在過去的50多年中,無定型聚合物如聚氨酯(PU),聚苯乙烯(PS),聚氯乙烯(PVC)等紛紛被應(yīng)用于發(fā)泡領(lǐng)域。PP是五大通用塑料之一,其用量僅次于PE。材料工程師們不禁會想:普通PP能不能發(fā)泡呢?
答案是否定的。原因請往下看:
一 、為什么需要高熔體強(qiáng)度PP?
PP的微觀結(jié)構(gòu)為線性半結(jié)晶結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)的聚合物在熔融發(fā)泡過程中缺少獲得均勻、可控泡孔結(jié)構(gòu)應(yīng)有的拉伸流變性能。換句話說,PP的熔體粘度隨溫度的變化不穩(wěn)定,5℃的溫差可能會帶來其熔體粘度不可控的變化。另外,PP的熔體強(qiáng)度較小,發(fā)泡倍率受限。
在塑料發(fā)泡過程中,要求泡孔不破,發(fā)泡倍率大;在熱成型過程中,要求型坯不變形;在吹膜過程中,要求膜泡不下垂。PP(聚丙烯)由于熔體強(qiáng)度低,因而在這三大應(yīng)用領(lǐng)域受限!
1. 如何提高PP的熔體強(qiáng)度?
在此背景下HMSPP(高熔體強(qiáng)度PP)應(yīng)運(yùn)而生。近年來,中石化鎮(zhèn)海煉化公司與北京化工研究院合作開發(fā),生產(chǎn)出的牌號為HMS20Z及E02ES的高熔體強(qiáng)度PP能夠解決普通PP難以發(fā)泡的問題。下面我們以HMS20Z為例,談?wù)劯呷垠w強(qiáng)度PP的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。
與普通PP相比,HMSPP熔體強(qiáng)度明顯提高。那材料工程師們是如何提高PP的熔體強(qiáng)度?從分子層面上來看,主要有三種方法:
1)提高分子量;
2)加寬分子量分布;
3)增加長支鏈結(jié)構(gòu)。
熔體強(qiáng)度大小為:中石化均聚型高熔體強(qiáng)度PP(HMS 20Z)>進(jìn)口HMS PP >普通PP。
中石化均聚型高熔體強(qiáng)度PP(HMS 20Z)和普通PP 的重均分子量分布比較
相比普通PP,中石化的HMS 20Z分子量分布更寬。
2.HMSPP(高熔體粘度PP)的制備方法有哪些?
1)高能射線輻照法;
2)反應(yīng)擠出法;
3)共混法;
4)聚合法。
3.高熔體強(qiáng)度PP的國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r
目前,國內(nèi)主要采用輻照接枝、反應(yīng)擠出和共混法制備而成。
國內(nèi)主要研究機(jī)構(gòu):北京化工研究院、中科院化學(xué)所、華東理工大學(xué)、華南理工大學(xué)、中科院長春應(yīng)化所、青島大學(xué)、浙江大學(xué)等。
二、HMSPP的主要應(yīng)用領(lǐng)域
1.PP泡沫塑料
1) HMSPP應(yīng)用于泡沫塑料的優(yōu)點(diǎn)
優(yōu)異的抗震吸能性(緩沖性能);
優(yōu)異的耐熱性、熱絕緣性和在低溫下的運(yùn)輸性;
表面保護(hù)(半硬質(zhì),保持了一定的強(qiáng)度、韌性和塑性,能對運(yùn)輸產(chǎn)品提供更好的表面保護(hù));
耐油、耐化學(xué)品性好;
可回收利用及易于降解—“綠色”泡沫。
2)應(yīng)用實例
緩沖包裝、食品包裝、熱絕緣、汽車、建筑、體育休閑和工業(yè)應(yīng)用中。
2.PP熱成型產(chǎn)品
HMSPP的熱成型產(chǎn)品有:
包裝材料:食品托盤、飯盒、水杯、微波爐容器等;
大型容器及殼體:儲罐、浴缸、家電內(nèi)膽等;
汽車用品:汽車頂棚、汽車儀表板、汽車支架、座椅等。
3.擠出板材
HMSPP擠出板材具有質(zhì)輕、厚度均勻、表面光滑平整、耐熱性好、機(jī)械強(qiáng)度高、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性、無毒等特征,使用溫度可達(dá)100℃。
HMSPP板廣泛應(yīng)用于化工容器、機(jī)械、電子、電器、食品包裝、醫(yī)藥、裝潢和水處理等領(lǐng)域。
4.中空吹塑成型
HMSPP具有較高的熔體強(qiáng)度和牽伸比。在吹塑成型中,無論是膜制品,還是大型中空制品,具有較寬的加工窗口,且在拉伸吹塑過程中制品不宜發(fā)生破裂,形狀保持良好。
5.吹膜
HMSPP吹膜具有以下優(yōu)點(diǎn):
1)挺度高;
2)良好的耐溫性;
3)光澤度高;
4)優(yōu)良的印刷性能。
三、國外HMSPP
主要的商品化牌號
Lyondellbasell公司(Himont、Monl):主要牌號有RS1684、ProPF-611、PF-613、SD-613等;
Borealis公司:1996年開發(fā)PP長鏈支化技術(shù),產(chǎn)品有Daploy系列產(chǎn)品,如WB130HMS、WB135HMS、WB140HMS、WB180HMS、WB260HMS和SF203HMS等;
Honam石化:SEP-550、SEP-740、SEP-750;
日本Chisso公司:Newstren系列產(chǎn)品用于大型吹塑制品,Newfoamer用于發(fā)泡制品;
Dow化學(xué):Inspire系列HMS產(chǎn)品用于吹膜、片材、異型材;
Samsung化學(xué)公司:HMS200F、HM200S、BM200和RM200X等;
其他公司:ExxonMobil、Rexene公司、Quantum化學(xué)、阿克蘇諾貝爾公司、Hunts-man等。
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