|
|
|
在聚苯乙烯(PS)发泡过程中,通常使用氟氯烃或丁烷,对环境有不利影响。产品难降解,易形成“白色污染”。因外墙保温珍珠岩材料报价表此,联合国环境保护组织决定在2005年前停止使用PS发泡产品。根据《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家法案》,中国决定在2005年12月31日前淘汰氟氯化碳。
聚氨酯泡沫板在发泡过程中含有有害的异氰酸酯残留,发泡材料不可回收利用。
交联聚乙烯泡沫塑料硬度低,最高使用温度为80℃。同样,聚苯乙烯泡沫塑料在加热到105℃的玻璃化转变温度时软化变形
于是聚丙烯发泡材料应运而生。聚丙烯树脂具有重量轻、原料丰富、性能价格优、耐热性好、耐化学腐蚀、易回收等特点。它是世界上增长最快的通用热塑性树脂。近年来,聚丙烯泡沫塑料的研究与开发也成为一个热门话题。目前,一些发达国家正在大力发展和替代绿色发泡聚苯乙烯。彩色包装材料,包括聚丙烯泡沫塑料颗粒(EPP)和泡沫板是其中最典型、数量最多的品种之一。
聚丙烯(PP)的刚性优于聚乙烯(PE)。PP的弯曲模量约为1.52gpa,PE仅为207mpa。PP的耐化学性与PE相近。其抗压强度略低于硬PUR和发泡PS,但高于软PUR和PE。
2)聚丙烯的玻璃化转变温度低于室温,抗冲击性能优于聚苯乙烯,与聚苯乙烯泡沫相比,聚丙烯泡沫是一种环保材料。
3) 聚丙烯具有较高的热变形温度,可用于某些高温领域。发泡聚丙烯通常能承受130摄氏度的高温,远高于80摄氏度时聚乙烯泡沫的最高温度。闭孔结构使其热导率不受湿度影响,可作为绝缘材料使用。
5) 吸能:聚丙烯泡沫制品具有良好的吸能特性和优良的压缩吸能性能。广泛应用于汽车保险杠等吸能部件的能量处理系统中。
6) 尺寸和形状恢复稳定性:聚丙烯发泡制品经反复连续冲击和弯曲变形后,无永久变形,能迅速恢复原来的形状。
7) 重量轻且可重复使用:聚丙烯泡沫制品的密度可以达到很低的水平,因此可以大大减轻重量。同时,聚丙烯泡沫塑料制品具有良好的柔韧性,可重复使用,不易破碎;易回收利用,易分解。产品不含对人体有毒有害成分,燃烧时不产生有毒物质。
8) 具有良好的表面保护和隔音性能:聚丙烯泡沫制品为半刚性成型,硬度和柔软度适中,不会划伤或撞击与之接触的物体,具有良好的表面保护性能。
因此,聚丙烯泡沫制品具有良好的性能和应用前景,但聚丙烯泡沫制品的开发难度很大。目前,产业化的相关核心技术还无法掌握。就国外而言,发泡聚丙烯的核心技术也掌握在少数几个国家的几家大公司手中。主要原因是聚丙烯是结晶性聚合物,在结晶熔点以下很难流动,但结晶熔点以上熔体粘度急剧下降,因此聚丙烯发泡过程中产生的气体很难被熔体截留;另外,聚丙烯由熔融状态转变为结晶状态会释放大量热量,从熔融状态转变为固态需要很长时间;此外,聚丙烯的高渗透性使发泡气体容易逸出,因此适合聚丙烯发泡的温度范围窄,发泡效果好过程很难控制。因此,要获得孔径均匀、发泡率高的聚丙烯泡沫制品,通常需要在发泡前对聚丙烯树脂进行交联,以减缓其熔体粘度,从而在较宽的温度范围内获得合适的发泡粘度。但由于聚丙烯结晶度高,主链附近有甲基存在,很难发生交联反应,聚丙烯的大分子自由基容易断链而导致降解。因此,聚丙烯的交联挤出发泡技术需要非常严格的工艺控制,这是非常困难的,而且由于聚丙烯的交联会降低材料的降解性能,因此从技术发展的趋势来看,希望能得到非交联的聚丙烯发泡产品通过对常规聚丙烯的改性。
聚丙烯泡沫塑料产品种类繁多,但消耗量最大的是聚丙烯泡沫塑料片材和泡沫塑料珠模制品,因此本项目将重点讨论这两种产品形式。
在日本,东丽和古河电力公司早在上世纪70年代末就推出了发泡聚丙烯产品。80年代初,其聚丙烯泡沫产量达到50~60t/a,目前日本约有4~5家企业可以生产聚丙烯泡沫制品。在欧洲,发泡聚乙烯生产于20世纪70年代,而交联发泡聚丙烯直到80年代才工业化
目前,日本的JSP、Kaneka、德国的BASF、Berstorff等都在世界范围内拥有EPP生产技术。产品主要是模压泡沫制品(如包装和汽车零部件)。其中,聚丙烯泡沫塑料珠经成型工艺成型的汽车防振吸能部件和抗冲击包装材料,生产工艺简单,易于控制,形状复杂,占有较大的市场份额。CSI公司已建立了一条可膨胀PP珠发泡PP制品生产线,用于生产微波炉食品包装盒、托盘和容器。
目前,我国尚无预发泡聚丙烯(EPP)的工业化生产线。上海中通汽车零部件有限公司、上海宜必利保温制品有限公司、佛山南海海洋包装材料厂、天津润盛包装材料有限公司等发泡聚丙烯制品生产厂家均采用进口聚丙烯预发泡颗粒,采用二次发泡成型工艺生产汽车零部件及工业产品的工艺包装。进口EPP原材料价格昂贵。例如,JSP公司生产的一些品牌的发泡PP珠(EPP)价格高达10万元/吨。另外,EPP颗粒本身已经是低密度(20-150kg/m2)的发泡颗粒,相应体积很大,进口价格中运输成本很高。
目前,JSP、BASF、gefinex等公司的多家工厂正在全球范围内生产PP发泡成型产品。据不完全统计,1999年美国聚丙烯泡沫塑料消费量为35万吨,欧洲为17万吨,日本为10万吨,其他亚洲国家为7万吨。这些聚丙烯泡沫制品主要用于制造汽车零部件和各种包装制品。
我国对发泡聚丙烯的研究始于20世纪70年代末,中国石化北京化工研究院承担了国家“九五”攻关项目,开发了一种新型高熔体强度改性聚丙烯树脂,但尚未在国内实现工业化。
目前,我国聚丙烯发泡制品的产业化尚属空白,国内许多厂家都在努力开发。但由于对聚丙烯原料和发泡工艺的研究积累较少,很难工业化开发。目前主要依靠进口来获得特种发泡PP材料。
可以预见,积极发展和推广聚丙烯泡沫材料的应用,对我国合成树脂工业的发展,聚丙烯泡沫材料应用领域的拓展和市场消费,以及汽车、包装、食品、医药等行业的发展,都具有重要意义环保事业,具有广阔的市场前景。