合成泡沫塑膠

合成泡沫塑膠是以合成樹脂為基體，加入發泡劑及其它添加劑，經發泡作用形成的一種具有細孔梅綿狀結構的物質。常用的樹脂有聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯等。常用的發泡方法有物理髮泡法、化學發泡法和機械發泡法等。具有質輕、隔熱、吸音、減震等特性，且介電性能優於基體樹脂，用途很廣。

基本介紹

• 中文名：合成泡沫塑膠
• 外文名：Synthetic foamed plastics
• 隸屬：材料
• 發泡法：物理、化學和機械法

基本概念

合成泡沫塑膠是以合成樹脂為基體，加入發泡劑及其它添加劑，經發泡作用形成的一種具有細孔梅綿狀結構的物質。常用的樹脂有聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯等。常用的發泡方法有物理髮泡法、化學發泡法和機械發泡法等，所形成的氣泡結構分兩種：其一是獨立氣泡，亦稱閉孔結構，一個個氣泡各成薄壁獨立狀；其二是連通氣泡，亦稱開孔結構，各氣泡相互連通成一體．一般氣泡的直徑在50-500μm之間，氣泡膜厚度在l-10μm之間，在1 cm合成泡沫塑膠中有800-8000萬個氣泡。

特性

合成泡沫塑膠因其密度和結構的不同，性能也有所差異，從包裝的角度來看，合成泡沫塑膠一般具有以下特性：

1、密度很小，一般在0.02-0.2g/cm之間，因此重量很輕，原料消耗少，既減少包裝重量，降低運輸費用，成本也不高．

2、具有極好的衝擊吸收性能，防震效果極好，能有效地保護被包裝物品。

3、機械性能好，有較好的抗壓強度和回彈性能，特別是它可根據被包裝物品的重量等要求來選擇性能不同的合成泡沫塑膠．

4、化學穩定性好，對酸、鹼，鹽等化學藥品均有較強的抗力，自身pH值處於中性，不會腐蝕包裝物品．

5、加工性能優良，既可以製成不同密度的軟質和硬質合成泡沫塑膠，又可以按包裝物品的外形、尺寸模壓成各種包裝容器，還可以把泡沫板(塊)材用多種粘合劑粘接，製成各種緩衝結構材料。

6、有很好的耐水性和很低的吸濕性，即使在較濕的情況下也不會出現變形和毀體，影響其吸收外力的能力．

7、對溫度的變化有相當好的穩定性，完全可以滿足一般正常包裝的要求.

8、由於合成泡沫塑膠中含有大量微小氣泡，故絕熱性能優良，可作絕熱材料，也可用於絕熱包裝。

發泡方法

合成泡沫塑膠品種繁多，發泡方法也各有所不同，通常的發泡方法又物理髮泡法、化學發泡法和機械發泡法等。

物理髮泡法

物理髮泡法是利用物理原理實施發泡，包括一下兩種方法。

1、惰性氣體發泡法

這種發泡方法是在加壓下把惰性氣體壓入熔融聚合物或糊狀物料中，然後減壓升溫，使溶解的氣體膨脹而發泡。其特點是氣體發泡後不會留下殘渣，不影響合成泡沫塑膠的性能和使用。但缺點是需要較高的壓力和比較複雜的高壓設備。通常套用於聚氯乙烯、聚乙烯等合成泡沫塑膠。

2、低沸點液體發泡體

這種發泡方法是利用低沸點液體蒸發汽化而發泡，把低沸點液體壓入聚合物中或在一定壓力、溫度下，使液體溶入聚合物顆粒中，然後將聚合物加熱軟化，液體人也隨之蒸發汽化而發泡，後一種方法又稱為可發性珠粒法。通常套用於聚苯乙烯、交聯聚乙烯等合成泡沫塑膠。

化學發泡法

化學發泡法是在發泡過程中伴隨著化學反應產生氣體而發泡，包括以下兩種類型。

1、熱分解型發泡劑發泡法

這種發泡方法是加入熱分解型發泡劑受熱分解產生氣體而發泡。其特點是只需在配方中加入發泡劑就可以發泡，而無需特殊設備。但缺點是有時成型溫度和發泡劑分解溫度不易匹配，會造成發泡過程不易控制。常套用於聚氯乙烯。聚乙烯等合成泡沫塑膠。

2、聚合物組分間相互作用產生氣體的發泡法

這種發泡方法是利用發泡體系中的兩個或多個組分之間發生的化學反應，生成惰性氣體（如二氧化碳或氮氣）致使聚合物膨脹而發泡。發泡過程中為控制聚合反應和發泡反應平衡進行，為保證製品又較好的質量，一般加入少量催化劑和泡沫穩定劑（或表面活性劑）。其特點是無需特別加入發泡劑，但缺點是反應過程複雜。通常套用於聚氨酯等合成泡沫塑膠。

機械發泡法

這種發泡方法是採用強烈的機械攪拌使空氣捲入樹脂乳液、懸浮液或溶液中成為均勻的泡沫體，然後再經過物理或化學變化使之膠凝，固化成為合成泡沫塑膠。為縮短成型周期可通入空氣和加入乳化劑或表面活性劑。其特點是無需特別加入發泡劑，但缺點是所需設備要求較高。通常套用於脲醛、聚乙烯醇縮甲醛、聚乙酸乙烯、聚氯乙烯溶液等合成泡沫塑膠。

以上三種發泡方法的共同特點是在發泡過程中樹脂都處於液態或黏度較低的塑性狀態，只有在此時加入發泡劑或加入能生產氣泡的固體或液體，才能生產氣體形成泡孔結構。

影響性能的因素

加工因素

合成泡沫塑膠性能受加工因素的影響，主要有設備、工藝過程的控制和加工人員的操作經驗。合成泡沫塑膠在加工過程中特別是在發泡膨脹過程中，受控制因素的影響，使生成的氣泡變形，從圓形變化到橢圓形或細長型。這樣泡壁沿膨脹方向拉長，致使合成泡沫塑膠出現各向異性。結果沿拉力方向的力學性能增大（縱向強度增大），而垂直於取向方向的強度降低。對聚氨酯合成泡沫塑膠所做的實驗表明，泡孔的拉伸度越大，則相應的壓縮應力比和模量比也越大，故合成泡沫塑膠的各向異性程度也越大。作為合成泡沫塑膠應儘量避免各向異性。

泡孔尺寸

泡孔尺寸大小是影響合成泡沫塑膠壓縮強度的重要因素之一。用光譜顯微鏡對兩種泡孔大小不同的合成泡沫塑膠樣品所做的壓縮實驗表明，大泡孔（0.5～1.5mm）合成泡沫塑膠樣品被壓縮10%時，外層泡孔肋架開始彎曲，當被壓縮到25%時，外層泡孔崩塌，內層泡孔開始彎曲，泡沫體中心的泡孔開始變形。對於小泡孔（0.025～0.075mm）合成泡沫塑膠樣品，當被壓縮時泡孔呈等量壓縮，即泡沫體的內外泡孔可均勻地吸收外加壓縮能量，一般認為小泡孔合成泡沫塑膠壓縮性能好於大泡孔合成泡沫塑膠。

泡孔結構

同一種泡沫其開孔和閉孔所表現的性能是不一樣的。實驗結果表明，隨開孔率提高其壓縮強度明顯下降。壓縮強度是衡量合成泡沫塑膠主要性能的指標之一，要生產高壓縮度的合成泡沫塑膠，應提高閉孔率，反之則應提高開孔率。另外，泡孔的大小還會影響其吸水率，即泡孔直徑越大，吸水率不久越大。

發泡倍率

合成泡沫塑膠的性能還取決於樹脂性能、發泡劑用量、泡沫體密度等因素，這些因素又與成型條件又直接關係。隨著發泡倍率的增大，泡沫體的拉伸強度、彎曲強度、熱變形溫度等都隨之下降，而製品的成型收縮率增加。