聚乙烯泡沫塑料分非交聯(lián)型和交聯(lián)型。
發(fā)展歷史:
1941年美國杜邦首先提出用氮?dú)獍l(fā)泡制取聚苯乙烯泡沫塑料。
20世紀(jì)50年代,作為電纜絕緣層開始工業(yè)化。
70年代,巴斯夫用預(yù)發(fā)泡珠粒制成泡沫塑料。
制造方法:
擠出法(泡沫板條、效率高)、注射法(低發(fā)泡結(jié)構(gòu)泡沫)、模壓法(細(xì)孔較厚的泡沫、效率低)、可發(fā)性珠粒法、旋轉(zhuǎn)模塑法、溶瀝法、定向法等。
原料之樹脂:
聚乙烯無臭,無毒,手感似蠟,具有優(yōu)良的耐低溫性能(使用溫度可達(dá)-84~80°C)。
LDPE低密度聚乙烯(高壓聚乙烯):支鏈結(jié)構(gòu),結(jié)晶度35-75%,分子量2-5萬。
HDPE高密度聚乙烯(低壓聚乙烯):直鏈線性分子結(jié)構(gòu),結(jié)晶度60-90%,分子量7-35萬。
LLDPE線性低密度聚乙烯為無毒、無味、無臭的乳白色顆粒,密度為0.918~0.935g/cm3。它與LDPE相比,具有較高的軟化溫度和熔融溫度,有強(qiáng)度大、韌性好、剛性大、耐熱、耐寒性好等優(yōu)點(diǎn),還具有良好的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性,耐沖擊強(qiáng)度、耐撕裂強(qiáng)度等性能,并可耐酸、堿、有機(jī)溶劑等而廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、衛(wèi)生和日常生活用品等領(lǐng)域。
聚乙烯的熔融指數(shù)標(biāo)志著聚乙烯熔體的流動(dòng)性能。熔體指數(shù)大,相對(duì)分子量小,加工性能好。
常采用加入交聯(lián)劑的方法使聚乙烯熔體交聯(lián)(交聯(lián)度30-80%),提高熔體黏彈性,擴(kuò)大熔體適宜發(fā)泡的溫度區(qū)間。(晶體塑料此溫度區(qū)間窄)
聚乙烯比熱容比較大,在熔體冷卻固化中要經(jīng)歷結(jié)晶過程,一定要快速散發(fā)結(jié)晶熱量。
發(fā)泡氣體滲透系數(shù)不宜過大。滲透系數(shù)=擴(kuò)散系數(shù)X溶解度
加填料增加聚乙烯的剛度,減少蠕變。如玻璃纖維、滑石粉、云母、石棉(對(duì)身體有害)等。
加入長度為3-6mm的玻璃纖維20%,聚乙烯泡沫塑料的彈性模量增加2倍,拉伸強(qiáng)度增加2倍,彎曲強(qiáng)度增加3倍,溫度穩(wěn)定性從40℃提高到70℃,阻燃性能提升3倍,沖擊強(qiáng)度下降1/2。
原料之交聯(lián)劑:
聚乙烯的熔點(diǎn)<交聯(lián)劑(如過氧化二異丙苯DCP)的分機(jī)溫度<發(fā)泡劑的分解溫度,相差10℃為宜。
原料之發(fā)泡劑:
聚乙烯發(fā)泡多采用化學(xué)發(fā)泡(偶氮二甲酰胺AC、偶氮二甲酸二異丙酯等),物理發(fā)泡多用于高發(fā)泡塑料(氟利昂、氮?dú)狻⒍⊥椤⒈椋?/span>
EPE:物理發(fā)泡聚乙烯,俗稱珍珠棉。
XPE:化學(xué)交聯(lián),有機(jī)過氧化物。先交聯(lián)再發(fā)泡(200-230℃),分一步法和兩步法。
IXPE:射線輻射交聯(lián),空氣中室溫狀態(tài)下進(jìn)行。
EPO:由30%的聚乙烯和70%的聚苯乙烯組成。
生產(chǎn)工藝:
發(fā)泡工藝控制難的原因:
1、結(jié)晶度高,熔融溫度前幾乎不流動(dòng),之后黏度急劇降低,發(fā)泡氣體難保持。
2、比熱容大固化定型時(shí)間長,但氣體透過樹脂較快。
解決辦法:用交聯(lián)分子的辦法提高熔融物的黏彈性。
交聯(lián)度:小于30%,氣泡可能破裂。30-80%泡孔均勻。大于80%氣泡不均勻。
產(chǎn)品缺陷及原因:
泡孔癟塌:加熱時(shí)間過長
泡孔發(fā)不出:逃氣,交聯(lián)不完全
泡沫內(nèi)部空洞:原料有雜質(zhì),發(fā)泡劑混合不均勻或結(jié)塊。
非交聯(lián)型泡沫塑料:1958年美國道化學(xué)公司首次制造出非交聯(lián)型高發(fā)泡聚乙烯。
填料改性:
填料的品種、性能、粒度、水分和結(jié)晶狀態(tài)等都會(huì)對(duì)泡沫塑料的物理性能有重要影響。可用于低密度和高密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等共混,用偶氮二甲酰胺為發(fā)泡劑。
發(fā)泡方法:模壓發(fā)泡、擠出發(fā)泡、注射發(fā)泡、真空發(fā)泡等。擠出發(fā)泡設(shè)備要求高。注射發(fā)泡物料流動(dòng)性差,需要提高溫度和壓力。
性能:
壓縮性能:屬于半硬質(zhì)泡沫塑料,耐反復(fù)壓縮性能優(yōu)良,但回彈需要時(shí)間比較長。是理想的包裝材料。
水蒸氣透過率:遠(yuǎn)低于聚苯乙烯和硬質(zhì)泡沫聚氨酯。吸水性也遠(yuǎn)低于聚苯乙烯。
熱性能:熱導(dǎo)率和聚苯乙烯大致相同。最高使用溫度80℃,最低使用溫度-84℃。
耐化學(xué)藥品性:耐化學(xué)性能優(yōu)良。
化學(xué)交聯(lián)聚乙烯耐老化性能優(yōu)于聚苯乙烯聚氨酯
用途:
減震包裝、保溫隔熱、漂浮材料、電絕緣材料、木材代用品、密封墊片等。