塑料发泡原理课件.ppt

1、2022-12-291 气发泡沫塑料的形成：是把气体溶解在液态聚合物中形成饱和溶液，然后通过成核作用生产泡沫。其泡沫的形成大体上分三个阶段：泡沫的形成、泡沫的增长、泡沫的稳定.塑料发泡原理塑料发泡原理2022-12-292发泡剂 用作微孔泡沫塑料生产的发泡剂，一般可分成物理型和化学型两类，这是按气体的产生是物理过程(即挥发或升华)，还是化学过程(即化学结构的破坏或其它化学反应)来划分 物理发泡剂：物理发泡剂一般是能溶于于聚合物母体的低沸点液体或气体。当增加体系的温度和(或)降低体系的压力时，使物理发泡剂沸腾，从而发挥它们的发泡作用。聚合物系统的化学性质和变形特性决定了可以采用的物理发抱剂的类型

2、。化学发泡剂：在热固性材料中，化学发泡作用常常通过链增长和交联反应形成挥发性副产物而实现，如在聚氨酯、酚醛塑料和氨基塑料中。相反，对于热塑性塑料，化学发抱是借助于相容的或很细的分散的化学物质，在高于聚合物配料温度，但又在加工温度范围内的相当窄的温度范围内，按所要求的速率分解而完成的。2022-12-293理想的分解型发泡剂应具有以下性能：发泡剂分解温度范围应比较狭窄稳定；释放气体的速率必须能控制并且应合理地快速 放出的气体应无毒、无腐蚀性和具有难燃性 发泡剂分解时不应大量放热 发泡剂在树脂中具有良好的分散性 价廉，在运输和贮藏中稳定 发泡剂及其分解残余物应无色、对发泡聚合物的物理和化学性能无影

3、响 发泡剂分解时的发气量应较大。2022-12-294发泡方法 物理发泡法 是指利用物理原理发泡的方法，包括以下三种：在加压下把惰性气体压入熔融聚合物或糊状复合物中，然后降低压力，升高温度，使溶解的气体释放膨胀而发泡。目前聚氯乙烤和聚乙烯泡沫塑科等有用这种方法生产的。优点是气体在发泡后不会留下残渣，不影响泡沫塑料的性能和使用。缺点是需要高的压力和比较复杂的高压设备。利用低沸点液体蒸发气化而发泡。把低沸点液体压入聚合物中或在一定的压力、温度下，使液体溶入聚合物颗粒中，然后将聚合物加热软化，液体也随之蒸发气化而发泡，此法又称为可发性珠粒法。目前采用该法生产的有聚苯乙烯泡沫塑料和交联聚乙烯泡沫塑料。

4、作发泡剂用的低沸点液体有：脂肪族烃类(丁烷、戊烷等)。含氯脂肪族烃类(如二氯甲烷)和含氟脂肪族烃类(如F11，F12，F114等)。此外，脂环烃类、芳香烃类、醇类、醚类、酮类和醛类等也可使用。引入气体的物理方法还有溶出法、中空微球法等。溶出法是将可溶性物质如食盐、淀粉等和树脂混合，成型为制品后，再将制品放在水中反复处理，把可溶性物质溶出，即得到开孔型泡沫制品，多用作过滤材料。中空微球法是将熔化温度很高的空心玻璃微珠与塑料熔体相混，在玻璃微珠不致破碎的成型条件下，可制得特殊的闭孔型泡沫塑料。2022-12-295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。包括

5、以下两种。（)发泡气体是由加入的热分解型发泡剂受热分解而产生的，这种发泡剂称为化学发泡剂。常见的有碳酸氯钠、碳酸铵、偶氮二甲酰胺(俗称A发泡刑)、偶组二异丁腊和N，N二甲基N，N二亚硝基对苯二甲酰胺等。化学发泡剂的分解温度和发气量，决定其在某一塑料中的应用。（）发泡组分间相互作用产生气体的化学发泡法。此法是利用发泡体系中的两个或多个组分之间发生化学反应，生成惰性气体(如二氧化碳或氮气)而使聚合物膨胀发泡。发泡过程中为控制聚合反应和发泡反应平衡进行，保证制品有较好的质量，尚需加入少量催化剂和泡沫稳定列(或称表面活性剂)。聚氨酯泡沫塑料常用此法生产。2022-12-296 机械发泡法 此法是采用强

6、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，固化成为泡沫塑科。为缩短时间可通入空气和加入乳化剂或表面活性剂。常用该法生产的有脲醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛、聚醋酸乙烯、聚氯乙烯溶胶等泡沫塑料。2022-12-297发泡原理发泡原理 （1）泡沫的形成：气体栽溶液 中过饱和逸出成核。加入成核剂有利于提高泡沫生成速度，提高泡孔细度。如PU发泡通入少量空气泡，PE发泡加入少量填料。（2）泡孔增长：增加溶解气体量和升高温度使气体膨胀，有利于促进泡沫生长。（3）泡沫的稳定：稳定有两个途径，一是加入表面活性剂降低界面张力，二是提高树脂黏度，如冷却和交联 202

7、2-12-298 液体与气体相混能否成为泡沫物主要决定于液体的性质。当液体与气体形成泡沫时，液体表面机会有很大增加。衡量的尺度是液、气界面张力与增加表面的乘积。从热力学角度说，这种能量的增加势必造成该系统物的不稳定。增加能量越大，稳定性越小，越会受到该系统物为维持稳定而进行缩小表面的自发过程所控制。所以，作为形成泡沫物的首要条件就是液、气的界面张力必须具有较小的数值。2022-12-299 界面张力并不是形成泡沫物的足够条件，实验证明，形成泡沫物的另一条件是液体必须具有多相性，且界面处的液体组分比率应与液体主体部分有所不同。实践表明：在纯液体中加入表面活化剂不仅能够满足这种条件，而且还能使液、

8、气界面张力降低，因此容易使液体成为泡沫物，并且能使泡沫大小均匀。表面活化剂的分子结构具有亲液和疏液两个部分，当它与液体和气体共存时，亲液部分向着液体，疏液部分向着气体，因此改善了液体和气体间的吸引力，从而降低了液体和气体间的表面张力。2022-12-2910 泡沫物是热力学不稳定体，它的持续时间不会很长。但这种持续时间应大于泡沫物中树脂成为固体所需的时间，否则无法支撑泡沫塑料。泡沫物的持续时间很大程度上决定于其中液体的性质。由于液体是泡壁的构成物，壁的机械强度越大，泡沫越能持久。所有具有凝胶结构的液体泡沫物的持久性具有有利作用。其次，组成泡壁的液体受自重会向下流动，使泡壁薄化以至破裂，因此应加

9、大液体黏度，增加泡沫物持续时间。在次，形成泡壁的液体不应有很大的挥发度，不然泡壁也会因液体不断的散失而破裂。因为液体黏度和挥发度都是温度的函数，所以还应控制温度。2022-12-2911 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，形成气泡的过程就是成核作用。这时，除聚合物液相外，产生了新相气相，分散在聚合物中，成为泡沫。如果同时还存在很小的固体粒子或很小的气泡，即所谓的第二分散相，就会有利于这一过程的形成。这种加入第二相的物质叫做“成核剂”。总结：（一）泡沫的形成2022-12-2912 气泡形成之后，由于气泡内气体压力与半径成反比，气泡越小，内部的压力越大。当两

10、个大小不同的气泡接近时，由于气体从小气泡扩散到大气泡，造成气泡合并，通过成核剂的作用增加了气泡的数量，加上气泡的膨胀扩大了泡孔的直径，从而泡沫得到增长。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。降低塑料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。（二）泡沫的增长（二）泡沫的增长2022-12-2913 泡沫物是热力学不稳定体，它不会持续很长时间，所以必须保证泡沫稳定。稳定泡沫的方法：一是利用表面活性剂，以降低其表面张力，有利于形成细泡，减少气体的扩散作用，使泡孔稳定；二是提高塑料熔体的黏度，防止泡壁进一步减薄来稳定泡沫。在发泡过程中，通过对物料的冷却或塑料的交联作用，都能提高塑料的熔体黏度。（三）泡沫的稳定（三）泡沫的稳定2022-12-2914