环保型发泡材料及其间歇式发泡工艺的应用

　　原标题：环保型发泡材料及其间歇式发泡工艺的应用

石家庄启宏新材料制品有限公司王娜

摘要：微孔泡沫塑料是指以各类树脂作为基体，内部充满大量泡孔的高分子材料。微孔发泡塑料具有隔音、减震、质轻的性能，所以适合用作壁纸等家装材料，更能制作成3D浮雕壁纸。基于此，本文就环保型发泡材料及其间歇式发泡工艺的应用展开具体分析。
关键词：环保型发泡材料；间歇式；发泡工艺
前言
微孔发泡塑料指的是内部有大量泡孔的高分子材料，主要材料为各类树脂。对于这类材料而言，它质轻、隔音、强度高、隔热性较好，被普遍应用于包装、日常用品和汽车等领域。由微孔泡沫塑料的性能上看，主要影响因素为微孔泡沫塑料发倍率的高低、泡孔密度的大小等。针对常用的发泡工艺而言，主要由连续挤出发泡、间歇式发泡和半连续发泡等构成，影响发泡工艺的参数有发泡温度、发泡时间和发泡压力等，上述因素直接关系到微孔发泡材料的发泡效果。因为单一材料的性能难以实现产品性能的要求，所以对材料的改性至关重要。故此，关于环保型发泡材料及其间歇式发泡工艺的应用具有重要的研究价值。
1.环保型发泡材料概述
微孔泡沫塑料作为一种特殊的泡沫塑料，由其内部泡孔的孔径上看，大约为0.1-10㎛，泡孔密度介于109-1015cell/cm3之间。从内部的炮孔结构上看，微孔泡沫塑料主要包括闭孔泡沫塑料、开孔泡沫塑料两类[1]。由闭孔泡沫塑料上看，它指的是塑料基体中的泡孔相对孤立，彼此间不连通，并且开孔泡沫塑料指的是塑料基体中的泡孔是不封闭的一种泡沫塑料，气泡之间是相互连通的。对于这类材料，因为炮孔之间相互连通，所以小分子流体能在材料中流动。微孔泡沫塑料的炮孔直径绩效，由微孔的作用上看，相当于橡胶的增韧作用，因此，微孔塑料的力学性能不会受到影响，同时会让之前的微隙圆化，这在一定程度上，增强了材料的耐冲击强度和韧性，使介电常数、热导率有所下降，延长了耐疲劳使用时间[2]。与此同时，正是因为微孔的特点，让材料具备质轻、良好的隔音性、隔热性[3]。由于微孔泡沫的塑料具有良好的性能，并且在生产过程中，对环境没有污染，所以本当作是21世纪的新型绿色材料。
2.环保型发泡材料的制备

2.1间歇发泡法

通常情况下，常用的主要有升温法和降压法[4]。顾名思义，升温法指的是利用快速升温的方法，让气体、聚合物的均相系体系出现热力学的不稳定，进一步构成气泡核而发泡。降温法指的是高分子材料在压力容器中的温度与材料的玻璃化温度较为接近[5]。对于高分子材料而言，在压力容器中，和超临界C02构成饱和体系后，取出材料，并快速放入高温的甘油浴池中进行加热处理。受到高温的作用，高分子材料得到软化，内部的C02气体压力明显变高，在材料内部形成气核，膨胀形成泡孔，使泡孔内部压力与外界保持一致时，标志着发泡过程结束[6]。
2.2半连续性发泡法

半连续性发泡法主要适用于高分子微孔薄膜塑料的批量生产，其发泡对象通常为成卷的薄膜塑料，间歇发泡指的是对小块塑料实施的[7]。在大型高压容器中，放置薄膜塑料，向容器内注入超临界C02，保压至饱和状态，这和间歇发泡的步骤基本一致[8]。

2.3连续挤出发泡法
   连续挤出发泡法主要是依托挤出机对材料实施发泡的方法，它的生产效率较高，参数控制难度低，在工业生产中得到普遍应用[9]。因为螺杆的剪切混合作用较好，且超临界流体的扩散性较好，在短时间内便能形成超临界CO2、聚合物均相体系，生成微孔发泡材料。
3.环保型发泡材料及其间歇式发泡工艺的应用
    伴随工业的迅速发展，人们的生活水平有所提高，各行各业对材料提出了更高的要求。微孔泡沫塑料作为一种新型材料，但由于其具备良好的性能，所以在市场中得到了普遍应用。近年来，随着发泡材料应用领域的拓展，其在建筑、环保、石油化工、医学、航空航天、原子能等领域发挥着不可替代的作用。由航天行业领域上看，微孔泡沫塑料作为保温结构、承载结构和填充结构，在无人机的垂直机翼、卫星的太阳能电池骨架等方面得到了广泛使用[10]。由于改材料具有质轻的优势，极大节约了运输成本，使燃料得到有效节约。由医学领域上看，因为微孔塑料中的泡孔是相互连通的，加速了小分子流体在泡孔间的流动，所以能被当作分离和吸附材料，药物缓释材料等。由交通领域上看，微孔塑料在飞机、汽车内饰件等的制造中得到了适用，可以被当作车顶、门衬垫和仪表板等。
    从建筑材料领域上看，由于微孔泡沫塑料带有隔热、隔音和减震等优势，通常会被用作地板、管材、家具组件、板条等家具组件的制造。从家电产品领域上看，微孔塑料会被用于电视、电脑、空调等家用电器及零部件的制造。从包装领域上看，通过发挥微孔塑料质轻、缓冲性高的优势，被制作成沙发、手提包、软包等产品外包装，让产品变得更为舒适。伴随微孔发泡塑料的综合性能更为优化，生产工艺得到持续完善，在一定程度上，增加了其使用范围。为促进我国环保型发泡材料研发，石家庄启宏新材料制品有限公司确立了重大技术现场试验项目“宽温域环保型发泡材料产品工业试验”。研发与生产技术人员认真探讨制定工业生产方案，紧盯重点工艺参数，不断细化完善操作工艺，成功生产出符合各项主要指标要求、工艺操作调整范围更窄更精的高端环保型发泡材料。目前，研究人员通过对来源同样广泛，且可再生、可生物降解，并具有优良力学性能的纳米纤维素（CNF）进行表面改性，利用熔融加工技术，制备了大量可工业化生产的PLA/CNF纳米复合材料。然后，采用注塑微发泡法制备了轻质高强的聚乳酸发泡材料，其密度为0.05～0.7 g/cm3，最大比拉伸强度为60 MPa，最大比杨氏模量为2.2 GPa
    总之，普通发泡剂的发泡量较小，但环境型发泡材料与之有很大不同，其能实现更大的发泡量，有助于高效工业化生产目标的达成。除此之外，环保型发泡材料还具有高膨胀、收缩小的优势，切实增强了被粘接物的密封性。对于普通的发泡剂而言，它的敏感性较强，尤其是在低温或高温的环境下，可能会出现粘接特性紧缩、干固时间延长，严重影响产品的密封。但环保型发泡材料的保温、隔热效果较好，市场应用前景广阔。
参考文献：

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