【文章內(nèi)容簡介】 2023/3/4 星期四 53化學(xué)工業(yè)出版社 應(yīng)用特性v v v v v 2023/3/4 星期四 54化學(xué)工業(yè)出版社 機械發(fā)泡法v 機械發(fā)泡法 (又稱氣體混入法 )是用強烈的機械攪拌將空氣卷入樹脂的乳液、懸浮液或溶液中使其成為均勻的泡沫物，而后再經(jīng)過物理或化學(xué)變化使之穩(wěn)定成為泡沫塑料。機械發(fā)泡法中常用的樹脂有脲甲醛、聚乙烯醇縮甲醛、聚醋酸乙烯、聚氯乙烯溶膠等，這里即以脲甲醛開孔硬質(zhì)泡沫塑料為例說明。2023/3/4 星期四 55化學(xué)工業(yè)出版社 v （ 1）樹脂的制備（脲甲醛，甘油）v 制造時，技配方先將甲醛水液加至反應(yīng)釜中，并用 l0％燒堿水液調(diào)其 PH值使達到 ～ 。而后在攪拌和回流的情況下加入脲和甘油，并于 l小時左右的時間內(nèi)將反應(yīng)混合物加熱到它的沸點。沸騰 15分鐘后，用 10％甲酸水溶液使混合物的 pH值降至 ～ 。繼續(xù)在沸騰溫度下使反應(yīng)進展到混合物的粘度達到 25～ 30厘泊時為止。用燒堿水液中和反應(yīng)混合物使 pH值上另到 ～ 。冷至 20～ 30℃ 后，用水稀釋使反應(yīng)混合物中的樹脂含量達到 27％～ 32％。最后將樹脂溶液放在鋁制的貯槽中備用。2023/3/4 星期四 56化學(xué)工業(yè)出版社 （ 2）鼓泡（攪拌，加入發(fā)泡液）v 鼓泡時，在攪拌情況下，向鼓泡設(shè)備先加入一定量的發(fā)泡液， 3分鐘后便會產(chǎn)生大量的泡沫。隨后，在 1～ 2分鐘內(nèi)加入定量的樹脂溶液。繼續(xù)攪拌 15～ 20秒后，即可出料。2023/3/4 星期四 57化學(xué)工業(yè)出版社 （ 3）泡沫物的硬化v 裝有泡沫物的塑模應(yīng)先在室溫下放置 4～ 6小時，以便從模底瀝除一部分的水 (約為總料量的 l4％ )并使泡沫物得到一定程度的硬化。而后從塑模中脫出泡沫物并將它放在漏孔的托架上。由托架承托的泡沫物應(yīng)在嚴(yán)格控制溫度的供室內(nèi)進行熱處理，處理的溫度和時間隨具體情況而定。v 處理時，泡沫物既有化學(xué)變化的交聯(lián)作用，又有物理變化的干燥作用，水分由 80％降至 12％ )，所以溫度必須嚴(yán)格控制，否則不易得到質(zhì)量較好的制品。2023/3/4 星期四 58化學(xué)工業(yè)出版社 物理發(fā)泡法v 優(yōu)點：操作的毒性較小，用作發(fā)泡的原料成本低；發(fā)泡劑無殘余體。v 缺點：生產(chǎn)過程設(shè)備投資大。v 前述幾種物理方法中，以在塑料中溶入氣體和液體而后使其氣化發(fā)泡的兩種方法在生產(chǎn)中占有主要位置，適應(yīng)的塑料品種較多。現(xiàn)分別以聚苯乙烯和聚氯乙烯為例介紹這兩種方法。2023/3/4 星期四 59化學(xué)工業(yè)出版社 PS泡沫塑料v 制造過程v 預(yù)發(fā)泡（ PS、引發(fā)劑、發(fā)泡劑） → 軟化（發(fā)泡劑產(chǎn)生壓力，膨脹） → （平衡）發(fā)泡氣體滲出，水蒸汽滲入氣泡中 → 熟化 → 預(yù)膨脹物冷卻 → （平衡）泡孔內(nèi)發(fā)泡劑、水蒸氣冷凝，氣體滲入氣泡→ 模塑 → 膨脹 → （平衡）受熱加壓氣泡滲出；外部加壓氣泡滲入2023/3/4 星期四 60化學(xué)工業(yè)出版社 v 物理發(fā)泡法常將低沸點的烴類或鹵代烴溶解在塑料中，當(dāng)塑料受熱而軟化時，溶解在塑料中的烴類或鹵代烴液體就會揮發(fā)，同時膨脹發(fā)泡。例如制造聚苯乙烯泡沫塑料，可在苯乙烯聚合成聚本乙烯時，事先把戊烷溶解在苯乙烯單體中，聚合時就會發(fā)泡。也可以在加熱和加壓下用戊烷處理聚苯乙烯塑料，制得可發(fā)泡性聚苯乙烯塑料，然后使它在熱水或水蒸氣中預(yù)發(fā)泡，再放到模具中通入水蒸氣，使預(yù)發(fā)泡后的聚苯乙烯塑料二次膨脹，并互相熔結(jié)在一起，冷卻后即得到與模具形狀相同的制品。v 擠出成型的物理發(fā)泡法可用于聚苯乙烯塑料，使其熔融，再加入鹵代烴混合均勻，當(dāng)物料離開機頭時即膨脹發(fā)泡。物理發(fā)泡法還有中空微球法，是將熔化溫度很高的空心玻璃微珠與塑料熔融體相混合，然后在玻璃微珠不會破碎的條件下塑料成型，可制得特殊的閉孔型泡沫塑料。2023/3/4 星期四 61化學(xué)工業(yè)出版社 聚氯乙烯泡沫塑料v 由于聚氯乙烯本身并不能溶解惰性氣體，能夠溶解這種氣體的只是它的增塑劑或溶劑，所以采用溶解惰性氣體為發(fā)泡劑來生產(chǎn)聚氯乙烯泡沫塑料時須選用增塑劑含量大的聚氯乙烯糊或溶液為原料，以這種方法生產(chǎn)硬質(zhì)泡沫體而只用少量溶劑，就須施加很高的壓力 (300、 40大氣壓 )。顯然，施加高壓對設(shè)備的要求就高。如采用大量溶劑，則以后的溶劑脫除與回收都比較麻煩，不僅成本提高，還要采取嚴(yán)格的防火和防爆措施。所以用溶解惰性氣體發(fā)泡的方法大多用來生產(chǎn)軟質(zhì)聚氯乙烯泡沫塑料。v 生產(chǎn)軟質(zhì)聚氯乙烯泡沫塑料有間歇法和連續(xù)法兩種。間歇法比較簡單，生產(chǎn)時，適當(dāng)?shù)木勐纫蚁┖湃爰訅焊?，然后在攪拌下?20～ 30大氣壓的二氧化碳通入釜內(nèi)，壓力穩(wěn)定到規(guī)定數(shù)值時。即將充氣的聚氯乙烯糊由釜底噴嘴放至塑模中，并在較短的時間內(nèi)送至 110～ 135℃ 的烘室中烘熔，而后經(jīng)過冷卻和脫模，獲得泡沫塑料制品。2023/3/4 星期四 62化學(xué)工業(yè)出版社 化學(xué)發(fā)泡v 制造泡沫塑料時，如果發(fā)泡的氣體是由混合原料的某些組分在過程中的化學(xué)作用產(chǎn)生的，則這種方法即稱為化學(xué)發(fā)泡法。按照發(fā)泡的原理不同，工業(yè)上常用的化學(xué)法有兩種：v (1) 發(fā)泡氣體是特意加入的熱分解物質(zhì) (常稱為化學(xué)發(fā)泡劑或發(fā)泡劑 )在受熱時產(chǎn)生的；v (2) 發(fā)泡氣體是由形成聚合物的組分相互作用所產(chǎn)生的副產(chǎn)物，或者是這類組分與其它物質(zhì)作用的生成物。2023/3/4 星期四 63化學(xué)工業(yè)出版社 化學(xué)發(fā)泡劑v 1. 化學(xué)發(fā)泡劑的性能v 采用化學(xué)發(fā)泡劑，它們在受熱時分解放出氣體?；瘜W(xué)發(fā)泡劑分為無機化學(xué)發(fā)泡劑和有機化學(xué)發(fā)泡劑兩類。v （ 1） 無機化學(xué)發(fā)泡劑（簡稱無機發(fā)泡劑）v 無機發(fā)泡劑的主要特性是：價廉，不影響塑料的熱性能，分解時是吸熱反應(yīng)：但分解氣體的速率受壓力的影響較大，分解反應(yīng)進行緩慢，難于均勻分布在塑料中。可在塑料中使用的無機發(fā)泡劑有：v ① 碳酸鹽類v 用做發(fā)泡劑的碳酸鹽主要有碳酸銨［（ NH4） 2CO3］、碳酸氫銨（NH4HCO3）和碳酸氫鈉（ NaHCO3）。前兩種雖然價格低，但由于分解產(chǎn)物碳酸鈉（ Na2CO3）具有強堿性，主要用于橡膠制品，有時也可作為 PF、醇酸樹脂等塑料制品的發(fā)泡劑。v ② 亞硝酸鹽類v 亞硝酸銨是極不穩(wěn)定的化合物，作為發(fā)泡劑使用的亞硝酸銨實質(zhì)上是氯化銨（ NH4CL）和等摩爾的亞硝酸鈉（ NaNO2）的混合物。該混合物配入橡膠后經(jīng)加熱放出氮氣（ N2）。2023/3/4 星期四 64化學(xué)工業(yè)出版社 （ 2）有機化學(xué)發(fā)泡劑（簡稱有機發(fā)泡劑）v 有機化學(xué)發(fā)泡劑是目前工業(yè)上最廣泛使用的發(fā)泡劑。在它們的分子中幾乎都含有 ═N—N═ 或 —N═N— 結(jié)構(gòu)，這些化學(xué)鍵和發(fā)泡劑分子中其它化學(xué)鍵相比是不穩(wěn)定的，因此，在熱的作用下很容易斷裂而放出氮氣（同時也可能有少量的 NH CO、 CO H2O以及其它氣體的生成），從而起到發(fā)泡作用。v 有機發(fā)泡劑的主要優(yōu)點是：在聚合物中分散性好；分解溫度狹窄且能控制，分解產(chǎn)生的氣體以 N2為主，因此不會燃燒、爆炸，也不易液化，并且擴散速度小，不容易從發(fā)泡的物料中逸出，因而發(fā)泡效率高。v 有機發(fā)泡劑存在的主要問題是：2023/3/4 星期四 65化學(xué)工業(yè)出版社 v ① 有機發(fā)泡劑分子內(nèi)不穩(wěn)定 ═N—N═ 或 —N═N— 的鍵發(fā)生