聚合物发泡材料

发泡材料的分类方法较多，常见的有3种分类方法。

可分为软质、硬质和半硬质3类。在23℃和50%的相对湿度下，各类泡沫塑料的弹性模量如下:软质泡沫塑料，弹性模量小于70 MPa;硬质泡沫塑料，弹性模量大于700 MPa;半硬质泡沫塑料，弹性模量为70-700MPa。

可分为低发泡泡沫材料、中发泡泡沫材料和高发泡泡沫材料。各类泡沫材料的密度如下:低发泡泡沫材料，密度在0.4 g/cm以上;中发泡泡沫材料，密度为0.1-0.4g/cm;高发泡材料，密度在0.1g/cm以下。

可分为开孔泡沫材料和闭孔泡沫材料。所含有的泡孔绝大多数相互连通的泡沫材料成为开孔泡沫材料。所含有的绝大多数互不连通的泡沫材料称为闭孔泡沫材料。

泡沫塑料作为塑料的一个种类，由塑料和均匀分散的气体组成，因此具有以下的特性。

1)密度低。泡沫塑料中有大量气泡存在，其密度约为10-500 kg/m，为非发泡塑料制品的几分之一至几十分之一。

2)隔热性优良。由于泡沫塑料中有大量气泡存在，泡孔内气体的热导率比塑料低很多，所以泡沫塑料的热导率很低。

3)隔音效果好。泡沫塑料隔音效果是通过吸收声波能量，使声波不能反射传递而达到的。

4)比强度高。由于泡沫塑料密度低，比强度自然要比非发泡制品高。泡沫塑料的机械强度随发泡倍数的增加而下降，一般以微孔或小孔泡沫塑料强度高。

不同的泡沫塑料除了上述共同性能外，还具有其他一些特殊的性能。

聚合物发泡材料在家庭日常用品、交通工具、绝缘材料、包装材料、电器、运动设施、电子产品和化学以及纺织等行业中广泛应用，高性能的泡沫塑料则在军事、航空航天等尖端领域发挥重要作用。

聚合物发泡材料是指以聚合物(塑料、橡胶、弹性体或天然高分子材料)为基础而其内部具有无数气泡的微孔材料，也可以视为以气体为填料的复合材料。

聚合物发泡材料品种众多。对于塑料，大多数热塑性塑料和热固性塑料都能加工成泡沫塑料。典型的发泡材料如聚氨酯(PU)泡沫、聚苯乙烯(PS)泡沫。聚烯烃泡沫、聚氯乙烯(PVC)泡沫、酚醛泡沫、环氧化物树脂泡沫等热塑性和热固性泡沫塑料，丁腈橡胶泡沫、热塑性弹性体泡沫及发泡淀粉、发泡植物纤维等天然高分子发泡材料。

新型发泡材料及技术特点可归纳为如下几个方面:

解决传统氟利昂发泡剂破坏大气臭氧层的问题，一直是世界各国关注的热点。近年来，低臭氧消耗潜值(ODP)、地球变暖潜值(GWP)的氟利昂替代发泡剂得到了大力的发展，如作为第二代发泡剂的氢氯氟烃发泡剂，第三代发泡剂如氢氟烃、烷烃、二氧化碳等发泡剂都逐步实现了商业化。在此基础上推出了各种氟利昂替代发泡技术，如用于聚氨酯的HCFC-141b发泡、HFC-245fa发泡、环戊烷发泡、环戊烷-异戊烷发泡、全水发泡、二氧化碳发泡等技术，用于聚乙烯和聚苯乙烯的丁烷发泡技术，以及热塑性弹性体、硅橡胶海绵、聚乙烯、聚苯乙烯的水发泡技术等，取得了较好的效果。而吸热-放热平衡型发泡剂、微胶囊发泡剂、母料型发泡剂等新型发泡剂的出现也为改善发泡效果提供了更优的选择。

发泡材料具有轻质、隔热、隔音等特点，但要满足特殊环境下的应用要求，需要研制物理机械性能优良的高性能泡沫材料。阻燃泡沫材料，如阻燃聚乙烯泡沫材料、阻燃聚苯乙烯泡沫材料、阻燃聚氯乙烯泡沫材料、阻燃聚氨酯泡沫材料、阻燃橡胶和弹性体泡沫材料等，由于阻燃性能提高，在某些场合的使用中能达到安全防火的要求。

而耐高温泡沫材料则大大拓宽了泡沫材料的温度使用范围，能够在150-200℃以上的高温环境下长期连续工作，有的甚至瞬时耐热可高达540℃。酚醛泡沫塑料、环氧泡沫塑料、聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫塑料、聚酰亚胺(PI)泡沫塑料、有机硅泡沫塑料等耐高温型泡沫塑料作为高性能泡沫材料目前在航空航天、高速列车、舰船、军事及其他特殊领域发挥着重要作用。

泡沫材料还可通过改性发泡方法，如填充改性、增强改性、二元或多元共混改性、共聚改性及纳米粒子增强改性、互穿网络技术等，显著提高某一方面或综合力学性能。

除了常见的包装、建筑、绝热等领域，具有特殊性能的泡沫材料作为功能材料在特殊场合发挥重要作用。如抗静电泡沫材料用于电子元件和设备的包装材料，吸波泡沫塑料用于吸收电磁波和防雷达探测的隐身材料，具有生物降解性的泡沫材料在医学组织工程中用作细胞支架材料，氘代聚苯乙烯泡沫塑料和聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)超低密度泡沫塑料在惯性约束聚变(ICF)研究中用作各种靶材料，纳米级孔径的聚酰亚胺泡沫塑料在微电子工业中用作具有超低介电常数的绝缘材料等。

具有开孔结构的泡沫材料用作过滤、通水、透气等方面的功能材料。典型开孔功能性泡沫材料还包括吸水性、亲水性的泡沫塑料，用于处理海洋溢油的吸油性泡沫塑料，用于消除噪声污染和提高潜艇静音能力的吸声性泡沫材料，用于缓解化肥的泡沫塑料，具有抗菌除臭功能的泡沫塑料及可吸附甲醛、具有气体净化功能的泡沫塑料等。

此外，不同于普通开孔泡沫材料的网状聚氨酯泡沫材料在飞机、舰船和坦克等军用装备的燃油箱中起到独一无二的防火抑爆作用。

为了消除"白色污染"，具有光-生物降解性和生物降解性的泡沫材料得到了迅速发展。如以聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸酯(PHB)为代表的生物降解发泡材料，以及淀粉、植物纤维等天然高分子的生物降解发泡材料。聚丙烯发泡材料作为高耐热、物理机械性能优良的环境适应性发泡材料，也受到了人们的青睐，成为国内外研究和开发的热点。

另一方面，废弃泡沫材料的回收再资源化是减少资源浪费、合理利用能源、进行环境保护的重要途径。废旧泡沫材料的资源化再利用技术得到了进一步发展，如废旧泡沫材料与水泥、混凝土、粉煤灰等混合制成各种轻质建筑复合材料，或通过简单再生、制粒、改性制涂料和油漆等各种化工原料、裂解回收等，提高了废旧泡沫材料的资源化再利用效能，此外废旧回收塑料的发泡技术也使废旧塑料能得到综合利用。

除了传统常见的挤出、模压发泡等工艺，近年来又出现了一些发泡新工艺、新产品或对原有技术的改进。如采用超临界流体技术制备的微孔发泡塑料由于泡孔直径小、泡孔密度高，既能基本维持原有塑料的基本机械性能，又能使材料的密度下降;结构注射发泡材料对于节约材料和制造轻质、高强度、高刚度、尺寸稳定性好的大型结构件具有独特优势;低发泡型材、结构泡沫合成木材和低发泡木纤维/塑料复合材料作为发泡制品和仿木新材料在保护资源方面具有重要意义。

此外，滚塑发泡成型、结皮中空吹塑发泡、挤出低发泡吹塑薄膜、双向拉伸发泡薄膜、微球复合泡沫材料、发泡绝缘同轴电缆等新工艺和新产品得到了人们的重视和研究，超声波振动、原位技术等在发泡成型中的应用也引起了人们的极大兴趣。

本书全面系统地介绍了关于新型聚合物发泡材料及技术。

全书共17章，从性能及应用、发泡机理、配方及工艺、设备等方面，详尽阐述了氟里昂替代发泡、降解发泡、交联发泡、聚丙烯发泡、微孔发泡、挤出低发泡、结构注射发泡、阻燃和耐高温发泡材料、功能和改性发泡材料、开孔泡沫及微波发泡、原位发泡等新材料、新技术，并介绍了废旧泡沫塑料资源化再利用。

本书最大程度地网罗和全面总结了近年来聚合物发泡领域的最新进展和成果，其中许多内容是此前同类书籍所未曾涉猎的，图文并茂，并配有大量的实例和参考数据。

第1章 绪论

1.1 聚合物发泡材料的定义及分类

1.2 泡孔结构及表征

1.3 发泡成型基础理论

1.4 新型发泡材料及技术特点

参考文献

第2章 新型发泡剂及其特性

2.1 发泡剂种类与性能

2.2 发泡剂AC的改性

2.3 吸热型发泡剂

2.4 吸-放热平衡型发泡剂

2.5 氟里昂替代发泡剂

2.6 物理发泡微胶囊

2.7 核-壳微球发泡剂

2.8 母料型发泡剂

参考文献

第3章 氟里昂替代发泡技术

3.1 聚氨酯HCFC-141b发泡技术

3.2 聚氨酯HFC-245fa发泡技术

3.3 聚氨酯环戊烷发泡技术

3.4 聚氨酯混合烷烃发泡技术

3.5 聚氨酯全水发泡技术

3.6 氨酯CO2发泡技术

3.7 丁烷及液化石油气挤出发泡技术

3.8 EPS珠粒发泡成型

3.9 水发泡材料及技术

参考文献

第4章 降解发泡材料及技术

4.1 可降解的合成树脂发泡材料

4.2 生物降解塑料的分类

4.3 微生物合成型生物降解发泡材料

4.4 化学合成型生物降解发泡材料

4.5 天然高分子生物降解发泡材料

参考文献

第5章聚氨酯发泡材料及技术

第6章交联发泡材料及技术

第7章聚丙烯发泡材料及技术

第8章微孔发泡材料及技术

第9章低发泡与仿木发泡材料及技术

第10章结构注射发泡材料及技术

第11章阻然发泡材料及技术

第12章耐高温发泡材料及技术

第13章功能泡沫塑料

第14章开孔及吸水吸油吸声发泡材料及技术

第15章改性发泡材料及技术

第16章其他发泡材料及技术

第17章废旧泡沫塑料资源化再利用技术

本书对相关领域的科研人员、工程技术人员，具有较高的实用和参考价值，也可作为大专院校相关专业师生的专业参考书。