聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料的生产与应用

聚乙烯醇缩甲醛塑料，简称PVFL。它是缩聚物，有较高的力学性能、热性能、电性能和耐蚀性，因此可配制综合性良好的泡沫塑料。

PVFL泡沫塑料为热固性开孔结构泡沫塑料，有硬质及软质两品种，加入耐磨填料后还可配制成耐磨泡沫塑料及其他改性品种。

1.组成

采用不同组分的配方可配制不同性能的泡沫体，采用不同的发泡剂及其他助剂可生成软质或硬质泡沫塑料。其基本的组分有如下几项：

（1）树脂 用工业级聚乙烯醇（20℃时，质量分数4%的水溶液的粘度为0.009～0.12Pa·s）溶液及甲醛组成的缩聚物（甲醛还起交联作用）。

（2）催化剂 用溶解度常数>10^-2的硫酸、硝酸、盐酸等强酸，促使其发生缩醛化和固化。

（3）表面活性剂 用聚氧化乙烯、十三烷基醚、磺酸盐等，可促使生成气泡均布于溶体中。

（4）发泡剂 用偶氮二甲酰胺、拉开粉和硼酸盐类等。

（5）其他 如水、填充料和凝固剂等。

2.发泡成型工艺

（1）硬质PVFL泡沫料发泡工艺 分为一步法和两步法。

1）一步法。先配制聚乙烯醇溶液，加入强酸催化剂并倒入打泡机内，在室温下加入甲醛、表面活性剂和发泡剂（边慢搅拌边加料），加入全部配料后，高速搅拌，使空气分散在于溶液中形成泡沫，体积膨胀1.5～3.5倍。同时，聚乙烯醇与甲醛在催化剂作用下发生缩合反应。此时，将混合料立即倒入用耐酸材料（如不锈钢、玻璃等）制作的模具中，在25～40℃下固化，当缩醛度为65%时立即脱模，冲洗去除未反应物，干燥后即可得最终料。

2）两步法。先将聚乙烯醇溶液加入发泡剂在打泡机中打泡到最大体积，加入甲醛并在25～40℃下搅拌10～20min，浇入模具中固化，当缩醛度达63%～65%后脱模，洗去未反应物，烘干即可。

如果要配制填充改性料，则在未发泡前可加入填料。

（2）软质PVFL泡沫塑料发泡工艺 软质PVFL泡沫塑料发泡工艺可分为配制聚乙烯醇溶液、用催化剂使其与甲醛发生缩醛反应、打泡、成型、水洗、中和酸液、水洗等工序。配制时采用不同发泡剂及助剂，不同工艺条件可分别生成开孔或闭孔结构泡沫体。发泡方法有机械打泡法和化学发泡法两种。机械打泡法是利用高速搅拌充入空气作为分散剂，当硬化凝聚后就可生成泡沫体。化学法常用硼酸盐类作发泡剂，强酸作催化剂，磺酸盐作表面活性剂，也可加入成孔剂等助剂。在各种助剂作用下，致使聚乙烯醇与甲醛发生缩醛反应产生大量气体，并均匀分布于溶体中，且稳定地保留在溶料中，直至交联硬化生成软质泡沫料。

在上述各种发泡工艺中，控制聚乙烯醇和甲醛的缩醛反应都是一项关键的工序，在选用适当的催化剂配比、反应温度（一般75～80℃）条件下，需控制反应时间，使缩醛度在适当的范围内。(www.xing528.com)

在缩醛反应时聚乙烯醇与甲醛在缩醛反应釜内经高速搅拌，使物料在强酸催化剂作用下发生缩合反应，使聚乙烯醇醛化生成缩聚物。若反应时间长，则缩聚物多，缩醛度高，泡沫体变得硬脆，弹性差。另外，随着反应时间的延长，缩醛物增多，则可进行反应的组分变少，所以不可能达到100%的缩醛化，最后会遗留下一部分未醛化的物质。因此，缩醛度一般不超过86%，控制在60%～70%最为适合。在反应过程中应采用奥氏粘度计测定溶液的粘度，当粘度为0.03Pa·s左右时应停止反应，从反应釜中出料，注入模具中进行发泡成型。

3.成型工艺及后处理

聚乙烯醇缩甲醛泡沫体的成型温度在50℃左右为宜，树脂泡沫从反应釜中放入模具中进行成型，模具材料应具有抗酸腐蚀、质轻的特点，一般选用塑料和木材等。成型温度在50℃左右时，成型时间约2～4h；室温成型时间约10～40h。在成型期间，实际上有两种反应还在继续进行，一种是树脂的缩化反应，另一种是树脂的交联，它们都同时促进泡沫壁的稳定和整个泡沫的硬化。由于发泡体中含有大量的水分，在成型结束时会从泡沫体中脱出很多含有酸和甲醛的水溶液，因为甲醛气体对人体有害，因此，在室内要有良好的通风条件。

成型后的泡沫经过水冲洗或碱中和成为中性，这时含有水分的聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料呈海绵状，当泡沫体干燥后即脱出体内的大部分水（约为自重的70%～80%），泡沫体坚硬易于长期存放。

4.性能及应用

聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料为白色开孔结构，干时质硬，有较高的强度，湿时质地柔软，具有弹性。变干再湿仍能回复柔软性。聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料不受细菌破坏，耐任何浓度的甲醛溶液和质量分数为30%以下的强酸作用；能与30%～70%的水溶性有机溶剂起作用（如质量分数为50%的酒精溶液能与聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料作用），但甘油例外。聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料的物理力学性能见表14-152。

表14-152 几种聚乙烯醇甲醛泡沫塑料配方、性能及应用

注：1.配方1、2、3、5的树脂粘度为0.12Pa·s（20℃，质量分数为4%水溶液）用于玻璃抛光材料。

2.配方6树脂的粘度为0.26Pa·s（20℃，质量分数为4%水溶液）用于医疗手术用材料。

3.配方7用于金属抛光用材料。

4.Tween20为聚氧化乙烯山梨糖醇酐甘油月桂酸酯。

5.配方5～配方7试样密度为9.7～32kg/m³。

在医学上用于填塞胸腔手术后的残腔和填塞面部用材，还可代替毛毡作玻璃、金属等物的抛光材料。因伤病所致的缺损凹陷。可作揩布、合成海绵及唱片用聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料制成的层压制品，可用于飞机、坦克作防护板等。