泡沫塑料及相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)概述

劉楷周 曾慶鵬

（廣東省潮州市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所）

前 言

泡沫塑料是以樹脂為基礎(chǔ)制成的內(nèi)部具有無數(shù)微小氣孔的塑料，也叫多孔塑料或氣體填充塑料[1]。由于氣相的存在，泡沫塑料具有質(zhì)輕、絕熱、吸音、防震、耐腐蝕等優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于包裝、建筑、家具、飛機(jī)、汽車等行業(yè)，其在塑料制品中占居重要地位。

目前，針對(duì)泡沫塑料產(chǎn)品，國家已經(jīng)建立起一套比較完善的標(biāo)準(zhǔn)體系,為泡沫塑料行業(yè)的健康、有序、可持續(xù)發(fā)展提供了有力的保障。整套泡沫塑料的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)產(chǎn)品的原料、組織結(jié)構(gòu)、性能特性、成形工藝、用途以及應(yīng)用環(huán)境條件等要素制定。生產(chǎn)企業(yè)要依據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn)，檢測(cè)人員要依據(jù)檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品檢測(cè)，必須具備泡沫塑料的相關(guān)知識(shí)。本文對(duì)泡沫塑料的分類、性能、生產(chǎn)工藝和用途等作了概述，并對(duì)相關(guān)的產(chǎn)品和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解讀，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)和檢測(cè)人員有一定的參考價(jià)值。

1. 泡沫塑料的分類[2]

1.1 按原料分類

至今幾乎所有熱塑性和熱固性聚合物都可作為泡沫塑料的原料，工業(yè)生產(chǎn)泡沫塑料所用的樹脂有：聚苯乙烯、聚氨脂、聚氯乙烯、聚乙烯、脲醛、酚醛、環(huán)氧、有機(jī)硅、聚乙烯醇縮甲醛、醋酸纖維素等。隨著技術(shù)的發(fā)展，品種不斷擴(kuò)大，如聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚酰亞胺等泡沫塑料也相繼投放市場(chǎng)。

1.2 按硬度分類

泡沫塑料可分為軟質(zhì)、半硬質(zhì)和硬質(zhì)三種類型。軟硬程度以彈性模量為標(biāo)準(zhǔn)，在23℃和50%相對(duì)濕度時(shí)，彈性模量高于686MPa稱為硬質(zhì)泡沫塑料，彈性模量在（68.6～686）MPa之間稱為半硬質(zhì)泡沫塑料，彈性模量小于68.6MPa的稱為軟質(zhì)泡沫塑料。

1.3 按密度或發(fā)泡倍率分類

泡沫塑料可分為低發(fā)泡、中發(fā)泡和高發(fā)泡三種類型。所謂發(fā)泡倍率，就是泡沫塑料中的氣相與固相體積比。三種塑料的密度與發(fā)泡倍率如表1所示。

1.4 按組織結(jié)構(gòu)分類

泡沫塑料按其結(jié)構(gòu)不同又可分為開孔型泡沫塑料和閉孔型泡沫塑料。泡沫塑料內(nèi)各個(gè)氣孔是相互連通的稱為開孔型泡沫塑料，如果泡沫是互相分隔的，則稱為閉孔型泡沫塑料。

表1 泡沫塑料的密度與發(fā)泡倍率

2. 泡沫塑料的制備工藝

制備泡沫塑料的基本過程都是：①在液態(tài)或熔態(tài)塑料中引入氣體，產(chǎn)生微孔；②使微孔增長到一定體積；③通過物理或化學(xué)方法固定微孔結(jié)構(gòu)。按照引入氣體的方式，發(fā)泡方法有機(jī)械法、物理法和化學(xué)法。

機(jī)械法：借助機(jī)械攪拌傷作用，往液態(tài)聚合物或復(fù)合物中混入空氣而發(fā)泡。

物理法：指應(yīng)用物理原理實(shí)施發(fā)泡，包括有：（1）使用惰性氣體在加壓下溶液于熔融聚合物或糊狀復(fù)合物中，再減壓放出溶解氣體而發(fā)泡；（2）低沸點(diǎn)液體氣化使聚合物發(fā)泡；（3）溶解掉聚合物中可溶組分而成微孔塑料；（4）在熔融聚合物中加入中空微球，再經(jīng)固化而成泡沫塑料。

化學(xué)法：指應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)實(shí)施發(fā)泡，包括有：（1）使化學(xué)發(fā)泡劑在加熱時(shí)分解并釋放氣體而發(fā)泡；（2）在原料組分的聚合反應(yīng)中，釋放氣體而發(fā)泡。

3. 泡沫塑料的用途

泡沫塑料具有許多優(yōu)良物理性能，所以其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)掗?。不同類型的泡沫塑料的主要用途如?所示。

表2 泡沫塑料的主要用途

4. 常用泡沫塑料及其相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

4.1 聚苯乙烯泡沫塑料

可分為模塑聚苯乙烯泡沫塑料和擠塑聚苯乙烯泡沫塑料。前者是由含有揮發(fā)性液體發(fā)泡劑的可發(fā)性聚苯乙烯珠粒，經(jīng)加熱預(yù)發(fā)后在模具中加熱成型的具有閉孔結(jié)構(gòu)的白色物體；后者是以聚苯乙烯樹脂或其共聚物為主要成分，添加少量添加劑，通過加熱擠塑成型而制得的具有閉孔結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)泡沫塑料。

聚苯乙烯泡沫塑料的相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表3 聚苯乙烯泡沫塑料相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

4.2 聚氨酯硬質(zhì)泡沫

以異氰酸酯和聚醚為主要原料，在發(fā)泡劑、催化劑、阻燃劑等多種助劑的作用下，通過專用設(shè)備混合，經(jīng)高壓噴涂現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡而成的高分子聚合物。聚氨酯泡沫塑料有軟泡和硬泡兩種,前者的主要功能是緩沖，常用于沙發(fā)家具、枕頭、坐墊、玩具、服裝和隔音內(nèi)襯等，相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)如表4所示；后者是一種具有保溫與防水功能的新型合成材料，其導(dǎo)熱系數(shù)低，是目前所有保溫材料中導(dǎo)熱系數(shù)最低的，主要應(yīng)用在建筑物外墻保溫，屋面防水保溫一體化、冷庫保溫隔熱、管道保溫材料、建筑板材、冷藏車及冷庫隔熱材等，檢測(cè)者可以根據(jù)產(chǎn)品的具體應(yīng)用范圍選擇相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（表5）。

表4 軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

表5 硬質(zhì)泡沫塑料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

4.3 酚醛泡沫塑料

由酚醛樹脂加入阻燃劑、抑煙劑、發(fā)泡劑、固化劑及其它助劑制成的閉孔硬質(zhì)泡沫塑料，主要特點(diǎn)是難燃、低煙、抗高溫歧變，適用于大型冷庫、貯罐、船舶及各種保溫管道和建筑業(yè)等，相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)如表6所示。

表6 酚醛泡沫塑料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

表7 軟質(zhì)泡沫塑料相關(guān)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)

表8 硬質(zhì)泡沫塑料相關(guān)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)

5. 泡沫塑料的性能參數(shù)及其測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)

不同類型的泡沫塑料具有不同的性能，用于表征其物理機(jī)械性能的參數(shù)也是不盡相同。表 7和表8分別為軟質(zhì)和硬質(zhì)泡沫塑料的相關(guān)性能參數(shù)及其測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)時(shí)須針對(duì)不同的物理性能選擇相應(yīng)的測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié) 語

泡沫塑料的產(chǎn)品種類繁多，應(yīng)用范圍廣泛，所涉及的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)眾多。檢測(cè)者需要對(duì)泡沫塑料的原料、制備工藝、性能特性以及應(yīng)用范圍等相關(guān)知識(shí)有一定了解，才能更好地理解掌握標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)。