聚苯乙烯泡沫塑料结构及特性分析

EPS及PS泡沫塑料配方料选用适当的配方及成型工艺可制作结构泡沫塑料的制品。现举例如下。

1.填充HIPS结构泡沫塑料

用HIPS树脂（HI-76），以2-甲基苯乙烯作发泡剂，以热塑性弹性体等为改性剂配制的配方料采用低发泡注射成型工艺即可制成填充HIPS结构泡沫塑料制品。制品泡孔细密，分布均匀，具有良好的抗冲击性、韧性、耐热性和抗蠕变性，且表面平整光滑，可作轻质结构件。

2.EPS结构泡沫塑料板

EPS原料采用二次发泡及熟化工艺可制成结构泡沫板，其工艺流程如图14-43所示。

图14-43 EPS结构泡沫塑料板工艺流程

（1）成型工艺 以FX251型（阻燃2号EPS原料，发泡剂含量为6.2%，OI值为31%，粒径1.47～1.70mm）为例，其成型工艺如下：

1）预发泡。预发泡温度为90～105℃，蒸汽压力为0.2MPa，搅拌速度为51r/min。第一次发泡后密度达22～23kg/m³，熟化8h后第二次发泡，密度达15.5～16.0kg/m³，发泡倍率为45～50。

2）熟化。预发泡后熟化温度为25℃，熟化时间为8～24h。让空气充分渗入泡孔中，消除真空泡，使泡孔内外压力平衡，干燥珠粒，提高弹性及回弹性。熟化温度及时间需严格控制。温度高发泡剂挥发损失大，温度低，空气渗透性小，都不利于发泡成型。熟化时间与温度及粒料密度有关。温度低、密度小，则熟化时间长。另外，粒料干燥度高，则空气渗透快，熟化时间短。

预发泡和熟化工序中应控制预发泡熟化后的预发泡料密度，它直接影响制品密度及性能，一般预发泡密度略高于制品密度。

3）成型。熟化料在发泡机中加热加压，软化膨胀粘结成板材。制品密度与预发泡料密度和蒸汽压力有关，应按预发泡料密度和选择压力来控制制品密度。一般压力为0.06～0.25MPa，加热时间为35～40s，冷却时间为420～480s。

成型压力大小影响泡孔结构，直接影响制品热导率、吸水性和压缩强度，如压力增高，则孔壁变厚，热导率提高，吸水率下降，压缩强度增大（但超过最大值后会下降）。

冷却时间长短对制品密度及性能影响不大，但冷却时间过长会影响制品尺寸精度和生产率，冷却过快则表面不光滑。

（2）EPS结构泡沫塑料板的性能 制品密度对其性能有直接的影响。密度大，泡孔小，孔壁厚，结构规整，泡孔连接紧密，稳定性好，对压缩负载抵抗力强，强度高。另外，密度大，泡孔小，泡壁厚，吸水性也小。而且在密度小时，随着密度增大，热导率会下降，但到极限值后密度再增大，热导率反而会随之增大。EPS结构泡沫塑料物理力学性能见表14-54。

表14-54 EPS结构泡沫塑料物理力学性能

（3）EPS结构泡沫塑料板的应用 EPS结构泡沫板为轻质半硬多闭孔结构，由无数闭孔组成，含97%以上的空气，热导率低，冲击强度高，吸水性小，它隔声，耐老化，抗静电，阻燃，可广泛用于缓冲包装、建材、保温隔热和漂浮器具。

1）制品可用于以下场合：

①用于房屋建筑、冷热管道、汽车、机车、船舶、冷藏库、电气、军用兵器、炮弹等的外包装，以达到保温、隔热、隔声和防振的目的。

②用于救生设备、浮标以及海上围油栏，以减少油船卸油时对水域的污染，是优良的漂浮材料。(www.xing528.com)

③代替铸造机械部件中的木模，用于实型铸造和精密铸造。

④与其他多种材料进行复合，制成建筑物中内外墙体材料，代替红砖使用。

⑤用于美术艺术雕刻造型，舞台布景，电影、电视道具，制作动物标本及工艺美术品的内衬等。

⑥由于其微波穿透损耗率极低，可用作雷达和微波通信部件。

⑦其泡沫珠粒还是一种新型的过滤材料，可用于种子发芽和水面育秧等。

2）EPS泡沫塑料产品的废弃物可用于以下场合：

①捣碎后作土壤改良剂，用于改进粘性太大的土壤。还可与粘土混在一起用作制砖或直接与水泥等混合，浇成轻质水泥地面、屋顶或预制板。这种材料具有阻燃性并能防霜。

②用作路基底层修筑路面，能使修建在承载能力很差的土壤上的道路具有优良的性能。

③常温下裂解制成PS树脂，可替代传统的醇酸漆、酚醛漆等产品。

④用解溶剂型解质法消泡工艺进行消泡回收处理，消泡后的物料运往有关塑料制品厂和粘结剂厂使用，效果良好。

⑤利用固体废弃物再生资源处理设备及技术将废EPS和废木屑混合，可生产出木屑含量超过50%的超级木材，这种再生木材制成的器具具有天然木材的全部功能。

3.XPS泡沫塑料板

XPS泡沫塑料板是用PS泡沫塑料配方料，通过可控挤出发泡成型制得的结构泡沫塑料板。它具有优异的和持久的绝热功能和抗蒸汽渗透性，压缩强度优良，易于加工安装，是一种新型的绝热材料，所以得到了广泛的使用。

美国道化学公司、欧文斯康宁公司和德国巴斯夫公司均有专利产品。我国的南京、江苏和北京等地也引进了生产线，其产品已投放市场，广泛用作大型建筑物绝热建材和保温防水材料等。

（1）XPS泡沫板的性能 XPS泡沫板是由挤出机连续挤出成型的，其泡孔结构呈一体性，而不是EPS板的泡孔为粘结结构，故XPS具有十分完整的闭孔结构，粒子间没有空隙，性能优异。

1）持久的保温隔热性。XPS的热导率低，板厚为25mm时热导率为1.16W/（m·K）；板厚50mm时热导率为0.58W/（m·K），板厚为75mm时热导率为0.38W/（m·K），且热导率在相当长时期内可保持不变，绝热性能5年内可保持90%～95%。

2）抗湿、抗蒸汽渗透性优异。XPS为闭孔结构，吸水率极低（0.3%～0.5%，体积分数），水蒸气透过率为63mg/（Pa·s·m²）。在低温恶劣的潮湿环境中都可保持优异抗湿性和绝热性。其抗湿及抗渗透性优于EPS和SPU，适用于作地下室保温和路基处理等防潮、防渗水材料。

3）压缩强度高。其压缩强度可达150～750kPa，密度大，强度高，可供不同用途选用，如作墙体保温和地基处理时可选用250kPa的材料；作路面、承重屋顶、停车场和机场跑道时可选用大强度XPS料。

4）加工性好。XPS板材为连续生产制品，一般宽度为600～1200mm，厚度为20～100mm，长度可按需调节，且可进行切割、切削加工等二次加工制作各种形状的制品。

（2）XPS板材的应用 XPS板材主要用作隔热、保温、防水和抗压建材，如作墙体隔热保温层；作地下墙体防潮、防水层，即将其置于地下建筑基层之下，可降低基础冰霜渗透、吸水、防止地面冻胀（尤其在寒冷地区更有效）等。可用XPS板与石膏板等材料组成屋面内保温或外保温复合结构；用于公路、机场跑道和停车场路面，可防止路面返浆，可提高抗压能力。XPS板还可用于冷库等低温储存设备中，在结冰、解冻和冻融等环境中保持性能不变。