中可以采用物理发泡或化学发泡两种发泡方法。物理发泡主要采用一些碳氟化合物及其混合物,以及其它的低沸点液体,另外,直接注入气体的物理发泡法也在PP泡沫塑料的挤出成型过程中得到应用。影响挤出成型发泡的工艺参数主要包括:挤出压力、挤出温度、物料在挤出机中的滞留时间、口模轴向压力等。一般来说,随着挤出压力的增加,泡孔尺寸减小,泡孔数量增加;高质量的发泡体只是在较窄的温度范围内才可能获得。熔体温度越高,聚合物熔体强度越低,泡内的发泡压力就可能超过泡沫表面张力从而使泡体破裂。必须根据特定的聚合物体系进行优化,确定一个适宜的发泡温度。延长物料在挤出机内的滞留时间,会使气泡的数目增加。

  注射发泡成型法属于一次成型法,可简化泡沫塑料制品的制造工序,其特点是产量高、质量好,特别适用于形状比较复杂、尺寸精度要求较高的制品。影响注射成型泡沫塑料制品质量的主要有材料配方、成型设备及工艺条件三个因素。在材料配方和成型设备确定后,决定制品性能的主要因素是工艺条件。压力、温度和时间是最重要的工艺条件。聚合物熔体中所溶解的气体能否游离出来形成气泡,熔体中已形成的气泡能否稳定,这两点与熔体压力密切相关,因为熔体的压力直接影响气体在熔体中的溶解度。当熔体所受外界压力增加,气体在熔体中溶解度增加,熔体中过饱和气体量减少,气泡的半径减小。压力的改变对熔体中气泡的增长或塌陷的影响非常敏感,通过控制压力来调节发泡过程是非常有效的。聚合物的物理状态是温度的函数,确定适宜的温度,对发泡成型非常重要,与温度相关的主要工艺参数为料筒温度、模具温度。般来说,提高熔体的出口温度有利于气泡的增长,但如果熔体温度过高,不仅会导致聚合物降解,还会引起熔体粘度下降。总的来说,熔体温度高,气泡直径增大,气泡数量减少。制品的发泡倍数一般随模温的降低而下降,提高模温可以改善熔体在模具中的流动条件,还可以改善制品的表面质量,提高制品的发泡倍数。但是冷却定型的时间将延长,不利于提高劳动生产效率。注射速率对发泡制品的泡孔均匀性、发泡倍数及表面质量都有较大的影响。聚合物熔体高速充模,可以获得大小均匀的泡孔,提高注射速率可以明显增大制品的发泡倍数。



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