硬质聚氯乙烯泡沫塑料介绍

硬质PVC泡沫塑料可分为高发泡及低发泡两类，且有不同配方料供加工模压制品和挤出制品。低密度硬质PVC塑料还可制作不同泡沫结构的制品，如自由发泡结构、结皮结构、复合结构等。每种配方料都各有特性及用途。

表14-61 软质PVC发泡塑料壁纸配方

表14-62 涂刮法软质PVC发泡塑料壁纸通用配方

表14-63 几种PVC壁纸的性能比较

表14-64 PVC发泡塑料壁纸外观质量要求（QB/T 3805—1999）

表14-65 PVC发泡塑料壁纸的物理性能 （QB/T3805—1999）

1.高发泡硬质PVC泡沫塑料

高发泡硬质PVC泡沫塑料中发泡剂含量高，一般为8%～15%，发泡倍率>10，密度小于100kg/m³，常用于模压成型加工制品，一般为闭孔结构。其典型配方见表14-66。

表14-66 高发泡硬质PVC泡沫塑料配方

2.低发泡硬质PVC发泡塑料

低发泡硬质PVC泡沫塑料中所含发泡剂少，一般为0.5%～5%（质量分数），发泡倍率<3，闭孔结构，密度一般>500kg/m³。采用不同配方料及挤出工艺可加工自由发泡、结皮发泡及复合结构的各类挤出制品，如板材、管材和异型材等，现举例介绍如下：

（1）硬质PVC低密度发泡挤出板 该材料有如下特点：比木材轻，一般密度为0.45～0.7g/cm³（木材为0.9g/cm³）；防水、防潮、防振和防虫性好；阻燃配方料的阻燃性好；表面易着色，印刷和覆膜；表面致密（优于木材）、防渗、隔热、隔声、可进行刨、锯和钉等加工，是代替木材的理想材料。其按泡沫结构可分为结皮结构料及自由发泡结构料。

1）硬质PVC低发泡结皮泡沫塑料板。配方料由平均聚合度为700～800的疏松型PVC树脂、改性剂（提高强度及熔体强度，如ABS、MBS、CPE、EVA等）、发泡剂、稳定剂、润滑剂和填料等组成。经高速热捏合、冷搅拌、挤出发泡（用双螺杆挤出机，按塞路卡法挤出发泡成型）、冷却定型、裁切、表面清洗整理、干燥和印刷等工序加工后即可成为挤出结皮板材。

板材宽度一般为1220mm（个别为1600mm），厚度为3～30mm，长度一般为2440mm，密度为0.4～0.9g/cm³。板材具有强度高、阻燃性好、耐腐蚀、防虫蛀、耐候性好、防潮、保温、减振等优点，可用钉、钻、刨、铆、粘、焊等二次加工，广泛用于家具和建筑行业代替木材作建材、装饰材料及工程用泡沫塑料板。

其材料配方见表14-67和表14-68。

表14-67 硬质PVC结皮泡沫塑料板配方

表14-68 硬质PVC结皮泡沫塑料板的性能

2）硬质PVC自由发泡板。板材配方料是以聚合度为800、密度为0.53～0.58g/cm³、K值为56～62的PVC树脂为主料，添加了稳定剂、改性剂（如丙烯酸酯、超高相对分子质量SAN）、润滑剂、发泡剂（ADC），成核剂（轻质CaCO₃、Sb₂O₃）等辅料构成的，其材料配方见表14-69。

表14-69 硬质PVC自由发泡塑料板配方 （板密度为500kg/m³）

该配方料具有良好的力学性能、熔体强度、热稳定性，发泡特性及耐候性，配方料经高速捏合、低速冷搅、双螺杆挤出机挤出、自由发泡、冷却、牵引切割后即可制成自由发泡板材。其板材性能见表14-70。板厚一般为1～20mm，可作装饰件、窗框、栅栏和家具等。

表14-70 硬质PVC自由发泡板的 性能（板厚为9mm）

（2）硬质低发泡PVC泡沫塑料管 硬质PVC低发泡塑料管具备PVC硬管特性，比普通PVC管刚度大，收缩率小，且热导率低，广泛用于低压排水管系统，如室内上下水管、雨水管、排污管和电缆护套管等。按泡沫结构可分为自由发泡管及结皮发泡管两种形式。这里主要介绍结皮结构泡沫管。

配方料选用低粘度，平均聚合度为700～800的疏松型PVC树脂为主料，添加剂包括铝、钡类复合稳定剂、AC发泡剂、改性剂（MBS等）、润滑剂、加工助剂（用于提高流动性、熔体强度、塑化速度，如甲基丙烯酸酯-丙烯酸乙酯共聚物，简称ACR）等。其配方及性能见表14-71和表14-72。

表14-71 硬质低发泡PVC管材配方

表14-72 低发泡PVC管材的性能(www.xing528.com)

（3）硬质PVC芯层发泡复合结构管材 复合管材又称UPVC（或PUC-U）芯层发泡复合管材，是由内外表层为硬质实体PVC，芯层为低发泡闭孔PVC组成的三层结构复合管材。芯层密度为700～900kg/m³，整体密度为900～1100kg/m³。与同尺寸的硬质PVC管相比，质量降低30%，内外表层厚度各占管壁厚15%～25%，芯层占55%～70%。

复合管与实体管相比有下列特点：质量轻；抗冲击能力强，环向刚性强；耐内、外压性能好；耐交替载荷疲劳强度高（大于实体管30%）；耐温性好，可在-30～100℃下使用（实体管只能在-15～65℃使用）；隔声性好，作流水管可大大降低流水噪声；隔热性好，热传导率比实体管低35%，表面不结露霜，可作冷热保温管；节省材料，降低成本；便于运输、施工及维护，使用寿命长（在弯折使用状态）。因此，它被广泛应用于作上下水管、排水管、埋地管、低压灌溉管、道路和铁路排水管和电线电缆保护管等，其性能指标符合GB/T 16800—2008要求。

三种排水管材的性能比较见表14-73。

表14-73 三种排水管材的性能比较

①配方料。其配方料可分表层配方料及内芯料两部分，不同用途制品的配方也不同，配方设计的选料及配比在GB/T 16800—2008中也有规定。其典型配方如下：

内芯料由PVC树脂、发泡剂（AC或ADC）、稳定剂（三碱硫酸铅、稀土复合稳定剂-REC等）、发泡调节剂、润滑剂、加工助剂、填料兼成核剂（如CaCO₃）和着色剂等组成。其中，树脂应选用相对分子质量较低、聚合度在700～800、流动性好、易发泡成型的PVC树脂，如S-800，SG6等；稳定剂可将树脂熔融温度与发泡剂分解温度调节一致，且可活化发泡剂；发泡剂含量应适当，过大会导致泡孔变大，密度下降，皮层与芯层脱离，降低制品强度等弊端，但过小则发泡性差，泡孔小，制品密度增大；加工助剂可提高加工性、耐压和抗冲击性，常用品种如ACR、CPE、MBS、EVA和ABS等；填料可提高力学性能；降低成本，同时也可起到成核剂作用，如轻质CaCO₃。

②皮层料。皮层料为实体PVC料，可用实体PVC挤出料的配方，但是要考虑到皮层料必须与发泡的芯层料能紧密结合成一体这一因素，因此皮层料的塑化温度大小会直接影响到两种料沿接触界面间芯层料的发泡状态和两者的结合牢固度。如果皮层料熔料温度高，使接触界面的芯层料过早发泡，则两者粘结性差；但皮层料温过低，则塑化不良，两者结合性也差，且接触界面的芯层欠发泡。因此，要选用既有适当熔融温度，又要保持良好的塑化性能、流动性和力学性能的PVC树脂作皮层料。常用聚合度为1000左右的疏松型PVC树脂，如SG4、SG5等。此外，还需添加适当的助剂，尤其要搭配好内外润滑剂含量，如果外润滑剂少，则会提高熔融温度，熔体挤出时阻力大，使芯料受到较大的剪切作用而导致发生大泡。

总之，选择适当的芯层及皮层配方料是决定制品成败的关键，所选料必须互相匹配。作为芯层料要选用适当的树脂、发泡剂、发泡调节剂和平衡内外润滑，使熔融温度与发泡剂分解温度相匹配，物料具有良好的流动性及发泡特性。作为皮层料的配方应具有良好的流动性、力学性能及适当的熔融温度，保证皮层及芯层紧密结成一体。典型的硬质PVC芯层发泡管配方见表14-74。

表14-74 典型的硬质PVC芯层发泡管配方

PVC芯层发泡管部分性能指标见表14-75，三种PVC管的性能比较见表14-76。

（4）硬质低发泡PVC异型材 硬质低发泡PVC塑料广泛用于挤出成型加工异型材用作装饰性非结构材料，如作窗框、栅栏和装饰件等，也广泛用于与铝型材或薄壁钢型材复合挤出制成塑钢型材用作塑钢门窗框架等。现分别介绍如下：

1）硬质PVC低发泡装饰板。这类板材多数为截面形状复杂的薄壁中空异型材，由于用作装饰材料，所以要求具有质轻、美观、难燃，具有一定强度，抗冲击，加工性好，成本低等特性，可替代木材。

目前，多数装饰板为采用化学发泡（也可用物理发泡法）的自由膨胀体（也可用塞路卡法来控制发泡膨胀），且一般不使用增塑剂，采用平均聚合度为700～800的疏松型PVC树脂，如SG-5等。添加剂有含碱铅系或含硫有机锡系稳定剂、内外润滑剂、加工助剂（ACR）、改性剂、AC发泡剂及成核剂、发泡调节剂及活化剂等。典型配方见表14-77、表14～78。

表14-75 硬质PVC芯层发泡管部分技术指标

表14-76 三种硬质PVC管材的性能比较

表14-77 PVC低发泡异型材的典型配方

表14-78 低发泡PVC仿木纹片材配方

硬质低发泡PVC装饰板制品的密度一般为400～900kg/m³，具有强度高、阻燃、耐腐蚀、防虫蛀、耐候和加工性好等优点，其性能见表14-79。

2）硬质低发泡PVC塑钢型材。塑钢型材简称JFC，是由金属型材包覆PVC结皮低发泡塑料层组成的。为了保证使用质量，在复合挤出成型时，金属型材表面涂专用粘结剂，以保证使用温度变化时，两者伸缩一致，真正做到塑钢一体。

表14-79 硬质PVC发泡异型材性能

配方料采用相对分子质量较小，熔体流动性好（K值58～65）的悬浮法疏松型PVC树脂；发泡剂采用AC发泡剂，发泡倍率<5，密度可达700kg/m³左右；热稳定剂有铅盐类、金属皂类、有机锡类或稀土复合稳定剂等，可起防止PVC分解和降低发泡剂分解温度-调节发泡速度的活化剂作用；其他还有内外润滑剂、改性剂、填料（兼成核剂）和着色剂等。其生产配方见表14-80。

表14-80 JFG型材的生产配方（质量份）

JFG型材用钢衬的性能见表14-81。

表14-81 JFG型材用钢衬的性能

JFG型材UPVC结皮发泡塑料的性能见表14-82。