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可發(fā)性聚苯乙烯

可發(fā)性聚苯乙烯（EPS）通稱聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一種樹脂與物理性發(fā)泡劑和其它添加劑的混合物?？砂l(fā)性PS可被加工成低密度

（0．7—10．0ib／ft3）的泡沫塑料劑品。最常見的可發(fā)性聚苯乙烯是含有作為發(fā)泡劑的戊烷的透明PS粒料。由可發(fā)性聚苯乙烯制出泡沫

塑料制品有幾個(gè)專門步驟，這也是許多塑料樹脂（包括可成型泡沫的聚烯烴及其共聚物）的一種特性。可發(fā)性PS可用來制造各種制品如咖

啡杯、吸收能量的汽車用減震器或300 ft3大的泡沫塑料塊。EPS的主要用途是一次性飲料杯、抗震包裝以及隔熱材料。

化學(xué)與性能

可發(fā)性聚苯乙烯是小顆粒狀樹脂，直徑一般為0．01－0．1in。大多數(shù)這種顆粒是懸浮聚合生成的珠粒，而較大直徑的顆粒也可通過切粒得

到。采用的珠粒大小決定于最終泡沫制品的最小壁厚。較大的粒子膨脹制成低密度泡沫制品比較容易，較小的粒子則較易制成填充均勻的

部件。

泡沫塑料產(chǎn)品的性能取決于原料聚合物，但受泡沫的密度影響很大。一個(gè)密度為 11b／ft3的 PS泡沫產(chǎn)品其中 97％的體積是空氣，這種產(chǎn)

品的機(jī)械性能較差。泡沫體中所含的空氣分隔成數(shù)百萬(wàn)個(gè)泡孔，正是它們的存在使聚合物泡沫材料具有許多有價(jià)值的特性。這些特性包括

絕熱性、吸收能量、漂浮性、高的剛度／重量比以及單位體積成本低等等。如表回所示，泡沫PS的大多數(shù)性能都與其密度有很明顯的函數(shù)

關(guān)系，因此生產(chǎn)者可不需重新設(shè)計(jì)模具，只根據(jù)加工工藝簡(jiǎn)單變化的需要對(duì)實(shí)際操作做些微小調(diào)整。PS泡沫的其它性能同樣取決于聚合物

的類型和發(fā)泡時(shí)用的數(shù)量。由于發(fā)泡PS產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度可由發(fā)泡密度來調(diào)節(jié)，因此有時(shí)通過選用另外一種泡沫聚合物來獲得需要的強(qiáng)度。

一個(gè)例子是獲得不是屬于強(qiáng)度方面的性能，如使PS提高其本身不具備的耐高溫性和耐溶劑性；另一個(gè)例子是采用聚烯烴或烯烴／苯乙烯共

聚體，可提高柔軟性或伸長(zhǎng)率，但強(qiáng)度提高不多。

表1聚苯乙烯泡沫塑料的代表性能

性能

數(shù)值

密度， lb／ft3

1．0

2．0

3．0

壓縮強(qiáng)度，kPa

83—117

214—255

358－386

拉伸強(qiáng)度，kPa

14—186

400—420

634—655

耐熱性，R／in

3．8

4．2

4．3

加工

可發(fā)性 PS的加工分二步。第一步為預(yù)發(fā)泡或簡(jiǎn)單發(fā)泡，設(shè)定最終產(chǎn)品的密度。在此過程中含有發(fā)泡劑的聚合物顆粒在加熱條件下軟化，發(fā)

泡劑揮發(fā)。其結(jié)果是每個(gè)珠粒內(nèi)產(chǎn)生膨脹，形成許多泡孔。泡孔的數(shù)量（最終密度）由加熱溫度和受熱時(shí)間來控制。這個(gè)過程中，珠粒必

須保持分散和自由流動(dòng)狀態(tài)。工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)，發(fā)泡過程是將可發(fā)性 PS直接置于蒸汽中進(jìn)行的，一般通過珠粒和蒸汽在攪拌釜中的連續(xù)混合

完成反應(yīng)，反應(yīng)設(shè)備（象Rodman預(yù)發(fā)泡機(jī)）是以保持外界壓力常壓敞口的，并使已發(fā)泡的珠粒從頂端溢出。有的生產(chǎn)廠為了保證停留時(shí)間

更均衡或是當(dāng)某些可發(fā)性DPS需要比較高的溫度時(shí)采用間歇釜。發(fā)泡以后珠粒要經(jīng)熟化處理，使空氣逐步摻入到泡孔中。

熱成型是EPS發(fā)泡的第二步。首先．將熟化的預(yù)發(fā)泡珠粒放入具有特定型腔的模具中。對(duì)于小型的和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，成型時(shí)要采用文氏管

作用設(shè)備（如灌料槍）．借助空氣流將珠粒吹至模腔中。大型的產(chǎn)品可依自身重力充滿模腔。將充滿粒料的模腔密閉并加熱，珠粒受熱軟

化，使泡孔膨脹。珠粒發(fā)泡膨脹至填滿相互間的空隙，并粘結(jié)成均勻的泡沫體。此時(shí)這個(gè)泡沫體仍然是柔軟的并承受泡孔內(nèi)熱氣體的壓力

。從模具中取出制品之前，須使氣體滲出泡孔和降低溫度使制品形狀穩(wěn)定，這一般是采用向模具內(nèi)壁噴水的方法。

由于成型模具是雙層壁的，因此發(fā)泡PS的成型被稱為“蒸氣室成型”。模具內(nèi)壁尺寸即為實(shí)際制品的尺寸，模具內(nèi)壁上有氣孔．以使蒸汽透

過泡沫體并使熱氣擴(kuò)散出去。雙層壁之間的空間形成蒸汽室，其中通入用于加熱珠粒的蒸汽。對(duì)于多數(shù)制品，發(fā)泡PS的成型壓力低于

276kPa。模具為鋁制并按制品要求鑄成一定形狀。發(fā)泡PS的成型由于成型壓力低、成型設(shè)備成本低，因此是一種經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法。

應(yīng)用

發(fā)泡PS的主要用途是建筑工業(yè)用絕熱材料，一次性用具（主要為咖啡杯）和抗震保護(hù)性包裝材料。

隔熱制品采用EPS是因其具有恒定的低熱導(dǎo)率、低密度和低加工成本。EPS茶杯是由于EPS易發(fā)泡成薄形制品和具保溫性。泡沫的吸震性、

低成本和可成形性使EPS成為保護(hù)性包裝材料的選擇對(duì)象。

泡沫聚烯烴制品單位厚度吸收的沖擊能更多，因此它可作為更易碎物品的包裝以及用于吸震部件如有些新型汽車的減震系統(tǒng)。