发泡材料介绍

发泡材料一、发泡材料行业范畴高分子发泡材料属于新材料行业，由国家发展与改革委员会承担主要的行业管理与监督职能，具有制定行业政策，提供技术改造指导等职能。行业引导及服务职能由中国复合材料工业协会承担，行业协会主要负责技术指导与交流，供求关系调查，装备与原材料情况调研，经济评价与调研，协调行业内企业关系等方面。二、发泡材料分类发泡材料添加剂可分为化学发泡剂、物理发泡剂和表面活性剂三大类。化学发泡剂是经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体，并在塑料、橡胶、树脂、食品中组成中形成分散而较均匀细孔的化合物。化学发泡剂分为有机发泡剂和无机发泡剂。有机发泡剂主要有以下几类：.偶氮化合物；.磺酰肼类化合物.亚硝基化合物。无机发泡剂主要有以下几类：碳酸氢钠、碳酸钠是都属无机发泡材料，白色粉末，分解温度约为100-140℃,并放出部分CO2,到270℃时失去全部CO2。溶于水而不溶于醇。物理发泡剂：泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化，即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成，那么这种物质就称作物理发泡剂。常用的物理发泡剂有低沸点的烷烃和氟碳化合物。.正戊烷.正己烷.正庚烷.石油石（石脑油）.三氯氟甲烷（简称Freon11）.二氯二氟甲烷（简称Freon12）.二氯四氟乙烷（简称Freon114）表面活性剂阴离子表面活性剂水溶液在机械作用力引入空气的情况下，产生大量泡沫，在纸面石膏板、发泡混凝土领域大量应用。发泡剂均具有较高的表面活性，能有效降低液体的表面张力，并在液膜表面双电子层排列而包围空气，形成气泡，再由单个气泡组成泡沫。发泡剂的实质就是它的表面活性作用。没有表面活性作用，就不能发泡，也就不能成为发泡剂，表面活性是发泡的核心。常用的表面活性剂类有：.十二烷基硫酸钠（K12）.脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）.松香皂类发泡剂.动植物蛋白类发泡剂.纸浆废液等。发泡材料常见的3中分类：（1）按硬度分类可分为软质、硬质和半硬质3类。（2）按密度分类分为低发泡泡沫材料、中发泡泡沫材料和高发泡泡沫料。（3）按泡孔结构分类可分为开孔泡沫材料和闭孔泡沫材料。所含有的泡孔绝大多数相互连通的泡沫材料称为开孔泡沫材料。所含有的孔绝大多数互不连通的泡沫材料称为闭孔泡沫材料。1、软质发泡材料包括发泡橡胶和发泡塑料，由塑料（PE、EVA等）和橡胶（CR、SBR等）加入催化剂、发泡剂等通过物理发泡或者交联发泡工艺制备而成的。软质发泡材料具有缓冲、吸音、吸震、保温、过滤等特性。能够广泛用于电子产品、家电、汽车、体育休闲等领域，是一种新型高分子材料。塑料软质发泡产品主要包括聚氨酯（PU）、聚苯乙烯（PS）和聚烯烃三大类。聚氨酯产品中含有加工残留的异氰酸酯等对人体有害的物质，并无法回收利用，所以逐渐被取代。聚苯乙烯不腐烂、难回收，成为“白色垃圾”。联合国环保组织决定2005年起全球范围内停止生产和使用PS发泡材料。聚烯烃软质发泡材料包括PP、PVC、PE、EVA等发泡材料。其中PE和EVA的发泡材料应用最为广泛。PE具有原料丰富、性价比高、优良的耐热性、耐化学腐蚀性、易回收等特点；EVA具有良好的缓冲、抗震、隔热、防潮、抗化学腐蚀、无毒、不吸水等优点。软质发泡材料的下游市场包括：体育用品、电子、精密仪器、家电、汽车等领域。软质发泡材料在体育用品中主要利用其缓冲和抗震的特性，主要产品有鞋垫、鞋底、护垫、护膝、护腕、健身器材的手握套等。在电子、家电和精密仪器行业中主要是作为缓冲材料、密封材料、隔音材料、包装材料及保温材料使用。比如：笔记本电脑键盘垫片，麦克风周围，摩擦垫片等，起到防尘、吸收冲击、防止杂音等作用。汽车制造业中的保温、防水、抗震、隔音、内饰等多为软质发泡材料。2、结构泡沫材料主要有PVC、PET、PMI、SAN、PEI、PI、PUR等种类。目前PVC、PET两种材质的结构泡沫材料应用最为广泛。结构泡沫材料主要作为夹层结构的芯材使用，用于替代Balsa木和蜂窝板。其性能稳定、抗疲劳性能好，防水防霉变。结构泡沫材料应用于夹芯结构中可以大大增加力学性能，但几乎不增加重量。满足了风力发电机叶片、轨道交通车辆、船舶、飞机、建筑节能等应用领域对材料低密度、高强度的要求。在风力发电中，现在兆瓦级叶片采用的芯材都是PVC结构泡沫材料，占体积的85%，但是占叶片比重小。采购价格占原材料的三分之一，增加了刚度，降低了质量，减少了压力，降低了成本。在航空领域中，具有高力学性能和抗疲劳性能的结构泡沫材料制成的复合夹芯材料主要运用于飞机的中央翼、外翼、垂尾、平尾、机身地板梁及后承压框等。一是使结构一体化程度变高，二是减少了部件数，缩短了总装时间等；是飞机的机重降低了10%-40%，结构设计成本降低了15%-30%。在船舶工业中，结构泡沫材料主要用于船体、甲板和防水壁。具有低密度、隔音、抗冲击等特性。在轨道交通车辆中，结构泡沫材料主要运用在结构底板、车顶、侧板、车尾部等部位。就有隔音、保温、降低营运成本和节能环保等优势。在建筑中，结构泡沫材料制成的建筑板材，具有施工方便、隔音、保温、阻燃、耐腐蚀等多项特点，是新材料和传统材料的结合，目前已在国际上得到推广。三、发泡材料市场情况1、软质发泡材料我国的模压塑料发泡材料行业是20世纪80年代开始起步的，主要是日本和台湾地区的企业在大陆设立的独资或者合资企业生产。20世纪90年代，国内的企业逐渐掌握了塑料模压发泡技术，开始大规模生产。图一是2005年-2012年中国塑料软质发泡市场规模（亿元），图二是逐年的增长率情况。

\lnauynolDdenanunldlely\lnauynolDdenanunldlely0 " 1 " 1 ' 1 ' 1 '2004 2006 2008 2010 2012year从数据分析，2008年和2009年因为受到全球经济危机的影响，软质发泡塑料的规模增长率有所减缓，但是并没有影响整个行业的发展。2010年后又出现了高速发展的势头，2012年整个行业的产业规模将达到65.2亿元。常州天晟新材料股份有限公司年产发泡塑料60000立方米，发泡橡胶18000立法米；常州三和塑胶有限公司年产发泡塑料55000立方米；泉州三盛橡塑发泡鞋材有限公司年产发泡橡胶200000立方米；泉州至和织造有限公司年产发泡橡胶5010吨。2、结构泡沫材料图三是2005年-2012年全球结构泡沫材料市场需求量变化图。预计市场需求会持续稳步增加。瑞典戴伯（DIAB）公司和瑞士阿瑞克斯（AIREX）公司是全球最大的结构泡沫材料的生产商，瑞典戴铂（DIAB）公司占有64.72%的市场份额，其在昆山的公司年产量达到26500吨；而瑞士阿瑞克斯（AIREX）公司占有31.33%的市场份额，其在国内公司的产量为13000吨。常州天晟新材料股份有限公司可以年产3000吨。2010年有固瑞特公司开始试生产。由于结构泡沫材料的高端市场定位，加之高投入和高技术含量，使得很少有企业涉足这一领域，导致结构泡沫材料将持续供不应求的现状，两大巨头垄断这一行业的现状也仍将继续。但是在国内，下游企业和产业的飞速发展，比如风力发电、轨道交通系统、航空航天系统及建筑环保等产业，将进一步刺激本行业的发展，但是供不应求的现状在短期内仍得不到改善，供需缺口仍然很大。经过统计计算推测，2012年后每年风力发电行业对结构泡沫材料的需求量达到15000吨；动车列车对结构泡沫材料的需求达到600吨；轨道交通系统对结构泡沫材料的需求达到1500吨，船舶工业对结构泡沫材料的需求将逐步达到700吨，航空工业对结构泡沫材料的需求将逐步达到400吨。建筑行业对结构泡沫材料的需求将逐步达到6000吨。总体推测2012年，国内结构泡沫材料的需求将达到25000吨。可以看出结构泡沫材料的市场在逐步增大。四、发泡材料入行情况分析发泡材料对产品的质量和稳定性要求高，研发设计要求高，设备资金投入大。主要障碍集中在：1、技术壁垒：高分子发泡材料的开发需要丰富的高分子发泡经验和相关理论基础，目前的公司都对技术进行封锁。2、人才壁垒：高分子发泡材料的生产技术涉及了材料学、精细化工、合成力学、高分子加工工艺学等多方面的知识，具有丰富的研发设计生产经验的人很少，原有企业经过多年花费高成本培养了专业技术人才，新进入的企业很难在人员上满足发展要求。3、产品测试和检测壁垒：高分子发泡材料对性能要求较高，所以原有企业对于产品检测指标和检测方法实施封锁，导致新进企业无法完整的对所试生产的产品进行性能和结构检测，并建立完善的产品质量检测体系。其他还包括设备和资金问题，认证壁垒，行业内缺少统一的检测标准等方面。主要有利因素为：国家产业政策的支持；市场需求量大；我国高分子加工设备制造能力稳步提高。发泡材料的发展趋势是：一是发掘新的发泡高分子原材料，提高现有的发泡材料的性能，并降低成本；二是开发功能化的发泡材料，比如高保温、高隔热、导电性等性能；三是开发环境友好的新型发泡材料，四是优化成形加工方法和技术，表面改性处理。五、主要的发泡材料1、聚乙烯发泡材料（1）XPE（聚乙烯交联）又称架桥发泡棉，是一种新型环保材料，无毒、无味、隔音、吸音、隔热、焚烧时对大气无污染，回弹力好，可随意调整软硬度和厚度，重量轻等特点，是其他发泡棉类材料无可取代的，可热压成型，也可生产阻燃型。用途：A）各种运动器具：如头盔，护具，冲浪板，滑雪靴，溜冰鞋，地垫，登山包，运动包。B）汽车内饰：如车顶蓬，车门内侧，仪表四周，车灯内垫片，车装音响。汽车脚垫XPE等。该泡棉具有良好的可塑性，再加上其隔热，吸音，柔软与缓冲的特性，是目前先进国家车辆内装饰首选材料。C）日用品领域：文具，工具，医疗器械，化妆品的外包装和照相机音响的保护材料。也可用做箱包的内衬材料和家电，精密仪器，贵重物品等的防震包装和内衬材料。可全方位应用于运动鞋，功能鞋的衬材当中。口）空调制冷领域：其隔热性和优良的成型性能也可做空调内任意成型的形状，且外形美观，性能优越。如空调保温管，隔热异形件等。E）建筑隔热防水领域等。F）工业垫片及工业特种胶粘制品。（2）高发泡（EPE）包装材料EPE（聚乙烯）发泡包装材料是采用LDPE高压低密度聚乙烯树脂作为主要原料，经加热塑化，加入丁烷发泡剂，挤出发泡成型而制得制品，其生产发泡过程为物理发泡，生产过程中不发生有毒有害气体，无废品、废水产生，因而是一种环保行目，其制品包括管、片、棒、网等，单片的EPE发泡材料可通过压花复膜、热贴合增厚而使其用途扩大。由于EPE聚乙烯发泡片材、管料、棒料具有质轻、软、抗冲击、隔热、无毒等优良性，对于产品保护有抗冲击作用；成为我国发展很快的一种新型发泡包装材料。近几年来，国内广东、江苏、杭州、北京、上海、成都、温州、武汉等城市发展最快，平均每年以15-25%的速度增长，个别厂家每年至少增加2-3条线，国内目前年产量在3000吨以上的企业有30多家，最多的企业已有生产线20余条（含各地分公司）。用途产品应用大多在电子产品、、仪表、仪器、家俱、地板、玻璃、陶瓷等产品包装上，由于其具有质软、无毒、富有弹性、隔音、缓冲、防震的稳定优点，因而被广泛应用到各个行业。EPE包装材料无污染，且性能外观优异，用于高新尖端技术产品的内包装材料，如通信机器，机器人，数字式仪器仪表，电脑打印机，电脑主机，液晶显示器，等领域。现国内市场年需求PE材料约20-50万吨，市场缺口较大。2、聚丙烯发泡材料PP发泡从1980年才开始实现产业化，目前生产主要集中在意大利AMUT公司的挤出发泡PP片材、日本三井化学，日本古河PP发泡板、美国CSI公司、奥地利PCD聚合物公司、丹麦Bore-alis公司。国内的中石化少量生产，主要高端用料全部依赖进口。所以，目前我国发泡PP的工业化生产仍处于空白，所需材料仍然依赖进口，价格昂贵。如青岛塑料模具厂为国内多个汽车生产厂家生产汽车配件，该企业正在大量进口PP发泡材料用于生产汽车保险杠内衬（价格在5万〜6万元/t,而普通PP的价格在1万元八左右）。主要用途：A）BASF公司的NeopolenP系列发泡粒子、JSP公司的发泡PP、Gefinex化工有限公司的Vestocell系列发泡PP。美国将发泡PP主要用于汽车零部件的制造，欧洲也将60%的发泡PP用于制造汽车零部件，其余40%主要用于包装和其他行业。B）硬包装市场。2000年我国市场用各种果品、熟食品、半成品、净菜托盘达100亿个，如果这些食品包装材料采用发泡PP则需要PP发泡片材15万t以上，这将是一个极大的市场。过去不少电子产品、家电产品及许多易碎、易损产品的包装，主要使用PS泡沫塑料作缓冲衬垫材料，仅彩色电视机和彩色显像管2种产品1997年就使用PS泡沫塑料2万t，随着PS发泡材料的限制使用，该市场份额必将被其他环保缓冲材料所代替。C）一次性餐具市场由于PP在光、热和氧的作用下很容易降解；PP制品的制造过程中，如不加入抗氧剂等添加剂，是比较理想的一次性餐具用料。D）绝热材料市场据统计，2005年我国空调产量达到7469万台，冰箱产量达到3105.6万台，太阳能热水器达到1500万m2,随着空调、冰箱、太阳能热水器系统的普及，发泡PP作为空调管道等的绝热保温层的应用将会越来越广。E）缓冲材料市场F）建筑材料领域，随着我国构建节能型社会的具体措施的实施，越来越多的新型楼房的建造中将采用发泡材料衬垫，PP发泡材料优异的性能成为发泡衬垫的优选对象。此外，低发泡PP结构件今后在体育用品及设施、建筑模板、合成木材方面的应用也是一个巨大的潜在市场。下图为PP发泡材料在汽车中的应用探殴扛典娩 地瓶叠高胤固规 唾依久杭.眦轮JL门材.方冏盆.他他!ILb'fterttL@R靠珊・r・IB・工况触江若利.空调团喝加，地检上a闱**Mk,用m出一门时机敢鸾受旧脸属冲症一佬右内购件一后置改前也外■间3、聚氨酯发泡材料聚氨酯材料在汽车工业中的应用越来越广泛，已经成为汽车上用量最大的塑料品种之一，全球汽车制造业每年聚氨酯的使用量超过100万t。聚氨酯一般占车用塑胶的15%,平均每辆车的使用量为15kg,多数采用MDI系列产品。根据汽车构件的不同，聚氨酯以泡沫塑料、弹性体、胶粘剂等不同的形态和性能来适应不同的要求。比如聚氨酯泡沫塑料随着配方的改变，具有质量轻、隔热、回弹性好、舒适性好、低温性能好、耐用、安全性和吸振性较高等特点，其优越性是其他材料不能比拟的。用途：1）汽车表皮材料复合成车内顶棚、豪华仪表板、转向盘、座椅。BASF公司开发了一种用于汽车内部装饰的聚氨酯弹性体蒙皮材料（TPU）Elastoskin,用于仪表板和门板内饰件面层，其性能优于目前采用的聚氯乙烯（PVC）及其他蒙皮材料，成本比PVC等蒙皮材料还低，是PVC理想的替代品。2）仪表盘缓冲层造汽车仪表板以及扶手、门柱等部件的防护垫层材料。3）汽车骨架材料门内饰板、衣帽架、仪表板骨架和顶棚骨架等。RIM、RRIM技术成型的聚氨酯制品在汽车上主要用于转向盘。保险杠、车身壁板，发动机罩、行李箱盖。散热器格栅、挡泥板、扰流板等。RRIM制品的质量只有钢材的55%,但零件表面质量和尺寸稳定性需进一步改进，用量不是很大。4）汽车的座垫、靠背和头枕一汽集团富奥公司已采用3组分混合技术生产出双硬度和多硬度泡沫，技术在国内居于领先地位。5）车门扶手6）转向盘总成7）汽车顶棚、门内板8）密封用聚氨酯泡沫塑料在汽车的暖风空调系统、仪表板总成，电器部分或其它部位都有一些矩形软质聚氨酯泡沫塑料的密封块。车身A、B柱空腔泡沫浇注，有的用减振膨胀胶片，以减少车身的振动和噪声。9）微孔聚氨酯用作车底板减振垫微孔聚氨酯泡沫塑料有望在大多数车体中替代橡胶材料用作车身底板减振垫，北美汽车制造厂正在努力使汽车更加安静和舒适。减振垫安装在车的底盘上，用于隔离车体与框架，以改善乘车及驾驶质

量。微孔聚氨酯是独特的隔音、消振（NVH）的革新材料。10）冷藏车保温层每台车估计用量在20kg每台车估计用量在20kg左右。4、高弹性EVA交联发泡材料乙烯一乙酸乙烯共聚物（EVA）交联发泡材料具有密度低、物性良、耐候性好、无毒等特点,近年来发展十分迅速。近年来国内外对EVA交联发泡材料的研究较多，如冯绍华对影响EVA交联发泡的各种因素进行了研究,Z.Ghazali对EVA/NR二元体系的辐射交联进行了研究。而针对高弹性EVA交联发泡材料的研究相对较少。高弹性EVA交联发泡材料兼具许多不同发泡材料的优点,如具有EVA交联发泡材料的低密度,PU发泡材料的高弹性，具有十分重要的意义。用途：1）运动鞋底2）运动休闲用品及箱包内衬材料5、PVC发泡材料PVC发泡材料是一种比较常见的发泡材料，其工业化生产已趋向成熟，且国内生产厂家较多。用途：交通运输业：轮船、飞机、客车、火车车厢、顶蓬、厢体芯层、内部装璜用板。建筑装璜业：建筑物外墙板、内装饰用板、住宅、办公室、公共场所建筑物隔间、商用装饰架、无尘室用板、吊顶板、家庭厨柜、吊柜和家居。广告业：网板印刷、电脑刻字、广告标牌、展板、标志用板。工业应用：化工业防腐工程、热成型件、冷库用板、特殊保冷工程、环保用板。其它用途：模板、运动器材、养殖用材、海滨防潮设施、耐水用材、美工材料、6、聚苯乙烯（PS）发泡材料聚苯乙烯发泡塑料具有优异的性能，其最大的用途就是一次性餐具，其次是墙体保温材料。但由于其污染，对人体有害，各国都在降低PS一次性餐具的用量。XPS墙体材料用量很大，性能卓越。①建筑外墙和屋面保温隔热领域对XPS板需求巨大。从2008年〜I]2010年我国每年新建建筑的施工面积约为3.5亿这其中有一半采用保温隔热墙体及屋面保温系统，就约需保温板31万t,由此板市值每年可高达84亿元。②路面和