四川靠譜聚丙烯微孔發(fā)泡定制

摘要:采用不飽和聚酯對線型均聚聚丙烯進(jìn)行熔融接枝改性。改性后的聚丙烯形成了一種微交聯(lián)結(jié)構(gòu)顽耳，其中凝膠含量約為10%坠敷，且凝膠的交聯(lián)點之間平均相對分子質(zhì)量達(dá)到3.0×105。這種微交聯(lián)的聚丙烯和未改性的線型聚丙烯相比射富，具有相近的剪切黏度和熔體流動速率膝迎，但熔體彈性明顯增加，且有應(yīng)變硬化行為胰耗，其拉伸黏度是本體聚丙烯的10倍限次。因此，微交聯(lián)結(jié)構(gòu)的引入改善了聚丙烯的發(fā)泡性能柴灯。以超臨界二氧化碳為發(fā)泡劑卖漫，在不加入成核劑的條件下，得到了泡孔密度為1.1×109cm-3的微孔泡沫塑料赠群。普通線型聚丙烯發(fā)泡的溫度區(qū)間只有4℃羊始。因此，普通線型聚丙烯須經(jīng)過改性提高熔體強(qiáng)度查描，使氣泡核增長時泡孔結(jié)構(gòu)可以維持到結(jié)晶過程的發(fā)生突委。通常有4種方法提高聚丙烯的熔體強(qiáng)度:增加聚丙烯的相對分子質(zhì)量，拓寬相對分子質(zhì)量分布(或者引入超高分子量尾端)冬三，引入長支鏈結(jié)構(gòu)以及形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)匀油。其中長支鏈的引入雖然改善了PP發(fā)泡性能，但是會引起線型聚丙烯成核速率降低勾笆，在制備高泡孔密度的泡沫時敌蚜，必須加入納米成核劑。而Zha和Xing的研究結(jié)果顯示以超臨界二氧化碳為發(fā)泡劑利用交聯(lián)聚烯烴制備發(fā)泡材料時匠襟，在沒有使用成核劑的條件下钝侠，均得到了高泡孔密度的泡沫材料该园。雖然交聯(lián)結(jié)構(gòu)的引入可以明顯改善聚丙烯的發(fā)泡性能酸舍，但同時也使得聚丙烯的剪切黏度大幅上升帅韧，引起加工困難，并由于三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的存在使得發(fā)泡塑料無法回收再利用啃勉，應(yīng)用上受到限制忽舟。近年來一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)在聚烯烴中可以引入“微交聯(lián)”結(jié)構(gòu)，在保持聚烯烴原有的剪切黏度下淮阐，提高聚烯烴的熔體彈性和拉伸黏度叮阅，并改善聚烯烴發(fā)泡性能。本文采用一種自制的不飽和聚酯對線型均聚聚丙烯進(jìn)行熔融接枝改性泣特，在聚丙烯中引入微交聯(lián)結(jié)構(gòu)浩姥，并且對形成的微交聯(lián)進(jìn)行了表征，同時測試了改性聚丙烯的流變行為状您。后利用超臨界二氧化碳在高壓釜內(nèi)對改性聚丙烯的發(fā)泡性能進(jìn)行了評價勒叠。聚丙烯微孔發(fā)泡實驗部分1.1 試劑與儀器線型均聚聚丙烯PP T36F:重均相對分子質(zhì)量(-Mw)=292050，相對分子質(zhì)量分布寬度(MWD)=4.2,熔體指數(shù)(MFI)=2.5膏孟，齊魯石化公司;不飽和聚酯(ULP):-Mn=1700～2500眯分，自制;過氧化二異丙苯(DCP):純度99%，苯乙烯(St):純度99%:上浩馍＃化學(xué)試劑廠;二氧化碳:純度99%弊决，上海凌峰試劑廠。平板旋轉(zhuǎn)流變儀Thermo Hakke6.0和密煉機(jī)Haake Ｒheocord90型:Thermo Scientific公司(德國);ARES旋轉(zhuǎn)流變儀:TA Instrument 公司(美國);掃描電鏡:型-JSM-6360LV魁淳，日本電子公司(日本)飘诗。1.2 實驗過程聚丙烯的改性:不飽和聚酯的結(jié)構(gòu)參見Fig.1。聚丙烯改性按以下步驟進(jìn)行:稱取PP粒料100.0g界逛、不飽和聚酯2.5g昆稿、過氧化二異丙苯0.1g和苯乙烯2.0g，混合仇奶，加入密煉機(jī)中貌嫡，170℃，轉(zhuǎn)速30r/min的條件下该溯，熔融反應(yīng)6.0min岛抄。然后停止攪拌，在氮氣氣氛下170℃熱處理15min狈茉。反應(yīng)過程大致如Fig.2夫椭。聚丙烯的發(fā)泡過程:將高壓釜用CO2沖洗后，放入5gPP樣品氯庆。關(guān)閉高壓釜蹭秋，充入CO2使釜內(nèi)壓力達(dá)到6MPa扰付。高壓釜在油浴中升溫至170℃，維持30min以保證聚丙烯熔融和CO2溶解在聚丙烯內(nèi)仁讨。緩慢調(diào)節(jié)壓力至所需要發(fā)泡壓力15MPa羽莺，保持30min后，迅速打開閥門泄壓洞豁，并將高壓釜放入冰水混合物中冷卻后取出發(fā)泡樣品盐固。結(jié)果與討論2.1復(fù)數(shù)黏度2種PP樣品的復(fù)數(shù)黏度隨角頻率的變化見Fig.3。2條基本相重合的曲線表明引入的微交聯(lián)結(jié)構(gòu)并沒有引起改性PP黏度增加丈挟。為了比較2種PP剪切黏度的變化刁卜，通過Cross方程對兩曲線進(jìn)行擬合。從Tab.1中可以看到曙咽，交聯(lián)改性并沒有引起改性后聚丙烯零剪切黏度的急劇增加蛔趴，且熔體指數(shù)略有下降，這主要是因為微交聯(lián)結(jié)構(gòu)交聯(lián)點間的平均相對分子質(zhì)量達(dá)到了3.0×105例朱，遠(yuǎn)高于聚丙烯的臨界纏結(jié)相對分子質(zhì)量(5600)孝情。但由于微交聯(lián)而形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得熔體松弛時間和熔體彈性增加茉继，所以改性后PP的特征松弛時間卻增加為原來的7.4倍咧叭。而剪切變稀指數(shù)從0.55降為0.46，剪切變稀行為有所減弱烁竭。2.2儲能模量和損耗角根據(jù)線性粘彈性理論菲茬，在末端低頻率區(qū)域，只有長的松弛時間對熔體的低頻末端儲能模量有貢獻(xiàn)派撕，所以儲能模量和末端角頻率有以下的關(guān)系:Fig.4(A)顯示婉弹，改性后PP的儲能模量為未改性PP的2倍，儲能模量曲線末端的斜率也從1.51下降到0.87终吼，改性后PP的熔體彈性明顯增強(qiáng)镀赌。損耗角同樣對熔體彈性的改變很敏感。Fig.4(B)顯示际跪，未改性PP損耗角的正切值曲線隨角頻率減小而迅速抬升商佛，而改性后PP損耗角正切值在低頻末端區(qū)緩慢變化并趨于平緩。相同頻率下?lián)p耗角正切值越小姆打，熔體彈性行為越明顯良姆。Winter和Chambon的研究表明，在臨界凝膠點幔戏，損耗角正切值為一常數(shù)與角頻率無關(guān)玛追，并符合以下比例關(guān)系:式中:n———松弛指數(shù)。Fig.4(B)中損耗角正切值與角頻率還存在一定的依賴關(guān)系，鄭強(qiáng)等在研究過氧化物交聯(lián)的低密度聚乙烯的體系中也發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象痊剖，并認(rèn)為是由于測試的非平衡態(tài)導(dǎo)致了這一情況的發(fā)生韩玩。2.3 法向應(yīng)力差聚合物熔體受到剪切作用時，由于法向應(yīng)力差的的作用陆馁，呈現(xiàn)彈性行為找颓。通過比較法向應(yīng)力差，可知聚合物熔體彈性的大小氮惯。采用定剪切速率掃描法來測試改性前后PP熔體彈性行為的改變叮雳。由Fig.5可以看到想暗，改性后PP的法相應(yīng)力差明顯提高妇汗，熔體彈性增強(qiáng)。2.4 瞬時拉伸黏度Fig.6是在應(yīng)變速率接近發(fā)泡時拉伸應(yīng)變速率0.1s－1時说莫，2種PP的瞬時拉伸黏度隨應(yīng)變變化的曲線杨箭，圖中虛線是線型聚丙烯3ηo曲線。由于拉伸應(yīng)變速率較大储狭，純PP的拉伸黏度曲線在還沒有進(jìn)入穩(wěn)態(tài)流動區(qū)域前就已經(jīng)斷裂互婿，且沒有應(yīng)變硬化現(xiàn)象發(fā)生。而改性PP有明顯的應(yīng)變硬化行為辽狈，瞬時拉伸黏度向上抬起偏移了3η0曲線慈参，大瞬時拉伸黏度是純PP的10倍，達(dá)到5.6×105Pa·s刮萌。交聯(lián)點之間的鏈段被拉伸是改性聚丙烯發(fā)生應(yīng)變硬化行為的原因驮配。2.5 發(fā)泡行為應(yīng)變硬化行為對聚丙烯發(fā)泡性能有重要的影響。采用超臨界二氧化碳為發(fā)泡劑着茸，在反應(yīng)釜中考察了改性PP的發(fā)泡性能壮锻。工藝條件為溫度170℃、壓力15MPa涮阔。從Fig.7A中可以看到猜绣，純PP發(fā)泡后呈現(xiàn)大部分的未發(fā)泡區(qū)域和一些串孔的泡孔，基本沒有可見的泡孔結(jié)構(gòu)敬特。說明純PP的熔體強(qiáng)度不夠掰邢，無法支持發(fā)泡時氣體擴(kuò)散引起的膨脹應(yīng)力，在泡孔沒有進(jìn)入固化和定型階段時伟阔，PP熔體氣泡壁已經(jīng)破裂辣之。Fig.7B中顯示，改性PP發(fā)泡后减俏，可以看到細(xì)密的氣泡孔布滿整個橫截面召烂，泡孔呈現(xiàn)出多邊形的結(jié)構(gòu)。利用圖形分析軟件分析得到的泡孔大小和泡孔密度列在Tab.2娃承。改性后微交聯(lián)PP的泡孔直徑在10μm右奏夫，泡孔密度達(dá)到1.1×109cm－3怕篷。微交聯(lián)使得改性PP具有應(yīng)變硬化行為，不僅增加了PP的熔體強(qiáng)度酗昼，同時熔體在承受拉伸應(yīng)力時廊谓，熔體形變變得均勻，使得熔體不容易斷裂麻削，因此改性PP的發(fā)泡性能得到明顯改善蒸痹。非常高的泡孔密度也說明發(fā)泡時有很高的成核速率，具體原因尚需更多的研究呛哟。利用不飽和聚酯對線型聚丙烯進(jìn)行了熔融接枝改性叠荠，得到一種具有微交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚丙烯。這種微交聯(lián)的聚丙烯在顯著增加聚丙烯的熔體彈性以及拉伸黏度的同時扫责，沒有使剪切黏度劇烈增加榛鼎，使得在改善發(fā)泡性能的同時，保持了聚丙烯的加工性能鳖孤。改性后的PP以超臨界CO2為發(fā)泡劑發(fā)泡者娱，在不加入任何成核劑的條件下，可以得到發(fā)泡倍率25.6倍苏揣，泡孔密度1.1×109cm－3的微孔泡沫塑料黄鳍。

四川靠譜聚丙烯微孔發(fā)泡定制

與傳統(tǒng)注塑制品相比，微孔發(fā)泡注塑制品具有質(zhì)量更輕平匈、翹曲和內(nèi)部殘余應(yīng)力更少框沟、尺寸穩(wěn)定性好、成型周期短等一系列優(yōu)點吐葱。目前街望，欠注發(fā)泡成型是微孔注塑技術(shù)中應(yīng)用為廣泛的工藝之一，具有操作簡單弟跑、效率高灾前、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件，且能耗少孟辑，符合節(jié)約材料哎甲，降低成本這一發(fā)展理念，滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場化的需求饲嗽。然而炭玫，欠注發(fā)泡成型工藝也存在發(fā)泡制品內(nèi)部泡孔易發(fā)生大量變形，泡孔尺寸分布不均勻貌虾，所得制品表面存在大量的氣痕吞加、銀紋等缺陷，制約了其力學(xué)性能的提高和外觀視覺，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進(jìn)一步應(yīng)用衔憨。家復(fù)合改性聚合物材料工程技術(shù)研究中心的何力團(tuán)隊采用自主研發(fā)的氣體反壓裝置叶圃，利用化學(xué)欠注發(fā)泡工藝研究氣體反壓（GCP）對微孔注塑過程中發(fā)泡行為的影響。研究發(fā)現(xiàn)践图，采用氣體反壓可以減少發(fā)泡注塑制品的泡孔變形以及不均勻等缺點掺冠，改善了泡孔的形態(tài)。丙烯微孔發(fā)泡實驗方法將PP码党、發(fā)泡劑(AC)德崭、發(fā)泡助劑[Zn(St)2／ZnO]按照98.5∶1∶0.5的比例混合均勻后加入料筒中進(jìn)行塑化。然后打開氣體反壓裝置揖盘，在型腔中分別注入固定的GCP為0眉厨，0.2，0.4扣讼，0.6缺猛，0.8?MPa的氣體，隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進(jìn)行發(fā)泡椭符，冷卻后，取出PP發(fā)泡樣品耻姥。GCP對充模過程中熔體壓力的影響熔體注射完后销钝，熔體壓力瞬間達(dá)到大值。隨著GCP從0增加至0.8?MPa琐簇，熔體內(nèi)部大壓力從1.55?MPa增大到2.16?MPa蒸健，注射完成后，隨著氣體的排出婉商，熔體壓力瞬間下降似忧，隨著冷卻收縮，熔體壓力逐漸趨于0?MPa丈秩。由此可知盯捌，GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力，改善欠注發(fā)泡過程中的熔體壓力環(huán)境蘑秽。CP對泡孔質(zhì)量的影響在沒有施加氣體反壓時饺著，由于熔體流動速率遠(yuǎn)大于泡孔的膨脹速率，泡孔發(fā)生流動剪切變形肠牲，導(dǎo)致末端位置的泡孔在皮層區(qū)域受到剪切作用時間和作用力較大幼衰，在流動方向上出現(xiàn)很大的變形，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象缀雳，泡孔形貌極不規(guī)則渡嚣，而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小，呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)。同時發(fā)現(xiàn)识椰，隨著GCP的增大扬绪，皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小，熔體內(nèi)部芯層泡孔從橢圓形向規(guī)整圓形形態(tài)轉(zhuǎn)變裤唠，規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大挤牛，泡孔之間呈現(xiàn)獨立分布。當(dāng)GCP達(dá)到0.8?MPa時种蘸，皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對較好的圓形形態(tài)墓赴，此時整體泡孔的變形較小。是因為GCP可以有效地降低泡孔在充模過程中受到的流動剪切作用航瞭，GCP值越大诫硕，泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大，泡孔受到熔體的約束力大刊侯，泡孔不易發(fā)生變形章办。GCP對結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響CP對泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響如下圖所示”醭梗可知藕届，在常壓下泡孔的非變形層(也就是規(guī)則泡孔區(qū))厚度僅占整個樣品厚度的10.9%；隨著GCP的增大亭饵，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高休偶，GCP為0.8 MPa時，升高至26.7%辜羊。而泡孔變形層區(qū)域厚度所占比例隨著GCP的增大而大幅度下降踏兜，從63.7%下降到45.4%，這說明GCP可以減小泡孔變形層八秃，增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍碱妆。對變形層的泡孔變形度進(jìn)行統(tǒng)計，如下圖所示昔驱，泡孔的平均長度隨著GCP的增加疹尾，整體呈現(xiàn)減小的趨勢，泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大舍悯，泡孔的變形度隨GCP的增大而減小航棱，由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8?MPa下的0.304泡孔變形度，即GCP可以減小泡孔長度與寬度的差距萌衬，使變形區(qū)的泡孔變形程度減小饮醇。對不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進(jìn)行統(tǒng)計，見圖c秕豫，隨著GCP的增加朴艰，當(dāng)GCP為0.2?MPa時泡孔直徑略有減小观蓄，但隨著GCP的進(jìn)一步增大，泡孔直徑從36.09?μm增大到41.93?μm祠墅。這是因為GCP的增大使得熔體的壓力也隨之增大侮穿，使得泡孔的成核臨界能壘升高，泡孔的成核速率下降毁嗦，泡孔在充模過程中受到流動場的影響減弱亲茅，更多的氣體在卸壓階段促進(jìn)泡孔的生長，因此熔體壓力越大狗准，泡孔直徑越大克锣。

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近年來綜合性能優(yōu)異、可回收易降解的聚丙烯發(fā)泡材料已成為泡沫塑料家族中的“新寵”腔长，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種袭祟。超臨界二氧化碳(CO2)發(fā)泡聚合物技術(shù)是制備聚丙烯微孔發(fā)泡材料的關(guān)鍵核心技術(shù)，近日華東理工大學(xué)化工學(xué)院趙玲教授團(tuán)隊在該技術(shù)領(lǐng)域取得了實質(zhì)性突破捞附，成功開發(fā)了高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料綠色制備過程的優(yōu)化和強(qiáng)化技術(shù)巾乳。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類∧裾伲化學(xué)發(fā)泡劑存在化學(xué)殘留胆绊、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點;物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用，已逐漸被禁止和限制使用;而一些新型氟碳?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬^高药版，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全辑舷。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù)槽片，已被工信部列入我國優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)，而且CO2進(jìn)入聚合物后會引起熔點肢础、表面張力和黏度下降还栓、結(jié)晶行為改變等一系列變化，可以制備微孔甚至納米泡孔材料传轰。聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯是結(jié)晶聚合物剩盒，低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制，很難制備高發(fā)泡倍率產(chǎn)品;高溫發(fā)泡聚合物熔體強(qiáng)度不夠無法保持完整泡孔慨蛙，可操作窗口窄辽聊。因此，大規(guī)模制造具有穩(wěn)定均勻泡孔形貌和外形尺寸的高發(fā)泡倍率微孔材料難度大期贫。為了攻克這一難題跟匆，趙玲團(tuán)隊聯(lián)合無錫會通、中石化北化院通砍、浙江新恒泰玛臂、鎮(zhèn)海煉化等單位烤蜕，在合適物料體系、可控工藝過程和高效工業(yè)裝備等方面開展了超臨界CO2發(fā)泡聚丙烯的優(yōu)化迹冤、強(qiáng)化和工程化等系列工作讽营，形成了“適合超臨界CO2發(fā)泡的聚丙烯專用料”“分步/分段發(fā)泡新工藝”“優(yōu)化構(gòu)建流場結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高效規(guī)模制備”三大技術(shù)創(chuàng)新。趙玲介紹泡徙，在低于流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡橱鹏，既可突破結(jié)晶的制約，又能保證發(fā)泡材料微孔結(jié)構(gòu)和外形尺寸穩(wěn)定成型堪藐±蚶迹基于這一發(fā)泡機(jī)制，他們開發(fā)了兼具較寬發(fā)泡溫度窗口和較強(qiáng)的CO2溶解擴(kuò)散能力的聚丙烯發(fā)泡專用料庶橱，以及能改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑贮勃。CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率，氣泡成核和生長的分段實施減小了高壓設(shè)備體積;同時釜壓發(fā)泡苏章、模壓發(fā)泡等高壓設(shè)備和聚合物預(yù)成型體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計寂嘉，保證了均勻的壓力場、溫度場和速度場枫绅，實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔發(fā)泡材料的規(guī)模制造和柔性生產(chǎn)泉孩。利用上述創(chuàng)新技術(shù)，項目團(tuán)隊建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬立方米模壓發(fā)泡裝置并淋，實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套寓搬、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4萬~6萬立方米的釜壓發(fā)泡裝置，生產(chǎn)效率提高25%县耽，成品率提高到99%以上句喷，發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元兔毙、利稅1.09億元唾琼。此外，該團(tuán)隊已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件澎剥、實用新型專利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文

四川靠譜聚丙烯微孔發(fā)泡定制

聚丙烯(PP)珠粒發(fā)泡材料具有優(yōu)異的耐熱锡溯、隔音、抗沖擊以及耐化學(xué)腐蝕等性能哑姚，近年來被廣泛應(yīng)用在包裝祭饭、建筑、汽車等行業(yè)叙量。PP在其熔點溫度附近的熔體強(qiáng)度會急劇下降倡蝙，低熔體強(qiáng)度導(dǎo)致其難以得到好的泡孔結(jié)構(gòu)，所以PP珠粒發(fā)泡的技術(shù)難度大宛乃，目前只有少數(shù)國家掌握了PP珠粒發(fā)泡的技術(shù)悠咱，因此PP珠粒發(fā)泡的研究受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注蒸辆。文中從制備工藝、發(fā)泡裝備析既、性能改進(jìn)躬贡、表征方法等方面綜述了近年來國內(nèi)外PP珠粒發(fā)泡的研究動態(tài)，并對該領(lǐng)域今后的研究方向進(jìn)行了展望聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯(PP)珠粒發(fā)泡材料具有質(zhì)輕眼坏、抗沖緩震拂玻、耐腐蝕、隔熱隔音等優(yōu)良的特性宰译，與傳統(tǒng)的直接成型工藝相比檐蚜，PP珠粒發(fā)泡的優(yōu)勢在于它的自由成型性，發(fā)泡珠粒均勻的尺寸與穩(wěn)定的發(fā)泡倍率使其非常適合模塑成型沿侈，可以生產(chǎn)具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)以及高維尺寸精度的制品闯第。早實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的珠粒發(fā)泡產(chǎn)品是聚苯乙烯 發(fā)泡珠粒(EPS)，其次是聚乙烯發(fā)泡珠粒(EPE)與聚丙烯發(fā)泡珠粒(EPP)缀拭。其中咳短，EPP的熱穩(wěn)定性要優(yōu)于EPE，抗沖擊性能要優(yōu)于 EPS蛛淋，此外其耐老化咙好、耐腐蝕性也非常優(yōu)異，是非常環(huán)保的材料褐荷，因此 EPP被廣泛應(yīng)用于包裝勾效、建筑、汽車等行業(yè)叛甫，特別是在汽車行業(yè) 的需求增長十分迅速层宫。鑒于世界各國對EPP材料研究的重視，本文從EPP的生產(chǎn)工藝其监、裝備卒密、性能改進(jìn)以及表征手段等方面介紹了近年來EPP的研究進(jìn)展與動態(tài)。 聚丙烯發(fā)泡珠粒制備聚丙烯發(fā)泡機(jī)理 PP 珠粒發(fā)泡的機(jī)理為過飽和氣體法棠赛。如下圖所示，注入的發(fā)泡劑在高溫或高壓環(huán)境下溶解在聚合物熔體中形成飽和的均相體系膛腐，然后通過快速卸壓或者溫度驟升造成熱力學(xué)的不穩(wěn)定來形成過飽和體系睛约，這個階段中PP基體與溶解在其中發(fā)泡劑發(fā)生相分離，氣泡開始成核并大量生長哲身，穩(wěn)定后經(jīng)冷卻定型成為發(fā)泡珠粒辩涝。聚丙烯發(fā)泡珠粒的生產(chǎn)方法目前工業(yè)化生產(chǎn)EPP的工藝有2種:一種是反應(yīng)釜法，反應(yīng)釜法也是目前應(yīng)用廣泛的EPP的工業(yè)化生產(chǎn)工藝;另一種是擠出法工藝勘天，相對于工藝成熟的反應(yīng)釜法而言怔揩，擠出法目前工業(yè)化并不廣泛捉邢。反應(yīng)釜法: 反應(yīng)釜法是將 PP 顆粒與助劑混合 造粒后放入反應(yīng)釜中，升高溫度并通入物理發(fā)泡劑使釜內(nèi)壓力升高商膊，在一定的發(fā)泡溫度下保壓一段時間后打開泄壓閥門快速卸壓即得到發(fā)泡珠粒伏伐。根據(jù)反應(yīng)釜 中分散介質(zhì)的不同，又可分為無水法與有水法2種:前者的反應(yīng)釜中不加入液體的分散介質(zhì)晕拆，PP顆粒會堆積在一起使發(fā)泡劑難以均勻溶解到每個顆粒中藐翎，所以為了使發(fā)泡劑更好地溶解，釜內(nèi)壓力一般需要在10MPa以上;后者是先將PP顆粒分散在水中实幕，發(fā)泡劑能均勻溶解在PP 顆粒中吝镣，所需壓力約2～6MPa。反應(yīng)釜法的優(yōu)點是工藝條件容易控制昆庇、發(fā)泡倍率高末贾、泡孔結(jié)構(gòu)好、可二次發(fā)泡整吆，缺點是間歇式生產(chǎn)導(dǎo)致成本較高拱撵。有專利介紹此生產(chǎn)工藝能夠生產(chǎn)密度低于 0.045 g/cm3、平均泡孔直徑為 200μm的EPP掂为。這種方法是將尺寸均一的顆粒加入反應(yīng)釜中裕膀，升溫到稍低于發(fā)泡的溫度，保溫一段時間后再升溫到發(fā)泡溫度勇哗，繼續(xù)保溫一段時間昼扛，打開高壓釜放出分散體到大氣中，放出物料的同時繼續(xù)通入氮氣使釜中壓力保持在放出物料前的壓力欲诺。后將得到的發(fā)泡珠粒洗滌抄谐、離心分離后在空氣中靜置老化，這是目前工業(yè)化成熟的EPP生產(chǎn)工藝扰法。改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)也能在一定程度上改善EPP的性能蛹含。Hossieny等采用 CO2為發(fā)泡劑用下圖中的實驗設(shè)備制備了 EPP，該設(shè)備在反應(yīng)釜下端加裝了一個排料口模塞颁，卸壓時PP通過排料口模進(jìn)入收集裝置中浦箱，實驗研究了發(fā)泡過程中的泡孔形態(tài)與熔融、結(jié)晶行為以及口模長度對發(fā)泡倍率的影響祠锣。結(jié)果表明酷窥，由于熔融雙峰中的高溫熔融峰區(qū)域焓值的減少，增加飽和壓力會提高發(fā)泡珠粒的體積膨脹比伴网，密度降低;而增加口模的長度則會減小其體積膨脹比蓬推，密度增加。國內(nèi)武漢德冠新材科技有限公司開發(fā)出了實驗室用商品化的釜壓發(fā)泡系統(tǒng)澡腾，發(fā)泡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分反應(yīng)釜與收集釜沸伏，資料顯示能制備出發(fā)泡倍率8～60倍的發(fā)泡珠粒糕珊。如何拓寬PP的發(fā)泡溫度區(qū)間以及壓縮釜壓發(fā)泡流程的時間也是研究的重點方向。丁杰等采用CO2 作發(fā)泡劑毅糟，用下圖中的無水法發(fā)泡裝置制備了小泡孔直徑為 9.55μm红选，泡孔密度小于1.5×109cm-3的EPP。其工藝改進(jìn)在于在降溫到發(fā)泡溫度的過程中保持釜內(nèi)飽和壓力不變留特，恒溫一段時間后再放出珠粒進(jìn)行冷卻纠脾，其PP的發(fā)泡溫度區(qū)間約50℃，工藝流程時間約為 2.5 h蜕青。反應(yīng)釜法重要的工藝在于要使發(fā)泡劑能充分溶解到 PP顆粒中苟蹈，所以其關(guān)鍵控制條件有反應(yīng)釜的溫度、壓力以及保壓時間等右核，適當(dāng)?shù)匮娱L保壓時間與增大壓力能有效促進(jìn)發(fā)泡劑的溶解慧脱。目前反應(yīng)釜法的工 藝已經(jīng)比較成熟，但其高成本也限制了 EPP 的廣泛應(yīng) 用贺喝，探索新的生產(chǎn)工藝條件和生產(chǎn)裝備來降低其成本是今后研究所需解決的問題菱鸥。擠出法: 擠出法生產(chǎn)EPP是在傳統(tǒng)擠出發(fā)泡 裝置后連接一個水下切粒裝置，如下圖躏鱼。PP顆粒與發(fā)泡劑等助劑經(jīng)過擠出機(jī)均勻混合后在口模出口處由于壓力驟降而發(fā)泡氮采，發(fā)泡的材料通過水下切粒裝置被切割定型成尺寸均一的發(fā)泡珠粒。擠出法可連續(xù)生產(chǎn)染苛、效率高鹊漠、珠粒尺寸均勻，缺點是生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)難以控制茶行，此外由于PP在溫度低于熔點時幾乎不流動躯概，而當(dāng)溫度高于熔點后，熔體強(qiáng)度又急劇下降畔师，所以適宜的發(fā)泡溫度區(qū)間很窄(約為4℃)娶靡，擠 出法對 PP 的熔體強(qiáng)度要求較高，一般要用改性的熔體強(qiáng)度較高的 PP看锉，這些缺點限制了擠出法的應(yīng)用與發(fā) 展姿锭。擠出法生產(chǎn)是目前也有比較成熟的擠出法生產(chǎn)工藝。采用丁烷作發(fā)泡劑伯铣，高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)為原料艾凯，可以生產(chǎn)發(fā)泡倍率約60倍，直徑為3～5mm懂傀，密度為15～100kg/m3的EPP，便由于后期成型蒸汽壓力較大蜡感，而大規(guī)模推廣受到限制蹬蚁。在PP中加入無機(jī)填料能夠增強(qiáng) PP 的熔體強(qiáng)度恃泪，得到更好的泡孔結(jié)構(gòu)，從而改進(jìn)EPP的性能犀斋。Nofar等采用5%的超臨界CO2作發(fā)泡劑贝乎，用單螺桿擠出發(fā)泡加入了納米粘土的均聚線性聚丙烯(LPP)，得 到了發(fā)泡倍率為20倍叽粹，泡孔密度為108～109cm-3的發(fā)泡材料览效。實驗表明，納米粘土的加入不但能夠顯著改善LPP的熔體強(qiáng)度虫几，降低其擠出發(fā)泡的工藝難度锤灿，還能夠增加氣泡成核點，誘導(dǎo)發(fā)生異相成核辆脸，從而得到泡孔密度但校、體積膨脹比都較大的 EPP。采用雙階擠系統(tǒng)能夠使PP與發(fā)泡劑得到更好的塑化與混合啡氢，此外還能夠更好的控制擠出發(fā)泡過程中各階段的溫度状囱，缺點是設(shè)備成本較高。Lee等采用下圖中的雙階擠出系統(tǒng)倘是，用不同劑量的超臨界 CO2(Wt=1%亭枷、3%、5%)作發(fā)泡劑擠出發(fā)泡非交聯(lián)的HMSPP搀崭，研究表明叨粘，擠出發(fā)泡的倍率與熔體溫度呈“山”形關(guān)系，此外終的泡孔密度與發(fā)泡倍率會隨著釋壓速率的增大而增加门坷。另外宣鄙，隨著CO2 注入量的增加，聚丙烯發(fā)泡材料的體積膨脹比增加默蚌，但泡孔密度則是先增大后減小冻晤。擠出法生產(chǎn) EPP作為連續(xù)、高效的生產(chǎn)工藝绸吸，是今后 EPP生產(chǎn)的發(fā)展方向鼻弧。目前需要解決的問題在與開發(fā)適用于擠出發(fā)泡的低成本高熔體強(qiáng)度的PP，此外新型物理發(fā)泡劑超臨界 CO2的應(yīng)用也是今后的發(fā) 展方向锦茁，超臨界流體發(fā)泡劑的高溶解性可以縮短聚合物/氣體體系的飽和時間攘轩，增加成核密度，得到微孔的發(fā)泡材料码俩。其中超臨界CO2的實現(xiàn)條件(tc=30.98℃度帮，pc=7.4MPa)是接近聚丙烯發(fā)泡條件的超臨界流體發(fā)泡劑，此外其還具有無毒、不易燃笨篷、化學(xué)惰性等優(yōu)點瞳秽，近年來受到了廣泛的關(guān)注，是替代傳統(tǒng)化學(xué)發(fā)泡劑的選擇率翅。丙烯發(fā)泡珠粒改性 PP 泡沫材料由于使用場合的不同练俐，對性能的要求也不同，例如包裝材料需要良好的抗沖緩震性能冕臭，建筑材料則需要良好的隔音腺晾、隔熱性能，而汽車部件則需要更好的剛性等辜贵，通常需要對EPP的性能進(jìn)行改進(jìn)來適 應(yīng)不同的需求悯蝉。改進(jìn)EPP性能的方法有2種:一是改進(jìn)生產(chǎn)工藝，二是對 PP 原料進(jìn)行改性念颈。前者主要是通過改進(jìn)生產(chǎn)中的工藝流程泉粉、控制條件或者發(fā)泡裝備等來改進(jìn) EPP 的性能，這些手段可以有效地調(diào)節(jié) EPP 的結(jié)構(gòu)與形態(tài)榴芳，有利于得到泡孔直徑更小嗡靡、發(fā)泡倍率越大的產(chǎn)品，但由于對材料本身的改變不大窟感，所以對 EPP力學(xué)性能的改善作用有限;而后者則是通過改性PP原料 進(jìn)而改進(jìn)終的 EPP 產(chǎn)品的性能讨彼，PP 的改性方法主要有化學(xué)交聯(lián)、物理共混柿祈、熔融支化等哈误，通過對原料的改性，不但能夠提高其熔體強(qiáng)度躏嚎、降低其發(fā)泡難度蜜自、得到更好的泡孔結(jié)構(gòu)，同時也能有目的地改進(jìn)EPP的力學(xué)性能卢佣，所以 PP 的改性也是目前研究的熱門方向重荠。為了提高EPP的發(fā)泡倍率與彈性、改善其緩沖性能虚茶，有企業(yè)改進(jìn)了釜壓生產(chǎn)工藝戈鲁。首先在顆粒從反應(yīng)釜中放出之前提高釜內(nèi)的壓力，其次是將顆粒從反應(yīng)釜中放出的同時使其與飽和蒸汽充分接 觸;前者使顆粒的受力增加嘹叫，避免了顆粒在管道中粘結(jié)婆殿，此外反應(yīng)釜內(nèi)蒸汽的閃蒸作用有助于顆粒的進(jìn)一步膨脹，后者會使顆粒的冷卻速率變緩罩扇，顆粒表面與內(nèi) 部充分冷卻凝固婆芦，提高珠粒的尺寸穩(wěn)定性。此工藝可以制備密度為 0.11～0.30g/cm3 ，發(fā)泡倍率為30～60寞缝，閉孔含量為90% 癌压，泡孔尺寸為150～300μm的EPP。將 PP 與無機(jī)物或者某些塑料基體共混是常用 的改性方法荆陆，丁杰等研究了納米碳酸鈣的加入對 EPP 的影響，納米碳酸鈣的比表面積大集侯，在發(fā)泡過程在 能起到異相成核的作用被啼，從而使 EPP 的泡孔密度增大，泡孔直徑減小;但同時也會使 PP 的發(fā)泡溫度區(qū)間 變窄棠枉。Zhang 等分別用 3 種多官能團(tuán)單體--己二醇二丙烯酸酯(HDDA)浓体、三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC) 與季戊四醇四甲基丙烯酸酯(PETMA)來改性聚丙烯，并用偶氮二甲酰胺(AC)作發(fā)泡劑發(fā)泡改性 PP辈讶。實驗 表明三者都能使聚丙烯出現(xiàn)接枝或者交聯(lián)結(jié)構(gòu)從而增 強(qiáng)線性聚丙烯的熔體強(qiáng)度命浴，對比而言，HDDA 改性的聚丙烯發(fā)泡效果贱除，其泡孔的結(jié)構(gòu)尺寸以及發(fā)泡倍率都較好生闲。

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摘 要：聚丙烯（PP）發(fā)泡材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和熱性能，PP屬于結(jié)晶型聚合物月幌，在溫度低于熔點時碍讯，存在結(jié)晶區(qū)，相態(tài)為固態(tài)扯躺，難以發(fā)泡捉兴；而溫度達(dá)到熔點時，熔體強(qiáng)度急劇下降录语，導(dǎo)致泡孔聚并和破裂倍啥。目前，關(guān)于超臨界二氧化碳制備PP微孔發(fā)泡材料的研究主要聚焦于改善PP的發(fā)泡行為澎埠，通過添加納米顆了渎疲或聚合物來調(diào)控PP的結(jié)晶方式，采用直接合成失暂、共混改性和輻照交聯(lián)等手段提高PP熔體強(qiáng)度彼宠，以及改進(jìn)發(fā)泡方法來獲得PP微孔發(fā)泡材料。聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯（PP）發(fā)泡材料具有良好的力學(xué)性能弟塞、熱穩(wěn)定性能和尺寸穩(wěn)定性能凭峡，剛性高于聚乙烯（PE）發(fā)泡材料，抗沖擊性能優(yōu)于聚苯乙烯（PS）决记，耐熱溫度130 ℃摧冀，而PS與PE泡沫塑料的耐熱溫度為70~80℃；此外，PP發(fā)泡制品尺寸穩(wěn)定性良好索昂，即使受到撓曲形變后也能立即回復(fù)到原始形狀建车。這些特性使PP微孔發(fā)泡材料在家居、包裝椒惨、交通缤至、建筑等方面具有廣闊的發(fā)展前景和市場需求。超臨界二氧化碳由于無毒康谆、價廉领斥、不易燃以及在聚合物中相對高的溶解度使其成為有應(yīng)用潛力的物理發(fā)泡劑，因此沃暗，用超臨界二氧化碳制備PP發(fā)泡材料備受關(guān)注月洛。本文從PP微孔發(fā)泡的影響因素以及改變PP結(jié)晶行為、提高其熔體強(qiáng)度孽锥、改進(jìn)發(fā)泡方法等方面綜述了近年來用超臨界二氧化碳制備發(fā)泡材料的研究進(jìn)展嚼黔。影響PP微孔發(fā)泡的因素.1 結(jié)晶度PP屬于結(jié)晶型聚合物，在進(jìn)行固態(tài)發(fā)泡時惜辑，由于晶區(qū)的存在唬涧，發(fā)泡劑只能在PP的非晶區(qū)吸收和擴(kuò)散，因此溶解度低韵丑；而且發(fā)泡劑在聚合物基體中分散不均勻爵卒，從而導(dǎo)致泡孔結(jié)構(gòu)受結(jié)晶區(qū)的影響，無法得到泡孔均一的發(fā)泡材料撵彻。Doroudiani等發(fā)現(xiàn)钓株，在高結(jié)晶度聚合物中無法得到均一的泡孔結(jié)構(gòu)，而在低結(jié)晶度的聚合物中卻可以得到陌僵。.2 晶區(qū)尺寸結(jié)晶型聚合物的泡孔密度高于非晶型聚合物轴合，是因為其晶區(qū)與非晶區(qū)界面的成核能壘更低，有利于泡孔成核碗短。一般而言受葛，晶區(qū)面積小，結(jié)晶密度大可以促進(jìn)泡孔成核并減小泡孔尺寸偎谁；而晶區(qū)面積大不利于泡孔成核总滩，甚至導(dǎo)致無法發(fā)泡。張純等研究PP微孔發(fā)泡時發(fā)現(xiàn)巡雨，PP結(jié)晶特性明顯影響氣泡的成核闰渔、長大和定型。1.3 熔體強(qiáng)度當(dāng)溫度達(dá)到熔點铐望，熔體強(qiáng)度急劇下降冈涧，導(dǎo)致在熔點以上進(jìn)行PP發(fā)泡時茂附，泡孔發(fā)生破裂和聚并，因此傳統(tǒng)的PP擠出發(fā)泡溫度窗口只有4℃督弓。因此营曼，要制備泡孔均一分布、泡孔尺寸小愚隧、發(fā)泡倍率高的發(fā)泡制品蒂阱，需要解決PP在低溫時晶區(qū)的存在使二氧化碳難擴(kuò)散、氣泡難成核以及高溫發(fā)泡過程中PP熔體強(qiáng)度低等問題狂塘。一般從三方面考慮：一是改變PP的結(jié)晶行為蒜危，使PP能在較低的溫度發(fā)泡；二是對PP進(jìn)行改性睹耐，獲得高熔體強(qiáng)度PP（HMSPP）；三是改進(jìn)發(fā)泡方法部翘。調(diào)控PP的結(jié)晶行為改善PP發(fā)泡行為.1 添加無機(jī)納米粒子為提高PP的發(fā)泡性能硝训，碳納米纖維、碳納米管新思、木纖維以及云母粉等已被用作添加劑來改變PP的結(jié)晶行為窖梁，在PP發(fā)泡時起異相成核作用。Selvakumar等采用碳納米纖維與PP共混的方法夹囚，利用聚合物與納米顆粒界面作用改變PP的結(jié)晶行為纵刘，減小晶體尺寸，而且由于碳納米纖維與PP基體不相容荸哟，因此為泡孔成核提供了更多異相成核點假哎，從而得到晶體尺寸小、密度高的發(fā)泡材料鞍历。Wang Chuanbao等進(jìn)一步考察了碳納米纖維含量對納米材料發(fā)泡的影響舵抹，結(jié)果表明：當(dāng)碳納米纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，能得到規(guī)整的泡孔結(jié)構(gòu)劣砍，但泡孔尺寸分布不均一惧蛹，有大面積的未發(fā)泡區(qū)域；當(dāng)碳納米纖維含量提高時刑枝，PP的結(jié)晶度和晶體尺寸均下降香嗓，使二氧化碳的溶解度提高，泡孔均一装畅；當(dāng)碳納米纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到25%時靠娱，泡孔結(jié)構(gòu)為均一，泡孔尺寸小洁灵。Bledzki等研究木纖維與PP的復(fù)合材料發(fā)現(xiàn)饱岸，納米材料的尺寸掺出、幾何形狀對結(jié)晶行為也有影響，并且得到纖維含量越高苫费，泡孔尺寸越小的結(jié)論汤锨。2.2 添加聚合物纖維聚合物纖維可提升復(fù)合體系的儲能模量，并且可以明顯影響PP的結(jié)晶百框。Rizvi等采用機(jī)械共混闲礼，將聚四氟乙烯（PTFE）微纖添加到PP發(fā)泡體系。結(jié)果表明：PTFE微纖促進(jìn)了PP結(jié)晶成核與氣泡成核铐维，且PTFE對二氧化碳有親和性柬泽，提高了二氧化碳溶解度，PP泡孔密度大幅提高嫁蛇。Luo Yiwei等分別對比了球狀和纖維狀聚對苯二甲酸丁二酯（PBT）與PP復(fù)合材料的發(fā)泡锨并。結(jié)果表明：球狀和纖維狀PBT作為異相成核劑促進(jìn)了PP的結(jié)晶，提高了PP的結(jié)晶密度睬棚，密集的晶體作為泡孔成核劑第煮，減小了泡孔尺寸，提高了泡孔密度抑党。提高熔體強(qiáng)度改善PP發(fā)泡為提高PP熔體強(qiáng)度包警，一種行之有效的方法就是對PP進(jìn)行改性以得到HMSPP，從而加寬發(fā)泡溫度范圍底靠。目前害晦，獲得HMSPP的方法通常有直接合成、共混擠出暑中、輻照交聯(lián)及與納米顆粒復(fù)合等壹瘟。3.1 直接合成采用傳統(tǒng)的Zeigler-Natta催化劑和茂金屬催化劑能制備高線性和高規(guī)整聚合物，但很難得到支化聚合物痒芝。Langston等將對-（3-丁基）苯乙烯作為共聚單體和鏈轉(zhuǎn)移劑俐筋，與茂金屬催化劑結(jié)合，制備了相對分子質(zhì)量高严衬、具有所需支化度且分子結(jié)構(gòu)相對規(guī)整的長支鏈PP（LCBPP）澄者。另一種方法是在丙烯中加入少量不能自聚的α，ω-二烯單體制備LCBPP请琳。丙烯先與二烯烴共聚合得到聚合物大單體粱挡，然后大單體之間發(fā)生聚合得到LCBPP。用這種方法制備LCBPP的相對分子質(zhì)量分布大于5俄精，且零剪切黏度也有所提高询筏。3.2 反應(yīng)共混擠出反應(yīng)共混擠出是通過共混提高PP的支化程度，從而提高熔體強(qiáng)度竖慧。它采用化學(xué)自由基引發(fā)劑在PP主鏈接上PP或第二單體嫌套，從而獲得LCBPP逆屡。其原理是引發(fā)劑分解產(chǎn)生的自由基捕獲PP分子主鏈中叔碳上的氫原子，然后通過控制反應(yīng)溫度踱讨、單體濃度等使失去氫原子的不穩(wěn)定叔碳自由基與其他自由基反應(yīng)魏蔗，形成長支鏈結(jié)構(gòu)。Nam等通過加入過氧化物引發(fā)劑和多官能團(tuán)單體反應(yīng)共混得到LCBPP痹筛，通過流變性能證明長支鏈的引入提高了PP的拉伸性能和熔體強(qiáng)度莺治，并獲得了較好的發(fā)泡性能。Gotsis使用過氧化二碳酸酯對線性PP改性得到支化程度不同的LCBPP帚稠，熔體強(qiáng)度和拉伸性能都明顯提升谣旁，有效抑制泡孔的聚并和破裂。Cao Kun等用乙二胺作偶聯(lián)劑滋早，與馬來酸酐（MAH）接枝PP反應(yīng)共混榄审，得到具有較高模量、低頻復(fù)數(shù)黏度和熔體強(qiáng)度的LCBPP杆麸，能改善發(fā)泡行為瘟判。另外在熔融態(tài)時，只加入過氧化物和PP角溃，會發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)和降解，為了提高接枝效率篮撑，通常會加入給電子體（如苯乙烯减细、秋蘭姆等）抑制副反應(yīng)。此外赢笨，通過緩慢釋放過氧化物的自由基以及超臨界流體作為塑化劑降低操作溫度的方法都可以有效抑制分子鏈的降解未蝌。

四川靠譜聚丙烯微孔發(fā)泡定制

當(dāng)前，作為制約人類生存和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水資源受到更大程度的保護(hù)茧妒，水污染治理也得到了高度的重視萧吠。由于工業(yè)廢水中常含有多種有毒物質(zhì)，對環(huán)境和人體有很大危害桐筏，因此要開發(fā)綜合利用纸型，采取科學(xué)的凈化措施才可排放，化害為利梅忌。工業(yè)廢水中存在一定的有害污染物質(zhì)狰腌。研究表明，造成水污染的污染物中牧氮，重金屬占據(jù)主導(dǎo)地位琼腔，一些重金屬對人體健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。尤其是化工廢水中有些含有如氰踱葛、酚丹莲、砷光坝、汞、鎘或鉛等有毒或劇毒的物質(zhì)甥材，以及無機(jī)酸盯另、堿類等刺激性、腐蝕性的物質(zhì)擂达，在一定的濃度下對生物和微生物產(chǎn)生毒性影響土铺。環(huán)境中的銅離子很容易通過食物鏈進(jìn)入人體中，會引起頭痛板鬓、呼吸困難悲敷、引起血管內(nèi)溶血、損傷神經(jīng)系統(tǒng)俭令，對人體健康造成嚴(yán)重的威脅后德。聚乙烯醇微孔發(fā)泡材料聚丙烯微孔發(fā)泡基于這些危害，發(fā)泡材料因特有的吸附過濾功能成為工業(yè)污水處理設(shè)備中的目標(biāo)用材抄腔。在工業(yè)污水處理工程中瓢湃，聚乙烯醇（PVA）是常用的高分子聚合物，其具有良好的水溶性赫蛇、黏附性绵患、機(jī)械性能和穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于紡織悟耘、食品和醫(yī)藥等行業(yè)落蝙。近些年來，聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料多被用到工業(yè)污水和城市廢水處理的研究應(yīng)用中暂幼。在有關(guān)公開的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料用于污水處理的研究中筏勒，多以聚乙烯醇為原料，配以甲醛旺嬉、淀粉管行、半纖維素、竹炭邪媳、聚丙烯酸捐顷、生物炭、海泡石雨效、水滑石套菜、坡縷石水等聚合物，再經(jīng)發(fā)泡處理制備设易。不僅具有強(qiáng)吸水性逗柴，而且能夠通過吸附污漬實現(xiàn)凈化除污《俜危可以有效處理工業(yè)廢水中的各種有害物質(zhì)（生物毒性或致癌性）戏溺，為社會倡導(dǎo)的高效渣蜗、節(jié)能的處理水體污染措施找到了可行性方案。針對污水處理的實際需求旷祸，本文僅限于對幾種公開的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料類型做有關(guān)介紹耕拷，如淀粉基、碳納米管改性的水凝膠托享、聚乙烯醇縮甲醛骚烧、聚乙烯醇縮甲醛殼聚糖、生物炭等材質(zhì)的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料闰围。淀粉基聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料適用于污水處理 赃绊。該類發(fā)泡材料主要由包含半纖維素和海泡石的材料制備而成。利用半纖維素增強(qiáng)羡榴、增韌的作用碧查，以及海泡石優(yōu)異的親水性能和力學(xué)性能，將半纖維素和海泡石穿插于聚乙烯醇與淀粉形成的水凝膠材料中校仑，再經(jīng)發(fā)泡處理而成忠售。具有比表面積大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固迄沫，過濾分離和吸附效率好稻扬，同時具有優(yōu)異的親水性能和力學(xué)性能，能吸附廢水中的懸浮顆粒和污漬羊瘩，并有脫除異味和脫色的效果腐螟，適用于污水處理技術(shù)。 用碳納米管改性的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料可以對工業(yè)污水中的重金屬進(jìn)行吸附困后。發(fā)明思路是鑒于碳納米管具有管狀結(jié)構(gòu)和大的比表面積，其高吸附能力和很高的表面活性衬廷，使它成為獨特的多功能吸附劑摇予。該版本的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料，是利用腐殖酸和海泡石的增強(qiáng)作用吗跋，將腐殖酸和海泡石均勻的穿插于聚乙烯醇侧戴、甲基丙烯酸和聚乙二醇形成的三維網(wǎng)狀水凝膠材料中，形成對重金屬離子吸附效率好跌宛、吸附量大酗宋，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、力學(xué)性能優(yōu)異的水凝膠發(fā)泡材料疆拘。試驗表明蜕猫，凈化去污能力好，不僅可以處理城市生活廢水和畜禽養(yǎng)殖廢水哎迄，同時還可以處理工業(yè)廢水回右，如電鍍隆圆、紡織、印染翔烁、化工渺氧、制藥等工業(yè)排放的廢水，特別是不易生物處理的廢水蹬屹，并且可以回收廢水中的貴金屬侣背、稀有金屬等。此外本發(fā)泡材料還是殺菌藥物的優(yōu)良載體慨默，適用于需要殺菌的場合贩耐。聚乙烯醇縮甲醛海綿 傳統(tǒng)的污水處理材料很多不可降解，容易對周圍環(huán)境造成污染业筏。天然高分子材料對生物無毒憔杨，傳質(zhì)性能好，但強(qiáng)度低蒜胖，厭氧條件下易被微生物分解消别，壽命短。合成高分子材料強(qiáng)度高台谢，化學(xué)穩(wěn)定性好寻狂，但傳質(zhì)性能差。因此朋沮，將天然高分子材料秸稈纖維和合成高分子材料聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料——聚乙烯醇縮甲醛（PVFM）發(fā)泡材料用來處理污水,既能有良好的傳質(zhì)性能蛇券。又能擁有強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好的優(yōu)點樊拓。該實驗中采用機(jī)械打泡法和化學(xué)發(fā)泡法制備的聚乙烯醇縮甲醛發(fā)泡材料孔分布良好,孔徑重復(fù)率性纠亚，對廢水的 COD 和氨氮都有較高的去除能力，穩(wěn)定后COD去除效果可達(dá)90%以上筋夏，氨氮去除效果可達(dá)96%以上蒂胞。因此也可作為污水處理的潛在方案。圖源：河北科技大學(xué) 聚乙烯醇縮甲醛殼聚糖聚合物發(fā)泡材料的制備進(jìn)一步豐富了工業(yè)廢水處理中的解決方案条篷。聚乙烯醇縮甲醛發(fā)泡材料具有豐富的開孔結(jié)構(gòu)骗随，較好的力學(xué)強(qiáng)度和耐磨性，以及生物相容性赴叹。被用作清潔材料鸿染、過濾材料、吸收劑和功能性的吸附材料乞巧。殼聚糖是含多種整合機(jī)的天然生物聚合物涨椒，能通過整合作用或離子交換除去廢水中的金屬離子和燃料等有害物質(zhì)。通過這兩種材料制備的聚乙烯醇縮甲醛殼聚糖聚合物發(fā)泡材料含有一定量的氨基，且孔徑較大丢烘，接觸面積較大柱宦，克服了傳統(tǒng)吸附劑及殼聚糖對重金屬離子吸附速率較慢的缺點。實驗表明播瞳，聚乙烯醇縮甲醛殼聚糖聚合物發(fā)泡材料吸附金屬離子后可以在幾分鐘內(nèi)快速解吸附掸刊，經(jīng)過5次循環(huán)之后，對 Pb2+ 和 Cu2+仍然表現(xiàn)出相對良好的吸附能力赢乓∮遣啵可見是一種能用于污水處理的理想吸附劑。該方法操作方便牌芋，吸附后處理簡單蚓炬，豐富了為工業(yè)廢水處理提供依據(jù)和方法。圖源：高分子材料工程國家重點實驗室（四川大學(xué)） 我國大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠出水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不高躺屁，出水中仍含有較多的污染物質(zhì)肯夏，進(jìn)入水體后會造成水體富營養(yǎng)化，對環(huán)境造成一定的影響犀暑。填料的性能直接決定污染物去除率驯击，傳統(tǒng)的填料或多或少存在著比表面積小、掛膜困難耐亏、生物量比較少且生物膜易脫落徊都，處理效率不高等問題。生物炭聚乙烯醇縮甲醛聚合物發(fā)泡材料广辰，可以作為污水處理填料應(yīng)用暇矫，比表面積大，掛膜快择吊，具有良好的親水性親生物性李根，表面生物量大且種類豐富，污泥量少不堵塞几睛，與傳統(tǒng)填料相比有著巨大優(yōu)勢房轿，在污水處理廠提標(biāo)改造及改擴(kuò)建領(lǐng)域具有重大意義。生物炭聚乙烯醇縮甲醛聚合物發(fā)泡材料 圖源：浙江工業(yè)大學(xué)相較于傳統(tǒng)的技術(shù)枉长，如將聚合物吸附填料直接共混于樹脂中，或者直接用吸附性物質(zhì)制成復(fù)合吸附劑琼讽，研究新型的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料成為污水處理綠色發(fā)展的重要方向必峰。國內(nèi)外的聚乙烯醇發(fā)泡技術(shù)發(fā)展均比較成熟，并且得到了一定規(guī)模應(yīng)用钻蹬，對解決工業(yè)污水處理吼蚁、建設(shè)環(huán)保型社會做了應(yīng)有之義。目前，針對聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料在工業(yè)污水處理中的應(yīng)用肝匆，各大專業(yè)院校和研究所以及污水處理公司都有研究粒蜈，制作材料技術(shù)、裝備和價格也具有普惠性和實用性旗国，但仍需要在今后的實際工業(yè)污水處理中對材料的性能進(jìn)行規(guī)目莶溃化驗證和優(yōu)化。