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泡沫塑料的组成及其影响因素

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:泡沫塑料由树脂、填料和助计三部分组成。树脂是决定泡沫塑料性能的基本因素,所以必须根据泡沫制品的要求及成型工艺方法选用适当品种的树脂。此外,还有丙烯酸类树脂、醋酸纤维素树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、乙烯-醋酸乙烯树脂等,也可用于配制泡沫塑料。泡沫塑料的交联度一般为30%~80%,交联度小于30%的泡沫易破裂,而交联度大于80%的粘度增大,发泡过程难以进行。

泡沫塑料的组成及其影响因素

泡沫塑料由树脂、填料和助计三部分组成。

1.树脂

目前的成型技术几乎可将大多数热塑及热固性树脂都可配制成泡沫塑料。树脂是决定泡沫塑料性能的基本因素,所以必须根据泡沫制品的要求及成型工艺方法选用适当品种的树脂。常用作泡沫塑料的树脂可分为下列几种:

1)热塑性通用树脂,有PS、PVC、PE和PP等。

2)工程用树脂,有PA、F4、ABS、PC及改性树脂。

3)热固性树脂,有PU、PF、EP、DAP、UF和吡喃树脂。

4)耐高温树脂,有PI、SI、乙烯咔唑树脂、聚苯并咪唑、聚异氰脲酸酯和PU/SI。

5)功能性树脂,有导电塑料和阻燃塑料等。

6)微孔泡沫料用树脂,有PS、SAN、PVC、PE、聚丁二烯(PB)、PP、PC、PET和PBT等。

此外,还有丙烯酸类树脂、醋酸纤维素树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、乙烯-醋酸乙烯树脂等,也可用于配制泡沫塑料。其中,常用料有PE(简写EPE,俗称珍珠棉)、PP(EPP,俗称保力龙)、PS(EPS,俗称拿普龙)、软质PU(俗称海绵)、硬质PU(俗称黑料)、UF(俗称花泥)、EVA(俗称鞋底料)及PF、UF、EP和UP等。

2.填料

为了改善泡沫体的性能也可采用各种填料组成填充改性泡沫塑料。常用填料有短纤维增强材料(如玻璃纤维)、无机填料(如CaCO3炭黑、碳素纤维、钢丝)、空心玻璃微珠及有机填料等。

3.助剂(www.xing528.com)

为了得到理想的气泡结构,改善加工性和制品使用性能,必须选用不同性能的助剂并使其按一定的比例与树脂相配,才能组成有实用价值的塑料。助剂品种很多,主要品种如下:

(1)发泡剂 用于使粘流状态的塑料形成蜂窝状泡孔结构的物料,可分为固体、气体、液体或几种物质的混合物。它们在外界条件作用下(如升温、减压时)发生物理化学变化而产生气体,使熔体中充满气体形成泡孔。故发泡剂又可分为物理发泡剂和化学发泡剂。物理发泡剂,如CO2、N2等不活泼气体,是靠自身物理变化而产生气体的所采用的方法即物理发泡法。化学发泡剂,包括碳酸氢钠、碳酸铵等无机发泡剂和有机发泡剂,是靠发泡剂与其他物质发生化学反应时产生气体,所采用的发泡方法即为化学发泡法,目前常用有机发泡剂。

(2)增塑剂 增塑剂的品种很多,且有不同功能,应按制品性能和成型工艺性需要选择。在改变聚合物加工性方面,它可提供扩大加工温度范围,降低熔融温度、玻璃化温度、软化温度和粘流温度,减少粘度,提高流动性,增加聚合物可塑性等功能。

在改变物性方面,它可提高柔顺性、耐寒性和耐热性等,且有耐寒、耐热、无毒和电绝缘等不同性能的品种可供选用。常用品种有邻苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸酯类(低温柔顺性)、磷酸酯类(阻燃)、环氧酯类(耐热、耐低温)和含氯类(电绝缘、阻燃)等。

(3)稳定剂 稳定剂在塑料加工、使用和储存过程中具有抗热、光、氧、机械力、霉菌等外力侵蚀和破坏,或防止降低聚合物性能的功能。按其性能可分为热稳定剂(如碱式铅盐、金属皂类、有机锡化合物)、光稳定剂(如紫外线吸收剂、紫外线猝灭剂、光屏蔽剂等)、抗氧化剂(如胺类、酚类、硫代酯和亚磷酸酯)等。

(4)润滑剂 润滑剂可分为外润滑剂及内润滑剂两种。外润滑剂在加工时可在金属表面和聚合物界面之间形成润滑界面,减少彼此间粘附和摩擦(如高熔点石蜡、液状石蜡、聚乙烯蜡、有机锡脂肪等)。内润滑剂微溶于聚合物内,可降低熔体粘度,提高流动性(如硬脂酸、金属皂、硅油和有机锡脂肪等)。常用的润滑剂品种有石蜡、有机锡脂肪、金属皂、硬脂酸盐类(如硬脂酸钡、硬脂酸铅、硬脂酸钙、硬脂酸镉、硬脂酸镁、硬脂酸锌等盐类)等。

(5)交联剂 用于使线型大分子或带支链的线型分子聚合物分子间发生交联反应变成网状结构,从而可改变物料力学性能和熔体流变性能(如粘度变大,流动性下降)。交联方法可分化学法及物理法。化学法用化学交联剂,利用化学反应发生交联。物理法用辐射方法使交联剂发生反应。泡沫塑料的交联度一般为30%~80%,交联度小于30%的泡沫易破裂,而交联度大于80%的粘度增大,发泡过程难以进行。常用交联剂,如有机过氧化物(过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯)等。助交联剂是提高交联效果的,主要有胺类、醌类、甲基丙烯酸脂等。交联剂常用于加工PP、PE等泡沫塑料制品及部分热固性泡沫塑料,需按不同树脂性能选用,要注意交联温度必须与发泡剂发泡温度相匹配,如果交联过早过快,则难以充分发泡。

(6)成核剂 成核剂是用于发泡起始时,使气泡聚集形成气泡核(即原始微泡)并由此发展成气泡的物质。有的成核剂自身还具有发泡作用。常用成核剂为滑石粉、CaCO3柠檬酸、和金属粉等粉状料。其加入熔体中形成的界面可成为成核点,也可由发泡剂分解产生热量而形成核点,还可用金属粉散热性形成核点,需按不同泡沫塑料配方组分选用。

(7)其他助剂 按泡沫塑料性能要求还可选择阻燃剂、着色剂等各种助剂,以提供各种性能。

总之,助剂的品种很多,即使同类助剂还有不同的性能之分,只有当树脂品种、助剂品种、配比、成型工艺及工艺条件互相匹配时才能有效。

另外,随着泡沫塑料合成技术的发展,目前还开发了许多新型树脂和发泡剂等材料,如高熔体强度的PP塑料,各种代替异氰酸酯(CFC)系列的新型无毒、无污染的发泡剂及具有促进发泡、稳定泡孔、提高润滑和抗静电等各种功能的发泡功能母粒料等。

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