泡沫塑料:工業産品-中文百科頻道

定義

泡沫塑料又稱微孔塑料。整體布滿無數互相連通或互不連通的微孔而使表觀密度明顯降低的塑料。具有質輕、絕熱、吸音、防震、耐潮、耐腐蝕等優點。按其泡孔結構可分為閉孔、開孔和網狀泡沫塑料。閉孔泡沫塑料所有泡孔幾乎都是不連通的。開孔泡沫塑料所有泡孔幾乎都是連通的。幾乎不存在泡孔壁的泡沫塑料稱作網狀泡沫塑料。按泡沫塑料的密度可分為低發泡、中發泡和高發泡泡沫塑料。密度大于0.4g/cm3的為低發泡泡沫塑料，密度為0.1~0.4g/cm3的為中發泡泡沫塑料，泡沫塑料箱多少錢，密度小于0.1g/cm3的為高發泡泡沫塑料。n

泡沫塑料箱是以塑料為基本組分并含有大量氣泡的聚合物材料，因此也可以說是以氣體為填料的複合塑料。與純塑料相比，泡沫塑料箱公司，它具有很多優良的性能，如質輕、比強度高、可吸收沖擊載荷、隔熱和隔音性能好等。因而在工業、農業、建築、交通運輸等領域得到了廣泛應用。泡沫塑料自問世以來，其用途日益廣泛，品種不斷豐富，其中較為常見的傳統泡沫塑料主要有聚氨酯(PUR)、(PS)、(PVC)、聚乙烯(PE)、酚醛樹脂(PF)等品種。n

泡沫塑料按其柔韌性可分為軟質、硬質和處于兩者之間的半硬質泡沫塑料。硬質泡沫塑料可做熱絕緣材料和隔音材料，管道和容器等的保溫材料，漂浮材料及減震包裝材料等；軟質泡沫塑料主要做襯墊材料，泡沫人造革等。常用的泡沫塑料有聚氨酯、酚醛泡沫塑料等。

使用分類

微孔間互相連通的稱為開孔型泡沫塑料，互相封閉的稱為閉孔型泡沫塑料。泡沫塑料有硬質、軟質兩種。按美國試驗和材料學會标準，在18～29℃溫度下，在時間為5s内，繞直徑2.5cm的圓棒一周，如不斷裂，測試樣屬于軟質泡沫塑料；反之則屬硬質泡沫塑料。泡沫塑料還可分為低發泡和高發泡兩類。通常将發泡倍率（發泡後比發泡前體積增大的倍數）小于5的稱為低發泡，大于5的稱為高發泡。

一、硬質泡沫塑料即在室溫下，構成泡沫塑料的聚合物屬結晶态或無定形态，它們的玻璃化溫度高于常溫，因此，在常溫下泡沫塑料的質地較硬。

二、軟質泡沫塑料即構成泡沫塑料的聚合物的熔點小于常溫或無定形聚合物的玻璃化溫度低于常溫，材料在常溫下質地柔軟。

三、半硬質（或半軟質）泡沫塑料是介于以上兩類之間的泡沫體。

此外，對聚氨酯泡沫體的分類還有很多，如按照加工方式分類，大緻可分為二步法（或稱預聚體法）、半預聚體法、一步法和噴塗法。按泡沫密度方式可分為高、中、低和超低密度泡沫體以及密度懸殊很大的自結皮泡沫體或稱為整皮泡沫體。後者是一特殊的泡沫形式，它不像前幾種泡沫體具有一緻的密度，隻是在泡沫體内部生成較正常的泡沫體，而在表面部分不産生氣泡或很少産生氣泡，在泡沫體外表面形成密度較内部泡沫高得多的緻密的表皮層，從表皮到芯部中心存在一個密度下降梯度十分明顯的變化。在聚氨酯軟質泡沫體中，它是适應汽車方向盤和扶手以及自行車、摩托車鞍座的應用而發展起來的一種半硬質模塑泡沫制品。

随着聚氨酯軟質泡沫塑料的原材料、加工工藝技術的進步和制品的商業專業化的需要，出現了按産品功能為主的分類，如軟泡、高回彈軟泡、熱模塑軟泡、冷模塑軟泡、超柔軟泡沫、抗靜電軟泡、親油性軟泡、親水性軟泡、吸能性軟泡等，這些都是随市場細化、專業化需要發展起來的泡沫新品種，發展較快，分類也十分繁雜。對聚氨酯軟質泡沫體的分類仍以加工方式，即預聚體法、半預聚體法和一步法的傳統分類為宜。對聚氨酯軟質泡沫體以加工方式分類，即預聚體法、半預聚體法和一步法的分類，這也是另一種日常分類。

制備方法

發泡方法

無論采用什麼方法發泡，其基本過程都是：

①在液态或熔态塑料中引入氣體，産生微孔；

②使微孔增長到一定體積；

③通過物理或化學方法固定微孔結構。

按照引入氣體的方式，發泡方法有機械法、物理法和化學法。

機械法：借助強烈攪拌，把大量空氣或其他氣體引入液态塑料中。工業上主要用此法生産脲醛泡沫塑料，可用作隔熱保溫材料或影劇中布景材料（如人造雪花）。

物理法：常将低沸點烴類或鹵代烴類溶入塑料中，受熱時塑料軟化，同時溶入的液體揮發膨脹發泡。如聚苯乙烯泡沫塑料，可在苯乙烯懸浮聚合時，先把戊烷溶入單體中，或在加熱加壓下把已聚合成珠狀的聚苯乙烯樹脂用戊烷處理，制得所謂可發泡性聚苯乙烯珠粒。将此珠粒在熱水或蒸汽中預發泡，再置于模具中通入蒸汽，使預發泡顆粒二次膨脹并互相熔結，冷卻後即得到與模具型腔形狀相同的制品（見圖）。它們廣泛用作保溫和包裝中防震材料。也可采用擠出成型法，此時，既可使用可發泡珠粒，将其一次發泡擠出成片材；也可使用普通聚苯乙烯粒料，在擠出機适當部位加入鹵代烴，使之與塑料熔體混合均勻，當物料離開機頭時即膨脹發泡。擠出法常用于制片材或闆材，片材經真空吸塑成型可制成食品包裝盒和托盤等。聚乙烯也可用類似方法制得擠出發泡制品。引入氣體的物理方法還有溶出法、中空微球法等。溶出法是将可溶性物質如食鹽、澱粉等和樹脂混合，成型為制品後，再将制品放在水中反複處理，把可溶性物質溶出，即得到開孔型泡沫制品，多用作過濾材料。中空微球法是将熔化溫度很高的空心玻璃微珠與塑料熔體相混，在玻璃微珠不緻破碎的成型條件下，可制得特殊的閉孔型泡沫塑料。

化學法：可分為兩類：①采用化學發泡劑，它們在受熱時分解放出氣體。常用的化學發泡劑，如偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、N，N′－二亞硝基五亞甲基四胺、碳酸氫鈉等。許多熱塑性塑料均可用此法作成泡沫塑料。例如聚氯乙烯泡沫鞋，就是把樹脂、增塑劑、發泡劑和其他添加劑制成的配合料，放入注射成型機中，發泡劑在機筒中分解，物料在模具中發泡而成。泡沫人造革則是将發泡劑混入聚氯乙烯糊中，塗刮或壓延在織物上，連續通過隧道式加熱爐，物料塑化熔融、發泡劑分解發泡、經冷卻和表面整飾，即得泡沫人造革。硬質聚氯乙烯低發泡闆材、管材或異型材則用擠出法成型，發泡劑在機筒中分解，物料離開機頭時，壓力降到常壓，溶入氣體即膨脹發泡，如果發泡過程與冷卻定型過程配合得當，就可得到結構泡沫制品。②利用聚合過程中的副産氣體，典型例子是聚氨酯泡沫塑料，當異氰酸酯和聚酯或聚醚進行縮聚反應時，部分異氰酸酯會與水、羟基或羧基反應生成二氧化碳。隻要氣體放出速度和縮聚反應速度調節得當，即可制是泡孔十分均勻的高發泡制品。聚氨酯泡沫塑料有兩種類型，軟質開孔型形似海綿，廣泛用作各種座椅、沙發的座墊以及吸音、過濾材料等；硬質閉孔型則是理想的保溫、絕緣、減震和漂浮材料。

改性

1.纖維增強泡沫塑料

一般用短纖維增強泡沫塑料。具體方法是将短纖維均勻分散于準備發泡的聚合物體系或反應體系中。發泡後纖維便均勻分布于泡壁上，起到增強、增剛和提高耐熱性的作用。通常認為界面越好、纖維越長，性能就越好，增強效果越理想。

1.1玻璃纖維增強

最常用來增強泡沫塑料的短纖維是短玻璃纖維(SGF)。為了獲得良好的增強效果，首先要對SGF進行表面處理。将SGF加入到樹脂中，SGF之間就會有交錯的樹脂分子鍊連接，相當于将樹脂交聯。在受到彎曲、拉伸、壓縮等載荷作用時，樹脂在SGF之間傳遞應力，使SGF與樹脂共同承載，提高了泡沫塑料的強度。

1.2尼龍纖維增強

尼龍纖維可用于PUR泡沫塑料的增強。這是因為尼龍分子鍊的極性強，與PUR之間有良好的分子間作用力，另外尼龍主鍊上的-NH-能與PUR上的-C=O形成氫鍵，進一步增大分子間的作用力。因此尼龍纖維改性PUR泡沫塑料能獲得良好的效果。

2.無機粒子增強泡沫塑料

在泡沫塑料中加入無機粒子主要是為了改變其性能，降低成本。由于無機粒子與樹脂之間存在界面，當界面粘附力足夠大時，無機粒子對泡沫塑料能起到增強的作用；除此之外，由于無機粒子在泡沫塑料中往往能起到成核劑的作用，使硬質泡沫塑料的泡孔更加細密均勻，從而提高泡沫塑料的性能。

2.1CaCO3增強

用作泡沫塑料填料的CaCO3主要有固相粉碎型和沉澱型兩種。前者的粒徑約20um，後者粒徑為0.05~10um。泡沫塑料中加入CaCO3後能提高其強度、耐熱性，減小線脹系數、收縮率。

2.2空心玻璃微球增強

空心玻璃微球的直徑為10~100um其球形表面可以減少樹脂内部的應力集中。在界面良好的條件下，空心玻璃微球能夠提高硬質泡沫塑料的壓縮強度和壓縮彈性模量、拉伸強度和拉伸彈性模量、彎曲強度和彎曲彈性模量及耐熱性，同時還能提高硬質泡沫塑料的尺寸穩定性、摩擦性能，減少收縮率。與其它用于泡沫塑料增強的微粒相比，空心玻璃微球因其本身的低密度(僅為0.3g/cm3左右)而易于制得低密度的增強泡沫塑料。

2.3納米粒子增強

國内外對應用納米技術改性聚合物開展了廣泛的研究，已取得不少技術突破，并且成功地制備了各種聚合物/納米粒子複合材料，如聚合物/納米CaCO3、聚合物/納米SiO2、聚合物/納米TiO2及聚合物/納米粘土等納米複合材料。與原有的聚合物相比，其性能都有了較大的提高，而且加工性能也有了一定的改善。雖然國内用納米粒子增強泡沫塑料的研究較少，但是由于納米粒子相對于泡孔壁的小尺寸及其強的表面活性易于生成良好的界面，單位體積内具有更多的粒子數量而起到成核劑的作用，使泡孔密度更大、泡孔更小，這對于泡沫塑料的增強有很大的潛力。相信納米粒子增強泡沫塑料一定會成為今後泡沫塑料高性能化研究的新熱點。

3.聚合物合金泡沫塑料

聚合物合金是同時通過物理或化學的方法對兩種或兩種以上聚合物進行共混、共聚而制得的，這兩種或兩種以上聚合物各自形成的網絡相互貫穿纏結，不同聚合物之間可能存在共價鍵。聚合物合金發展很快，采用這種方法能實現聚合物材料的高性能、低成本、高效率、多品種化。聚合物合金的這些優勢在泡沫塑料中也能得到體現，國内也有人進行聚合物合金泡沫塑料的研究。

4.微孔泡沫塑料

以熱塑性塑料為基體的MCF稱為熱塑性微孔泡沫塑料，以熱固性塑料為基體的MCF稱為熱固性微孔泡沫塑料。熱塑性MCF研究較多，其具有優良的沖擊韌性(可達實體塑料的5倍以上)、高比剛度(可達實體塑料的3~5倍)、高疲勞壽命(可達實體塑料的5倍以上)、高熱穩定性、低介電常數和熱導率。與未發泡實體塑料相比，MCF密度小、成本低，能吸收能量，可鈍化裂紋，沖擊強度高，加之其泡孔極小，允許泡沫塑料制件很薄(如0.1~1.0mm)。因此，MCF十分适合制造薄壁罩、包裝件、電和熱絕緣件。MCF具有獨特的微孔形态、均勻的氣泡核分布和由之産生的優良力學性能，很适合于極小尺寸的泡沫塑料制件，在理論研究和工業應用方面備受關注。近幾年來，随着性能價格比高、對環境無污染又易于回收利用的工程塑料廣泛應用于建築、交通、航空航天、包裝、生物工程等領域，研究開發微孔泡沫塑料成為熱門課題。

産量統計

泡沫塑料已經日益廣泛地代替木材用于建築和家具等行業中。四季度以來，盡管建築業、家具制造業等下遊行業投資增速逐步回升，但泡沫塑料庫存有所上升，導緻泡沫塑料産量寬幅震蕩。2012年全年，我國泡沫塑料産量達172.06萬噸，同比增長23.13%，增速比前三季度提高1.07個百分點，比上年同期下降2.25個百分點。其中，單月産量從10月的15.57萬噸上升至11月的16.81萬噸，再下滑至12月的15.32萬噸。