不饱和聚酯泡沫塑料是热固性硬质,以闭孔结构为主的泡沫塑料。有多种配制方法可配制各种密度及性能的泡沫料。它还可配制各种改性品种,如PU/UP-IPN硬质泡沫塑料、填充改性泡沫料、玻璃纤维增强泡沫料及中空微珠复合泡沫料等。
1.配方及制备工艺
(1)配方 树脂由不饱和酸经酯化反应产生线型聚酯及苯乙烯单体合成。发泡剂有酰肼、亚肼基类化合物、偶氮和重氮化合物及三氟氯甲烷等。固化剂有胺类(如环己胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、乙醇胺等)或过氧化物等。其他助剂,如辛酸钴、环烷酸铜、中空微珠(玻璃球、铝粉、硅酸钠等)、纤维和水等。
(2)制备工艺 制备泡沫塑料的工艺及配方有多种,不同工艺及配方配制的泡沫体特性不同,现举例介绍几种配制方法如下:
1)先将不饱和聚酯与苯乙烯单体混合,混合比(质量比)为(2.1~2.5)∶1,然后添加水、过氧化二苯甲酰和硬脂酸锌,再缓慢加入碳酸钠、马来酸酐溶液和少量的二甲基苯胺。碳酸钠和马来酸酐反应产生CO2气体。把配制好的溶液倒入模具内,温度保持在75℃,就可制得密度为54kg/m3的泡沫塑料。若采用真空成型并引入气泡可使体积膨胀5~8倍。
2)要得到密度更低的泡沫塑料,可先使混合体系通过3.2mm的喷嘴流到减压区再流入发泡区,在发泡区应保持适当的温度和压力,以促进发泡膨胀和固化。这样制得的密度为32~64kg/m3的泡沫塑料,强度高,刚性好。
3)部分交联聚酯树脂的发泡是在带有自由运动活塞的圆形反应器中,利用反应过程中生成的水分,在180~220℃下蒸发,经0.08~0.11MPa×15min+0.8~1.6kPa×35~60min发泡完成的。若采用95份(质量份)的二氟氯甲烷和5份(质量份)的三氟氯甲烷发泡剂,并且在聚酯混合体系中引入氯化石蜡和氧化锑,可制得具有阻燃性能的泡沫塑料。若用三氟氯甲烷作为发泡剂,还可制得中、高密度(112~256kg/m3)的泡沫塑料。(www.xing528.com)
4)在生产过程中,若加入60%的氧化铝,制得的泡沫塑料具有高硬度、高压缩强度和良好的耐火性能。其焦化温度为1650℃。添加铝粉、硅酸钠粉末、白云石粉末和氟硅酸盐粉末可提高泡沫塑料的绝缘性能。
5)填充水的聚酯泡沫塑料采用不饱和聚酯与水混合形成乳胶溶液,这种乳液通过固化形成坚硬的白色细粒料。这种粒料中含有均匀分布的极细微的水滴,水滴直径一般为2~5μm。可采用高达90%的水分含量的树脂进行发泡膨胀,而材料的最佳强度仍可保持50%~60%。经过脱水浓缩后,泡孔壁强度很高,足以经受-34℃的冷冻周期考验,这种泡沫塑料可采用木材加工法进行二次加工。
2.基本性能
该塑料力学性能良好,表面耐磨性和耐寒性好,可在-140~70℃左右内长期使用。其吸水性小,由性能好,尤其低频绝缘性及耐电弧性(120~180s)优良,化学稳定性好,耐水,耐溶剂,耐酸,但不耐强碱、强酸和氧化性介质。其加工性良好,可用浇注、模塑成型,也可用木材加工方法进行二次加工。该塑料可用于制作板料和夹层板芯材用于隔声、隔热、减振的建材。填充水分的泡沫料可用于模塑灯具、装饰标牌和家具零件,还可代替钢筋水泥构件用于建筑和架桥行业。
3.PU/UP互穿网络硬质泡沫塑料
PU/UP互穿网络硬质泡沫塑料是用不饱和树脂和组合聚醚多元醇及增强材料(玻璃纤维质量分数为5%,长为3mm)组成混合胶液,在引发剂和促进剂的作用下与异氰酸酯发生互贯穿交联反应,即可生成PU/UP-IPN硬质泡沫塑料。它可供模塑成型加工制品。成型时只将物料高速搅拌均匀混合后立即浇注于模具(涂脱模剂)中,锁模后在室温下物料发生交联反应热,促使发泡剂分解发泡填充型腔。一般发泡倍率为2~8,型腔压力为0.2MPa,密度为0.1~0.35g/cm3。这种材料的主要特点是可明显提高压缩强度,且压缩强度随密度增大而增加(非线性变化),密度可通过控制UP树脂及玻璃纤维含量进行调节。当密度为0.35g/cm3,玻璃纤维含量为5%(质量分数)时,压缩强度达7~8.5MPa,可作结构材料。
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