聚乙烯泡沫塑料分非交联型和交联型。
发展历史:
1941年美国杜邦首先提出用氮气发泡制取聚苯乙烯泡沫塑料。
20世纪50年代,作为电缆绝缘层开始工业化。
70年代,巴斯夫用预发泡珠粒制成泡沫塑料。
制造方法:
挤出法(泡沫板条、效率高)、注射法(低发泡结构泡沫)、模压法(细孔较厚的泡沫、效率低)、可发性珠粒法、旋转模塑法、溶沥法、定向法等。
原料之树脂:
聚乙烯无臭,无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(使用温度可达-84~80°C)。
LDPE低密度聚乙烯(高压聚乙烯):支链结构,结晶度35-75%,分子量2-5万。
HDPE高密度聚乙烯(低压聚乙烯):直链线性分子结构,结晶度60-90%,分子量7-35万。
LLDPE线性低密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的乳白色颗粒,密度为0.918~0.935g/cm3。它与LDPE相比,具有较高的软化温度和熔融温度,有强度大、韧性好、刚性大、耐热、耐寒性好等优点,还具有良好的耐环境应力开裂性,耐冲击强度、耐撕裂强度等性能,并可耐酸、碱、有机溶剂等而广泛用于工业、农业、医药、卫生和日常生活用品等领域。
聚乙烯的熔融指数标志着聚乙烯熔体的流动性能。熔体指数大,相对分子量小,加工性能好。
常采用加入交联剂的方法使聚乙烯熔体交联(交联度30-80%),提高熔体黏弹性,扩大熔体适宜发泡的温度区间。(晶体塑料此温度区间窄)
聚乙烯比热容比较大,在熔体冷却固化中要经历结晶过程,一定要快速散发结晶热量。
发泡气体渗透系数不宜过大。渗透系数=扩散系数X溶解度
加填料增加聚乙烯的刚度,减少蠕变。如玻璃纤维、滑石粉、云母、石棉(对身体有害)等。
加入长度为3-6mm的玻璃纤维20%,聚乙烯泡沫塑料的弹性模量增加2倍,拉伸强度增加2倍,弯曲强度增加3倍,温度稳定性从40℃提高到70℃,阻燃性能提升3倍,冲击强度下降1/2。
原料之交联剂:
聚乙烯的熔点<交联剂(如过氧化二异丙苯DCP)的分机温度<发泡剂的分解温度,相差10℃为宜。
原料之发泡剂:
聚乙烯发泡多采用化学发泡(偶氮二甲酰胺AC、偶氮二甲酸二异丙酯等),物理发泡多用于高发泡塑料(氟利昂、氮气、丁烷、丙烷)。
EPE:物理发泡聚乙烯,俗称珍珠棉。
XPE:化学交联,有机过氧化物。先交联再发泡(200-230℃),分一步法和两步法。
IXPE:射线辐射交联,空气中室温状态下进行。
EPO:由30%的聚乙烯和70%的聚苯乙烯组成。
生产工艺:
发泡工艺控制难的原因:
1、结晶度高,熔融温度前几乎不流动,之后黏度急剧降低,发泡气体难保持。
2、比热容大固化定型时间长,但气体透过树脂较快。
解决办法:用交联分子的办法提高熔融物的黏弹性。
交联度:小于30%,气泡可能破裂。30-80%泡孔均匀。大于80%气泡不均匀。
产品缺陷及原因:
泡孔瘪塌:加热时间过长
泡孔发不出:逃气,交联不完全
泡沫内部空洞:原料有杂质,发泡剂混合不均匀或结块。
非交联型泡沫塑料:1958年美国道化学公司首次制造出非交联型高发泡聚乙烯。
填料改性:
填料的品种、性能、粒度、水分和结晶状态等都会对泡沫塑料的物理性能有重要影响。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,用偶氮二甲酰胺为发泡剂。
发泡方法:模压发泡、挤出发泡、注射发泡、真空发泡等。挤出发泡设备要求高。注射发泡物料流动性差,需要提高温度和压力。
性能:
压缩性能:属于半硬质泡沫塑料,耐反复压缩性能优良,但回弹需要时间比较长。是理想的包装材料。
水蒸气透过率:远低于聚苯乙烯和硬质泡沫聚氨酯。吸水性也远低于聚苯乙烯。
热性能:热导率和聚苯乙烯大致相同。最高使用温度80℃,最低使用温度-84℃。
耐化学药品性:耐化学性能优良。
化学交联聚乙烯耐老化性能优于聚苯乙烯聚氨酯
用途:
减震包装、保温隔热、漂浮材料、电绝缘材料、木材代用品、密封垫片等。