Método de preparación de plásticos espumados.
No importa qué método de formación de espuma se utilice, el proceso básico es: ①Introducir gas en plástico líquido o fundido para generar microporos
②Hacer crecer los microporos hasta un cierto volumen;
③ Fijar la estructura microporosa mediante métodos físicos o químicos.
Según la forma de introducción del gas, los métodos de espumación incluyen métodos mecánicos, físicos y químicos.
Método mecánico: Con la ayuda de una fuerte agitación, se introduce una gran cantidad de aire u otros gases en el plástico líquido. Este método se utiliza principalmente en la industria para producir espuma de urea-formaldehído, que puede usarse como material de aislamiento térmico o material de fijación (como copos de nieve artificiales) en películas y dramas.
Método físico: los hidrocarburos de bajo punto de ebullición o los hidrocarburos halogenados a menudo se disuelven en plásticos. Cuando se calienta, el plástico se ablanda y el líquido disuelto se evapora, se expande y forma espuma. Como la espuma de poliestireno, durante la polimerización en suspensión del estireno, el pentano se puede disolver primero en el monómero, o la resina de poliestireno que se ha polimerizado en perlas se puede tratar con pentano bajo calor y presión para producir las llamadas perlas de poliestireno expandibles. Las perlas se expanden previamente en agua caliente o vapor, y luego se colocan en un molde y se pasan a través de vapor para hacer que las partículas previamente expandidas se expandan dos veces y se sintericen entre sí. Después de enfriar, se obtiene un producto con la misma forma que el molde. Se obtiene la cavidad (ver imagen). Se utilizan ampliamente como materiales aislantes y a prueba de golpes en los embalajes. También se puede utilizar el moldeo por extrusión. En este momento, se pueden usar perlas expandibles, que se pueden formar espuma y extruir en láminas al mismo tiempo; también se pueden usar gránulos de poliestireno comunes y agregar polímeros halogenados a las partes apropiadas de la extrusora. Se mezcla uniformemente con el plástico fundido y el material se expande y forma espuma cuando sale del cabezal de la máquina. El método de extrusión se utiliza a menudo para láminas o placas, que se pueden convertir en cajas y bandejas para envasado de alimentos después del moldeo al vacío. El polietileno también se puede convertir en productos de espuma extruida de forma similar. Los métodos físicos para introducir gas incluyen el método de disolución, el método de microesferas huecas, etc. El método de disolución consiste en mezclar sustancias solubles como sal, almidón, etc. con resina, darles forma de productos y luego procesar repetidamente los productos en agua para disolver las sustancias solubles y obtener productos de espuma de células abiertas, que a menudo se utilizan como materiales filtrantes. El método de las microesferas huecas consiste en mezclar microesferas de vidrio huecas con una temperatura de fusión alta con plástico fundido. En condiciones de moldeo en las que las microesferas de vidrio no se rompan, se pueden producir plásticos de espuma especiales de células cerradas.
Método químico: se puede dividir en dos categorías: ① Utiliza agentes espumantes químicos, que se descomponen y liberan gases cuando se calientan. Agentes espumantes químicos de uso común, como azodicarbonamida, azobisisobutironitrilo, N, N′-dinitrosopentametilenotetramina, bicarbonato de sodio, etc. Muchos termoplásticos se pueden convertir en espumas mediante este método. Por ejemplo, los zapatos de espuma de cloruro de polivinilo se fabrican colocando un lote de resina, plastificante, agente espumante y otros aditivos en una máquina de moldeo por inyección. El agente espumante se descompone en el barril y el material se espuma en el molde. El cuero artificial de espuma se fabrica mezclando el agente espumante con la pasta de cloruro de polivinilo, raspándolo o calandrándolo sobre la tela y pasando continuamente a través del horno de calentamiento de túnel. El material se plastifica y se funde, el agente espumante se descompone y forma espuma y se enfría. y acabado superficial, es decir, conseguir polipiel espumada. Las láminas, tubos o materiales de formas especiales de cloruro de polivinilo rígidos y de baja formación de espuma se forman mediante extrusión. El agente espumante se descompone en el barril. Cuando el material sale del cabezal de la máquina, la presión cae a la presión normal y el gas disuelto en él se expande y. Espumas. Si el proceso de formación de espuma y el proceso de enfriamiento y conformación se coordinan adecuadamente, se pueden obtener productos de espuma estructural. ② Utilice el gas subproducto durante el proceso de polimerización. Un ejemplo típico es la espuma de poliuretano. Cuando el isocianato y el poliéster o poliéter experimentan una reacción de policondensación, parte del isocianato reaccionará con agua, grupos hidroxilo o carboxilo para generar dióxido de carbono. Siempre que la velocidad de liberación de gas y la velocidad de reacción de policondensación se ajusten adecuadamente, se pueden producir productos altamente espumados con células muy uniformes. Hay dos tipos de espuma de poliuretano: la blanda de células abiertas tiene forma de esponja y se utiliza mucho como cojines para diversos asientos y sofás, así como como material absorbente y filtrante del sonido. La dura de células cerradas es ideal para el calor. conservación, aislamiento y absorción de impactos y materiales flotantes. 1. Plásticos espumados reforzados con fibras
Generalmente se utilizan plásticos espumados reforzados con fibras cortas. El método específico consiste en dispersar uniformemente fibras cortas en el sistema polimérico o sistema de reacción que se va a espumar. Después de la formación de espuma, las fibras se distribuyen uniformemente en la pared de espuma, lo que desempeña un papel en el fortalecimiento, rigidez y mejora de la resistencia al calor. En general, se cree que cuanto mejor sea la interfaz y más larga sea la fibra, mejor será el rendimiento y más ideal será el efecto de refuerzo.
1.1 Refuerzo de fibra de vidrio
La fibra corta más utilizada para reforzar la espuma es la fibra de vidrio corta (SGF). Para obtener buenos efectos de refuerzo, primero se debe tratar la superficie del SGF. Cuando se agrega SGF a la resina, habrá cadenas moleculares de resina entrelazadas que conectan el SGF, lo que equivale a reticular la resina. Cuando se somete a cargas como flexión, tensión y compresión, la resina transfiere tensión entre el SGF, lo que permite que el SGF y la resina soporten la misma carga, mejorando la resistencia de la espuma.
1.2 Refuerzo de fibra de nailon
Se puede utilizar fibra de nailon para reforzar la espuma PUR. Esto se debe a que la cadena molecular del nailon es muy polar y tiene una buena fuerza intermolecular con el PUR. Además, el -NH- de la cadena principal del nailon puede formar enlaces de hidrógeno con el -C=O del PUR, lo que aumenta aún más la fuerza intermolecular. Por lo tanto, la espuma PUR modificada con fibra de nailon puede lograr buenos resultados.
2. Plásticos espumados reforzados con partículas inorgánicas
El objetivo principal de añadir partículas inorgánicas a los plásticos espumados es cambiar sus propiedades y reducir costes. Debido a la interfaz entre las partículas inorgánicas y la resina, cuando la fuerza de adhesión de la interfaz es lo suficientemente grande, las partículas inorgánicas pueden desempeñar un papel de refuerzo en los plásticos de espuma, porque las partículas inorgánicas a menudo actúan como agentes nucleantes en los plásticos de espuma. Los plásticos espuma rígidos son más finos y uniformes, mejorando así el rendimiento de los plásticos espuma.
2.1 Refuerzo de CaCO3
El CaCO3 utilizado como relleno de espuma tiene principalmente dos tipos: tipo trituración en fase sólida y tipo precipitación. El tamaño de partícula del primero es de aproximadamente 20 um y el tamaño de partícula del segundo es de 0, 05 a 10 um. Agregar CaCO3 a los plásticos de espuma puede mejorar su resistencia al calor y su resistencia al calor, y reducir su coeficiente de expansión lineal y su tasa de contracción.
2.2 Refuerzo de microesferas de vidrio huecas
El diámetro de las microesferas de vidrio huecas es de 10 ~ 100 um y su superficie esférica puede reducir la concentración de tensiones dentro de la resina. En buenas condiciones de interfaz, las microesferas de vidrio huecas pueden mejorar la resistencia a la compresión, el módulo elástico a la compresión, la resistencia a la tracción, el módulo elástico a la tracción, la resistencia a la flexión, el módulo elástico a la flexión y la resistencia al calor de los plásticos de espuma rígida, al tiempo que mejoran la estabilidad dimensional y la fricción. Rendimiento de los plásticos de espuma rígida y reduce la contracción. En comparación con otras partículas utilizadas para el refuerzo de espuma, las microesferas de vidrio huecas son fáciles de producir espuma reforzada de baja densidad debido a su baja densidad (sólo alrededor de 0,3 g/cm3).
2.3 Refuerzo de nanopartículas
Se han llevado a cabo extensas investigaciones en el país y en el extranjero sobre la aplicación de la nanotecnología para modificar polímeros, se han logrado muchos avances tecnológicos y se han preparado con éxito varios polímeros. /Materiales compuestos de nanopartículas, como polímero/nano CaCO3, polímero/nano SiO2, polímero/nano TiO2 y polímero/nano arcilla y otros materiales nanocompuestos. En comparación con el polímero original, su rendimiento ha mejorado enormemente y su rendimiento de procesamiento también ha mejorado hasta cierto punto. Aunque existen pocos estudios nacionales sobre el uso de nanopartículas para mejorar los plásticos de espuma, el pequeño tamaño de las nanopartículas en relación con las paredes celulares y su fuerte actividad superficial facilitan la formación de una buena interfaz y tienen una mayor cantidad de partículas por unidad de volumen. El papel del agente nucleante hace que la densidad celular sea mayor y las células más pequeñas, lo que tiene un gran potencial para el refuerzo de espumas plásticas. Se cree que los plásticos de espuma mejorados con nanopartículas definitivamente se convertirán en un nuevo punto caliente en la investigación sobre plásticos de espuma de alto rendimiento en el futuro.
3. Espuma de aleación de polímero
La aleación de polímero es la mezcla y mezcla simultánea de dos o más polímeros mediante métodos físicos o químicos, realizadas por polimerización, las redes formadas por estos dos o más. Los polímeros se interpenetran y entrelazan entre sí, y puede haber enlaces valencianos entre diferentes polímeros. Las aleaciones poliméricas se están desarrollando rápidamente. Este método puede lograr alto rendimiento, bajo costo, alta eficiencia y variedad de materiales poliméricos. Estas ventajas de las aleaciones de polímeros también se pueden reflejar en los plásticos de espuma, y algunas personas en China también están realizando investigaciones sobre los plásticos de espuma de aleaciones de polímeros.
4. La espuma microcelular
La MCF basada en plástico termoplástico se denomina espuma microcelular termoplástica, y la MCF basada en plástico termoestable se denomina espuma microcelular termoestable. Existen muchos estudios sobre el MCF termoplástico, que tiene una excelente tenacidad al impacto (hasta más de 5 veces la de los plásticos sólidos), una alta rigidez específica (hasta 3 a 5 veces la de los plásticos sólidos) y una alta vida a la fatiga (hasta más de 5 veces la de los plásticos sólidos). (más de 5 veces mayor que el de los plásticos sólidos), alta estabilidad térmica, baja constante dieléctrica y conductividad térmica. En comparación con los plásticos sólidos sin espuma, el MCF tiene baja densidad, bajo costo, puede absorber energía, puede atenuar grietas y tiene una alta resistencia al impacto. Además, sus celdas son extremadamente pequeñas, lo que permite que las piezas de plástico de espuma sean muy delgadas (como 0,1 ~). 1,0 mm). Por lo tanto, MCF es ideal para la fabricación de cubiertas de paredes delgadas, embalajes y piezas de aislamiento eléctrico y térmico. MCF tiene una morfología de microporos única, una distribución uniforme del núcleo de las burbujas y excelentes propiedades mecánicas resultantes. Es muy adecuado para piezas de espuma plástica de tamaño extremadamente pequeño y ha atraído mucha atención en investigaciones teóricas y aplicaciones industriales. En los últimos años, a medida que los plásticos de ingeniería con alto costo, no contaminan el medio ambiente y son fáciles de reciclar se han utilizado ampliamente en la construcción, el transporte, la industria aeroespacial, el embalaje, la bioingeniería y otros campos, la investigación y el desarrollo de plásticos de espuma microcelulares se han convertido en un tema candente. tema.