成都優(yōu)質(zhì)泡沫定制廠家
發(fā)布時間:2022-12-03 01:20:23成都優(yōu)質(zhì)泡沫定制廠家
聚丙烯(PP)珠粒發(fā)泡材料具有優(yōu)異的耐熱俄认、隔音堕扶、抗沖擊以及耐化學(xué)腐蝕等性能,近年來被廣泛應(yīng)用在包裝梭依、建筑稍算、汽車等行業(yè)。PP在其熔點(diǎn)溫度附近的熔體強(qiáng)度會急劇下降役拴,低熔體強(qiáng)度導(dǎo)致其難以得到好的泡孔結(jié)構(gòu)糊探,所以PP珠粒發(fā)泡的技術(shù)難度大,目前只有少數(shù)國家掌握了PP珠粒發(fā)泡的技術(shù),因此PP珠粒發(fā)泡的研究受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注科平。文中從制備工藝褥紫、發(fā)泡裝備、性能改進(jìn)瞪慧、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)髓考,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、抗沖緩震弃酌、耐腐蝕氨菇、隔熱隔音等優(yōu)良的特性,與傳統(tǒng)的直接成型工藝相比妓湘,PP珠粒發(fā)泡的優(yōu)勢在于它的自由成型性查蓉,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,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榜贴。早實(shí)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)豌研,其次是聚乙烯發(fā)泡珠粒(EPE)與聚丙烯發(fā)泡珠粒(EPP)。其中唬党,EPP的熱穩(wěn)定性要優(yōu)于EPE鹃共,抗沖擊性能要優(yōu)于 EPS,此外其耐老化驶拱、耐腐蝕性也非常優(yōu)異霜浴,是非常環(huán)保的材料,因此 EPP被廣泛應(yīng)用于包裝屯烦、建筑坷随、汽車等行業(yè),特別是在汽車行業(yè) 的需求增長十分迅速驻龟。鑒于世界各國對EPP材料研究的重視温眉,本文從EPP的生產(chǎn)工藝、裝備翁狐、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)类溢。 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。如下圖所示露懒,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闯冷,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,這個階段中PP基體與溶解在其中發(fā)泡劑發(fā)生相分離懈词,氣泡開始成核并大量生長蛇耀,穩(wěn)定后經(jīng)冷卻定型成為發(fā)泡珠粒。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)釜法坎弯,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纺涤,相對于工藝成熟的反應(yīng)釜法而言译暂,擠出法目前工業(yè)化并不廣泛。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)釜中撩炊,升高溫度并通入物理發(fā)泡劑使釜內(nèi)壓力升高外永,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。根據(jù)反應(yīng)釜 中分散介質(zhì)的不同拧咳,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)伯顶,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,所以為了使發(fā)泡劑更好地溶解骆膝,釜內(nèi)壓力一般需要在10MPa以上;后者是先將PP顆粒分散在水中祭衩,發(fā)泡劑能均勻溶解在PP 顆粒中,所需壓力約2~6MPa谭网。反應(yīng)釜法的優(yōu)點(diǎn)是工藝條件容易控制汪厨、發(fā)泡倍率高赃春、泡孔結(jié)構(gòu)好愉择、可二次發(fā)泡,缺點(diǎn)是間歇式生產(chǎn)導(dǎo)致成本較高织中。有專利介紹此生產(chǎn)工藝能夠生產(chǎn)密度低于 0.045 g/cm3锥涕、平均泡孔直徑為 200μm的EPP。這種方法是將尺寸均一的顆粒加入反應(yīng)釜中狭吼,升溫到稍低于發(fā)泡的溫度层坠,保溫一段時間后再升溫到發(fā)泡溫度,繼續(xù)保溫一段時間刁笙,打開高壓釜放出分散體到大氣中破花,放出物料的同時繼續(xù)通入氮?dú)馐垢袎毫Ρ3衷诜懦鑫锪锨暗膲毫Α:髮⒌玫降陌l(fā)泡珠粒洗滌疲吸、離心分離后在空氣中靜置老化座每,這是目前工業(yè)化成熟的EPP生產(chǎn)工藝。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的性能摘悴。Hossieny等采用 CO2為發(fā)泡劑用下圖中的實(shí)驗設(shè)備制備了 EPP峭梳,該設(shè)備在反應(yīng)釜下端加裝了一個排料口模,卸壓時PP通過排料口模進(jìn)入收集裝置中蹂喻,實(shí)驗研究了發(fā)泡過程中的泡孔形態(tài)與熔融葱椭、結(jié)晶行為以及口模長度對發(fā)泡倍率的影響。結(jié)果表明口四,由于熔融雙峰中的高溫熔融峰區(qū)域焓值的減少孵运,增加飽和壓力會提高發(fā)泡珠粒的體積膨脹比,密度降低;而增加口模的長度則會減小其體積膨脹比蔓彩,密度增加治笨。國內(nèi)武漢德冠新材科技有限公司開發(fā)出了實(shí)驗室用商品化的釜壓發(fā)泡系統(tǒng)踱侣,發(fā)泡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分反應(yīng)釜與收集釜,資料顯示能制備出發(fā)泡倍率8~60倍的發(fā)泡珠粒大磺。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(diǎn)方向抡句。丁杰等采用CO2 作發(fā)泡劑,用下圖中的無水法發(fā)泡裝置制備了小泡孔直徑為 9.55μm杠愧,泡孔密度小于1.5×109cm-3的EPP待榔。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,恒溫一段時間后再放出珠粒進(jìn)行冷卻流济,其PP的發(fā)泡溫度區(qū)間約50℃锐锣,工藝流程時間約為 2.5 h。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顆粒中绳瘟,所以其關(guān)鍵控制條件有反應(yīng)釜的溫度雕憔、壓力以及保壓時間等,適當(dāng)?shù)匮娱L保壓時間與增大壓力能有效促進(jìn)發(fā)泡劑的溶解糖声。目前反應(yīng)釜法的工 藝已經(jīng)比較成熟斤彼,但其高成本也限制了 EPP 的廣泛應(yīng) 用,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蘸泻。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琉苇,如下圖。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)泡悦施,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)泡珠粒并扇。擠出法可連續(xù)生產(chǎn)、效率高抡诞、珠粒尺寸均勻穷蛹,缺點(diǎn)是生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)難以控制,此外由于PP在溫度低于熔點(diǎn)時幾乎不流動昼汗,而當(dāng)溫度高于熔點(diǎn)后肴熏,熔體強(qiáng)度又急劇下降,所以適宜的發(fā)泡溫度區(qū)間很窄(約為4℃)乔遮,擠 出法對 PP 的熔體強(qiáng)度要求較高扮超,一般要用改性的熔體強(qiáng)度較高的 PP,這些缺點(diǎn)限制了擠出法的應(yīng)用與發(fā) 展蹋肮。擠出法生產(chǎn)是目前也有比較成熟的擠出法生產(chǎn)工藝出刷。采用丁烷作發(fā)泡劑,高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)為原料坯辩,可以生產(chǎn)發(fā)泡倍率約60倍馁龟,直徑為3~5mm,密度為15~100kg/m3的EPP漆魔,便由于后期成型蒸汽壓力較大坷檩,而大規(guī)模推廣受到限制却音。在PP中加入無機(jī)填料能夠增強(qiáng) PP 的熔體強(qiáng)度,得到更好的泡孔結(jié)構(gòu)矢炼,從而改進(jìn)EPP的性能系瓢。Nofar等采用5%的超臨界CO2作發(fā)泡劑,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)句灌,得 到了發(fā)泡倍率為20倍夷陋,泡孔密度為108~109cm-3的發(fā)泡材料。實(shí)驗表明胰锌,納米粘土的加入不但能夠顯著改善LPP的熔體強(qiáng)度骗绕,降低其擠出發(fā)泡的工藝難度,還能夠增加氣泡成核點(diǎn)资昧,誘導(dǎo)發(fā)生異相成核酬土,從而得到泡孔密度、體積膨脹比都較大的 EPP格带。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撤缴,此外還能夠更好的控制擠出發(fā)泡過程中各階段的溫度,缺點(diǎn)是設(shè)備成本較高践惑。Lee等采用下圖中的雙階擠出系統(tǒng)腹泌,用不同劑量的超臨界 CO2(Wt=1%嘶卧、3%尔觉、5%)作發(fā)泡劑擠出發(fā)泡非交聯(lián)的HMSPP,研究表明芥吟,擠出發(fā)泡的倍率與熔體溫度呈“山”形關(guān)系侦铜,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。另外钟鸵,隨著CO2 注入量的增加钉稍,聚丙烯發(fā)泡材料的體積膨脹比增加,但泡孔密度則是先增大后減小棺耍。擠出法生產(chǎn) EPP作為連續(xù)贡未、高效的生產(chǎn)工藝,是今后 EPP生產(chǎn)的發(fā)展方向蒙袍。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俊卤,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,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害幅,增加成核密度消恍,得到微孔的發(fā)泡材料。其中超臨界CO2的實(shí)現(xiàn)條件(tc=30.98℃以现,pc=7.4MPa)是接近聚丙烯發(fā)泡條件的超臨界流體發(fā)泡劑狠怨,此外其還具有無毒约啊、不易燃、化學(xué)惰性等優(yōu)點(diǎn)佣赖,近年來受到了廣泛的關(guān)注恰矩,是替代傳統(tǒng)化學(xué)發(fā)泡劑的選擇。丙烯發(fā)泡珠粒改性 PP 泡沫材料由于使用場合的不同憎蛤,對性能的要求也不同枢里,例如包裝材料需要良好的抗沖緩震性能,建筑材料則需要良好的隔音蹂午、隔熱性能栏豺,而汽車部件則需要更好的剛性等,通常需要對EPP的性能進(jìn)行改進(jìn)來適 應(yīng)不同的需求豆胸。改進(jìn)EPP性能的方法有2種:一是改進(jìn)生產(chǎn)工藝奥洼,二是對 PP 原料進(jìn)行改性。前者主要是通過改進(jìn)生產(chǎn)中的工藝流程晚胡、控制條件或者發(fā)泡裝備等來改進(jìn) EPP 的性能灵奖,這些手段可以有效地調(diào)節(jié) EPP 的結(jié)構(gòu)與形態(tài),有利于得到泡孔直徑更小估盘、發(fā)泡倍率越大的產(chǎn)品瓷患,但由于對材料本身的改變不大,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)品的性能遣妥,PP 的改性方法主要有化學(xué)交聯(lián)擅编、物理共混、熔融支化等箫踩,通過對原料的改性爱态,不但能夠提高其熔體強(qiáng)度、降低其發(fā)泡難度境钟、得到更好的泡孔結(jié)構(gòu)锦担,同時也能有目的地改進(jìn)EPP的力學(xué)性能,所以 PP 的改性也是目前研究的熱門方向慨削。為了提高EPP的發(fā)泡倍率與彈性洞渔、改善其緩沖性能,有企業(yè)改進(jìn)了釜壓生產(chǎn)工藝缚态。首先在顆粒從反應(yīng)釜中放出之前提高釜內(nèi)的壓力磁椒,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,避免了顆粒在管道中粘結(jié)猿规,此外反應(yīng)釜內(nèi)蒸汽的閃蒸作用有助于顆粒的進(jìn)一步膨脹衷快,后者會使顆粒的冷卻速率變緩,顆粒表面與內(nèi) 部充分冷卻凝固姨俩,提高珠粒的尺寸穩(wěn)定性蘸拔。此工藝可以制備密度為 0.11~0.30g/cm3 师郑,發(fā)泡倍率為30~60,閉孔含量為90% 调窍,泡孔尺寸為150~300μm的EPP宝冕。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,丁杰等研究了納米碳酸鈣的加入對 EPP 的影響邓萨,納米碳酸鈣的比表面積大地梨,在發(fā)泡過程在 能起到異相成核的作用,從而使 EPP 的泡孔密度增大缔恳,泡孔直徑減小;但同時也會使 PP 的發(fā)泡溫度區(qū)間 變窄宝剖。Zhang 等分別用 3 種多官能團(tuán)單體--己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC) 與季戊四醇四甲基丙烯酸酯(PETMA)來改性聚丙烯歉甚,并用偶氮二甲酰胺(AC)作發(fā)泡劑發(fā)泡改性 PP万细。實(shí)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,對比而言纸泄,HDDA 改性的聚丙烯發(fā)泡效果赖钞,其泡孔的結(jié)構(gòu)尺寸以及發(fā)泡倍率都較好。
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發(fā)泡塑料發(fā)泡塑料是通過物理或者化學(xué)的方式使塑料內(nèi)部產(chǎn)生微孔結(jié)構(gòu)而得到的一類塑料聘裁。這種塑料具有質(zhì)輕雪营、隔熱、緩沖衡便、絕緣献起、防腐、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)砰诵。幾乎所有的熱固性和熱塑性塑料都能制成發(fā)泡塑料征唬,常見的發(fā)泡塑料有聚苯乙烯、聚氨酯茁彭、聚烯烴。三大發(fā)泡塑料對比聚丙烯微孔發(fā)泡發(fā)泡聚丙烯簡介發(fā)泡聚丙烯是以聚丙烯為基礎(chǔ)樹脂制備的發(fā)泡塑料扶歪。與常用發(fā)泡塑料相比理肺,發(fā)泡聚丙烯具有諸多優(yōu)點(diǎn)。發(fā)泡聚丙烯原料由于普通聚丙烯較低的熔體強(qiáng)度無法保證氣泡增長時泡孔壁所承受的拉伸應(yīng)力善镰,所以發(fā)泡用聚丙烯需要采用高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)妹萨。提高聚丙烯熔體強(qiáng)度的方法包括物理共混和化學(xué)改性兩類方法。目前生產(chǎn)高熔體強(qiáng)度聚丙烯原料的廠家有巴塞爾(Basell)炫欺、北歐化工(Borealis)乎完、陶氏化學(xué)、韓國三星品洛、笆饕蹋克森美孚等摩桶,具備聚丙烯發(fā)泡技術(shù)的廠家有JSP和Kaneka以及BASF、Berstorff公司帽揪。國內(nèi)很多科研院所對發(fā)泡技術(shù)進(jìn)行了較多研究硝清,部分廠家實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),如鎮(zhèn)海煉化转晰、燕山石化樹脂研究所芦拿、武漢富蒂亞,但產(chǎn)品質(zhì)量與國外相比仍有較大差距查邢。發(fā)泡聚丙烯制備工藝發(fā)泡聚丙烯主要有三種制備工藝:高熔體強(qiáng)度聚丙烯發(fā)泡蔗崎、交聯(lián)聚丙烯發(fā)泡、共混體系發(fā)泡工藝扰藕。發(fā)泡聚丙烯制備關(guān)鍵發(fā)泡聚丙烯產(chǎn)品具有良好的性能和應(yīng)用前景蚁趁,但技術(shù)開發(fā)難度大,聚丙烯發(fā)泡工藝關(guān)鍵技術(shù)在于通過調(diào)整過程溫度來控制聚丙烯發(fā)泡穩(wěn)定性和發(fā)泡倍率实胸。發(fā)泡聚丙烯應(yīng)用領(lǐng)域1.食品包裝發(fā)泡聚丙烯具有良好的可降解性他嫡,耐油性好,這使得它在一次性包裝市場中比難降解的發(fā)泡聚苯乙烯餐具有明顯的優(yōu)勢庐完。2.保溫隔熱發(fā)泡聚丙烯材料是一種新型的隔熱材料钢属,耐溫能力強(qiáng),通趁徘可承受溫度范圍在-40~110℃淆党,在短時間內(nèi)可承受130℃高溫。3.汽車行業(yè)發(fā)泡聚丙烯材料近年來在汽車行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用日趨擴(kuò)大讶凉,可以大幅降低汽車重量染乌,節(jié)省油耗。4.建筑領(lǐng)域防水保護(hù)材料懂讯、地板緩沖材料荷憋、外墻隔熱材料5.電子包裝6.緩沖包裝7.體育用品8.玩具發(fā)泡聚丙烯主要生產(chǎn)企業(yè)發(fā)泡聚丙烯產(chǎn)品具有良好的性能和應(yīng)用前景,但技術(shù)開發(fā)難度很大褐望,目前國內(nèi)尚未有其相關(guān)的勒庄、可工業(yè)化的產(chǎn)品出現(xiàn),核心技術(shù)主要掌握在JSP和ANEKA這兩家公司手中瘫里。
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隨著國內(nèi)大煉化項目实蔽、PDH項目陸續(xù)上馬,國內(nèi)聚丙烯(PP)市場成為群雄角力之地谨读。新建項目投產(chǎn)局装,PP產(chǎn)能仍將快速增長,預(yù)計到2023年我國PP產(chǎn)能將超過3500萬噸,自給率將近90%铐尚。屆時拨脉,高性能產(chǎn)品將成為企業(yè)突出重圍的殺手锏。高性能PP成投資熱土2020年已經(jīng)有三家企業(yè)成功投產(chǎn)聚丙烯裝置塑径,浙江石化女坑、恒力石化、利和知信统舀。近一個月匆骗,聚烯烴行業(yè)掀起了新一波高性能PP投資熱潮:4月22日,總投資約100億美元的坝颍克森美孚廣東惠州乙烯項目正式動工碉就,項目包括乙烯裝置和高端PE、PP等生產(chǎn)裝置闷串,采用已經(jīng)成功應(yīng)用瓮钥、先進(jìn)的專有工藝和催化劑技術(shù)生產(chǎn)高性能聚合物。聚丙烯微孔發(fā)泡5月17日烹吵,總投資約56億美元的中海殼牌惠州三期乙烯項目合作框架協(xié)議簽約碉熄,項目產(chǎn)品包括聚α烯烴、高碳合成醇肋拔、茂金屬PE锈津、共聚PP等,共14規(guī)模生產(chǎn)裝置凉蜂。18日琼梆,徐州海天石化集團(tuán)年產(chǎn)10萬噸高性能PP樹脂項目“云簽約”,落戶大慶龍鳳區(qū)窿吩。高性能產(chǎn)品研發(fā)能力不足我國已投入生產(chǎn)的高端聚丙烯專用樹脂有:三元共聚聚丙烯薄膜專用料F5606茎杂、管材專用料、薄壁注塑料M50T纫雁、高熔體強(qiáng)度薄膜專用料煌往、丙丁共聚膜料、低溫抗沖注塑專用料先较、氫調(diào)法高流動注塑料携冤、高透明注塑專用料、抗菌系列專用料闲勺、低灰分PP、快速成型PP扣猫、透明PP專用料等菜循。但由于我國高端聚丙烯產(chǎn)品研發(fā)能力不足,且同質(zhì)化嚴(yán)重申尤,一些高性能和特殊性能產(chǎn)品癌幕,如茂金屬PP(mPP)衙耕、特種雙向拉伸聚丙烯(BOPP)膜、流延聚丙烯(CPP)膜等仍需大量進(jìn)口來滿足國內(nèi)市場需求勺远。我國mPP年消費(fèi)量約10萬噸橙喘,除燕山石化少量供應(yīng)市場,基本依賴進(jìn)口胶逢,主要用于生產(chǎn)醫(yī)用或食品用高透明PP制品厅瞎、食品包裝薄膜、無紡布初坠、超細(xì)旦丙綸纖維等領(lǐng)域和簸。具有高拉伸速度與幅寬、超薄碟刺、超透及更好低溫?zé)岱庑阅艿奶胤NBOPP薄膜锁保、電工膜、電容器膜半沽、鍍鋁膜等PP薄膜料以及汽車和家電用PP注塑料的年進(jìn)口量均超百萬噸爽柒。PP管材料的年進(jìn)口量約50萬噸。高性能PP開發(fā)方向1抗菌PP此次新冠肺炎疫情的肆虐者填,推動汽車生產(chǎn)商聚焦抗菌PP在內(nèi)飾件中的應(yīng)用浩村,這或?qū)⒊蔀檐囉肞P下一個熱點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。2玻纖增強(qiáng)PP長玻纖增強(qiáng)PP材料因具備更高的強(qiáng)度幔托、剛度穴亏、韌度、尺寸穩(wěn)定性重挑,廣泛應(yīng)用于儀表骨架板嗓化、車門組合件、前端組件谬哀、車身門板模塊刺覆、車頂面板、座椅骨架等汽車部件上史煎。長玻纖增強(qiáng)PP材料在120℃時的高溫疲勞強(qiáng)度是普通玻纖增強(qiáng)PP材料的2倍谦屑,甚至比以耐熱性著稱的玻纖增強(qiáng)尼龍材料高10%,具有作為結(jié)構(gòu)件所需的耐久性和可靠性篇梭。氣味散發(fā)耐刮擦PP隨著人們對汽車品質(zhì)的追求氢橙,車用PP材料需要滿足的已不僅僅是力學(xué)性能,還有對外觀恬偷、環(huán)保等方面的高要求悍手。目前市場上低氣味散發(fā)PP材料多被Basell、北歐化工等公司產(chǎn)品壟斷,國產(chǎn)替代進(jìn)口任務(wù)艱巨坦康。制造高抗刮擦汽車內(nèi)飾件材料一方面要采用國外表面硬度較高的PP原料竣付,另一方面需要添加助劑提升材料表面的爽滑度。但助劑在體系內(nèi)受熱會有小分子散發(fā)影響車內(nèi)空氣質(zhì)量滞欠,同時又會出現(xiàn)表面遷移現(xiàn)象古胆,影響內(nèi)飾件外觀。因此筛璧,問題核心仍取決于PP基材的性能逸绎。
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聚丙烯(PP)樹脂具有原料來源豐富、質(zhì)量輕隧哮、性價比優(yōu)越以及優(yōu)良的耐熱性桶良、耐化學(xué)腐蝕性、易于回收等特點(diǎn)沮翔,是世界上應(yīng)用廣陨帆、產(chǎn)量增長快的樹脂之一。聚丙烯微孔發(fā)泡注塑發(fā)泡聚丙烯(Expanded Injection PP采蚀,EIPP)是減重注塑技術(shù)中新的技術(shù)疲牵。其主要原理是在注塑材料中添加發(fā)泡劑,當(dāng)材料填滿型腔后榆鼠,模具打開一定的距離(1~3mm)纲爸,形成一個具有兩側(cè)致密表皮和微孔發(fā)泡芯部的產(chǎn)品。EIPP成型零件的優(yōu)點(diǎn)1. 比普通同等壁厚零件減重約20% 妆够,能大幅降低材料成本识啦。2. 內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形較小,尺寸穩(wěn)定性高神妹。3. 表面致密颓哮,可進(jìn)行噴漆、涂層等處理鸵荠。4. 絕熱冕茅、吸聲、緩沖性較好蛹找。EIPP技術(shù)的典型應(yīng)用目前主要的應(yīng)用是汽車內(nèi)飾件姨伤,如門板。目前國內(nèi)國外均有投產(chǎn)庸疾。影響EIPP成型質(zhì)量主要因素PP配方用注塑的方法乍楚,想做出非常好的發(fā)泡效果,采用純PP原料是很困難的届慈。由于PP的結(jié)晶性炊豪,適合發(fā)泡的窗口很窄凌箕,所以要做適當(dāng)?shù)母男耘±骸E浞街行枰m當(dāng)添加各種組份词渤,如增韌劑、填料串绩、成核劑缺虐、穩(wěn)定劑等等。既要增加PP材料的熔體強(qiáng)度礁凡,又要保證耐熱高氮、耐候、耐氣熏顷牌、耐劃傷的基本要求剪芍,同時防止發(fā)粘、氣味和VOC等窟蓝。模具設(shè)計EIPP 工藝由于需要在薄壁型腔內(nèi)完成高速填充和發(fā)泡工藝罪裹,很容易出現(xiàn)表面缺陷,常見的問題包括:流痕运挫、凹陷状共、銀紋、氣泡谁帕、拉斷等等峡继。這些都需要精心的模具設(shè)計。通過改變?nèi)垠w流動路徑匈挖,改變加強(qiáng)筋的位置碾牌,調(diào)整皮紋的樣式等多種方式,來獲得的注射效果儡循。注塑工藝舶吗、穩(wěn)定的注塑機(jī)臺對制品質(zhì)量至關(guān)重要。一般來說贮折,發(fā)泡劑需要自動稱量裤翩,自動輸送到螺桿。模具中的充氣量由壓力傳感器控制调榄。壓力若控制不好踊赠,表面的發(fā)泡劑會在流動過程中自行發(fā)泡,造成表面銀紋每庆。為保證材料注塑溫度的穩(wěn)定筐带,注塑機(jī)螺桿和模具熱流道經(jīng)過溫控平衡。同樣地缤灵,模具溫度也必須控制嚴(yán)格伦籍。綜上所述蓝晒,注塑發(fā)泡是一個系統(tǒng)工程,只有將配方帖鸦、模具設(shè)計和注塑工藝等幾個方面要有機(jī)的結(jié)合起來芝薇,才能做出好的EIPP產(chǎn)品。
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與傳統(tǒng)注塑制品相比作儿,微孔發(fā)泡注塑制品具有質(zhì)量更輕洛二、翹曲和內(nèi)部殘余應(yīng)力更少、尺寸穩(wěn)定性好攻锰、成型周期短等一系列優(yōu)點(diǎn)晾嘶。目前,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娶吞,具有操作簡單垒迂、效率高、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件妒蛇,且能耗少机断,符合節(jié)約材料,降低成本這一發(fā)展理念材部,滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場化的需求毫缆。然而,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)生大量變形乐导,泡孔尺寸分布不均勻苦丁,所得制品表面存在大量的氣痕、銀紋等缺陷物臂,制約了其力學(xué)性能的提高和外觀視覺旺拉,阻礙了欠注發(fā)泡制品的進(jìn)一步應(yīng)用。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)的氣體反壓裝置棵磷,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)泡行為的影響蛾狗。研究發(fā)現(xiàn),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(diǎn)仪媒,改善了泡孔的形態(tài)沉桌。丙烯微孔發(fā)泡實(shí)驗方法將PP、發(fā)泡劑(AC)算吩、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)行塑化留凭。然后打開氣體反壓裝置,在型腔中分別注入固定的GCP為0偎巢,0.2蔼夜,0.4,0.6压昼,0.8?MPa的氣體求冷,隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進(jìn)行發(fā)泡瘤运,冷卻后,取出PP發(fā)泡樣品匠题。GCP對充模過程中熔體壓力的影響熔體注射完后拯坟,熔體壓力瞬間達(dá)到大值。隨著GCP從0增加至0.8?MPa梧躺,熔體內(nèi)部大壓力從1.55?MPa增大到2.16?MPa似谁,注射完成后,隨著氣體的排出掠哥,熔體壓力瞬間下降,隨著冷卻收縮秃诵,熔體壓力逐漸趨于0?MPa续搀。由此可知,GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力菠净,改善欠注發(fā)泡過程中的熔體壓力環(huán)境禁舷。CP對泡孔質(zhì)量的影響在沒有施加氣體反壓時,由于熔體流動速率遠(yuǎn)大于泡孔的膨脹速率毅往,泡孔發(fā)生流動剪切變形牵咙,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,在流動方向上出現(xiàn)很大的變形攀唯,泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象洁桌,泡孔形貌極不規(guī)則,而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小侯嘀,呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)另凌。同時發(fā)現(xiàn),隨著GCP的增大戒幔,皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小吠谢,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,規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大诗茎,泡孔之間呈現(xiàn)獨(dú)立分布工坊。當(dāng)GCP達(dá)到0.8?MPa時,皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對較好的圓形形態(tài)敢订,此時整體泡孔的變形較小王污。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,GCP值越大枢析,泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大玉掸,泡孔受到熔體的約束力大,泡孔不易發(fā)生變形醒叁。GCP對結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響CP對泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響如下圖所示司浪〔匆担可知,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%啊易;隨著GCP的增大吁伺,泡孔的非變形層所占比例逐漸升高,GCP為0.8 MPa時租谈,升高至26.7%篮奄。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,從63.7%下降到45.4%割去,這說明GCP可以減小泡孔變形層窟却,增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍。對變形層的泡孔變形度進(jìn)行統(tǒng)計呻逆,如下圖所示夸赫,泡孔的平均長度隨著GCP的增加,整體呈現(xiàn)減小的趨勢咖城,泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大茬腿,泡孔的變形度隨GCP的增大而減小,由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8?MPa下的0.304泡孔變形度宜雀,即GCP可以減小泡孔長度與寬度的差距切平,使變形區(qū)的泡孔變形程度減小。對不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進(jìn)行統(tǒng)計辐董,見圖c悴品,隨著GCP的增加,當(dāng)GCP為0.2?MPa時泡孔直徑略有減小郎哭,但隨著GCP的進(jìn)一步增大他匪,泡孔直徑從36.09?μm增大到41.93?μm。這是因為GCP的增大使得熔體的壓力也隨之增大夸研,使得泡孔的成核臨界能壘升高邦蜜,泡孔的成核速率下降,泡孔在充模過程中受到流動場的影響減弱亥至,更多的氣體在卸壓階段促進(jìn)泡孔的生長悼沈,因此熔體壓力越大,泡孔直徑越大姐扮。
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國內(nèi)聚丙烯行業(yè)正在被民營企業(yè)加速沖擊絮供,有如洪水。中石化聚丙烯占比全國聚丙烯產(chǎn)能27%茶敏,中石油聚丙烯占比全國聚丙烯產(chǎn)能14%壤靶,東華能源、中景石化惊搏、寶豐能源贮乳、紹興三圓忧换、巨正源等民營企業(yè)強(qiáng)勢來攻。2020年聚丙烯纖維料火得一塌糊涂向拆,薄壁注塑料緊隨其后亚茬,熱成型料正被很多大企業(yè)緊緊盯住。石化熱成型T5015開發(fā)出系列化產(chǎn)品浓恳,T5015M成功銷往世界知名連鎖便利店品牌--日本全家集團(tuán)刹缝,成為天津石化創(chuàng)效利器。T5015M產(chǎn)品在透明度颈将、加工成型梢夯、食品接觸安全等方面性能優(yōu)越,可廣泛應(yīng)用于透明餐盒吆鹤、沙拉碗厨疙、飲品杯等食品包裝的生產(chǎn)。下一步疑务,全力進(jìn)入當(dāng)前高速發(fā)展的外賣包裝、速食包裝加工應(yīng)用領(lǐng)域梗醇,不斷擴(kuò)大中高端材料市場份額知允。中原石化開發(fā)生產(chǎn)磨砂不透明奶茶杯專用料PPR-M75N,這是繼PPR-MT75引領(lǐng)奶茶杯市場“健康美麗新風(fēng)尚”營銷案例入選2020中國石化十大優(yōu)品牌營銷案例之后叙谨,公司進(jìn)一步豐富奶茶杯產(chǎn)品系列温鸽,滿足用戶個性化需求的又一創(chuàng)新。熱成型聚丙烯專用料幫助石化企業(yè)贏得了利潤手负,在外賣包裝和速食包裝中的應(yīng)用增加涤垫,正成為“新貴”。東華能源王紅英博士將在“2020中國聚烯烴大會”演講報告:《熱成型專用聚丙烯樹脂的開發(fā)應(yīng)用》近年來竟终,隨著熱成型技術(shù)的發(fā)展蝠猬,熱成型工藝在家用電冰箱內(nèi)襯、汽車部件统捶、建筑產(chǎn)品和小艇的外殼榆芦、化工容器等大型制品上的應(yīng)用也日益增多[3]。筆者介紹熱成型基本原理及特點(diǎn)喘鸟、國內(nèi)熱成型包裝市場概況匆绣、熱成型食品包裝用PP 概況以及PP 在熱成型包裝尤其食品包裝方面的應(yīng)用情況。PP熱成型包裝應(yīng)用聚丙烯微孔發(fā)泡1.1 杯子杯類主要為一次性杯子什黑,如奶茶杯崎淳、冷飲杯、快餐杯等愕把,主要用于快餐店拣凹、奶茶店森爽、果凍制品廠等。原料主要以PP[23]材質(zhì)為主咐鹤,部分冷飲采用PET 材質(zhì)拗秘。杯子主要以透明材質(zhì)為主,季節(jié)性較強(qiáng)祈惶,主要用PP原料生產(chǎn)雕旨。.2 耐熱餐盒一般的餐盒只盛放溫度不高的食品。但下游客戶也需要盛放剛出鍋的熱粥捧请、熱湯等或是需要在高溫蒸汽下進(jìn)行消毒凡涩。這都對樹脂原料提出了更高要求。PET疹蛉,PS 不耐高溫活箕。PP 耐熱性能較好,價格低廉可款,易得育韩,所以成為原料。但一般PP 無法在高溫蒸汽下( ≥ 120℃ ) 不變形闺鲸,且市場上無針對熱成型的專用料筋讨,客戶采用T30S 添加助劑改性,仍存在耐熱溫度不穩(wěn)定摸恍、制品成難等問題悉罕。天津分公司研究院開發(fā)了耐高溫PP 熱成型專用料PPT5030,具有耐熱溫度高立镶,成型方便壁袄,適用于正負(fù)壓吸塑成型的加工方式。1.3 蓋子主要制品包括碗蓋媚媒、餐盒蓋嗜逻、杯蓋等,主要用于快餐店欣范、奶茶店变泄、蛋糕店等.蓋子以透明為主,PP 蓋子一般在熱飲中應(yīng)用較多恼琼。1.4 食品內(nèi)襯食品內(nèi)襯主要用于餅干妨蛹、薯片、花生晴竞、餃子蛙卤、湯圓的包裝,外面還會有一層包裝,主要使用于速食品廠颤难。目前國內(nèi)食品內(nèi)襯以透明為主神年,另外還有乳白色等。一般餃子行嗤、湯圓等速凍產(chǎn)品的保存溫度為–4℃左右已日,PET 和PP 都是較合適的材質(zhì),常溫下使用的零食托盤以PET栅屏,PS 和PP 為主飘千,廠家根據(jù)喜好及價格選擇。目前未發(fā)現(xiàn)可替代熱成型托盤在食品內(nèi)襯領(lǐng)域應(yīng)用的替代品栈雳。綜上可見护奈,PP 在熱成型食品包裝方面的應(yīng)用越來越普遍,樹脂性能要適應(yīng)熱成型加工方式的要求哥纫,如加工性能霉旗、力學(xué)性能、光學(xué)性能等蛀骇,同時加工設(shè)備的改進(jìn)提升厌秒,也會對樹脂性能提出更高的要求,二者相互促進(jìn)擅憔,可生產(chǎn)出更多滿足用戶需求的PP 熱成型制品简僧。熱成型食品包裝用PP特點(diǎn)及發(fā)展熱成型技術(shù)已成為PP 繼注射、擠出雕欺、吹塑之后,又一重要的加工方式棉姐,世界主要PP 生產(chǎn)廠商針對這一市場提供了多個商業(yè)化的PP 牌號屠列。表2 列出世界主要PP 生產(chǎn)商部分商業(yè)化PP 熱成型專用料牌號。國外熱成型專用料多為均聚物伞矩,透明無規(guī)共聚物較少笛洛,且部分牌號進(jìn)口周期長,國內(nèi)下游熱成型廠商較少使用進(jìn)口料乃坤。熱成型制品廠商現(xiàn)有片材生產(chǎn)以600 mm 寬片材為主苛让,隨成型機(jī)工藝的進(jìn)步[21],片材寬度日益提高湿诊,寬可達(dá)1 000 mm 以上狱杰,因此對片材的抗熔垂能力提出更高要求。下游制品行業(yè)內(nèi)解決方法為普通PP 添加一定比例的高密度聚乙烯(PE–HD)[22] 以提高片材耐熔垂性能厅须,但此方式將帶來混料不均仿畸、制品透明性受限等問題。國內(nèi)熱成型行業(yè)對具有高性能、超高透明度的PP 原料需求日益迫切错沽。