環氧泡沫塑料結構有何特點?

  環氧泡沫塑料自20世紀40年代末美國Shell公司先研制出來,至今已有較快發展。它具有耐熱性好、就地發泡、粘結力強、電性能佳、化學惰性和價格低廉等優點。這些優點是如何造就的?作為重合材料顯然要從組成材料上找答案,也就是說尋找環氧泡沫塑料結構特點。
  液體泡沫中可能有3種泡孔構型。一為球體泡孔有小界面和毛細管壓力,是穩定的泡孔構型,但是密堆排列的球體泡孔體積不超過整體空間的74%,密堆排列泡孔進一步膨脹,其體積超過系統總體積的3/4時泡孔構型由球體變成規則的多面體構型。二是為14面體、12面體,14面體由6個正方形和8個六邊形組成、12面體由12個五邊形組成,12面體泡孔構型的存在可能性更大。因為它是等角幾何形狀,泡孔壁面成120°角相交形成泡孔棱,泡孔棱以109.5°夾角交會,這種泡孔構型適宜存在于泡沫液中。規整的5邊形12面體泡孔密堆排列所形成的泡孔棱的形式實際上是不存在的,因為液相中毛細管壓力無限大。排泄型12面體泡孔排列所形成的泡孔棱,是一種理想的閉孔結構泡孔構型。
  固體與氣體的相對量即可表征為泡沫塑料的表觀相對密度,泡孔壁面和泡孔棱之間固體的分布取決于發泡過程中液體的黏度、毛細管壓力和表面張力之間力的平衡,這種力的平衡在發泡過程中隨時間緩慢變化。環氧樹脂行業協會專家介紹說,泡孔連續膨脹和毛細管壓力推動液體向泡孔棱聚集、泡孔壁面變薄。這個過程發展到極限時泡孔壁面開始穿孔、泡沫塌癟、相鄰泡孔并泡,或泡孔壁面收縮,或泡孔破裂,要獲得此結構只要增大液體的黏彈性。當泡沫中泡孔壁面的1/6或更多部分破裂,即獲得完全開孔的泡孔結構。泡沫塑料是通過在膠液中發泡并經過固化固定泡沫而成,所以工藝條件對泡沫的泡孔構型和尺寸影響很大,實際的泡孔構型和尺寸是在較大范圍內變化。
  環氧泡沫塑料的力學性能也是值得考察的對象。環氧泡沫塑料的力學性能與其密度、泡孔大小及分散度有密切關系,密度大、泡孔小且分散均勻的泡沫塑料的力學性能好;反之則力學性能差。泡沫塑料的強度還與泡孔幾何形狀有關,在發泡過程中泡孔隨泡沫上升而取向球形孔變成橢球形孔,平行泡沫上升方向的壓縮強度大于垂直泡沫上升方向的壓縮強度。環氧泡沫塑料的傳遞主要是傳導傳遞,不發生對流傳遞、輻射傳遞很少,熱導率主要取決于泡孔內氣體的熱導率,由于氣體體積占總體積的90%以上所以氣體的熱導率愈小則泡沫塑料的熱導率就愈小,低溫下泡沫塑料的熱導率降低其保溫隔熱性能好。環氧泡沫塑料的線脹系數主要取決于環氧固化物的線脹系數,但是泡孔結構和泡孔形狀對它有影響,開孔結構對線脹系數無影響而閉孔結構對線脹系數有影響,閉孔中的氣體壓力隨溫度而變化并引起泡孔棱受力而變形,從而影響了泡沫塑料的線脹系數,拉長泡孔的線脹系數大于規整泡孔的線脹系數。