华东理工大学 郑安呐教授
目前,市场上应用最广的泡沫塑料有聚氨酯(PU)软质和硬质泡沫塑料、聚苯乙烯(PS)泡沫塑料和聚乙烯(PE)泡沫塑料三大类。
聚氨酯泡沫在发泡过程中存在对人体有害的异氰酸酯残留物,并且发泡材料无法回收利用。而聚苯乙烯(PS)发泡过程中通常会使用到氟氯烃化合物或丁烷,对环境有不利影响,产品降解困难且容易形成“白色污染”,联合国环保组织已决定停止使用PS发泡产品。交联聚乙烯泡沫塑料刚性较低,且最高使用温度为80℃。
图 发泡PP在汽车中的应用
对比以上三种泡沫塑料,聚丙烯发泡材料有很多优点:
1) 聚丙烯(PP)刚性优于聚乙烯(PE);
2) 聚丙烯的玻璃化温度低于室温,抗冲击性能优于PS;
3) 聚丙烯有较高的热变形温度,可以在一些高温领域中应用;
4) 良好的低温特性;
5) 能量吸收优良;
6) 尺寸形状恢复稳定性好;
7) 质量轻且能够反复使用;
8) 具有良好的表面保护性和隔音性能。
因而,发泡聚丙烯是比较热门的发泡材料。我们来看看发泡聚丙烯包括哪四类?
一、可发性聚丙烯(EPP)
可发性聚丙烯由于质轻、耐热性好、高冲击能吸收能力和良好的回弹性,因而在汽车防冲撞领域得到广泛应用。据统计数据:目前每辆汽车应用的发泡聚丙烯量为4-6Kg,我国每年汽车用发泡聚丙烯用量高达6-9万吨。
图 EPP珠粒
1.EPP的生产工艺流程
图 EPP的生产工艺流程
2.EPP制备工艺优缺点
EPP的制备发泡剂通常采用熔体浸渍和固体浸渍2类:
熔体浸渍
优点:
1)浸渍速度快;
2)不需要超细切粒的工艺过程;
3)不受聚丙烯结晶度的影响;
4)成本较低。
缺点:
1)工艺控制难度很大,既要保证聚丙烯熔体成很细的颗粒,而且还要保证相互不粘黏;
2)技术水平要求很高。回复“聚丙烯”查看更多
固体浸渍
优点:
1)在固体形态下浸渍,不需要克服颗粒相互粘黏难题;
2)可以保证EPP颗粒的完好形态;
3)技术水平要求较低。
缺点:
1)浸渍速度慢;
2)必须经历超细切粒的工艺过程;
3)受聚丙烯结晶度的影响很大;
4)制造成本高。
不管哪一种,EPP由于可以借助结晶的约束作用,发泡过程对于聚丙烯熔体强度要求较低。然而工艺路线长,造价高,技术含量相对较低,受原料结晶度的影响较大。EPP是减震、缓冲最佳的材料。
图 EPP应用于汽车中
3.EPP国内现状
无论EPP还是模塑制品在国内已经都形成了一定的生产能力,但EPP在质量与稳定性方面都尚有欠缺,仍然以日本JSP公司为主流产品。
二.挤出发泡聚丙烯(XPP)
图 挤出发泡聚丙烯
1.XPP的生产工艺流程
图 XPP的生产工艺流程
2.XPP制备的主要优缺点
优点:
1)直接采用基本原料,辅以发泡剂、阻燃剂等即可实施;
2)原料无需任何预处理;
3)是保温的最佳材料
4)生产成本较低。
缺点:
1)对聚丙烯熔体强度要求最高;
2)对技术要求较高。
XPP由于直接在熔体状态下发泡,无法借助结晶的约束作用,因而发泡过程对于聚丙烯熔体强度的要求最高,且技术含量也相对较高。但工艺路线短,原料无需预处理,故而成本较低,是保温的最佳材料。
3.XPP国内生产现状
国内尚未显现出明显工业化的迹象,仅有日本JSP公司以及韩国有稳定的产品,也是5mm厚度以下的产品。像XPS那样的厚板材几乎没有。
三.注塑发泡聚丙烯(IPP)
图 注塑发泡聚丙烯制品
1.IPP生产工艺流程
图 IPP生产工艺流程
2.IPP制备的主要优缺点
优点:
1)可直接采用基本原料,辅以发泡剂、阻燃剂等即可实施;
2)原料无需任何预处理;
3)可以制备皮芯结构的保温制品;
4)生产成本低。
缺点:
1)世界上目前对于高发泡倍率聚丙烯泡沫尚无相应的注塑机;
2)由于注塑流动性与熔体强度形成一对矛盾,因而对技术要求很高。
四.模压发泡聚丙烯(MPP)
图 模压发泡聚丙烯
1.MPP的生产工艺流程
图 MPP的生产工艺流程
2.MPP制备的主要优缺点
优点:
1)在固态形态下浸渍,对聚丙烯熔体强度要求较低;
2)发泡过程易于控制;
3)产品泡孔精细、均匀,材料优质;
4)技术水平要求较低。
缺点:
1)浸渍速度慢;
2)必须经历压成薄板的预工艺过程;
3)受聚丙烯结晶度的影响很大;
4)靠压机进行生产,不仅不连续,且效率极低,难以实现工业化;
5)应用领域不明确;
6)制造成本最高。