最新发泡塑料配方pepvcpp及配制技术问答Word文件下载.docx
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•原料:
聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛、环氧、有机硅、聚乙烯缩甲醛、醋酸纤维素和聚甲基丙烯酸甲酯等。
应用:
•常见泡沫塑料分类
硬质
软质
开孔
闭孔
酚醛塑料
聚氯乙烯
脲醛塑料
聚苯乙烯
聚氨酯
有机硅塑料
聚氯乙烯薄片
聚乙烯醇缩甲醛
乙酸纤维素
聚乙烯
环氧塑料
泡沫塑料的发泡方法及原理
一、泡沫塑料的发泡方法
(一)物理发泡法
1、惰性气体发泡法
利用氮气、二氧化碳等无色无臭、化学活性较弱,很难与其它元素化合的惰性气体,在较高压力下,使其溶于熔融状态聚合物或糊状复合物中,而后在减压下使溶解气体释放出而发泡。
2、低沸点的液体发泡法
低沸点液体在高压下,压入熔态聚合物中,或掺入聚合物颗粒中,而后再减压或加热,使其在聚合物中汽化和发泡。
目前作为发泡剂使用的低沸点液体有:
脂肪族碳氢化合物如丙烷、丁烷等;
含氯和含氟的脂肪族的碳氢化合物如一氯甲烷、二氯甲烷、三氯氟甲烷(氟里昂)等对大气臭氧层破坏,目前已限制使用。
它们的沸点大都在100℃以下。
3、溶出发泡法
先将细小颗粒的物质(如食盐和淀粉等)混入聚合物中,而后用溶剂或伴以化学的方法使其溶出而成为泡沫物。
(如混在PVC中的淀粉,可先用水浸泡使其溶胀,而后再用热的稀硫酸处理,使其水解为糖,溶出成为PVC发泡物)。
4、交联发泡法(组合泡沫塑料):
先将微型(直径20~250μm,壁厚2~3μm)的空心玻璃球、陶瓷球、空心塑料(如酚醛树脂)微球埋入熔融的聚合物或液态的热固性塑料中,而后通过冷却或交联作用固化成为泡沫体。
5、烧结发泡法:
将疏松的粉状热塑性塑料烧结在一起,使其分解放出气体成为泡状物。
物理发泡法的优点:
操作中毒性小;
发泡剂的原料成本低;
没有发泡剂留下的残渣,因而对泡沫塑料性能无严重影响。
物理发泡法的缺点:
某些过程所用设备投资较大。
工业上常用的是惰性气体发泡法和低沸点的液体发泡法。
二、泡沫塑料的发泡原理
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。
发泡剂可预先溶解在液态聚合物中,当温度升高、压力降低时,就会放出气体,形成泡沫。
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.
(一)泡沫的形成
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”。
(二)泡沫的增长
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。
(三)泡沫的稳定
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。
常用作为发泡剂的低沸点液体
发泡剂名称
相对分子质量
密度/(g/cm3(25℃)
沸点/℃
蒸发热/(J/g)
戊烷
72.15
0.616
30~38
360
异戊烷
0.613
9.5
---
己烷
86.17
0.658
65~70
异己烷
0.655
55~62
丙烷
44
0.531
-42.5
丁烷
58
0.599
-0.5
二氯甲烷
84.94
1.325
40
二氯四氟乙烷(F114)
170.90
1.440
3.6
137
三氯一氟甲烷(F11)
137.38
1.476
23.8
182
三氯三氟乙烷(F112)
187.39
1.565
47.6
147
二氯二氟甲烷(F12)
120.90
1.311
-29.8
167
名称
化学式
分解温度℃
产生气体
碳酸氢钠
NaHCO3
60~150
CO2、H2O
碳酸氢铵
NH4HCO3
40~120
CO2、NH3、H2O
碳酸铵
(NH4)2CO3
36~60
亚硝酸钠
NaNO2
不稳定
--
硼氢化钠
NaBH4
400
H2
外观
分解T℃
发气量(ml/g)
用途
偶氮而甲酰胺
橙黄色粉末
195~210
190~240
偶氮二异丁腈
白色粉末
98~102
120~140
偶氮二甲酸钡
240~250
170~175
偶氮二羧酸钡
250~300
177
PPHDPE、ABS
偶氮甲酰胺甲酸钾
175~185
400~430
PVC
DPT(发泡剂H)
200~205
232~252
PE、PS、ABS
NTA、DNTA
黄色固体
90~105
126
OBSH
白色细粉
157~162
115~135
TSH
103~111
105~125
PVC、PE、等
发泡配方组分
•发泡助剂是一类与发泡剂并用,可调节发泡剂分解温度与分解速度,并能改进发泡工艺、稳定泡沫结构和提高泡沫质量的一类助剂。
按其作用不同可分为发泡促进剂、发泡抑制剂、泡沫稳定剂及催化剂等。
•发泡促进剂是指可以降低发泡剂分解温度的一类物质,具体品种有:
锌化合物、铅化合物、镉化合物、有机酸、尿素与其衍生物以及氨基化合物等。
•发泡抑制剂能使发泡剂钝化,延长发泡开始时间。
常用的有有机酸、酰卤、酸酐、多元酚、多元醇、含氮化物、含硫化物、磷酸盐、亚磷酸盐等。
泡沫稳定剂为一类表面活性剂,它是可以稳定泡沫结构及改进发泡质量的一类助剂,其作用机理为降低发泡液体的表面张力,使之可以产生大量小气泡并控制小气泡分布均匀,自动修复泡孔壁的薄弱处,使之不破泡。
泡沫稳定剂用于液体树脂,如PU、PF等发泡配方中,是液体树脂发泡配方中必不可少的组分之一。
泡沫稳定剂的主要品种有有机硅类、多元醇类、硅酮类、磺化脂肪醇、磺化脂肪酸及其它非离子表面活性剂等,加入量一般为0.5%~2.5%
•常用的催化剂为胺类和锡类。
•成核剂是为了能得到泡孔均匀致密的泡沫而加入的一类物质,按其作用方式可分为在发泡剂分解之前引发泡并能形成气体的过饱和状态;
能形成气相成核中心的化合物。
•催化剂主要用于PU泡沫塑料中,其作用为:
加快反应速率,对发泡过程起到有效控制作用,使链增长反应与发泡之间建立起良好的平衡。
•交联剂主要用于聚烯烃类树脂的发泡。
其作用在于提高熔体粘度,从而增大泡孔壁的强度,防止泡孔破裂。
聚氯乙烯泡沫塑料
由于聚氯乙烯本身并不能溶解惰性气体.能够溶解这种气体的只是它的增塑剂或溶剂,所以来用溶解惰性气体为发泡剂来生产聚氯乙烯泡沫塑料时须选用增塑剂含量大约聚氯乙烯糊或溶液为原料,以这种方法生产硬质泡沫体而只用少量溶剂,就须施加很高的压力(300~400大气压)。
•发泡工艺:
•
化学发泡剂发泡法
化学发泡剂:
化学发泡剂是—种加热能释放出气体(如二氧化碳等)的物质:
理想的化学发泡剂应具有表9—4所列的各种性能。
•现将几种常用的优良发泡剂列表9—5中
•化学发泡剂的特性与选择
没有一种发泡剂是可以用于制造各种泡沫塑料而皆称合适的,这是因为各种树脂的固有性能不可能相间,加工条件也不一样,此外,为了求得性能各异的同一种泡沫塑料,加入的助剂也往往不同。
•选择考虑因素
(1)分解温度所选发泡剂的分解温度要与塑料的熔融温度接近;
泡剂应能在一狭窄的温度范围内迅速分解;
发泡剂的分解作用必须要在较短的时间全部完成
(2)分解速率发泡剂的分解速率是随温度变化的。
(3)反应热量有机发泡剂分解时是放热反应,而无机发泡剂分解则是吸热反应。
(4)发泡剂分解的抑制和促进任何化学发泡剂都是在一定的温度下进行热分解而产生气体的。
(5)发泡效率有机发泡剂分解出的氮气比无机发泡剂分解出的二氧化碳气体发泡效率高,这是因为二氧化碳对塑料泡壁的扩散速度比氮气高,所以二氧化碳气体的发泡效率低,用于制造低比重的泡沫塑料是比较困难的。
(6)发泡剂的并用当有机与无机发泡剂并用时较单独使用有机或无机发泡剂能显示较好的效果。
聚氯乙烯泡沫塑料的生产
原材料
①树脂制取泡沫塑料宜选用成糊性的乳液树脂,因其粒度细容易成糊而且带有表面活性剂,对成泡有利。
②增塑剂为制取具有柔曲性和伸缩性的软质聚氯乙烯泡沫,需要添加大量的增塑剂。
③发泡剂发泡剂的分解温度一般不能高于糊塑料的胶凝温度,否则就不能生产密度较小的泡沫塑料。
④稳定剂这是为了防止聚氯乙烯的热分解而加入的一种助剂。
⑤其它组分根据制品性能的需要还可加入润滑剂,填料,颜料等其它组分。
•生产方法
硬质聚氯乙烯泡沫塑料,主要采用压制成型。
软质聚氯乙烯泡沫塑料可采用压制、挤出、注射和压延等方法成型。
①压制法压制法包括配料制糊、装料入模并使模内的糊料在加压和加热的情况,厂发泡和塑化、冷却、脱出泡沫物、以及在适当温度下使泡沫物进一步膨胀而成为制品等过程。
②挤出法现在通行的挤出工艺有两种。
一种是将原料在低于发泡剂分解温度的料筒内塑化并挤成具有一定形状的中间产品,而后再在挤出机外升温发泡使其成为制品。
所得制品大多是低密度的泡沫塑料制品。
另一种工艺是采用含有低温发泡剂的原料以便发泡在料筒内进行,而使挤离口模的挤出物在冷却后立即成为制品,这种制品的密度通常都比用前法制成的高。
③注射法注射法的制品现在尚只限于高密度的(俗称低发泡制品)。
注射设备通常均以移动螺杆式的为主。
注射工艺大体上与一般注射相
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