1、发泡塑料的配方与配制技术,鞋用聚氯乙烯泡沫塑料,复习提问,复习：阻燃电缆料的配方配制提问： 阻燃性能的指标有哪些？ 常用的阻燃剂有哪些？ 引入（彩钢板事件？）,任务书,泡沫塑料基础,泡沫塑料： 树脂为基础而内部具有无数微孔性气体的塑料制品， 特点：所以具有密度低、防止空气对流、不易传热、能吸音等优点。 开孔泡沫结构：泡沫塑料内各个气孔是互相连通的 闭孔泡沫结构： 泡孔是互相分隔的,发泡方法： 1物理发泡 指利用物理原理发泡的。 2化学发泡 利用化学发泡剂加热后分解放出的气体而发泡 或用原料相互反应放出的气体而发泡。 3机械发泡 是利用机械的搅拌作用，混入空气而发泡等。 工艺特点：待发泡的复合物
2、必需处于液态或粘度在一定范围内的塑性状态。,软硬区分： 软质泡沫塑料，弹性模量小于70公斤厘米2 半硬质泡沫塑料，模量等于70700公斤厘米2 硬质泡沫塑料，大于700公斤厘米2 高中低发泡：小于0.1；0.10.4； 大于0.4g/cm3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,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
3、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2025
4、0m，壁厚23m）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
5、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
6、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
7、体,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。,发泡配方组分,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
8、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%。,发泡配方组分,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。 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。
9、 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(300400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94所列的各种性能。,现将几种常用的优良发泡剂列表95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
10、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
11、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 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。 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。,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。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 。 其它组分 根据制品性能的需要还可加入润滑剂，填料
12、，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。 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。,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
13、成的高。,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同，塑料的升温、混合、塑化和发泡(多于50)都在注射机内进行 。 压延法 压延制品主要是人造革。,总结布置,泡沫塑料概述 泡沫塑料组分 泡沫塑料配方优化布置：举例说明塑料发泡配方的组分及作用。,复习提问,1、什么是发泡倍率？ 2、泡沫塑料主要作用？ 3、自己写出一个发泡配方，并进行分析。,能力目标,会分析PVC、PE、PP、PS、PU等泡沫配方。 能合理选用发泡剂、发泡助剂及成核剂等。 能自行设计常用泡沫塑料的配方。 初步学会根据配合与性能的关系评价配方。,知识目标
14、,了解配方优选的方法。 理解发泡配方设计基础。 掌握常用发泡剂及其特点。 掌握常见塑料发泡配方设计要点及方法。,职业素养 思想目标,掌握方法，事半功倍。 一个能思想的人，才真是一个力量无边的人。走可持续发展之路 。 规范操作报质量。（细节决定成败，成败在此一“克”）,PE发泡,1、LDPE 100木粉 30AC 4成核剂 4其它助剂 0.8-1.2,PE发泡,LDPE 70 EVA(VA28%) 30AC 7 DCP 1.5 ZnO 1 硬脂酸 1.5 活性碳酸钙 3 十溴联苯醚 20 氯化石蜡 10 三氧化二锑 20 氢氧化铝 75,PE发泡特性,结晶性塑料、不利于发泡。共混，可以增加熔化区
15、的宽度，延缓结晶时间利于发泡。 发泡方法的选用：物理发泡（氮气、丁烷等）化学发泡（交联发泡） 助发泡剂的使用有利于提高发泡倍率。如三盐、硬脂酸锌等。 提高泡孔质量和分散的均匀性，成核剂（滑石粉、二氧化硅、碳酸钙和柠檬酸等。） 阻燃性：复合阻燃。量大的负面效果：压力集中、泡孔破裂和并孔，不利于压力的转移和分配，导致压缩永久变形增大,PP发泡,辐照接枝，获得高熔体强度的PP。（熔体粘度增加，泡孔壁厚，密度较大） 将高熔体强度的PP与共聚PP共混。（调节熔体强度和变形能力、熔体的粘度、对气体的包覆能力） PE：加宽熔融温度范围，（利于泡孔的均匀分布和材料密度的下降）。 发泡剂的用量适量（过多-团聚、生成的气体对基体的增塑作用、发泡剂分解释放热量导致熔体粘度下降、挤压导致破壁） 成核剂适量：增大泡孔密度、提高发泡倍率。,PVC发泡,PVC发泡,发泡方法：物理、化学 特点（化学）：混炼与发泡成型分段进行 树脂选用：乳液PVC粒度细，易于成糊，且有表面活性剂，利于发泡。悬浮注意型号的选择，粘度和加工流动性兼顾。 增塑剂的选用。,PVC配方实例,PVC (SG-5) 100 NBR 60 DOP 30 氯化石蜡 30 三氧化二锑 8 AC 4 N，N-二亚硝基五次甲基四胺 4 DCP 1 三盐 4 二盐 3 滑石粉 20,总结布置,总结：配方实例。布置：,
