泡沫塑料的不同分类及其特点

泡沫塑料的品种很多，其结构及性能差别很大，分类方法也很多。

1.按密度的分类

按泡沫体密度的大小可分为高密度、中密度和低密度三类。

1）高密度料的密度为400kg/m³以上，发泡倍率（气/固比）<1.5。

2）中密度料的密度为100～400kg/m³，发泡倍率为1.5～9。

3）低密度料的密度为100kg/m³以下，发泡倍率>9。

此外，也有按发泡倍率来划分的，如发泡倍率<3的常称为高密度、低发泡料；发泡倍率>10的称为高发泡低密度料。另外，还有以密度为170kg/m³和发泡率为5为界来划分高、低密度料的。密度与制品性能有密切的关系，密度低会降低拉伸强度、刚性及热变形温度等多项性能指标，但可增大回弹性和柔韧性，并降低材料成本等。因此，密度是控制制品性能的一项重要指标。

2.按硬度的分类

发泡塑料按软硬程度，可分为硬质泡沫塑料、半硬质泡沫塑料和软质泡沫塑料三种。有三种分类方法；

第一种是以制品在23℃，相对湿度为50%时材料的弹性模量来划分。弹性模量>700MPa的为硬质料，弹性模量<70MPa的为软质料，弹性模量为70～700MPa的为半硬料。

第二种方法是以受压变形的程度来划分。当在压缩应力作用下变形量为10%时，压缩应力>80kPa的为硬质料，压缩应力<15kPa的为软质料，压缩应力为15～80kPa的为半硬质料。

第三种按ISO标准规定，当试样压缩变形达50%释压后，测量残留厚度与原厚度的比值。该比值大于10%者为硬质料，<2%者为软质料，在2%～10%以内者为半硬料。

一般情况下，硬质料有承受一定负载的能力，当超过额定值后即破坏而不能回复原形；而软质料承受负载力小，有一点力即变形，有柔韧性和回弹性，解压后残留变形小。通常，热固性聚合物发泡后呈硬质泡沫体的居多，热塑性树脂发泡后有硬质的，也有软质的，但经交联反应料皆为硬质料。

硬质料与软质料的力学性能试验方法不同。软质料以拉伸强度、压缩性能等为力学性能主要指标，而硬质料的力学性能指标有拉伸强度、压缩强度、压缩模量、压缩应力-应变曲线、弯曲性能和剪切性能等。每种泡沫塑料的强度及模量都随其密度的增大而有不同程度的增加。

3.按气泡形式的分类

泡沫塑料内气泡的形式可分为开孔和闭孔两种。所谓开孔式即各气泡是互相连通的，闭孔式即各气泡各自分隔是不通的，如图14-1所示。

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图14-1 泡沫塑料结构类型示意

a）开孔结构 b）闭孔结构 c）结构泡沫———配方相同，特殊工艺，表层不发泡芯层发泡 d）结构泡沫———配方不同复合成型 e）组合泡沫———加入纤维状填料f）组合泡沫———加入球状填料

但实际上在泡沫体中通常是两者并存的，仅以哪一种孔形所占比例的大小来区分。至于如何形成开孔或闭孔结构，则由基材品种、配比及制造方法决定。

孔形对泡沫体的性能有很大的影响，开孔率高其压缩强度下降，热导率和吸水率增大，吸声性及缓冲性好。闭孔泡沫体则反之。

除了孔形外，孔径大小和疏密程度对发泡体的性能影响也很大。通常，高密度料为圆珠微小孔，孔径为0.01～0.1mm，低密度料平均孔径在1mm以上。孔的尺寸还存在取向性，孔胀大方向尺寸大，横向则小。这些因素也都会影响制品性能。常见泡沫塑料的孔型见表14-1。

表14-1 常见泡沫塑料的孔型

4.按泡沫体结构的分类

泡沫体的结构有多种形式，如图14-1所示。

（1）自由发泡结构泡沫塑料 它是指软质或硬质塑料，其表层和内芯的发泡程度基本相同，通称为普通泡沫塑料。这种塑料制品表面粗糙，力学性能差，常用作隔声、隔热、减振等一般包装材料、建材和生活用品。

（2）结构泡沫塑料 它是指表层为低发泡或不发泡实体，内层为充分发泡的泡沫体。如果表层和内层材料不同，则称为复合泡沫体；如果采用专门的配方料，利用表层和内层成型条件差别而形成的结构泡沫体，则称为自结皮泡沫体。结构泡沫体性能优良，一般用作泡沫塑料结构件。

（3）微孔泡沫塑料 它是指气孔直径为0.1～10.0μm，孔密度为10⁹～10¹⁵个/cm³，密度减少20%～40%的闭孔结构泡沫塑料，又称为准实体塑料，简称MCF。MCF有热固性及热塑性两类，性能优异，广泛用于建筑、交通、航空航天、包装和生物工程等领域。

（4）交联泡沫塑料 它是指原料中加入了交联剂使树脂发生交联反应而使线型结构变成网状结构的泡沫体。交联泡沫塑料有效地改善了原料的物性及加工性。

（5）合成泡沫塑料 它是指在泡沫塑料加入了各种填料，如玻璃纤维、石棉、氧化硅、碳酸钙、硅酸盐和中空玻璃微珠等填料，一般含量为10%～15%（质量分数），其喷涂料含量<5%（质量分数），可改善原料的性能，降低成本。

综上所述，泡沫塑料的结构分类很多，但对某一种制品而言，经常是多种结构交错并存。例如，软质泡沫制品，其密度也有高、中、低之分，表层也可有结皮或自结皮结构；又如，硬质料也可有开孔或闭孔结构，即使同一类树脂，品种及配方不同，也可加工成不同结构的泡沫制品和不同结构并存的泡沫制品。