塑料發(fā)泡成型技術(shù)課件

1、塑料其它成型技術(shù)塑料其它成型技術(shù)塑料工程教研室塑料工程教研室單元二單元二 塑料發(fā)泡成型塑料發(fā)泡成型 常見(jiàn)的樹脂中泡哪些常用作泡沫塑料？常見(jiàn)的樹脂中泡哪些常用作泡沫塑料？ 泡沫塑料有何特點(diǎn)？泡沫塑料有何特點(diǎn)？ 泡沫塑料的成型方法有哪些？泡沫塑料的成型方法有哪些？ 泡沫塑料的分類？泡沫塑料的分類？ 常用的發(fā)泡方法？常用的發(fā)泡方法？聚乙烯模壓發(fā)泡聚乙烯模壓發(fā)泡 聚乙烯發(fā)泡的問(wèn)題與優(yōu)勢(shì)聚乙烯發(fā)泡的問(wèn)題與優(yōu)勢(shì) 配方配方 工藝流程工藝流程 工藝條件控制工藝條件控制 影響發(fā)泡效果分析影響發(fā)泡效果分析 實(shí)驗(yàn)分組實(shí)驗(yàn)分組一、概述一、概述 PEPE、PVCPVC、PSPS、PUPU。熱固性塑料有：酚醛、脲甲醛熱固

2、性塑料有：酚醛、脲甲醛UFUF、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂EPOEPO、有機(jī)硅等，、有機(jī)硅等， 特點(diǎn)：特點(diǎn)：密度低（密度低（1010500Kg/m500Kg/m3 3）、隔音、隔熱、防震等特點(diǎn)。）、隔音、隔熱、防震等特點(diǎn)。 生產(chǎn)泡沫塑料的材料生產(chǎn)泡沫塑料的材料: :所有熱塑性塑料和熱固性塑料所有熱塑性塑料和熱固性塑料 泡沫塑料的成型方法泡沫塑料的成型方法：擠出、注射、模壓、澆鑄、壓延：擠出、注射、模壓、澆鑄、壓延。泡沫塑料的分類泡沫塑料的分類 1 1、按軟硬程度分（即機(jī)械強(qiáng)度分）、按軟硬程度分（即機(jī)械強(qiáng)度分）軟質(zhì)泡沫塑料軟質(zhì)泡沫塑料，在，在2323和和RH50%RH50%條件下，彈性模量小于條件下，彈

3、性模量小于70MPa,70MPa,富有柔韌性、壓縮硬度很小、應(yīng)力解除后能恢富有柔韌性、壓縮硬度很小、應(yīng)力解除后能恢復(fù)原狀，殘余變形較??；復(fù)原狀，殘余變形較??；硬質(zhì)泡沫塑料硬質(zhì)泡沫塑料，彈性模量高于，彈性模量高于700MPa,700MPa,無(wú)柔韌性，壓縮硬無(wú)柔韌性，壓縮硬度大，應(yīng)力達(dá)到一定值方產(chǎn)生變形，解除應(yīng)力后不能度大，應(yīng)力達(dá)到一定值方產(chǎn)生變形，解除應(yīng)力后不能恢復(fù)原狀；恢復(fù)原狀；半硬質(zhì)泡沫塑料，半硬質(zhì)泡沫塑料，彈性模量在彈性模量在7070700MPa700MPa之間，性質(zhì)介之間，性質(zhì)介于兩者之間。于兩者之間。2 2、按密度分、按密度分 密度密度0.4g/cm0.4g/cm3 3， 低發(fā)泡；低發(fā)

4、泡；密度密度=0.1=0.10.4g/cm, 0.4g/cm, 中發(fā)泡；中發(fā)泡；密度為密度為0.1g/cm0.1g/cm以下，以下， 高發(fā)泡。高發(fā)泡。3 3、按氣孔結(jié)構(gòu)不同分、按氣孔結(jié)構(gòu)不同分開(kāi)孔泡沫塑料開(kāi)孔泡沫塑料孔與孔是相通的，具有良好的吸音性能和孔與孔是相通的，具有良好的吸音性能和緩沖性能；緩沖性能；閉孔泡沫塑料閉孔泡沫塑料每一孔是獨(dú)立的，具有較低的導(dǎo)熱性能和每一孔是獨(dú)立的，具有較低的導(dǎo)熱性能和較小的吸水性。較小的吸水性。常見(jiàn)泡沫塑料分類常見(jiàn)泡沫塑料分類硬質(zhì)軟質(zhì)開(kāi)孔閉孔開(kāi)孔閉孔酚醛塑料聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯脲醛塑料聚苯乙烯聚氨酯有機(jī)硅塑料聚氯乙烯薄片聚氨酯聚乙烯醇縮甲醛乙酸纖維素聚乙烯

5、脲醛塑料環(huán)氧塑料一、泡沫塑料的發(fā)泡方法一、泡沫塑料的發(fā)泡方法（一）物理發(fā)泡法（一）物理發(fā)泡法 （二）化學(xué)發(fā)泡法（二）化學(xué)發(fā)泡法（三）機(jī)械發(fā)泡法（三）機(jī)械發(fā)泡法 大家想想泡沫塑料中的泡孔的產(chǎn)生過(guò)程？大家想想泡沫塑料中的泡孔的產(chǎn)生過(guò)程？ 聚苯乙烯泡沫塑料是如何制備的？LDPE MFR=3g/10min 100EVA 改性劑20可不加DCP 交聯(lián)劑1AC 發(fā)泡劑5.5zno0.5HSt 潤(rùn)滑劑 1.5三堿式硫酸鉛 活化劑降低發(fā)泡劑的分解溫度3看視頻說(shuō)說(shuō)PS發(fā)泡材料的制備過(guò)程采用懸浮聚合得到珠狀PS制品，粒徑大小均勻浸漬發(fā)泡劑水蒸氣初步加熱 可發(fā)性發(fā)泡珠粒模塑發(fā)泡制品模塑發(fā)泡設(shè)備及制品二、聚丙烯泡沫塑

6、料二、聚丙烯泡沫塑料 1、聚丙烯發(fā)泡的優(yōu)點(diǎn)、聚丙烯發(fā)泡的優(yōu)點(diǎn) 2、結(jié)晶性發(fā)泡材料的難點(diǎn)、結(jié)晶性發(fā)泡材料的難點(diǎn) 3、如何解決？、如何解決？ 4、發(fā)泡方法、發(fā)泡方法 5、研究現(xiàn)狀、研究現(xiàn)狀交聯(lián)聚丙烯交聯(lián)聚丙烯無(wú)交聯(lián)聚丙烯無(wú)交聯(lián)聚丙烯總結(jié)總結(jié) 泡沫塑料的分類泡沫塑料的分類 PS發(fā)泡材料的工藝流程發(fā)泡材料的工藝流程 聚丙烯發(fā)泡的現(xiàn)狀聚丙烯發(fā)泡的現(xiàn)狀 作業(yè)：考慮一下，如何提高聚丙烯的發(fā)泡性作業(yè)：考慮一下，如何提高聚丙烯的發(fā)泡性能，有哪些比較好的方法？能，有哪些比較好的方法？5、擠出成型 可發(fā)性聚苯乙烯珠?？芍苯佑糜跀D出成型片材和薄膜，制品的密度偏高為0.32-0.80 g/cm3。因?yàn)樵跀D出過(guò)程中很容易

7、造成在機(jī)筒內(nèi)塑化壓實(shí)情況，所以制品密度偏高，為降低制品密度可加入1.6%的硼酸和1.8%的碳酸氫鈉。二、聚乙烯泡沫塑料 聚乙烯泡沫塑料密度小，低溫性能和抗化學(xué)腐蝕性能良好，并且具有一定的物理力學(xué)強(qiáng)度，因此可用于日用制品、精密儀器包裝材料、保暖材料、水上漂浮材料以及代替天然木材等方面，應(yīng)用面很廣，發(fā)展也很迅速。 （一）聚乙烯發(fā)泡的特點(diǎn)1、聚烯烴結(jié)晶度高，在未達(dá)到結(jié)晶熔融溫度以前，樹脂幾乎不能流動(dòng)，而達(dá)到熔融溫度，整個(gè)聚合物的熔融黏度急劇下降，使發(fā)泡過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡很難保持 2、PE結(jié)晶度高結(jié)晶快；從熔融態(tài)到晶態(tài)時(shí)放出大量的結(jié)晶熱；熔融聚烯烴的比熱容較大；從熔融態(tài)冷卻到固態(tài)需時(shí)間較長(zhǎng)；使發(fā)泡的氣體

8、逃逸的機(jī)會(huì)增多；3、聚烯烴塑料的透氣性大，使發(fā)泡的氣體難保持。 為了改善聚烯烴類塑料的發(fā)泡缺陷，常采用樹脂分子間交聯(lián)的方法調(diào)節(jié)熔融物的粘彈性，使之達(dá)到發(fā)泡所需的條件，并提高泡沫塑料的物理機(jī)械性能。（二）聚烯烴的交聯(lián) 交聯(lián)方法有物理交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)，而物理交聯(lián)常用的是輻射交聯(lián)，由于輻射交聯(lián)需要很昂貴的設(shè)備，特殊產(chǎn)品如薄的發(fā)泡制品、細(xì)徑電纜生產(chǎn)時(shí)有應(yīng)用，一般的采用化學(xué)交聯(lián)。 交聯(lián)劑都含有氧-氧鍵，如：過(guò)氧化二異丙苯(DCP）等，它的鍵能小，不穩(wěn)定，在熱和光作用下容易分解生成游離基，從而引發(fā)聚乙烯主鏈上某些碳原子產(chǎn)生活性，而后兩個(gè)大分子游離基相互結(jié)合產(chǎn)生c-c交聯(lián)鍵。加入助交聯(lián)劑，如：馬來(lái)酰亞胺、順丁

9、烯二酸酐、1，2聚丁二烯等含有雙鍵和過(guò)氧鍵的化合物?？梢蕴岣哌^(guò)氧化物的交聯(lián)效率，可以提高交聯(lián)度，使泡沫均勻、堅(jiān)固。 交聯(lián)時(shí)間 有機(jī)過(guò)氧化物的反應(yīng)是從分解開(kāi)始的，當(dāng)交聯(lián)劑分解到其濃度一半時(shí)所需的時(shí)間，稱為半衰期。而交聯(lián)時(shí)間取預(yù)定交聯(lián)溫度下半衰期的1012倍的時(shí)間。在發(fā)泡成型過(guò)程中，要防止交聯(lián)劑過(guò)早達(dá)到分解溫度，選擇過(guò)氧化物的穩(wěn)定性要適合交聯(lián)起始要求和加工的要求。如圖(下頁(yè))。是三種過(guò)氧化物半衰期和分解溫度的關(guān)系。 1過(guò)氧化二叔丁烷過(guò)氧化二叔丁烷 22，5二甲基二甲基2，5雙己烷雙己烷 3過(guò)氧化二異丙苯過(guò)氧化二異丙苯為了制得不同性能的PE泡沫塑料制品,可以對(duì)PE本身進(jìn)行改性,如接枝；同EVA、聚異

10、丁烯、天然橡膠或合成橡膠、聚苯乙烯、高低密度聚乙烯等共混；還可以在泡沫塑料中使用填料。 填料的作用:a、擴(kuò)大泡沫塑料的物理性能范圍,如碳黑、二氧化硅可作為增強(qiáng)填料,提高泡沫的撓曲模量、拉伸強(qiáng)度、壓縮載荷和剛度;碳酸鈣、亞硫酸鈣、硅酸鈣可以較低泡沫塑料的成本,改進(jìn)其燃燒性能等；b、可以使溶解的氣體進(jìn)一步成核，使氣泡分散更廣，泡孔尺寸更加一致。填料一般不改變泡孔的結(jié)構(gòu)，而對(duì)與泡壁有關(guān)的泡沫塑料的性能（氣體滲透性）有關(guān)。c、含填料、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑的HDPE，可以制成泡孔細(xì)小的泡沫塑料，密度最小達(dá)0.04g/cm3。加入填料會(huì)降低過(guò)氧化物的交聯(lián)效率，要相應(yīng)增加用量來(lái)補(bǔ)償。（三）聚乙烯泡沫塑料的成型 擠

11、出法擠出法 注射法注射法 模壓法模壓法 一步法和兩步法一步法和兩步法 可發(fā)性可發(fā)性PEPE珠粒法珠粒法 有交聯(lián)和無(wú)交聯(lián)法有交聯(lián)和無(wú)交聯(lián)法( (低發(fā)泡制品低發(fā)泡制品) ) 化學(xué)發(fā)泡法化學(xué)發(fā)泡法物理發(fā)泡法物理發(fā)泡法直接擠出法直接擠出法擠出后常壓交聯(lián)發(fā)泡法擠出后常壓交聯(lián)發(fā)泡法高壓法高壓法低壓法低壓法PE發(fā)泡片材生產(chǎn)線PE物理發(fā)泡法擠出PEPE物理發(fā)泡擠出網(wǎng)及設(shè)備物理發(fā)泡擠出網(wǎng)及設(shè)備2、模壓法 （1）一步法配方： 僅供參考LDPE MFR=3g/10min 100EVA 改性劑20可不加DCP 交聯(lián)劑1AC 發(fā)泡劑5.5zno0.5HSt 潤(rùn)滑劑 1.5三堿式硫酸鉛 活化劑降低發(fā)泡劑的分解溫度3工藝流

12、程 1.LDPE、EVA混合 2.兩輥塑煉加AC、三堿式硫酸鉛混合粗煉3.再加入交聯(lián)劑精煉 4.拉片 5.模壓交聯(lián) 6.開(kāi)模發(fā)泡工藝控制： 混合在室溫下進(jìn)行?；鞜挏囟仍跇渲娜埸c(diǎn)以上，交聯(lián)劑和發(fā)泡劑的分解溫度以下（110120）。 混煉好后，按模具大小出片，厚度1mm左右，按質(zhì)量稱量、裁切后，放入模壓模具，加熱（160左右）、加壓（7.1210.78MPa）68min，交聯(lián)劑交聯(lián)，后發(fā)泡劑分解，待發(fā)泡劑完全分解后，解除壓機(jī)的壓力開(kāi)模，使熱的物料膨脹彈出，在23秒內(nèi)完成發(fā)泡。 在發(fā)泡過(guò)程中特別要注意物料的粘彈性，如果粘彈性太低，如遇微小的機(jī)械阻力，就會(huì)導(dǎo)致泡沫塑料的龜裂，在生產(chǎn)中，有用開(kāi)模前適當(dāng)

13、降低物料的溫度，使其粘彈性提高，再開(kāi)模的辦法。 所以一步法所得泡沫塑料的發(fā)泡倍率不高，一般在315倍。而兩步法可得發(fā)泡倍率為30倍的PE泡沫塑料。 （2）兩步法 成型工藝：首先將塑煉好的片材在壓機(jī)上模壓,溫度150,時(shí)間根據(jù)片材的厚度,常為30min左右,去壓,開(kāi)模,完成第一步發(fā)泡,密度0.098g/cm3,此時(shí)70%的發(fā)泡劑沒(méi)有分解,然后趁熱置于165的油浴中加熱20min,這一步材料的密度進(jìn)一步降低,但是尚有7%發(fā)泡劑沒(méi)有分解,從油浴中取出,室溫下冷卻,余下的發(fā)泡劑繼續(xù)分解10min后，發(fā)泡完畢。所制得的制品泡孔細(xì)小均勻,密度0.027g/cm3。3、注射法PE結(jié)構(gòu)泡沫塑料結(jié)構(gòu)發(fā)泡材料是指

14、密度在1060kg/cm之間的發(fā)泡材料，制品表面呈封閉的致密層，芯部呈微孔泡沫結(jié)構(gòu)。厚度在5mm以上。（1）低壓結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射（模腔壓力27MPa）（普通注射模腔壓力3060MPa）（2）高壓結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射（模腔壓力715MPa）多工位結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射機(jī)多組分結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射機(jī)多組分結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射機(jī)局部三、聚氨酯泡沫塑料是以多元醇（聚醚或聚酯型）和二異氰酸酯為原料，加入催化劑（交鏈催化劑和發(fā)泡催化劑）、發(fā)泡劑（化學(xué)發(fā)泡劑和外發(fā)泡劑）、泡沫穩(wěn)定劑（表面活性劑）經(jīng)過(guò)混合攪拌后發(fā)泡、熟化而成。主要發(fā)泡氣體為異氰酸酯與水反應(yīng)形成二氧化碳。聚酯型聚氨酯泡沫塑料性能優(yōu)良，價(jià)格高。聚醚型價(jià)格低，普遍應(yīng)用。聚氨酯泡沫塑料分

15、類聚氨酯泡沫塑料分類根據(jù)原料不同和配方不同分軟質(zhì)、半硬質(zhì)和硬質(zhì)泡沫塑料。生產(chǎn)軟質(zhì)泡沫塑料聚醚或聚酯都是線型的或稍帶支鏈的長(zhǎng)鏈分子，每個(gè)大分子帶有23個(gè)羥基，相對(duì)分子質(zhì)量為20004000。生產(chǎn)硬質(zhì)泡沫塑料的聚醚或聚酯相對(duì)分子質(zhì)量較小，具有支鏈結(jié)構(gòu)，官能度38之間。軟質(zhì)的主要用于家具襯墊、車用墊材、地毯低襯、建筑吸聲、體育墊、床墊和儀器包裝等；硬質(zhì)用于冰箱、冷庫(kù)等隔熱保溫，石油管道等的隔熱。 按發(fā)泡方法分類有：塊狀、模塑和噴涂聚氨酯泡沫塑料。聚氨酯發(fā)泡工藝1、一步法：中密度聚酯型軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料配方原料配比聚酯多元醇100三亞乙基二胺0.150.25聚氧乙烯山梨糖醇酐單油酸酯510二乙基乙醇胺

16、0.30.5蒸餾水2.83.2甲苯二異氰酸酯異構(gòu)比65/35 36/40性能指標(biāo)密度/(kg/m3)4042拉伸強(qiáng)度/kPa160200伸長(zhǎng)率/%250350壓縮強(qiáng)度(25%)/kPa46回彈/% 30熱導(dǎo)率/W/(m.K) 0.043工藝：按配方用量比把各種原料用計(jì)量泵送到帶有高速攪拌器的發(fā)泡機(jī)混合器內(nèi)，混合器能移動(dòng)（1418次/min），以加強(qiáng)攪拌作用。然后從器底部不斷排出混合物，流到連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的傳送帶上，傳送帶上襯有紙張，混合物即開(kāi)始發(fā)泡，通過(guò)烘道后，發(fā)泡完畢。剝?nèi)ゼ垙?，在室溫?0100下熟化。2、兩步法 首先將聚醚樹脂和適量的異氰酸酯生成預(yù)聚體，再與其他組分高速混合，發(fā)泡。聚醚聚醚異氰酸酯異氰酸酯預(yù)聚體預(yù)聚體其他組分其他組分貯槽貯槽貯槽貯槽高速混合器（高速混合器（40006000r/min）排出發(fā)泡排出發(fā)泡制品制品生產(chǎn)控制因素生產(chǎn)控制因素1.原料用量比 水當(dāng)量數(shù)聚酯當(dāng)量數(shù)異氰酸酯當(dāng)