发布时间:2025-02-08 11:32:07
泡沫塑料,也称为多孔塑料,是由大量气体微孔分散于固体塑料中而形成的一种高分子材料。
泡沫塑料以其独特的结构,相比于纯塑料具有轻质、高比强度、优异的冲击荷载吸收能力、隔热和隔音性能。根据其特点,可以将其分为高发泡泡沫塑料(发泡倍数大于4倍)、低发泡泡沫塑料、硬质泡沫塑料、半硬质泡沫塑料、软质泡沫塑料等类型。硬质泡沫塑料中的聚合物属于结晶态或无定形,玻璃化温度高于常温,而软质泡沫塑料的晶体聚合物熔点低于常温或无定形聚合物玻璃化温度低于常温,故在常温下泡体质地软。硬质泡沫塑料包括聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料、聚碳酸酯泡沫塑料、环氧树脂泡沫塑料、硬聚氯乙烯、多数聚烯烃泡沫塑料和部分聚氨酯泡沫塑料。软质泡沫塑料则包括橡胶、弹性聚氨酯、软聚氯乙烯和部分聚烯烃泡沫塑料。
泡沫塑料的历史可以追溯到20世纪20年代,随着硬质聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫的出现,到了40年代,聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、酚醛泡沫等塑料泡沫也逐渐被开发出来。如今,几乎所有类型的塑料都可以被制成泡沫塑料。
泡沫塑料的制备方法多种多样,包括挤出发泡、注塑发泡、模塑发泡、压延发泡、粉末发泡、喷涂发泡等。发泡制备过程需要发泡剂,发泡剂又可以分为物理发泡和化学发泡。根据泡孔是否密度可以分为开孔泡沫塑料和闭孔泡沫塑料。
泡沫塑料的密度小,因为其内部含有大量气泡,密度是塑料本身的几十分之一。其密度可以分为实际密度、假密度和容积密度三种形式。相对密度小于0.1的聚合物称为低密度泡沫塑料。泡沫塑料在受到冲击荷载时,能够通过气体的滞流和压缩消耗外来能量,起到减震和缓冲效果。泡沫塑料的泡孔在三维空间中是非自由膨胀的,所以会出现各向异性,不同方向的抗压强度不同。
泡沫塑料的性能包括密度小、冲击性荷载性好、隔声隔热效果优异等。其主要作用是隔热和保温,如在建筑围护结构保温、地暖保温、冷冻运输、冷库等领域得到广泛应用。泡沫塑料的导热系数通常由实心聚合物的热传导、通过气体的热传导、通过泡孔的热对流和通过泡孔壁和横切空穴的热辐射四个因素决定。泡沫塑料的隔音效果主要是通过吸收声波的能量使它不能反射或传递,以及消除共振、减少噪音。
泡沫塑料的发泡过程会使形成的气泡不是圆形而是椭圆或细长,泡孔壁沿着膨胀方向拉伸,使得聚合物分子沿着拉伸方向取向,结果得到各向异性的泡体。开孔率升高会导致泡体的压缩强度明显下降。泡孔直径不同,压缩能量的传递方式也不同,大泡孔塑料在被压缩时,压缩能量只有少量传入泡体中央;小泡孔塑料在压缩量在5-10%时,泡孔呈等量压缩,即内外泡孔是平均吸收外加的压缩能量的。随着泡孔直径的增加,吸水率也会增加。
泡沫塑料的比强度高,即材料密度和相对密度的比值,比相同的其他无机类保温材料等比高出很多。泡沫塑料的机械性能受到聚合物的性能、配方、密度、泡孔结构、泡孔形状、泡孔大小以及成型条件等多因素的影响。常见的泡沫塑料包括聚苯乙烯PS、XPS挤塑式聚苯乙烯泡沫塑料保温板、EPS模塑式聚苯乙烯泡沫塑料保温板、聚氯乙烯PVC、聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氨酯PU、酚醛PF、环氧树脂EP、聚四氟乙烯PTFE、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA等。
泡沫塑料的回收再利用方法有熔融再生、热裂解、能量回收、回收化工原料等方式。熔融再生是重新加热塑化,热裂解则得到燃烧料油、燃烧气,能量回收利用废旧塑料燃烧时产生的热量,回收化工原料则是一些品种的塑料可以通过加聚氨酯水解获得原料单体。