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可发性聚苯乙烯泡沫塑料的发泡机理简介

(一)发泡剂的渗透、溶胀和贮存

在悬浮聚合聚苯乙烯珠粒中加入低沸点碳氢化合物或卤代烃化合物,例如石油醚、丁烷、戊烷、异戊烷等作为发泡剂,这些化合物在加温加压条件下,渗透到聚苯乙烯珠粒中,使其溶胀,冷却后存留在珠粒中,制成可发性聚苯乙烯珠粒。

如果把可发性聚苯乙烯珠粒在低温下存放一周以上至一个月内,珠粒中的发泡剂在分子结构内和分子间隙中扩散,成为细小繁多的发泡核;当受热时,发泡核就气化,同时珠粒膨胀成泡沫艰料。在贮存过程中,发泡剂也向珠粒外界扩散,使珠粒中的发泡剂减少;贮存时间越长,珠粒中发泡剂含量越少;当发泡剂逃逸至含量低于5%时,就不能制得容重很轻的泡沫塑料;所以,可发性聚苯乙烯珠粒贮存过程中,其密封包装和低的贮存温度是很重要的。

(二)预发泡

可发性聚苯乙烯珠粒在贮存后,要经预发泡阶段,以保证成型后的制品达到规定的容重及其均匀性。

在含有发泡剂的珠粒缓缓加热至80℃前,并不发泡,只是发泡剂向外逃逸,此时珠粒的体积也不膨胀。当温度升高至80℃以上,珠粒开始软化,分布在其内部的发泡剂,受热气化产生压力而使珠粒膨胀形成互不连通的泡孔。浩然蒸气也渗透到已膨胀的泡孔中,增加了泡孔内的总压力。由于蒸气不断加入,压力不断增大,珠粒的体积也就不断增大。如果对珠粒一直通蒸气,体积就一直膨胀下去,直到每个泡孔薄壁破裂为止。预发泡过程中,蒸气的不断渗透,增加泡孔内的总压力是很重要的。因为蒸气透入泡孔中的速度要超过发泡剂从泡孔中透出的速度,使发泡剂在泡孔中来不及逸出,使聚合物牵伸呈橡胶状态,其强度足以平衡内部的压力,从而使珠粒预发泡。

(三)熟化

预发泡后的珠粒要贮存一段时间,使其吸收空气,这就是熟化处理。熟化处理时,珠粒经空气冷却,泡孔内气化的发泡剂和水蒸气被冷凝成液体,使泡孔内形成了真空。熟化处理是让空气通过泡孔膜渗透到泡孔中去,使泡孔内的压力与外界压力平衡;这时,预发泡的颗粒具有弹性。熟化贮存过程中,发泡剂也在向外扩散,所以预发泡后的颗粒贮存期不能过长。

(四)成型

成型的方法很多,现以模压为例。模压成型包括通蒸气加热和冷却定型二个阶段。熟化后的预发泡颗粒通入蒸气加热,在约20-60秒的短促加热时间内,空气不及逸出,受热膨胀产生压力,压力的总和大于颗粒外面所加热的蒸气压力,此时聚合物软化,并由于泡孔内的压力大于外面的压力,颗粒又再度膨胀,并胀满颗粒之间的间隙而结成整块,形成与模具形状相同的泡沫塑料制品,然后通水冷却,使其定型。

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