《塑料成型工艺》-第七章 发泡成型

第七章发泡成型1.发泡成型原理一、发泡成型概述发泡成型是指将发泡性助剂直接填入树脂内，使其受热熔融，形成气液饱和溶液，通过成核作用，形成大量微小泡核，泡核增长，制成泡沫塑件。常用的发泡方法有三种：物理发泡法，化学发泡法和机械发泡法。泡沫塑料就是以塑料为基础而内部含有无数微小泡孔的塑料制品，又称为微孔塑料或多孔塑料。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：泡孔互相分隔按软硬程度软质泡沫塑料硬质泡沫塑料半硬质泡沫塑料按发泡程度0.4g/cm30.1g/cm3高发泡中发泡低发泡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。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。三、发泡成型原理气泡的形成气泡的膨胀气泡的稳定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。1.气泡的形成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。2.气泡的膨胀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。3.气泡的稳定发泡成型2.物理发泡一、物理发泡概述物理发泡指利用物理原理发泡，方法如下：（1）惰性气体发泡法

在加压条件下把惰性气体压入熔融塑料或糊塑料中，然后降低压力，升高温度，使溶解气体释放、膨胀而形成气泡（2）低沸点液体发泡法

利用低沸点液体蒸发气化进行发泡，将低沸点液体压入聚合物中或在一定压力、温度下使聚合物软化，液体也随之形成气泡，使聚合物发泡。二、物理发泡的特点优点：操作中毒性较小；用作发泡的原料成本较低；发泡剂无残余体，因此对泡沫塑料的性能影响不大。缺点：生产过程所用设备投资较大。物理发泡剂又称挥发性发泡剂。一般是能够溶于树脂的低沸点液体或易升华固体，当树脂受热升温时，它们挥发或升华产生大量气体，使树脂发泡，在此过程中，发泡剂仅是物理形态发生了变化，化学组成不变。三、物理发泡剂（1）挥发性液体

其发泡过程是将气体溶解在聚合物或聚合物溶液中，使其饱和，然后通过降压或加热使材料发泡。气体有氮气、氢气、二氧化碳和空气等。（2）挥发性固体（3）惰性气体发泡成型3.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、发泡剂的并用高温型发泡剂低温型发泡剂分解温度决定了一种发泡剂的应用范围，限制了发泡加工的条件其加工。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。1.分解温度2.分解速率有机发泡剂