EPS泡沫成型原理.doc

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1、郑州中天建筑节能有限公司EPS泡沫板成型理论泡沫塑料以塑料为基本组分，含有大量气泡，因此泡沫塑料也可以说是以气体为填料的复合塑料。 　　根据塑料的物理性质，泡体质地的软硬程度可把泡沫塑料分为三大类。聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料、环氧树脂泡沫塑料、部分聚氨酯泡沫塑料都属硬质泡沫塑料；而橡胶、弹性聚氨酯和部分聚烯烃的泡沫塑料则属于软质泡沫塑料。 　　可发性聚苯乙烯树脂（ExpandablepolyStyrene）是在聚苯乙烯珠粒中加入低沸点的液体发泡剂，在加温加压的条件下，渗透到聚苯乙烯珠粒中，使其溶胀，制成

2、可发性聚苯乙烯树脂（珠粒）。 　　在受热的情况下，聚苯乙烯软化而低沸点烷烃挥发导致聚苯乙烯粒子膨胀，利用这一原理，将其经过预发、熟化、成型、烘干及切割等加工工艺制得可发性聚苯乙烯制品。 　　它既可用于制成不同密度、不同形状的泡沫塑料制品，又可以生产出各种厚度的泡沫塑料板材，广泛用于建筑、包装、日用品、工业品等领域。 一、成型过程 　　1、 泡沫的气泡核形成阶段：合成树脂加入化学发泡剂或气体，当加温或降压时，就会生出气体而形成泡沫，当气体在熔体或溶液中超过其饱和限度而形成过饱和溶液时，气体就会从熔体中逸出而形

3、成气泡。在一定的温度和压力下，溶解度系数的减小将引起溶解的气体浓度降低，放出的过量气体形成气泡。 　　2、 泡沫的气泡核增长：在发泡过程中，泡孔增长速率是由泡孔内部压力的增长速率和泡孔率的变形能力决定的。在气泡形成之后，由于气泡内气体的压力与半径成反比，气泡越，内部的压力越高，并通过成核作用增加了气泡的数量，加上气泡的膨胀扩大了泡沫得增长。促进泡沫增长的因素主要是溶解气体的增加、温度的升高、气体的膨胀和气泡的和并。 　　3、 泡沫的稳定固化：当然，如果泡孔增长过程在某一阶段未被中断的话，一些泡孔可以增长到非

4、常大，使形成泡孔壁的材料达到材料达到破裂极限，最后所有泡孔会相互串通，使整泡沫结构瘪塌，或会出现所有的气体从泡孔中缓慢地扩散到大气中的现象，泡沫中气体的压力逐渐地衰减，那么泡孔会渐渐地变小并消失。 　　因此，在泡沫形成中控制泡孔的增长率和稳事实上是重要的。这可以通过使聚合物母体发生突然国有化或使母体变形性逐渐的降低来完成。许多稳定泡沫的方法，可降低其表面张力，减少气体扩散作用，使泡沫稳定。比如，在发泡过程中，通过对物料的冷却或树脂的交联都能提高塑料液体的粘度，达到稳定泡沫的目的。 二、成型机理 　　1、气泡

5、核的形成 　　所谓气泡核就是指原泡，也就是气体分子最初聚集的地方。塑料发泡过程的初始阶段是在塑料熔体或液体中形成大量的气泡核，然后使气泡核膨胀成发泡体。 　　在高聚物的分子结构中存在压力为零的自由空间，不同的高聚物具有不同大小的自由空间。有些高聚物具有较大的自由空间，可以容纳某些发泡剂的渗入。一般来说，要同时具备以上两个条件才能形成气泡核。 　　RN Hacoard等提供了分子架理论的依据。他们聚苯乙烯为对象，研究了其分子结构。从聚苯乙烯的可压缩性推断出其分子架中存在着自由空间，其内压为零。温度低于Tg时，

6、自由空间约占13%。戊烷进入这些空间的最大量为6.5%~8.5%。 　　A Ringram和WrightHA去持上面的论点，他们用实验证明戊烷在PS中的饱和容量是8%~8.25%，这一数据与上面的推论很接近。见图1-5、1-6。 　　根据分子架理论，形成气泡核必须注意满足以下条件。 　　A、作为泡沫塑料基体的聚合物，其分子架中应用足够量的自由空间，以供聚集足够量的发泡剂，形成气泡核。 　　B、 发泡剂一般采用低沸点的有机液体，在一定条件下能 渗入聚合物分子架的自由空间中，并受到较大的作用力，使其不易挥发散发

7、。另外，还要求发泡剂的沸点必须低于聚合物的软化点。因此，低沸点的有机液体虽然不少，但真正适宜做发泡剂的并不多。 　　C、聚集在聚合物分子架中的低沸点发泡剂，其分子在不停地进行扩散运动。因此，含有低沸点发泡剂的聚合物不应在大气中久放。 　　2、气泡的膨胀过程 　　气泡增长的近似计算式： 　　　　　　　　R（t）=kDCoTn  　　式中R（t）––随时间t变化的气泡半径； 　　T––时间； 　　D––气体的扩散系数； 　　Co–––气体的初始溶液；  　　K–––修正系数（与聚合物粘度和弹性有关） 　　3、气

8、泡的稳定和固化过程 　　任何一气固或气液相共存的体系，多数是不稳定的。已经形成的气泡可以继续膨胀，也可能合并、塌陷或破裂，这些可能性的实现主要取决于气泡处的条件。 　　（1）固化办法 　　为了防止气泡破裂，一方面可以从提高熔体的粘弹性入手，使气泡壁有足够的强度，不易破裂。另一方面，控制膨胀速度，兼顾气泡壁应力松弛所需的时间。 　　（2）影响固化因素 　　热塑性泡沫塑料的固化主要是通过冷却来进行的，冷却也是影响固化