環(huán)氧泡沫塑料自20世紀40年代末美國Shell公司首先研制出來,至今已有較快發(fā)展。它具有耐熱性好、就地發(fā)泡、粘結(jié)力強、電性能佳、化學(xué)惰性和價格低廉等優(yōu)點。這些優(yōu)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(huán)氧泡沫塑料結(jié)構(gòu)特點。 液體泡沫中可能有3種泡孔構(gòu)型。一為球體泡孔有最小界面和毛細管壓力,是最穩(wěn)定的泡孔構(gòu)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(tǒng)總體積的3/4時泡孔構(gòu)型由球體變成規(guī)則的多面體構(gòu)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(gòu)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(gòu)型最適宜存在于泡沫液中。規(guī)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(jié)構(gòu)泡孔構(gòu)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(fā)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(fā)泡過程中隨時間緩慢變化。中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會專家介紹說,泡孔連續(xù)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(fā)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。泡沫塑料是通過在膠液中發(fā)泡并經(jīng)過固化固定泡沫而成,所以工藝條件對泡沫的泡孔構(gòu)型和尺寸影響很大,實際的泡孔構(gòu)型和尺寸是在較大范圍內(nèi)變化。 環(huán)氧泡沫塑料的力學(xué)性能也是值得考察的對象。環(huán)氧泡沫塑料的力學(xué)性能與其密度、泡孔大小及分散度有密切關(guān)系,密度大、泡孔小且分散均勻的泡沫塑料的力學(xué)性能好;反之則力學(xué)性能差。泡沫塑料的強度還與泡孔幾何形狀有關(guān),在發(fā)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(huán)氧泡沫塑料的傳遞主要是傳導(dǎo)傳遞,不發(fā)生對流傳遞、輻射傳遞很少,熱導(dǎo)率主要取決于泡孔內(nèi)氣體的熱導(dǎo)率,由于氣體體積占總體積的90%以上所以氣體的熱導(dǎo)率愈小則泡沫塑料的熱導(dǎo)率就愈小,低溫下泡沫塑料的熱導(dǎo)率降低其保溫隔熱性能好。環(huán)氧泡沫塑料的線脹系數(shù)主要取決于環(huán)氧固化物的線脹系數(shù),但是泡孔結(jié)構(gòu)和泡孔形狀對它有影響,開孔結(jié)構(gòu)對線脹系數(shù)無影響而閉孔結(jié)構(gòu)對線脹系數(shù)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(shù),拉長泡孔的線脹系數(shù)大于規(guī)整泡孔的線脹系數(shù)。