泡沫塑料也叫多孔塑料，由大量氣體微孔分散于固體塑料中而形成的一類高分子材料。


由于泡沫塑料是以氣體為填料的復合材料，與純塑料相比，具有密度低，質(zhì)輕，比強度高，其強度隨密度增加而變大，有吸收沖擊載荷的能力，有優(yōu)良的緩沖減震性能，隔音吸音性能，熱導率低，隔熱性能好，優(yōu)良的電絕緣性能，具有耐腐蝕、耐霉菌性能。軟質(zhì)泡沫塑料具有彈性優(yōu)良等性能，并且其介電性能優(yōu)于基體樹脂，用途很廣。

泡沫塑料較早是20世紀20年代泡沫膠木；30年代硬質(zhì)聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫；40年代，聚乙烯、聚氯乙烯、環(huán)氧樹脂、酚醛泡沫；50年代，可發(fā)性聚苯乙烯泡沫和軟質(zhì)聚氨酯泡沫；現(xiàn)在幾乎所有的塑料都可以做成泡沫塑料。

泡沫塑料內(nèi)部有許多小孔，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(zhì)、軟質(zhì)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(nèi)，繞直徑2.5cm的圓棒一周，如不斷裂，測試樣屬于軟質(zhì)泡沫塑料；反之則屬硬質(zhì)泡沫塑料。泡沫塑料還可分為低發(fā)泡和高發(fā)泡兩類。通常將發(fā)泡倍率（發(fā)泡后比發(fā)泡前體積變大的倍數(shù)）小于5的稱為低發(fā)泡，大于5的稱為高發(fā)泡。

硬質(zhì)泡沫塑料即在室溫下，構成泡沫塑料的聚合物屬結晶態(tài)或無定形態(tài)，它們的玻璃化溫度高于常溫，因此，在常溫下泡沫塑料的質(zhì)地較硬。

軟質(zhì)泡沫塑料即構成泡沫塑料的聚合物的熔點小于常溫或無定形聚合物的玻璃化溫度低于常溫，材料在常溫下質(zhì)地柔軟。

半硬質(zhì)（或半軟質(zhì)）泡沫塑料是介于以上兩類之間的泡沫體。

無論采用什么方法發(fā)泡，其基本過程都是：

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通過物理或化學方法固定微孔結構。

按照引入氣體的方式，發(fā)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(tài)塑料中。工業(yè)上主要用此法生產(chǎn)脲醛泡沫塑料，可用作隔熱保溫材料或影劇中布景材料（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(fā)膨脹發(fā)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(fā)泡性聚苯乙烯珠粒。將此珠粒在熱水或蒸汽中預發(fā)泡，再置于模具中通入蒸汽，使預發(fā)泡顆粒二次膨脹并互相熔結，冷卻后即得到與模具型腔形狀相同的制品。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(fā)泡珠粒，將其一次發(fā)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(fā)泡。擠出法常用于制片材或板材，片材經(jīng)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(fā)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(zhì)如食鹽、淀粉等和樹脂混合，成型為制品后，再將制品放在水中反復處理，把可溶性物質(zhì)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(fā)泡劑，它們在受熱時分解放出氣體。常用的化學發(fā)泡劑，如偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、N，N′－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(fā)泡劑和其他添加劑制成的配合料，放入注射成型機中，發(fā)泡劑在機筒中分解，物料在模具中發(fā)泡而成。


泡沫人造革則是將發(fā)泡劑混入聚氯乙烯糊中，涂刮或壓延在織物上，連續(xù)通過隧道式加熱爐，物料塑化熔融、發(fā)泡劑分解發(fā)泡、經(jīng)冷卻和表面整飾，即得泡沫人造革。硬質(zhì)聚氯乙烯低發(fā)泡板材、管材或異型材則用擠出法成型，發(fā)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(fā)泡，如果發(fā)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(chǎn)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。只要氣體放出速度和縮聚反應速度調(diào)節(jié)得當，即可制是泡孔十分均勻的高發(fā)泡制品。聚氨酯泡沫塑料有兩種類型，軟質(zhì)開孔型形似海綿，廣泛用作各種座椅、沙發(fā)的座墊以及吸音、過濾材料等；硬質(zhì)閉孔型則是理想的保溫、絕緣、減震和漂浮材料。

幾乎各種塑料均可作成泡沫塑料，常用的泡沫塑料有聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛泡沫塑料等等。我們今天介紹一種特別的泡沫材料----PEI泡沫塑料。

PEI是指聚醚酰亞胺（Polyetherimide）的縮寫，是一種熱塑性工程樹脂，外觀為琥珀色透明固體，不添加任何添加劑就有固有的阻燃性和低煙度，氧指數(shù)為47%，燃燒等級為UL94-V-0級，密度為1.28~1.42g/cm3。

PEI具有很強的高溫穩(wěn)定性，即使是非增強型的PEI，仍具有很好的韌性和強度。因此利用PEI優(yōu)越的熱穩(wěn)定性可用來制作高溫耐熱器件。具有優(yōu)良的機械性能、電絕緣性能、耐輻照性能、耐高低溫及耐磨性能，并可透過微波。PEI還有良好的阻燃性、抗化學反應以及電絕緣特性。玻璃化轉(zhuǎn)化溫度很高，達215℃。PEI還具有很低的收縮率及良好的等方向機械特性。加入玻璃纖維、碳纖維或其他填料可達到增強改性的目的；也可和其它工程塑料組成耐熱高分子合金，可在-160～180℃的工作溫度下長期使用。

近年來其開發(fā)和應用得到迅速發(fā)展，為進一步拓展其工程應用領域，降低其密度制備PEI泡沫材料是一個重要途徑。

前GE塑料是PEI材料的發(fā)明，這個材料現(xiàn)在為SABIC HPP所擁有。ULTEM泡沫是一種基于聚醚酰亞胺聚合物的硬質(zhì)輕量，低火焰，煙霧和毒性泡沫芯。這些特性使其成為當今許多高性能復合材料系統(tǒng)（包括但不限于航空航天/運輸內(nèi)部，軍事天線罩，復合工具和醫(yī)學成像設備）的三明治芯的很好的候選者。

符合FST標準，通過FAR 25.853，允許ULTEM泡沫用于許多航空航天內(nèi)部應用。
雷達透明，ULTEM泡沫具有低介電性能，使其成為天線罩應用的理想選擇。
低吸濕性，比PES或PMI泡沫芯材料具有低的吸濕性尺寸穩(wěn)定的產(chǎn)品。
多種轉(zhuǎn)化過程，ULTEM泡沫可以機械加工，熱成型或壓塑成型，從而使您能夠為自己的應用選擇較具成本效益的轉(zhuǎn)化工藝。
與層壓板兼容可與熱塑性，熱固性或金屬層壓板組合以創(chuàng)建可定制的復合系統(tǒng)。

Ultem泡沫的密度是傳統(tǒng)樹脂的1/10到1/30。它具有Ultem樹脂很好的FST性能（符合俄亥俄州立大學（OSU）低于50/50的性能水平），并具有很好的介電和聲學性能，包括已證明的降噪系數(shù)大于0.3。
PEI泡沫塑料的生產(chǎn)及規(guī)格

這個泡沫塑料目前是在SABIC美國生產(chǎn)，相關規(guī)格及性能如下：

應用案例：

航空航天應用上具有較大的重量減輕，性能和成本優(yōu)勢

Ultem樹脂的低吸濕性至關重要，因為它有助于飛機制造商應對兩個主要挑戰(zhàn)：減輕重量以節(jié)省燃料和減少排放，并降低系統(tǒng)成本，同時提供與傳統(tǒng)材料相同或更好的性能。低吸濕性與久經(jīng)驗證的Ultem泡沫的煙氣毒性（FST），介電，聲學和熱性能相結合，突顯了SABIC在為飛機行業(yè)設計世界很好的熱塑性解決方案方面的開拓性工作。

通過用Ultem泡沫代替競爭性材料，例如聚甲基丙烯酰亞胺（PMI），OEM和制造商可以滿足其環(huán)境目標和行業(yè)挑戰(zhàn)，同時通過簡化處理過程和延長應用程序的使用壽命來降低系統(tǒng)成本，相關行業(yè)人士表示。

Ultem泡沫在炎熱潮濕條件下的性能優(yōu)于PMI。

測試涉及將Ultem泡沫和PMI泡沫板在環(huán)境室內(nèi)暴露于高溫（70 C / 158 F）和濕度（85％相對濕度）下。測試結果表明，Ultem泡沫在1,000小時內(nèi)吸收的水分少于0.5％（重量）。相反，PMI僅在150小時內(nèi)吸收了5％至6％重量的水分，并在1000小時內(nèi)保持了這些結果。

吸濕會增加重量，這會增加飛機的整體重量，從而對燃油消耗和排放產(chǎn)生不利影響。平均而言，飛機每搭載一公斤（2.2磅），每小時將燃燒約0.03公斤（.06磅）的燃油。鑒于整個商業(yè)機隊每年飛行約5700萬小時，每飛行一公斤減少一公斤，每年可節(jié)省約1700噸燃料和5400噸二氧化碳（CO2）。

此外，水分吸收本身可能會對電子器件產(chǎn)生干擾（干擾），并可能導致內(nèi)部敏感區(qū)域凝結。飛機在不同環(huán)境條件下飛行時發(fā)生的吸收和干燥循環(huán)也可能導致復合結構分層，并使零件的尺寸變形。這樣的結果可能導致更頻繁的維修和停機。

Ultem Foam避免了干燥板的時間和成本

Ultem泡沫很好的低吸濕性的另一個重要優(yōu)點是在加工過程中出現(xiàn)。通常，在對PMI泡沫板進行機械加工，壓�；驘岢尚椭�前，須對其進行調(diào)理（干燥和/或存放在特殊區(qū)域內(nèi)）。這個額外的步驟增加了過程的時間，成本和開銷。Ultem泡沫避免了這種情況。此外，PMI可能須經(jīng)歷多步退火過程。此外，Ultem泡沫與金屬和熱固性層壓材料兼容，從而有可能消除粘合劑和飛機行業(yè)常見的其他二次操作。