塑料發(fā)泡成型技術(shù)

1、塑料發(fā)泡成型技術(shù) 塑料其它成型技術(shù)塑料其它成型技術(shù) 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 單元二單元二 塑料發(fā)泡成型塑料發(fā)泡成型 常見的樹脂中泡哪些常用作泡沫塑料？常見的樹脂中泡哪些常用作泡沫塑料？ 泡沫塑料有何特點？泡沫塑料有何特點？ 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？ 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 聚乙烯模壓發(fā)泡聚乙烯模壓發(fā)泡 聚乙烯發(fā)泡的問題與優(yōu)勢聚乙烯發(fā)泡的問題與優(yōu)勢 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 實驗分組實驗分組 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 一、概述一、概述 PEP

2、E、PVCPVC、PSPS、PUPU。 熱固性塑料有：酚醛、脲甲醛熱固性塑料有：酚醛、脲甲醛UFUF、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂EPOEPO、有機硅等，、有機硅等， 特點：密度低（特點：密度低（1010500Kg/m500Kg/m3 3）、隔音、隔熱、防震等特點。）、隔音、隔熱、防震等特點。 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：擠出、注射、模壓、澆鑄、壓延泡沫塑料的成型方法：擠出、注射、模壓、澆鑄、壓延。 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 泡沫塑料的分類泡沫塑料的分類 1 1、按軟硬程度分（即機械強度分）、按軟硬程度分（即機械強度分） 軟

3、質(zhì)泡沫塑料，在軟質(zhì)泡沫塑料，在2323和和RH50%RH50%條件下，彈性模量小于條件下，彈性模量小于 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，殘余變形較小； 硬質(zhì)泡沫塑料，彈性模量高于硬質(zhì)泡沫塑料，彈性模量高于700MPa,700MPa,無柔韌性，壓縮硬無柔韌性，壓縮硬 度大，應(yīng)力達到一定值方產(chǎn)生變形，解除應(yīng)力后不能度大，應(yīng)力達到一定值方產(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，彈性模量在半硬質(zhì)泡沫塑料，彈性模量在7070700MPa700MPa之間，性質(zhì)介之間，性質(zhì)介 于兩

4、者之間。于兩者之間。 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 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)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 開孔泡沫塑料開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立的，具有較低的導(dǎo)熱性能和每一孔是獨立的，具有較低的導(dǎo)熱性能和 較小的吸水性。較小的吸水性。 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 塑料發(fā)泡

5、成型技術(shù) 常見泡沫塑料分類常見泡沫塑料分類 硬質(zhì)軟質(zhì) 開孔閉孔開孔閉孔 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 脲醛塑料 環(huán)氧塑料 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 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）機械發(fā)泡法（三）機械發(fā)泡法 大家想想泡沫塑料中的泡孔的產(chǎn)生過程？大家想想泡沫塑料中的泡孔的產(chǎn)生過程？ 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 聚苯乙烯泡沫塑料是如何制備的？ 塑料發(fā)泡成型技術(shù) LDPE MFR=3g/10min 100 EVA 改性劑20可不加 DCP

6、交聯(lián)劑1 AC 發(fā)泡劑5.5 zno0.5 HSt 潤滑劑 1.5 三堿式硫酸鉛 活化劑降低發(fā)泡劑的分解溫度3 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 看視頻說說PS發(fā)泡材料的制備過程 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 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 模塑發(fā)泡設(shè)備及制品 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 二、聚丙烯泡沫塑料二、聚丙烯泡沫塑料 1、聚丙烯發(fā)泡的優(yōu)點、聚丙烯發(fā)泡的優(yōu)點 2、結(jié)晶性發(fā)泡材料的難點、結(jié)晶性發(fā)泡材料的難點 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 無交聯(lián)聚丙烯無交聯(lián)聚丙烯 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 總結(jié)總結(jié) 泡

7、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)泡性能，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？有哪些比較好的方法？ 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 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。因為在擠出過 程中很容易造成在機筒內(nèi)塑化壓實情況，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。 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 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

8、理力學(xué)強度，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。 塑料發(fā)泡成型技術(shù) （一）聚乙烯發(fā)泡的特點 1、聚烯烴結(jié)晶度高，在未達到結(jié)晶熔融溫度以前，樹脂幾乎 不能流動，而達到熔融溫度，整個聚合物的熔融黏度急劇 下降，使發(fā)泡過程中產(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)需時間較 長；使發(fā)泡的氣體逃逸的機會增多； 3、聚烯烴塑料的透氣性大，使發(fā)泡的氣體難保持。 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 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

9、的粘彈性，使之達到發(fā)泡所 需的條件，并提高泡沫塑料的物理機械性能。 塑料發(fā)泡成型技術(shù) （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、細徑電纜生產(chǎn)時有應(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：馬來酰亞胺、順丁烯二酸酐、1，2聚 丁二烯等含有雙鍵和過氧鍵的化合物?？梢蕴岣哌^氧化物 的交聯(lián)效率，可以提高交聯(lián)

10、度，使泡沫均勻、堅固。 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 交聯(lián)時間 有機過氧化物的反應(yīng)是從分解開始的，當交聯(lián)劑分 解到其濃度一半時所需的時間，稱為半衰期。而交聯(lián)時 間取預(yù)定交聯(lián)溫度下半衰期的1012倍的時間。在發(fā)泡 成型過程中，要防止交聯(lián)劑過早達到分解溫度，選擇過 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)。是三種過氧化物半衰期和分解溫度的關(guān)系。 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 1過氧化二叔丁烷過氧化二叔丁烷 22，5二甲基二甲基2，5雙己烷雙己烷 3過氧化二異丙苯過氧化二異丙苯 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 為了制得不同性能的PE泡沫塑料制品,可以對PE本身進行改性,如 接枝；同EVA、聚異丁烯、天然橡膠或合成橡膠

11、、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、擴大泡沫塑料的物理性能范圍,如碳黑、二氧化硅可作為增強 填料,提高泡沫的撓曲模量、拉伸強度、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,改進其燃燒 性能等； b、可以使溶解的氣體進一步成核，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，可以制成泡孔細小的泡沫塑 料，密度最小達0.04g/cm3。加入填料會降低過氧化物的交聯(lián)效 率，要相應(yīng)增加用量來補償。 塑料發(fā)泡成型技術(shù) （三）聚乙烯

12、泡沫塑料的成型 擠出法擠出法 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)和無交聯(lián)法有交聯(lián)和無交聯(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 塑料發(fā)泡成型技術(shù) PE發(fā)泡片材生產(chǎn)線 塑料發(fā)泡成型技術(shù) PE物理發(fā)泡法擠出 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 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 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 2、模壓法 （1）一步法 配方： 僅供參考 LDPE MFR=3g/10min 100 EVA 改性劑20可不加

13、DCP 交聯(lián)劑1 AC 發(fā)泡劑5.5 zno0.5 HSt 潤滑劑 1.5 三堿式硫酸鉛 活化劑降低發(fā)泡劑的分解溫度3 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 工藝流程 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.開模發(fā)泡 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 工藝控制： 混合在室溫下進行?；鞜挏囟仍跇渲娜埸c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（7.12 10.78MPa）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

14、的壓力開模，使熱的物料膨脹彈出，在2 3秒內(nèi)完成發(fā)泡。 在發(fā)泡過程中特別要注意物料的粘彈性，如果粘彈性太低， 如遇微小的機械阻力，就會導(dǎo)致泡沫塑料的龜裂，在生產(chǎn)中， 有用開模前適當降低物料的溫度，使其粘彈性提高，再開模的 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。 塑料發(fā)泡成型技術(shù) （2）兩步法 成型工藝：首先將塑煉好的片材在壓機上模壓,溫度 150,時間根據(jù)片材的厚度,常為30min左右,去壓,開模,完 成第一步發(fā)泡,密度0.098g/cm3,此時70%的發(fā)泡劑沒有分解, 然后趁熱置于165的油浴中加熱20min,這一步材料的

15、密度 進一步降低,但是尚有7%發(fā)泡劑沒有分解,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 制得的制品泡孔細小均勻,密度0.027g/cm3。 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 3、注射法PE結(jié)構(gòu)泡沫塑料 結(jié)構(gòu)發(fā)泡材料是指密度在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） 塑料發(fā)泡成型技術(shù) （2）高壓結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射 （模腔壓力715MPa） 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 多工位結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射機 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 多組分結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射機 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 多組分結(jié)

16、構(gòu)發(fā)泡注射機局部 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 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，價格高。聚醚型價格低，普 遍應(yīng)用。 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 聚氨酯泡沫塑料分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鏈 分子，每個大分子帶有23個羥基，相對分子質(zhì)量為 20004000。 生產(chǎn)硬質(zhì)泡沫塑料的聚醚或聚

17、酯相對分子質(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。 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 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 密度/(kg/m3)4042 拉伸強度/kPa160200 伸長率/%250350 壓

18、縮強度(25%)/kPa46 回彈/% 30 熱導(dǎo)率/W/(m.K) 0.043 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 工藝：按配方用量比把各種原料用計量泵送到帶有高速攪拌器 的發(fā)泡機混合器內(nèi)，混合器能移動（1418次/min），以加 強攪拌作用。然后從器底部不斷排出混合物，流到連續(xù)運轉(zhuǎn) 的傳送帶上，傳送帶上襯有紙張，混合物即開始發(fā)泡，通過 烘道后，發(fā)泡完畢。剝?nèi)ゼ垙垼谑覝鼗?0100下熟化。 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 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（4000 6000r/min） 排出發(fā)泡排出發(fā)泡 制品制品 塑料發(fā)泡成型技術(shù) 生產(chǎn)控制因素生產(chǎn)控制因素 1.原料用量比 水當量數(shù)聚酯當量數(shù)異氰酸酯當量數(shù) 異氰酸酯實際加入量為理論值1.01.05倍，過多使泡沫硬 脆，過