由大量氣體微孔分散於固體塑膠中而形成的一類高分子材料,具有質輕、隔熱、吸音、減震等特性,且介電性能優於基體樹脂,用途很廣。幾乎各種塑膠均可作成泡沫塑料,發泡成型已成為塑膠加工中一個重要領域。20世紀60年代發展起來的結構泡沫塑料,以芯層發泡、皮層不發泡為特徵,外硬內韌,比強度(以單位品質計的強度)高,耗料省,日益廣泛地代替木材用於建築和傢俱工業中。聚烯烴的化學或輻射交聯發泡技術取得成功,使泡沫塑料的產量大幅度增加。經共混、填充、增強等改性塑膠制得的泡沫塑料料,具有更優良的綜合性能,能滿足各種特殊用途的需要。例如用反應註射成型制得的玻璃纖維增強聚氨酯泡沫塑料,已用作飛機、汽車、計算機等的結構部件;而用空心玻璃微珠填充聚苯並咪唑制得的泡沫塑料,質輕而耐高溫,已用於航天器中。

  分類 微孔間互相連通的稱為開孔型泡沫塑料,互相封閉的稱為閉孔型泡沫塑料。泡沫塑料有硬質、軟質兩種。按美國試驗和材料學會標準,在18~29℃溫度下,在時間為5s內,繞直徑2.5cm的圓棒一周,如不斷裂,測試樣屬於軟質泡沫塑料;反之則屬硬質泡沫塑料。泡沫塑料還可分為低發泡和高發泡兩類。通常將發泡倍率(發泡後比發泡前體積增大的倍數)小於5的稱為低發泡,大於5的稱為高發泡。

  發泡方法 無論采用什麼方法發泡,其基本過程都是:①在液態或熔態塑料中引入氣體,產生微孔;②使微孔增長到一定體積;③通過物理或化學方法固定微孔結構。按照引入氣體的方式,發泡方法有機械法、物理法和化學法。

  機械法 借助強烈攪拌,把大量空氣或其他氣體引入液態塑料中。工業上主要用此法生產脲醛泡沫塑料,可用作隔熱保溫材料或影劇中佈景材料(如人造雪花)。

  物理法 常將低沸點烴類或鹵代烴類溶入塑料中,受熱時塑料軟化,同時溶入的液體揮發膨脹發泡。如聚苯乙烯泡沫塑料,可在苯乙烯懸浮聚合時,先把戊烷溶入單體中,或在加熱加壓下把已聚合成珠狀的聚苯乙烯樹脂用戊烷處理,制得所謂可發泡性聚苯乙烯珠粒。將此珠粒在熱水或蒸汽中預發泡,再置於模具中通入蒸汽,使預發泡顆粒二次膨脹並互相熔結,冷卻後即得到與模具型腔形狀相同的制品(見圖)。

它們廣泛用作保溫和包裝中防震材料。也可采用 擠出成型法,此時,既可使用可發泡珠粒,將其一次發泡擠出成片材;也可使用普通聚苯乙烯粒料,在擠出機適當部位加入鹵代烴,使之與塑料熔體混合均勻,當物料離開機頭時即膨脹發泡。擠出法常用於制片材或板材,片材經真空吸塑成型可制成食品包裝盒和托盤等。 聚乙烯也可用類似方法制得擠出發泡制品。

  引入氣體的物理方法還有溶出法、中空微球法等。溶出法是將可溶性物質如食鹽、淀粉等和樹脂混合,成型為制品後,再將制品放在水中反復處理,把可溶性物質溶出,即得到開孔型泡沫制品,多用作過濾材料。中空微球法是將熔化溫度很高的空心玻璃微珠與塑料熔體相混,在玻璃微珠不致破碎的成型條件下,可制得特殊的閉孔型泡沫塑料。

  化學法 可分為兩類:①采用化學發泡劑,它們在受熱時分解放出氣體。常用的化學發泡劑,如偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、NN′-二亞硝基五亞甲基四胺、碳酸氫鈉等。許多熱塑性塑料均可用此法作成泡沫塑料。例如聚氯乙烯泡沫鞋,就是把樹脂、增塑劑、發泡劑和其他添加劑制成的配合料,放入註射成型機中,發泡劑在機筒中分解,物料在模具中發泡而成。泡沫人造革則是將發泡劑混入聚氯乙烯糊中,塗刮或壓延在織物上,連續通過隧道式加熱爐,物料塑化熔融、發泡劑分解發泡、經冷卻和表面整飾,即得泡沫人造革。硬質聚氯乙烯低發泡板材、管材或異型材則用擠出法成型,發泡劑在機筒中分解,物料離開機頭時,壓力降到常壓,溶入氣體即膨脹發泡,如果發泡過程與冷卻定型過程配合得當,就可得到結構泡沫制品。②利用聚合過程中的副產氣體,典型例子是聚氨酯泡沫塑料,當異氰酸酯和聚酯或聚醚進行縮聚反應時,部分異氰酸酯會與水、羥基或羧基反應生成二氧化碳。隻要氣體放出速度和縮聚反應速度調節得當,即可制是泡孔十分均勻的高發泡制品。聚氨酯泡沫塑料有兩種類型,軟質開孔型形似海綿,廣泛用作各種座椅、沙發的座墊以及吸音、過濾材料等;硬質閉孔型則是理想的保溫、絕緣、減震和漂浮材料。