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泡沫塑料以塑料為基本組分，含有大量氣泡，因此泡沫塑料也可以說是以氣體為填料的復(fù)合塑料。

根據(jù)塑料的物理性質(zhì)，泡體質(zhì)地的軟硬程度可把泡沫塑料分為三大類。聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料、環(huán)氧樹脂泡沫塑料、部分聚氨酯泡沫塑料都屬硬質(zhì)泡沫塑料；而橡膠、彈性聚氨酯和部分聚烯烴的泡沫塑料則屬于軟質(zhì)泡沫塑料。

  可發(fā)性聚苯乙烯樹脂（ExpandablepolyStyrene）是在聚苯乙烯珠粒中加入低沸點(diǎn)的液體發(fā)泡劑，在加溫加壓的條件下，滲透到聚苯乙烯珠粒中，使其溶脹，制成可發(fā)性聚苯乙烯樹脂（珠粒）。

 在受熱的情況下，聚苯乙烯軟化而低沸點(diǎn)烷烴揮發(fā)導(dǎo)致聚苯乙烯粒子膨脹，利用這一原理，將其經(jīng)過預(yù)發(fā)、熟化、成型、烘干及切割等加工工藝制得可發(fā)性聚苯乙烯制品。

它既可用于制成不同密度、不同形狀的泡沫塑料制品，又可以生產(chǎn)出各種厚度的泡沫塑料板材，廣泛用于建筑、包裝、日用品、工業(yè)品等領(lǐng)域。

  一、成型過程

1、 泡沫的氣泡核形成階段：合成樹脂加入化學(xué)發(fā)泡劑或氣體，當(dāng)加溫或降壓時(shí)，就會(huì)生出氣體而形成泡沫，當(dāng)氣體在熔體或溶液中超過其飽和限度而形成過飽和溶液時(shí)，氣體就會(huì)從熔體中逸出而形成氣泡。在一定的溫度和壓力下，溶解度系數(shù)的減小將引起溶解的氣體濃度降低，放出的過量氣體形成氣泡。

 2、 泡沫的氣泡核增長(zhǎng)：在發(fā)泡過程中，泡孔增長(zhǎng)速率是由泡孔內(nèi)部壓力的增長(zhǎng)速率和泡孔率的變形能力決定的。在氣泡形成之后，由于氣泡內(nèi)氣體的壓力與半徑成反比，氣泡越，內(nèi)部的壓力越高，并通過成核作用增加了氣泡的數(shù)量，加上氣泡的膨脹擴(kuò)大了泡沫得增長(zhǎng)。促進(jìn)泡沫增長(zhǎng)的因素主要是溶解氣體的增加、溫度的升高、氣體的膨脹和氣泡的和并。

3、 泡沫的穩(wěn)定固化：當(dāng)然，如果泡孔增長(zhǎng)過程在某一階段未被中斷的話，一些泡孔可以增長(zhǎng)到非常大，使形成泡孔壁的材料達(dá)到材料達(dá)到破裂極限，所有泡孔會(huì)相互串通，使整泡沫結(jié)構(gòu)癟塌，或會(huì)出現(xiàn)所有的氣體從泡孔中緩慢地?cái)U(kuò)散到大氣中的現(xiàn)象，泡沫中氣體的壓力逐漸地衰減，那么泡孔會(huì)漸漸地變小并消失。

  因此，在泡沫形成中控制泡孔的增長(zhǎng)率和穩(wěn)事實(shí)上是重要的。這可以通過使聚合物母體發(fā)生突然國(guó)有化或使母體變形性逐漸的降低來完成。許多穩(wěn)定泡沫的方法，可降低其表面張力，減少氣體擴(kuò)散作用，使泡沫穩(wěn)定。比如，在發(fā)泡過程中，通過對(duì)物料的冷卻或樹脂的交聯(lián)都能提高塑料液體的粘度，達(dá)到穩(wěn)定泡沫的目的。

  二、成型機(jī)理

 1、氣泡核的形成

  所謂氣泡核就是指原泡，也就是氣體分子一開始聚集的地方。塑料發(fā)泡過程的初始階段是在塑料熔體或液體中形成大量的氣泡核，然后使氣泡核膨脹成發(fā)泡體。

 在高聚物的分子結(jié)構(gòu)中存在壓力為零的自由空間，不同的高聚物具有不同大小的自由空間。有些高聚物具有較大的自由空間，可以容納某些發(fā)泡劑的滲入。一般來說，要同時(shí)具備以上兩個(gè)條件才能形成氣泡核。

RN Hacoard等提供了分子架理論的依據(jù)。他們聚苯乙烯為對(duì)象，研究了其分子結(jié)構(gòu)。從聚苯乙烯的可壓縮性推斷出其分子架中存在著自由空間，其內(nèi)壓為零。溫度低于Tg時(shí)，自由空間約占13%。戊烷進(jìn)入這些空間的zui大量為6.5%~8.5%。

A Ringram和WrightHA去持上面的論點(diǎn)，他們用實(shí)驗(yàn)證明戊烷在PS中的飽和容量是8%~8.25%，這一數(shù)據(jù)與上面的推論很接近。

 根據(jù)分子架理論，形成氣泡核必須注意滿足以下條件。

    A、作為泡沫塑料基體的聚合物，其分子架中應(yīng)用足夠量的自由空間，以供聚集足夠量的發(fā)泡劑，形成氣泡核。

  B、 發(fā)泡劑一般采用低沸點(diǎn)的有機(jī)液體，在一定條件下能 滲入聚合物分子架的自由空間中，并受到較大的作用力，使其不易揮發(fā)散發(fā)。另外，還要求發(fā)泡劑的沸點(diǎn)必須低于聚合物的軟化點(diǎn)。因此，低沸點(diǎn)的有機(jī)液體雖然不少，但真正適宜做發(fā)泡劑的并不多。

  C、聚集在聚合物分子架中的低沸點(diǎn)發(fā)泡劑，其分子在不停地進(jìn)行擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。因此，含有低沸點(diǎn)發(fā)泡劑的聚合物不應(yīng)在大氣中久放。

2、氣泡的膨脹過程

氣泡增長(zhǎng)的近似計(jì)算式：

 R（t）=kDCoTn

式中R（t）––隨時(shí)間t變化的氣泡半徑；

  T––時(shí)間；

 D––氣體的擴(kuò)散系數(shù)；

    
Co–––氣體的初始溶液； 

   K–––修正系數(shù)（與聚合物粘度和彈性有關(guān)）

  3、氣泡的穩(wěn)定和固化過程

  任何一氣固或氣液相共存的體系，多數(shù)是不穩(wěn)定的。已經(jīng)形成的氣泡可以繼續(xù)膨脹，也可能合并、塌陷或破裂，這些可能性的實(shí)現(xiàn)主要取決于氣泡處的條件。

（1）固化辦法

 為了防止氣泡破裂，一方面可以從提高熔體的粘彈性入手，使氣泡壁有足夠的強(qiáng)度，不易破裂。另一方面，控制膨脹速度，兼顧氣泡壁應(yīng)力松弛所需的時(shí)間。

  （2）影響固化因素

   熱塑性泡沫塑料的固化主要是通過冷卻來進(jìn)行的，冷卻也是影響固化速度主要因素。

  為了使泡體的熱量通過各種傳熱途徑，散入周圍的空氣或冷卻介質(zhì)中。采用較多的是用空氣或冷卻介質(zhì)直接或間接冷卻泡體的表面。但是，由于泡體是熱的不良導(dǎo)體，冷卻時(shí)常常出現(xiàn)表層的泡體已被冷卻固化定型，芯部的溫度還很高的現(xiàn)象。這時(shí)如冷卻定型不夠，雖然皮層已固化定型，但是芯部的大量熱量會(huì)繼續(xù)外傳，使皮層的溫度回升，再加上芯部泡體的膨脹力，就可能使已定型，但是芯部的大量熱量會(huì)繼續(xù)外傳，使皮層的溫度回升，再加芯部泡體的膨脹力，就可能使已定型的泡體形狀變形或破壞。因此，發(fā)泡制品的冷卻固化需要有足夠的冷卻定型時(shí)間和冷卻效率來保證。但冷卻速度也不宜過快，特別是對(duì)收縮率較大的聚合物泡體。

  泡沫塑料的品種很多，性能也多種多樣，因?yàn)樗写罅繗馀?，因此具有以下三大共同的特性?/span>

1、具有吸收沖擊載荷的能力

 泡沫塑料受到?jīng)_擊載荷時(shí)，泡沫中的氣體通過滯流和壓縮，使外來作用的能量被消耗，散逸。泡體以較小的負(fù)加速度，逐步終止沖擊載荷。

  2、隔熱性能好

泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)比純塑料低得多因?yàn)闅怏w的熱導(dǎo)率比塑料的熱導(dǎo)率低近一個(gè)數(shù)量級(jí)。

泡沫塑料中氣體相互隔離，因此，減少了氣體中的對(duì)流傳熱，有助于提高泡沫塑料的隔熱能力。

   

    輻射熱能透過泡體中的氣體層傳遞，泡沫塑料對(duì)輻射熱傳遞能力主要由塑料對(duì)紅外線的吸收系數(shù)、泡孔大小、泡孔的形狀和氣體和容積率等因素決定。

 泡沫塑料的傳熱能力應(yīng)是以上兩種傳熱結(jié)果（氣體輻射和泡體熱傳導(dǎo)）的綜合，它們與泡體密度之間的關(guān)系簡(jiǎn)化如圖3所示。在泡體密度很低時(shí)，輻射傳熱量在總的傳熱過程中起了主要的作用。但在密度高的條件下，泡沫塑料的傳熱性能主要取決于泡體的熱導(dǎo)率。

 EPS泡沫具有很低的導(dǎo)熱系數(shù)，國(guó)標(biāo)規(guī)定值≤0.041w/m＆#183;k。

    3、防火性能

（一）EPS的阻燃性能

EPS是一種有機(jī)碳?xì)浠衔铮约昂袣埩羰蜌?，所以一般的EPS制品是一種易燃物品，可以被火點(diǎn)燃，燃燒時(shí)發(fā)光，即使離開火焰仍然繼續(xù)燃燒并有濃煙和熔融滴落。自燃和外部點(diǎn)燃的溫度分別是490oC和296 oC。未加阻燃劑改善的普通EPS泡沫歸類為“易燃類”，遇火即燃燒，而且火焰迅速蔓延到整個(gè)表面。

EPS 制品應(yīng)用于建筑、造船、冷凍車輛等領(lǐng)域時(shí)，必須提出一定的阻燃要求。為此，世界各國(guó)都生產(chǎn)一種經(jīng)特別配方和工藝而制成的阻燃型EPS原料，這些阻燃型EPS原料，由于加入有機(jī)鹵化物等阻燃劑，因而大大地改變了其燃燒性能，擴(kuò)大了EPS的使用范圍。

 （二）阻燃性能指標(biāo)

 （1）按輕工業(yè)部部頒標(biāo)準(zhǔn)SG-232-81。自熄性測(cè)定方法如下：

 把試樣置于與水平面成45 oC的位置上，用蠟燭火焰燃燒5秒種，然后將火源移開，同時(shí)用秒表測(cè)量移開火焰后試樣繼續(xù)燃燒的時(shí)間，在兩秒種內(nèi)熄滅為合格，如圖4所示。

按日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JISA9511-1984），其要求在三秒種內(nèi)熄滅者為合格。試驗(yàn)的方法類似。

（2）“氧指數(shù)”（OI）法評(píng)估EPS的阻燃性能。

   眾所周知，一般空氣中氧氣約占21%，其他大部分是氮?dú)?。如果某物質(zhì)需要在25%的含氧的氣體中方能燃燒，則稱其氧指數(shù)為25。顯然。某物的氧指數(shù)高，則表明其阻燃性能好。

 氧指數(shù)，就是指在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，在室溫下，材料在O2、N2混合氣體中剛好維持燃燒時(shí)的zui小氧濃度，以體積的百分率表示。

 還需指出，生產(chǎn)阻燃型的EPS需添加各種阻燃劑，一般是鹵族有機(jī)物。這些阻燃劑加入過多，可能影響其老化性能。特別是在日光容易產(chǎn)生風(fēng)化和疏松現(xiàn)象。各國(guó)的氧指數(shù)一般均要求大于26~35。如日本的標(biāo)準(zhǔn)）（JIS）是大于27，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（B＆#183;S）是大于33，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（GB）則是大于30。

  為了獲得一定等級(jí)的阻燃性能，必須給予一定的儲(chǔ)存時(shí)間讓殘留的發(fā)泡劑從泡沫體中擴(kuò)散出去。