可發(fā)性聚苯乙烯(EPS)通稱(chēng)聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物,是一種樹(shù)脂與物理性發(fā)泡劑和其它添加劑的混合物?砂l(fā)性PS可被加工成低密度的泡沫塑料制品。最常見(jiàn)的可發(fā)性聚苯乙烯是含有作為發(fā)泡劑的戊烷的透明PS粒料。由可發(fā)性聚苯乙烯制出泡沫塑料制品有幾個(gè)專(zhuān)門(mén)步驟,這也是很多塑料樹(shù)脂的一種特性?砂l(fā)性PS可用來(lái)制造各種制品如咖啡杯、吸收能量的汽車(chē)用減震器或泡沫塑料塊。EPS的主要用途是一次性飲料杯、抗震包裝以及隔熱材料。
化學(xué)與性能
可發(fā)性聚苯乙烯是小顆粒狀樹(shù)脂,直徑一般為0.254mm~2.54mm。大多數這種顆粒是懸浮聚合天生的珠粒,而較大直徑的顆粒也可通過(guò)切粒得到。采用的珠粒大小決定于終極泡沫制品的最小壁厚。較大的粒子膨脹制成低密度泡沫制品比較輕易,較小的粒子則較易制成填充均勻的部件。
泡沫塑料產(chǎn)品的性能取決于原料聚合物,但受泡沫的密度影響很大。一個(gè)密度為0.016 的PS泡沫產(chǎn)品其中 97%的體積是空氣,這種產(chǎn)品的機械性能較差。泡沫體中所含的空氣分隔成數百萬(wàn)個(gè)泡孔,正是它們的存在使聚合物泡沫材料具有很多有價(jià)值的特性。這些特性包括盡熱性、吸收能量、漂浮性、高的剛度/質(zhì)量比以及單位體積本錢(qián)低等等。
泡沫PS的大多數性能都與其密度有很明顯的函數關(guān)系,因此生產(chǎn)者可不需重新設計模具,只根據加工工藝簡(jiǎn)單變化的需要對實(shí)際操縱做些微小調整。PS泡沫的其它性能同樣取決于聚合物的類(lèi)型和發(fā)泡時(shí)用的數目。由于發(fā)泡PS產(chǎn)品的機械強度可由發(fā)泡密度來(lái)調節,因此有時(shí)通過(guò)選用另外一種泡沫聚合物來(lái)獲得需要的強度。一個(gè)例子是獲得不是屬于強度方面的性能,如使PS進(jìn)步其本身不具備的耐高溫性和耐溶劑性;另一個(gè)例子是采用聚烯烴或烯烴/苯乙烯共聚體,可進(jìn)步柔軟性或伸長(cháng)率,但強度進(jìn)步未幾。
加工
可發(fā)性 PS的加工分二步。第一步為預發(fā)泡或簡(jiǎn)單發(fā)泡,設定終極產(chǎn)品的密度。在此過(guò)程中含有發(fā)泡劑的聚合物顆粒在加熱條件下軟化,發(fā)泡劑揮發(fā)。其結果是每個(gè)珠粒內產(chǎn)生膨脹,形成很多泡孔。泡孔的數目(終極密度)由加熱溫度和受熱時(shí)間來(lái)控制。這個(gè)過(guò)程中,珠粒必須保持分散和自由活動(dòng)狀態(tài)。產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)時(shí),發(fā)泡過(guò)程是將可發(fā)性 PS直接置于蒸汽中進(jìn)行的,一般通過(guò)珠粒和蒸汽在攪拌釜中的連續混合完成反應,反應設備是以保持外界壓力常壓敞口的,并使已發(fā)泡的珠粒從頂端溢出。有的生產(chǎn)廠(chǎng)為了保證停留時(shí)間更均衡或是當某些可發(fā)性DPS需要比較高的溫度時(shí)采用間歇釜。發(fā)泡以后珠粒要經(jīng)熟化處理,使空氣逐步摻進(jìn)到泡孔中。
熱成型是EPS發(fā)泡的第二步。首先.將熟化的預發(fā)泡珠粒放進(jìn)具有特定型腔的模具中。對于小型的和復雜結構的產(chǎn)品,成型時(shí)要采用文氏管作用設備.借助空氣流將珠粒吹至模腔中。大型的產(chǎn)品可依自身重力布滿(mǎn)模腔。將布滿(mǎn)粒料的模腔密閉并加熱,珠粒受熱軟化,使泡孔膨脹。珠粒發(fā)泡膨脹至填滿(mǎn)相互間的空隙,并粘結成均勻的泡沫體。此時(shí)這個(gè)泡沫體仍然是柔軟的并承受泡孔內熱氣體的壓力。從模具中取出制品之前,須負氣體滲出泡孔和降低溫度使制品外形穩定,這一般是采用向模具內壁噴水的方法。
由于成型模具是雙層壁的,因此發(fā)泡PS的成型被稱(chēng)為“蒸氣室成型”。模具內壁尺寸即為實(shí)際制品的尺寸,模具內壁上有氣孔.以使蒸汽透過(guò)泡沫體并使熱氣擴散出往。雙層壁之間的空間形成蒸汽室,其中通進(jìn)用于加熱珠粒的蒸汽。對于多數制品,發(fā)泡PS的成型壓力低于276kPa。模具為鋁制并按制品要求鑄成一定外形。發(fā)泡PS的成型由于成型壓力低、成型設備本錢(qián)低,因此是一種經(jīng)濟的生產(chǎn)方法。
應用
發(fā)泡PS的主要用途是建筑產(chǎn)業(yè)用盡熱材料,一次性用具和抗震保護性包裝材料。
隔熱制品采用EPS是因其具有恒定的低熱導率、低密度和低加工本錢(qián)。EPS茶杯是由于EPS易發(fā)泡成薄形制品和具保溫性。泡沫的吸震性、低本錢(qián)和可成形性使EPS成為保護性包裝材料的選擇對象。
泡沫聚烯烴制品單位厚度吸收的沖擊能更多,因此它可作為更易碎物品的包裝以及用于吸震部件如有些新型汽車(chē)的減震系統。
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