泡沫塑料夹层结构制造工艺PPT学习教案

1、会计学1泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺第三章 夹层结构由气体填充的轻质高分子合成材由气体填充的轻质高分子合成材料，是一种气固两相体材料。料，是一种气固两相体材料。泡沫塑料结构泡沫塑料结构开孔开孔泡沫泡沫塑料塑料闭孔闭孔泡沫泡沫塑料塑料气体充填在由聚气体充填在由聚合物构成的互不合物构成的互不相通的格子中。相通的格子中。气体充填在聚合气体充填在聚合物构成的互相连物构成的互相连通的格子内。通的格子内。第1页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺第三章 夹层

2、结构开孔泡沫塑料开孔泡沫塑料闭孔泡沫塑料闭孔泡沫塑料 闭孔结构的吸水性、透气件、导热性均较开孔结构小，强度和刚度比开孔结构高。闭孔结构的吸水性、透气件、导热性均较开孔结构小，强度和刚度比开孔结构高。第2页/共36页 课件第三章 夹层结构(1) 按树脂基体分类：按树脂基体分类： (2) 按泡沫塑料硬度分类：按泡沫塑料硬度分类： 硬质、半硬质、软质硬质、半硬质、软质3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚乙烯、脲甲醛、氨酯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛、环氧、有机硅等酚醛、环氧、有机硅等区别方法：区别方法：将泡沫塑料压缩，使其变形达到将泡

3、沫塑料压缩，使其变形达到50%时，减压后视其残余变形：时，减压后视其残余变形：大于大于10%称为硬质泡沫塑料；称为硬质泡沫塑料；在在2%10%之间称为半硬质泡沫塑料；小于之间称为半硬质泡沫塑料；小于2%时称为软质泡沫塑料。时称为软质泡沫塑料。第3页/共36页 课件第三章 夹层结构(3) 按泡沫塑料密度分类按泡沫塑料密度分类：低密度低密度(高发泡高发泡)泡沫塑料，小于泡沫塑料，小于0.1kg/m3；中密度中密度(中发泡中发泡)泡沫塑料，泡沫塑料，0.1-0.4 kg/m3；高密度高密度(低发泡低发泡)泡沫塑料，大于泡沫塑料，大于0.4kg/m3。(4) 按燃烧性能分类按燃烧性能分类： 可燃型、自

4、熄型可燃型、自熄型3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺第4页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3.2.2 泡沫塑料的发泡方法泡沫塑料的发泡方法 化学发泡法化学发泡法 机械发泡法机械发泡法 物理发泡法物理发泡法 3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺用机械方法将气体混入聚合物形成泡沫，然后通过凝固获得泡沫塑料用机械方法将气体混入聚合物形成泡沫，然后通过凝固获得泡沫塑料通过化学反应产生气体形成泡沫结构通过化学反应产生气体形成泡沫结构第5页/共36页 课件第三章 夹层结构（1）物理发泡法）物理发泡法 惰性气体法惰性气体法 低沸点溶液法低沸点溶液法 分为三分为三

5、种种 高压下使惰性气体压入熔融聚合物或糊状复合物，升温减压，气体膨胀发泡高压下使惰性气体压入熔融聚合物或糊状复合物，升温减压，气体膨胀发泡掺加中空微球掺加中空微球3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺优点：优点：发泡后没有发泡剂留下的残渣，不会对制成的泡沫塑料的物理和化学性能有不利影响。发泡后没有发泡剂留下的残渣，不会对制成的泡沫塑料的物理和化学性能有不利影响。缺点：缺点：此法需要比较复杂的高压设备。此法需要比较复杂的高压设备。聚氯乙烯和聚乙烯泡沫塑料聚氯乙烯和聚乙烯泡沫塑料第6页/共36页 课件第三章 夹层结构（1）物理发泡法）物理发泡法 惰性气体法惰性气体法 低沸点溶液法

6、低沸点溶液法 分为三分为三种种 掺加中空微球掺加中空微球3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺把低沸点液体溶于聚合物颗粒中，然后升高温度，当树脂软化，液体蒸发时，形成泡沫塑料。把低沸点液体溶于聚合物颗粒中，然后升高温度，当树脂软化，液体蒸发时，形成泡沫塑料。塑料中加入中空微球，经固化制得泡沫塑料塑料中加入中空微球，经固化制得泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料第7页/共36页 课件第三章 夹层结构（2）机械发泡法）机械发泡法 用机械方法将气体混入聚合物形成泡沫，然后通过凝固获得泡沫塑料用机械方法将气体混入聚合物形成泡沫，然后通过凝固获得泡沫塑料3.3 泡沫塑料夹层结构制造

7、工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺特点：特点： 需选用合适的表面活性剂，以降低表面张力，使气体分散均匀；要求搅拌形成的泡沫能够稳定一段时间，使泡壁内的聚合物得以固定。需选用合适的表面活性剂，以降低表面张力，使气体分散均匀；要求搅拌形成的泡沫能够稳定一段时间，使泡壁内的聚合物得以固定。脲醛泡沫塑料脲醛泡沫塑料第8页/共36页 课件第三章 夹层结构（3）化学发泡法）化学发泡法a. 利用原料组分相互反应产生气体，形成泡沫结构。利用原料组分相互反应产生气体，形成泡沫结构。例：组合聚醚与异氰酸酯例：组合聚醚与异氰酸酯b. 借助于化学发泡剂分解产生气体，形成发泡结构。借助于化学发泡剂分解产生气体，形成发泡结构。

8、 例：双氧水例：双氧水(菱苦土发泡菱苦土发泡) 铝粉铝粉(水泥发泡水泥发泡)等等3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺特点特点设备简单，质量容易控制设备简单，质量容易控制第9页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺热塑性泡沫塑料的发泡工艺热塑性泡沫塑料的发泡工艺第一步：将原料放入模内压制成坯第一步：将原料放入模内压制成坯料料 一定温度压力下树脂软化，发泡剂开始分解，树脂达到粘流态时气体形成微小的气泡，均匀地分布在液体树脂中，冷却至玻璃化温度即得坯料。一定温度压力下树脂软化，发泡剂开始分解，树脂达到粘流态时气体形成微小的气泡，均

9、匀地分布在液体树脂中，冷却至玻璃化温度即得坯料。 将坯料放在限制模内，重新加热，等物料处于高弹态时，坯料中气体克服聚合物分子间的作用力，气孔开始增长，使物料胀满在限制模内，冷却至玻璃化温度，即得热塑性泡沫塑料。将坯料放在限制模内，重新加热，等物料处于高弹态时，坯料中气体克服聚合物分子间的作用力，气孔开始增长，使物料胀满在限制模内，冷却至玻璃化温度，即得热塑性泡沫塑料。第二步：坯料发泡第二步：坯料发泡第10页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺热固性泡沫塑料的发泡工艺热固性泡沫塑料的发泡工艺 在原料大分子处于粘流态阶段进行，随树脂胶凝固化，使气

10、泡稳定，形成泡沫。在原料大分子处于粘流态阶段进行，随树脂胶凝固化，使气泡稳定，形成泡沫。第11页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺3.3.2.3 泡沫塑料形成原理泡沫塑料形成原理气发泡沫塑料气发泡沫塑料组合泡沫塑料组合泡沫塑料把已成型的直径把已成型的直径为为20一一250m；壁；壁度度2-3m的中空玻的中空玻璃微球、中空陶璃微球、中空陶瓷微球或中空塑瓷微球或中空塑料微球，加入树料微球，加入树脂中拌匀，固化脂中拌匀，固化。泡沫形成泡沫形成泡沫增长泡沫增长泡沫稳定泡沫稳定第12页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡

11、沫塑料夹层结构制造工艺 将发泡剂或气体加入液态塑料中形成溶液，当气体在溶液中达到饱和限度而形成过饱和溶液时，会从溶液中逸出形成气泡。形成气泡的过程就是成核作用。将发泡剂或气体加入液态塑料中形成溶液，当气体在溶液中达到饱和限度而形成过饱和溶液时，会从溶液中逸出形成气泡。形成气泡的过程就是成核作用。成核剂：很细的固体粒子或很小的气泡，会促进成核作用。使泡沫塑料的形成速度加快，泡孔变细。如果没有成核剂，可能产生大孔。成核剂：很细的固体粒子或很小的气泡，会促进成核作用。使泡沫塑料的形成速度加快，泡孔变细。如果没有成核剂，可能产生大孔。第13页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造

12、工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺促进气泡增长的因素：促进气泡增长的因素：增加溶解气体；升高温度；气体膨胀；气泡合并。增加溶解气体；升高温度；气体膨胀；气泡合并。阻碍气泡增长的因素：阻碍气泡增长的因素： 气泡形成后，气泡内的气体压力与直径成反比，即气泡越小，气泡内的压力越大，因此，当大小两个气泡接近时，就会产生由小到大的气泡合并。通过成核作用，增加了气泡的数量，加上气泡孔径的膨胀扩大，从而使泡沫增长。气泡形成后，气泡内的气体压力与直径成反比，即气泡越小，气泡内的压力越大，因此，当大小两个气泡接近时，就会产生由小到大的气泡合并。通过成核作用，增加了气泡的数量，加上气泡孔径的膨胀扩大，从而使泡沫增长。表

13、面张力和聚合物粘度表面张力和聚合物粘度第14页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺 随着泡沫的形成和增长，泡孔表面积不断增大，泡壁厚度减薄，泡沫体很不稳定。随着泡沫的形成和增长，泡孔表面积不断增大，泡壁厚度减薄，泡沫体很不稳定。稳定泡沫的方法稳定泡沫的方法利用表面活性剂利用表面活性剂(如硅油如硅油)降低表面张力，有利于形成细泡，减少气体扩散作用，使泡孔稳定；降低表面张力，有利于形成细泡，减少气体扩散作用，使泡孔稳定；提高聚合物的粘度防止泡壁进一步减薄。提高聚合物的粘度防止泡壁进一步减薄。物料冷却或聚合物交联物料冷却或聚合物交联途径途径第15页

14、/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺化学发泡剂化学发泡剂3.3.2.4 发泡剂发泡剂 加热条件下，能分解产生气体从而使聚合物发泡的无机或有机化合物。发泡剂的分解温度和发气量，在很大程度上决定了发加热条件下，能分解产生气体从而使聚合物发泡的无机或有机化合物。发泡剂的分解温度和发气量，在很大程度上决定了发泡泡加工条件和适用的塑料品种。加工条件和适用的塑料品种。第16页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺(1) 分解的温度范围比较狭窄，而且要固定；分解的温度范围比较狭窄，而且要固定；(2) 能很快

15、地在聚合物中分散和溶解，使气体分布均匀；能很快地在聚合物中分散和溶解，使气体分布均匀；(3) 逸出气体速率能够控制；逸出气体速率能够控制；(4) 价格便宜，运输和贮藏时稳定；价格便宜，运输和贮藏时稳定；(5) 发泡剂和放出的气体无毒，无腐蚀；发泡剂和放出的气体无毒，无腐蚀；(6) 分解产物对聚合物的物理及化学性能无影响。分解产物对聚合物的物理及化学性能无影响。第17页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺无机发泡剂无机发泡剂有机发泡剂有机发泡剂优点：原料来源广泛，价格便宜，加热分解时放出CO2、N2等。缺点：与树脂的混溶性铰差，难以均匀分布。碳

16、酸铵碳酸铵(NH4)3CO3碳酸氢钠碳酸氢钠NaHCO3固体物质固体物质品种很多，由于其结构不同，性能各异，适用于不同的聚合物。NCCCH3CH3NNCCH3CNCH390N2+NCCCH3CH3CCH3CNCH3150OC偶氮二异丁腈的热分解反应第18页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺第19页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺第20页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺原材料原材料由含有羟基的聚醚或聚酯树脂、异氰酸酯、水及其他助剂共

17、同反应生成。由含有羟基的聚醚或聚酯树脂、异氰酸酯、水及其他助剂共同反应生成。软质软质3.3.2.5 聚氨酯泡沫塑料的制备工艺与设备聚氨酯泡沫塑料的制备工艺与设备制品性能制品性能半硬质半硬质硬质硬质聚醚型聚醚型聚酯型聚酯型和多种材料粘接性好、能够在现场发泡制造。和多种材料粘接性好、能够在现场发泡制造。第21页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺一步法一步法把所有的原料混在一起、搅拌均匀，发泡制成泡沫塑料。生产时反应控制的程序生产时反应控制的程序两步法两步法使异氰酸酯先与聚酯或聚醚树脂反应生成预聚体，再加入其他组分使其成为泡沫塑料。优点：原料组分

18、粘度小，输送方便，生产周期短，设备较少。缺点：生产较两步法难控制。优点：原料组分粘度小，输送方便，生产周期短，设备较少。缺点：生产较两步法难控制。第22页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺异氰酸酯异氰酸酯聚酯或聚醚聚酯或聚醚 发泡剂发泡剂催化剂催化剂交联剂交联剂乳化剂、表面活性剂剂乳化剂、表面活性剂剂阻燃剂阻燃剂填料填料加快交联速度，增进加快交联速度，增进泡沫形成的稳定性。泡沫形成的稳定性。加速聚氨酯的形成和加速聚氨酯的形成和原料混合物的发泡原料混合物的发泡第23页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层

19、结构制造工艺甲苯二异氰酸酯甲苯二异氰酸酯CH3NCONCO2, 4-二异氰酸酯甲苯CH3NCOOCN2, 6-二异氰酸酯甲苯异构比异构比=2, 4异构异构体体/2, 6异构体异构体活性大活性大异构比越高，发气与凝固反异构比越高，发气与凝固反应进行越快，泡沫趋向于闭应进行越快，泡沫趋向于闭孔结构；反之，异构比越低孔结构；反之，异构比越低，泡沫趋向于开孔结构。，泡沫趋向于开孔结构。甲苯二异氰酸酯与聚酯或聚醚树脂的羟基反应，形成聚氨酯；与水作用，生成发泡用的二氧化碳；与水解盐生成的中间产物反应，使聚合体发生交联。甲苯二异氰酸酯与聚酯或聚醚树脂的羟基反应，形成聚氨酯；与水作用，生成发泡用的二氧化碳；与

20、水解盐生成的中间产物反应，使聚合体发生交联。第24页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺低沸点的卤化碳低沸点的卤化碳，制品吸水性低，制品吸水性低、 绝热性好绝热性好卤化碳的气体不易逃逸，本身导热系数较低卤化碳的气体不易逃逸，本身导热系数较低水在非极性的卤化碳中不溶水在非极性的卤化碳中不溶第25页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺 使亲水的多羟基聚合物和使亲水的多羟基聚合物和疏水的异氰酸酯、发泡剂以及疏水的异氰酸酯、发泡剂以及催化剂等成为均匀的混合物，催化剂等成为均匀的混合物，保证发泡在体系

21、中均匀进行。保证发泡在体系中均匀进行。作用作用 它们是表面张力调节剂，降它们是表面张力调节剂，降低树脂的表面张力，有助于稳定低树脂的表面张力，有助于稳定气泡，防止细小微孔的合并。气泡，防止细小微孔的合并。 常用的表面活性剂为水溶性硅油、乳化剂为吐温常用的表面活性剂为水溶性硅油、乳化剂为吐温80(聚氧化乙烯山梨糖醇酐甘油酸酯聚氧化乙烯山梨糖醇酐甘油酸酯)第26页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺链增长反应链增长反应NCO+HONHCOO放气反应放气反应NCO+NHCOOHHOHNHH+CO2第27页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫

22、塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺氨基与异氰酸酯的反应氨基与异氰酸酯的反应交联与支化反应交联与支化反应NHH+OCNNHCNOHOCNOH+OCNOCNOCNOH脲基甲酸酯第28页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺缩二脲的形成反应缩二脲的形成反应带有羧基聚酯与异氰酸酯反应带有羧基聚酯与异氰酸酯反应NHCNOH+NHCNOCNOHOCN缩二脲COOH+OCNCONH+CO2第29页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺一步法一步法把所有的原料混在一起、搅拌均匀，发泡制成泡沫塑料。生产

23、时反应控制的程序生产时反应控制的程序两步法两步法使异氰酸酯先与聚酯或聚醚树脂反应生成预聚体，再加入其它组分使其成为泡沫塑料。预聚法预聚法半预聚法半预聚法使部分聚酯或聚醚树脂与所有的异氰酸酯作用，而后加入剩余的聚酯或聚醚与其它组分的混合物使其成为泡沫塑料。第30页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺喷涂喷涂 两组分原料分别由计量泵输送至喷枪内混合，使用干燥的高压空气作为搅拌动力(或用风动马达带动搅拌器)，再在压缩空气作用下，将混合物喷射至目的物。 喷涂法生产工艺流程图喷涂法生产工艺流程图 贮罐贮罐 齿轮泵齿轮泵压缩空气压缩空气 风阀风阀 喷枪喷枪第31页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3 泡沫塑料夹层结构制造工艺泡沫塑料夹层结构制造工艺浇注浇注 在喷涂配方的基础上，将催化剂用量适当减少，两组分物料经过混合头混合或喷枪混合后，流至浇铸件的模具内，常温常压下膨胀发泡成型，然后加温熟化并脱模。第32页/共36页 课件第三章 夹层结构3.3.3、泡沫夹层结构的制