Aplicarea agenților de spumare în produsele din plastic

Agentul de spumare este un aditiv cheie pentru modificarea ușoară a materialelor plastice, care generează bule uniforme în matricea plastică, formează o structură poroasă, reduce densitatea produsului (poate fi redusă la 0,01-0,9 g/cm³) și conferă izolație, izolare fonică, amortizare și alte funcții, fiind potrivit pentru aproape toate categoriile de materiale plastice, cum ar fi PE, PP, PVC, PS, PU etc. Conform mecanismului de spumare, acesta poate fi împărțit în agenți de spumare fizici (cum ar fi CO₂, azot, alcani) și agenți de spumare chimici (cum ar fi azodicarbonamida AC, bicarbonat de sodiu). Primii sunt ecologici și eficienți, în timp ce cei din urmă au costuri reduse și bule uniforme. Este utilizat pe scară largă în ambalaje, materiale de construcții, automobile și alte domenii și este suportul principal pentru reducerea greutății, reducerea consumului și modernizarea funcțională a produselor din plastic.

1. Mecanismul de bază al agentului de spumare: dubla valoare a formării porilor și a împuternicirii

1. Spumare fizică: formarea porilor prin tranziție de fază sau precipitare prin dizolvare

Agenții de spumare fizici nu suferă reacții chimice și realizează formarea porilor prin schimbări de presiune și creșteri de temperatură.

Gaze inerte (CO₂, azot): Se dizolvă în topitura de plastic sub presiune ridicată, precipită rapid și formează bule după reducerea presiunii, cu bule fine și uniforme, fără poluare, potrivite pentru materiale plastice poliolefinice precum PE și PP;

Lichide cu punct de fierbere scăzut (n-pentan, înlocuitori de freon): gazele sunt generate prin vaporizare în timpul încălzirii, care sunt utilizate în mod obișnuit în spuma rigidă PU, materialele plastice din spumă PS, cum ar fi izolația frigiderelor, cutiile de prânz din polistiren expandat (EPS).

2. Spumare chimică: se bazează pe descompunere pentru a produce gaz și a forma pori

Agenții chimici de spumare se descompun la temperaturile de procesare a plasticului, eliberând gaze precum N₂ și CO₂ pentru a forma bule, care sunt împărțite în categorii organice și anorganice:

Agent de spumare organic: Azodicarbonamida (AC) este varietatea cea mai frecvent utilizată, cu o temperatură de descompunere de 160-200 ℃, producție mare de gaz (200-300 ml/g), bule uniforme și potrivită pentru produse spumante din PVC, PE, PP;

Agent de spumare anorganic: Bicarbonatul de sodiu (bicarbonatul de sodiu) are un cost extrem de scăzut, se descompune și eliberează CO₂ și are bule grosiere. Este utilizat în mod obișnuit pentru plăci de spumă PE de calitate inferioară și pantofi de spumă PVC.

2. Tipuri de agenți de spumare mainstream și materiale plastice compatibile: potrivire precisă a scenei

Tipul de agent de spumare reprezintă avantajele principale ale produsului și este potrivit pentru aplicații tipice din plastic.

Agent de spumare fizic - gaz inert CO₂, azot, ecologic și netoxic, bule fine, fără reziduuri PE, PP, ambalaj tampon de spumare PET PE, panouri de uși auto spumante PP, cutii de prânz spumante PET

Agent de spumare fizic - n-pentan lichid cu punct de fierbere scăzut, eficiență ridicată de spumare, cost moderat PU, strat izolator din spumă dură PS PU, placă din spumă EPS

Agentul de spumare chimică organică azodicarbonamidă (AC) are o producție ridicată de gaz, bule uniforme și o stabilitate bună pentru pardoseli din spumă PVC, PE, PP, țevi din spumă PE, jucării din spumă PP.

Agentul chimic de spumare anorganic, bicarbonatul de sodiu, are un cost extrem de redus, este sigur și inodor din PE, spumă PE de calitate inferioară din PVC, papuci din spumă PVC

3. Practica de aplicare a principalelor produse din spumă plastică

1. Domeniul ambalajelor: principala forță a protecției prin amortizare

Cutie din spumă EPS: agent spumant lichid cu punct de fierbere scăzut, ușor și puternic tampon, poate proteja eficient produsele proaspete și fragile, cu o densitate de numai 0,02-0,05 g/cm³;

Folie tampon din spumă PE: utilizează spumare fizică cu CO₂, fără poluare reziduală, utilizată pentru ambalarea produselor electronice și a electrocasnicelor, cu funcții atât de absorbție a șocurilor, cât și de rezistență la umiditate.

2. Domeniul materialelor de construcții: dubla funcție de izolație și izolare fonică

Placă izolatoare din spumă dură PU: spumă n-pentan, rată mare de celule închise, conductivitate termică scăzută de 0,022 W/(m·K), utilizată pe scară largă pentru izolarea pereților exteriori ai clădirilor, strat intermediar pentru frigidere și congelatoare;

Pardoseală din spumă PVC: Spuma cu agent spumant AC reduce densitatea cu 30% -50%, cu efecte antiderapante și izolare fonică, potrivită pentru decorarea pardoselilor din case și centre comerciale.

3. Domeniul auto: Greutate redusă pentru a reduce consumul de combustibil

Panou de ușă auto din spumă PP: spumare fizică cu azot, reducând greutatea cu 20% -30%, îmbunătățind în același timp izolarea fonică și performanța de reducere a zgomotului, ajutând mașinile să economisească energie și să reducă emisiile;

Umplutură pentru scaun din spumă PE: Spumă de bicarbonat de sodiu, cost redus, elasticitate bună, îmbunătățește confortul și amortizarea scaunului.

4. Tendință de dezvoltare: protecția mediului, rafinament și multifuncționalitate

Înlocuire din punct de vedere al mediului: Eliminarea agenților de spumare fluorurați, promovarea agenților de spumare fizici ecologici, cum ar fi CO₂ și azot, și respectarea standardelor de mediu REACH ale UE și a standardelor chineze;

Spumare microporoasă: Dezvoltarea tehnologiei de spumare cu bule la scară nanometrică, cu diametre ale bulelor mai mici de 10 μm, pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice ale produselor, cum ar fi materialul spumos microporos PP, care poate fi utilizat pentru componente structurale auto;

Integrare multifuncțională: Dezvoltarea de aditivi compoziti spumanți + ignifugi + antioxidanti, simplificarea formulelor și adaptarea la scenarii de ultimă generație, cum ar fi utilizarea de materiale izolatoare din spumă PU ignifugă pentru prevenirea incendiilor în clădiri.

5. Rezumat

Agenții de spumare au realizat o transformare de la solizi și grei la ușori și multifuncționali, prin dotarea materialelor plastice cu o structură poroasă, jucând un rol de neînlocuit în reducerea greutății ambalajelor, izolarea materialelor de construcții, reducerea greutății în industria auto și în alte domenii. În viitor, odată cu descoperirea tehnologiei de spumare ecologice, materialele plastice spumate își vor extinde și mai mult limitele de aplicare și vor ajuta industria materialelor plastice să se dezvolte către o direcție verde și eficientă.