泡沫塑料

泡沫塑料。原圖鏈接

泡沫塑料（英語：Styrofoam或Foamed plastics），是一類帶有許多氣孔的塑料製品，由大量氣體微孔分散於固體塑料中而形成的一類高分子材料，具有質輕、隔熱、吸音、減震等特性，且介電性能優於基體樹脂，用途很廣。幾乎各種塑料均可作成泡沫塑料，發泡成型已成為塑料加工中一個重要領域。被廣泛地應用作消音隔熱、防凍保溫、緩衝防震以及輕質結構材料，在交通運輸、房屋建築、包裝、日常用品及國防軍事工業中也得到廣泛應用。

目錄

定義

泡沫塑料又稱微孔塑料。整體布滿無數互相連通或互不連通的微孔，而使表觀密度明顯降低的塑料。按其泡孔結構可分為閉孔、開孔和網狀泡沫塑料。按泡沫塑料的密度可分為低發泡、中發泡和高發泡泡沫塑料。泡沫塑料按其柔韌性可分為軟質、硬質和處於兩者之間的半硬質泡沫塑料。硬質泡沫塑料可做熱絕緣材料和隔音材料，管道和容器等的保溫材料，漂浮材料及減震包裝材料等；軟質泡沫塑料主要做襯墊材料，泡沫人造革等。

泡沫塑料整體佈滿無數互相連通或互不連通的微孔而使表觀密度明顯降低的塑膠。具有質輕、絕熱、吸音、防震、耐潮、耐腐蝕等優點。按其泡孔結構可分為閉孔、開孔和網狀泡沫塑料。閉孔泡沫塑料所有泡孔幾乎都是不連通的。開孔泡沫塑料所有泡孔幾乎都是連通的。幾乎不存在泡孔壁的泡沫塑料稱作網狀泡沫塑料。按泡沫塑料的密度可分為低發泡、中發泡和高發泡泡沫塑料。密度大於0.4g/cm3的為低發泡泡沫塑料，密度為0.1~0.4g/cm3的為中發泡泡沫塑料，密度小於0.1g/cm3的為高發泡泡沫塑料。

泡沫塑料是以塑膠為基本組分並含有大量氣泡的聚合物材料, 因此也可以說是以氣體為填料的複合塑膠。

品種

與純塑膠相比, 它具有很多優良的性能, 如質輕、比強度高、可吸收衝擊載荷、隔熱和隔音性能好等。因而在工業、農業、建築、交通運輸等領域得到了廣泛應用。泡沫塑料自問世以來, 其用途日益廣泛, 品種不斷豐富, 其中較為常見的傳統泡沫塑料主要有聚氨酯( PUR)、聚苯乙烯( PS )、聚氯乙烯( PVC)、聚乙烯( PE)、酚醛樹脂( PF) 等品種。 泡沫塑料按其柔韌性可分為軟質、硬質和處於兩者之間的半硬質泡沫塑料。硬質泡沫塑料可做熱絕緣材料和隔音材料，管道和容器等的保溫材料，漂浮材料及減震包裝材料等；軟質泡沫塑料主要做襯墊材料，泡沫人造革等。常用的泡沫塑料有聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛泡沫塑料等。

分類

現在不論熱塑性塑料或熱固性塑料都可以做成泡沫體，主要有聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、脲醛樹脂等。按照氣孔的結構不同，泡沫塑料可分為開孔（孔與孔是相通的），與閉孔（各個氣孔不相通）泡沫塑料。按成品硬度可分為軟質、硬質和半硬質三種：
硬質泡沫塑料：即在室溫下，構成泡沫塑料的聚合物屬結晶態或無定形態，它們的玻璃化溫度高於常溫，因此，在常溫下泡沫塑料的質地較硬；
軟質泡沫塑料：即構成泡沫塑料的聚合物的熔點小於常溫或無定形聚合物的玻璃化溫度低於常溫，材料在常溫下質地柔軟；
半硬質（或半軟質）泡沫塑料：是介於以上兩類之間的泡沫體。

發泡

發泡原理是利用機械、物理或化學的作用，使產生的氣體分散在樹酯中形成空隙，此時樹酯受熱熔化，或鏈段逐步增長而使聚合體達到某一適當的粘度，樹酯交聯到某一適當程度使氣體不能逸出，形成體積已膨脹的多孔結構，同時樹酯的適時固化，使多孔結構穩定下來。製造泡沫塑料的方法可分為機械法、物理法、和化學法三種。

機械法

用強烈的攪拌將空氣捲入樹酯液

物理法

利用物理法成泡的方法有很多，但是比較常用的是：

• 在加壓的情況下先使惰性氣體溶於熔融狀聚合物或其糊狀的複合物中，然後再減壓使被溶解的氣體釋放而發泡；
• 先將揮發性的液體均勻地混合於聚合物中，而後再加熱使其在聚合物中氣化和發泡；
• 先將顆粒細小的物質（如食鹽和澱粉等）混入聚合物中，而後用溶劑或伴以化學方法，使其溶出而成泡沫；
• 先將微型空心玻璃球等埋入熔融的聚合物或液態的熱固性樹脂中，而後使其冷卻或交聯而成為多孔的固體物，將疏鬆、粉狀的熱塑性塑料燒結在一起。此法的優點在於操作中毒性較小，所用發泡劑的成本低。且不殘存在泡沫塑料中，也不影響其性能。缺點就是某些過程所用設備較複雜，要求較高。

化學法

如果發泡氣體是通過混合原料的某些組分在過程中的化學作用而產生的，則這種製造方法稱為化學法。按照發泡原理不同，工業上常用的化學法有兩種：

1. 發泡氣體是由特意加入的熱分解物質（發泡劑）在受熱時產生的；
2. 發泡氣體是由形成聚合物的組分相互作用時所產生的副產物，或者是這類組分與其他物質作用的生產物。

由於第一種方法所用設備簡單，而且對塑料品種又無多大限制，因此它是最主要的一種。所用發泡劑分有機（偶氮二異丁腈，偶氮二甲醯胺）和無機發泡劑（碳酸銨，碳酸氫鈉等）兩類。此法多用於聚氯乙烯泡沫塑料的生產上，不僅在品種上有軟硬之分，而且在工藝上有很多變化。第二法多用在聚氨酯泡沫塑料的生產上。它是通過聚酯或聚醚等於二異氰酸酯或多異氰酸酯在催化作用下，發生化學反應分解出二氧化碳二發泡。製造時，整個過程都有化學反應，按完成化學反應的步驟不同，又可分為一步法和二步法:

• 一步法：將樹脂的單體、泡沫控制劑、交聯劑、催化劑及乳化劑等組分分一次混合，樹脂的生成、交聯及發泡同時進行，一步完成、由於較難控制，工業上一般不使用此法。
• 二步法：將低粘度的聚酯或聚醚樹脂與二異氰酸酯先混合反應生成含有大量過剩異氰酸基團的預聚體，然後再在加入催化劑、水、表面活性劑等組分，進一步混合發泡；或將一半樹脂與二異氰酸酯混合，另一半樹脂與催化劑等溶液混合，發泡前再將二部分混合即可發泡成型。由於控制容易，原料使用方便，泡沫塑料的氣孔均勻，固工業上常用此法.兩種方法均含三個反應:

1. 聚酯與二異氰酸酯之間的鏈生長反應；
2. 二異氰酸酯與水反應生產二氧化碳；
3. 聚合體的分子鏈進一步與二異氰酸酯的交聯反應。其中反應2決定著泡沫的密度與構造；反應3則決定著泡沫體的硬度。交聯度愈大硬度愈高。而軟質的聚氨酯泡沫塑料主要是線性結構。

板材

常見的泡沫塑料板材:

1. 聚乙烯泡沫板（EPE），通常是採用丁烷、或過氧化物作發泡劑，加工成的軟質材料，或先製成較薄的EPE片材後再熱合形成的板材複合體。主要用於緩衝包裝、隔音、絕熱等。其發泡倍率為20－30倍，屬高發泡材料。
2. 聚氯乙烯（PVC）泡沫板——通常是在PVC板材配方中加入空氣或可發泡物質，通過T型機頭成型的一種板狀型材，主要是對其芯層進行發泡，發泡倍率低於15倍。其主要用於各類建築裝飾場合。
3. 聚丙烯（PP）及ABS泡沫板——發泡原理同上。主要用於汽車、電器等領域。