泡沫塑料夹层结构制造工艺.pptx

课件第三章 夹层结构3.3.2 泡沫塑料夹芯构造、种类、制作工艺泡沫塑料夹芯构造、种类、制作工艺3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺1-玻璃钢面层玻璃钢面层 2-泡沫塑料泡沫塑料 课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺第三章 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。课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺第三章 夹层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、透气闭孔结构的吸水性、透气件、导热性均较开孔结构小，件、导热性均较开孔结构小，强度和刚度比开孔结构高。强度和刚度比开孔结构高。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 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺聚苯乙烯、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。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、自熄型可燃型、自熄型3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺 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 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺用机械方法将气体混入用机械方法将气体混入聚合物形成泡沫，然后聚合物形成泡沫，然后通过凝固获得泡沫塑料通过凝固获得泡沫塑料通过化学反应产生通过化学反应产生气体形成泡沫结构气体形成泡沫结构 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 分为三种分为三种 高高压压下下使使惰惰性性气气体体压压入入熔熔融融聚聚合合物物或或糊糊状状复复合合物物，升温减压，气体膨胀发泡升温减压，气体膨胀发泡掺加中空微球掺加中空微球3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺优点：优点：发泡后没有发泡剂留发泡后没有发泡剂留下的残渣，不会对制成的泡下的残渣，不会对制成的泡沫塑料的物理和化学性能有沫塑料的物理和化学性能有不利影响。不利影响。缺点：缺点：此法需要此法需要比较复杂的高压设备。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 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 分为三种分为三种 掺加中空微球掺加中空微球3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺把低沸点液体溶于聚合物把低沸点液体溶于聚合物颗粒中，然后升高温度，颗粒中，然后升高温度，当树脂软化，液体蒸发时，当树脂软化，液体蒸发时，形成泡沫塑料。形成泡沫塑料。塑塑料料中中加加入入中中空空微微球球，经固化制得泡沫塑料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 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泡沫，然后通过凝固获得泡沫塑料3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺特点：特点：需选用合适的表面活性剂，以降低表面张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。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 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利用原料组分相互反应产生气体，形成泡沫结构。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借助于化学发泡剂分解产生气体，形成发泡结构。生气体，形成发泡结构。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 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺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 课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺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料第一步：将原料放入模内压制成坯料 一定温度压力下树脂软化，发泡剂开始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，冷却至玻璃泡，均匀地分布在液体树脂中，冷却至玻璃化温度即得坯料。化温度即得坯料。将坯料放在限制模内，重新加热，等物料处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，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。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 课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺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。树脂胶凝固化，使气泡稳定，形成泡沫。课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺3.3.2.3 泡沫塑料形成原理泡沫塑料形成原理气发气发泡沫泡沫塑料塑料组合组合泡沫泡沫塑料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。泡沫泡沫形成形成泡沫泡沫增长增长泡沫泡沫稳定稳定 课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺 将发泡剂或气体加入液态塑料中形成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。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。孔变细。如果没有成核剂，可能产生大孔。课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺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；增加溶解气体；升高温度；气体膨胀；气泡合并。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，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。膨胀扩大，从而使泡沫增长。表面张力和聚合物粘度表面张力和聚合物粘度 课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺 随着泡沫的形成和增长，泡孔表面积不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。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(如硅如硅油油)降低表面张力，有降低表面张力，有利于形成细泡，减少利于形成细泡，减少气体扩散作用，使泡气体扩散作用，使泡孔稳定；孔稳定；提高聚合提高聚合物的粘度物的粘度防止泡壁防止泡壁进一步减进一步减薄。薄。物料冷却或物料冷却或聚合物交联聚合物交联途径途径 课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺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，能分解产加热条件下，能分解产生气体从而使聚合物发泡的生气体从而使聚合物发泡的无机或有机化合物。发泡剂无机或有机化合物。发泡剂的分解温度和发气量，在很的分解温度和发气量，在很大程度上决定了发大程度上决定了发泡泡加工条加工条件和适用的塑料品种。件和适用的塑料品种。课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺(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。课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺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。碳酸铵碳酸铵(NH4)3CO3碳酸氢钠碳酸氢钠NaHCO3固固体物质体物质品种很多，由于其结构不同，性能各异，适用于不同的聚合物。课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺 课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺 课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺原材料原材料由含有羟基的聚醚或聚酯树脂、异氰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。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制品性能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、能够在现场发和多种材料粘接性好、能够在现场发泡制造。泡制造。课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺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。生产时反应生产时反应控制的程序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：原料组分粘度小，输送优点：原料组分粘度小，输送方便，生产周期短，设备较少。方便，生产周期短，设备较少。缺点：生产较两步法难控制。缺点：生产较两步法难控制。课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺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、表乳化剂、表面活性剂剂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 课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺甲苯二异氰酸酯甲苯二异氰酸酯异构比异构比=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。水解盐生成的中间产物反应，使聚合体发生交联。课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺低沸点的卤化碳，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卤化碳的气体不易逃逸，本身导易逃逸，本身导热系数较低热系数较低水在非极性的水在非极性的卤化碳中不溶卤化碳中不溶 课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺 使亲水的多羟基聚合物和疏使亲水的多羟基聚合物和疏水的异氰酸酯、发泡剂以及催化水的异氰酸酯、发泡剂以及催化剂等成为均匀的混合物，保证发剂等成为均匀的混合物，保证发泡在体系中均匀进行。泡在体系中均匀进行。作用作用 它们是表面张力调节剂，降低它们是表面张力调节剂，降低树脂的表面张力，有助于稳定气树脂的表面张力，有助于稳定气泡，防止细小微孔的合并。泡，防止细小微孔的合并。常用的表面活性剂为水溶性硅油、乳化剂为常用的表面活性剂为水溶性硅油、乳化剂为吐温吐温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)课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺链增长反应链增长反应放气反应放气反应 课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺氨基与异氰氨基与异氰酸酯的反应酸酯的反应交联与支交联与支化反应化反应 课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺缩二脲的形缩二脲的形成反应成反应带有羧基聚酯与带有羧基聚酯与异氰酸酯反应异氰酸酯反应 课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺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。生产时反应生产时反应控制的程序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。课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺喷涂喷涂 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。喷涂法生产工喷涂法生产工艺流程图艺流程图 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 课件第三章 夹层结构3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺浇注浇注 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。课件第三章 夹层结构3.3.3、泡沫夹层结构的制造、泡沫夹层结构的制造预制粘结成型法（适用于批量生产，外形简单的产品）预制粘结成型法（适用于批量生产，外形简单的产品）现场浇注成型法（使用于形状复杂的产品）现场浇注成型法（使用于形状复杂的产品）机械连续成型法机械连续成型法（1）预制粘结成型法）预制粘结成型法 先先将将夹夹层层结结构构的的表表面面层层和和泡泡沫沫塑塑料料芯芯材材分分别别制制造造，然后将它们粘结起来的成型方法。然后将它们粘结起来的成型方法。技术关键：合适的粘结剂和合理的工艺条件。技术关键：合适的粘结剂和合理的工艺条件。3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺 课件第三章 夹层结构（2）现场浇注成型法）现场浇注成型法 在在结结构构空空腔腔内内浇浇入入发发泡泡混混合合料料，经经发发泡泡使使泡泡沫沫塑塑料料胀胀满满空空腔腔，经经固固化化处处理理，和和玻玻璃璃钢钢结结成成一一个个整整体体夹夹层结构。层结构。一般浇注料量比计算值要多一般浇注料量比计算值要多5。3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺（3）机械连续成型法）机械连续成型法 将将两两表表面面层层用用结结实实、等等长长的的纱纱线线连连接接，然然后后浸浸胶胶，由由喷喷管喷入发泡料，经固化成型。管喷入发泡料，经固化成型。（4）其它成型法）其它成型法 先先制制作作好好泡泡沫沫塑塑料料，然然后后采采用用浇浇注注法法或或其其他他方方法法制制作作蒙皮蒙皮(例如目前的外墙保温板生产等例如目前的外墙保温板生产等)。课件第三章 夹层结构作业：作业：1、怎么区分硬质、半硬质、软质泡沫塑料？、怎么区分硬质、半硬质、软质泡沫塑料？2、简述泡沫塑料的发泡方法。、简述泡沫塑料的发泡方法。3.3 泡泡沫沫塑塑料料夹夹层层结结构构制制造造工工艺艺