聚丙烯發(fā)泡技術(shù)進(jìn)展

1、聚丙烯發(fā)泡技術(shù)進(jìn)展張玉霞袁明君(全國塑料加工工業(yè)信息中心,北京100037 (中國科學(xué)院化學(xué)研究所,北京100080摘 要闡述了超臨界流體技術(shù)的概念及其在聚丙烯發(fā)泡技術(shù)中的應(yīng)用情況,對(duì)高熔體強(qiáng)度聚丙烯的性質(zhì)、應(yīng)用及其擠出發(fā)泡設(shè)備的最新進(jìn)展作了介紹,并對(duì)交聯(lián)發(fā)泡聚丙烯、聚丙烯共混發(fā)泡技術(shù)和應(yīng)用等作了概述。關(guān)鍵詞聚丙烯 二氧化碳 發(fā)泡 超臨界流體0前言聚丙烯是一種結(jié)晶聚合物,其發(fā)泡只能在結(jié)晶熔點(diǎn)附近進(jìn)行,超過熔點(diǎn)熔體粘度迅速下降1,2。通用聚丙烯樹脂的熔體強(qiáng)度很低,發(fā)泡成型非常困難。但是,和其他聚烯烴材料相比,聚丙烯具有較高的剛性、優(yōu)良的力學(xué)性能、良好的熱和化學(xué)穩(wěn)定性。因此,聚丙烯無疑是制備發(fā)泡制

2、品的首選材料,但是,聚丙烯發(fā)泡技術(shù)的起步則相對(duì)較晚,加速對(duì)聚丙烯發(fā)泡技術(shù),尤其是聚丙烯環(huán)境友善發(fā)泡技術(shù)的研究、開發(fā)和推廣應(yīng)用,已成為各國關(guān)注的焦點(diǎn),新技術(shù)不斷推出,部分已商業(yè)化。1發(fā)泡工藝的進(jìn)展聚丙烯發(fā)泡方法通常可以分為物理發(fā)泡和化學(xué)發(fā)泡兩種方法。化學(xué)發(fā)泡聚丙烯泡沫可以按類似聚乙烯的發(fā)泡工藝,采用普通的擠出法制造,而物理發(fā)泡法一般需要設(shè)置專用的發(fā)泡劑計(jì)量、加壓和注入系統(tǒng),發(fā)泡劑通常是在聚丙烯完全熔融的擠出機(jī)相應(yīng)位置處直接加入。 隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)、消費(fèi)后塑料回收和制品性能價(jià)格比等要求的提高,以CO2、N2、丁烷和戊烷等物理發(fā)泡劑為主的物理發(fā)泡法得到了廣泛的重視。以往的CO2物理發(fā)泡法所需施加的氣體

3、壓力在7MPa以下,所得發(fā)泡制品大多數(shù)為開孔或者是大直徑泡孔結(jié)構(gòu)。為了得到更高泡孔密度的閉孔結(jié)構(gòu)發(fā)泡制品,通常將發(fā)泡劑在超臨界狀態(tài)下注入聚合物基體。實(shí)質(zhì)上,聚合物在成型加工的過程中,要承受高溫高壓的作用。這個(gè)高溫高壓的加工區(qū)與這些發(fā)泡劑的超臨界相態(tài)區(qū)常常也是一致的。1.1 超臨界流體技術(shù)的應(yīng)用流體在其臨界溫度和臨界壓力以上所處的狀態(tài),稱為超臨界狀態(tài)3。處于超臨界狀態(tài)的流體也稱為超臨界流體。超臨界流體具有相對(duì)較大的、與液體相近的密度,因而有很高的溶解度,同時(shí)又具有與氣體相近的粘度,流動(dòng)性比液體好得多,傳質(zhì)系數(shù)也比液體大得多。采用超臨界流體制備微孔結(jié)構(gòu)聚合物材料的基本方法,是將超臨界流體高度飽和的

4、聚合物熔體/氣體混和體系,在其冷卻過程中誘導(dǎo)極大的熱力學(xué)不穩(wěn)定性,通過控制或改變共混體系的壓力和溫度等工藝參數(shù),從而在聚合物基體中形成大量的以超臨界介質(zhì)為泡核的微孔結(jié)構(gòu)材料。其主要步驟為:(1形成聚合物/氣體飽和體系。在一定溫度下,采用適當(dāng)方法,使高壓非反應(yīng)性氣體(CO2或N2溶解在聚合物中,形成濃度均勻的聚合物/氣體飽和體系。體系的氣體濃度一般可達(dá)到5%20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同。氣體在聚合物中的溶解過程為擴(kuò)散控制,速度慢、耗時(shí)長,可采用提高溫度和壓力的方法加快擴(kuò)散速度。(2氣核引發(fā)。通過降低壓力和/或升高溫度,使聚合物/氣體飽和體系進(jìn)入熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài),成為過飽和體系,此時(shí)體系內(nèi)的氣體需要達(dá)到

5、低自由能狀態(tài),因而通過均相成核和異相成核,幾乎同時(shí)形成大量氣核。(3氣泡增長。體系內(nèi)的過飽和氣體,擴(kuò)散入氣核,使氣泡增長,體系的自由能持續(xù)降低。氣泡增長由允許增長時(shí)間、體系溫度、過飽和狀態(tài)、體系應(yīng)力狀態(tài)和粘彈性控制。(4微孔結(jié)構(gòu)定型。通過淬火等方法使得到的泡體結(jié)構(gòu)固定。上述各個(gè)步驟中,得到均勻的高濃度聚合物/氣體體系、氣核引發(fā)以及氣體溢出控制是工藝的關(guān)鍵所在。這個(gè)過程牽涉到復(fù)雜的物理化學(xué)過程。采用該工藝制備的聚丙烯發(fā)泡材料的泡孔很細(xì)小,一般為530mm。與傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)的泡沫片材相比, 這種微孔泡沫的拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度比同樣密度的發(fā)泡片材高30%40%,而且可以在現(xiàn)有生產(chǎn)線上生產(chǎn)。該技術(shù)現(xiàn)正由美

6、國Trexel、MicrocellularPasticsTechnology、Axiomatics公司和日本的SekisuiPlasticsoTokyo公司等進(jìn)行商業(yè)化推廣。超臨界流體技術(shù)為微孔結(jié)構(gòu)聚合物材料的制備提供了廣闊的前景。微孔結(jié)構(gòu)聚合物的定義是,氣泡密度在1091012孔/cm3、氣泡直徑在110m、相對(duì)密度(發(fā)泡制品的密度與純塑料密度之比為0.05 0.95的閉孔泡沫塑料。微孔結(jié)構(gòu)材料不但能減輕重量,降低材料消耗,而且其力學(xué)和熱學(xué)性能都有更明顯的改善。由于微孔結(jié)構(gòu)材料具有更高的沖擊強(qiáng)度,能吸收更多的能量,其疲勞壽命可以數(shù)倍甚至數(shù)十倍地提高,同時(shí)其絕緣絕熱、隔音、保溫性能也會(huì)大幅度地

7、增加。因此,優(yōu)良的微孔結(jié)構(gòu)材料既可以用做隔熱、過濾、包裝和建筑材料,也可以廣泛用作日用品和工程結(jié)構(gòu)材料。在微孔結(jié)構(gòu)概念的基礎(chǔ)上,Suh又提出了超細(xì)微孔(氣泡密度在1011015孔/cm3、氣泡直徑在0.11.0m和極細(xì)微孔(氣泡密度在10151018孔cm3、氣泡直徑在0.010.1m的概念4超細(xì)微孔材料可以用于可染色塑料用品和計(jì)算機(jī)芯片用的微小絕緣板等特殊應(yīng)用之中由于極細(xì)微孔的氣泡直徑小于可見光波長因而可制得透明的泡沫塑料,擁有更為廣泛的用途。值得一提的是,有關(guān)將超臨界流體技術(shù)和塑料注射成型技術(shù)相結(jié)合、直接制備微孔結(jié)構(gòu)聚丙烯注塑制品的可行性及其實(shí)際工作也已在美國Trexel公司得到驗(yàn)證。位于

8、加拿大的Engel公司也已致力于該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用開發(fā)5。1.2 發(fā)泡劑填充劑的影響研究結(jié)果表明6,無論發(fā)泡劑為CO2還是戊烷,泡孔密度一般隨其用量的增加而增加。當(dāng)采用CO2作發(fā)泡劑時(shí),泡孔密度隨著壓力的增加而增加,而用戊烷作發(fā)泡劑時(shí),泡孔密度并不隨壓力的增加而增加。不加成核劑時(shí),要獲得泡孔密度高于106孔/cm3的泡沫時(shí)需要使用大量的發(fā)泡劑(大約在20%左右。采用不同的聚丙烯發(fā)泡時(shí),泡孔的形態(tài)結(jié)構(gòu)也是截然不同的。在線性聚丙烯發(fā)泡結(jié)構(gòu)中,泡孔的聚集現(xiàn)象較為嚴(yán)重,且大多數(shù)泡孔為開孔結(jié)構(gòu)。尤其在緩慢冷卻的擠出發(fā)泡制品中,泡孔結(jié)構(gòu)更易于破壞受損。由于增強(qiáng)了氣泡的穩(wěn)定性,在接枝高熔體強(qiáng)度聚丙烯中可以獲得

9、更多更好的閉孔泡孔結(jié)構(gòu)。盡管在接枝聚丙烯中的成核數(shù)量在初始階段較少,但最終泡孔密度比線性聚丙烯中的密度要大許多。Behravesh等人用異戊烷和Hydrocerol德國BoehringerIngel geim公司生產(chǎn)的一種吸熱型發(fā)泡劑對(duì)聚丙烯的擠出發(fā)泡過程進(jìn)行了研究7。這種Hydrocer ol是碳酸氫鈉與檸檬酸的一種混合物,加熱分解以后會(huì)產(chǎn)生CO2、H2O、Na2CO3、C6H6O5、C 5H6O4等物質(zhì)。分解產(chǎn)生的CO2在擠出加工中可以起發(fā)泡劑的作用,其他分解物則在發(fā)泡過程中提供成核點(diǎn)之用。生產(chǎn)上所用Hydrocerol的含量通常不足聚合物重量的1%,為了彌補(bǔ)作為發(fā)泡劑的C O2的用量不足

10、,他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中采用異戊烷作為主發(fā)泡劑。實(shí)驗(yàn)過程中Hy drocerol與聚丙烯的混合物從料斗中喂入機(jī)筒,而異戊烷則在擠出機(jī)上聚丙烯完全熔融的螺桿處注入。異戊烷的使用直接影響到制品的體積膨脹率,而Hydrocerol的使用則控制了泡孔密度的大小。實(shí)際上,兩種助劑的使用都影響到發(fā)泡的泡孔密度。但是,僅在較低的Hydrocerol含量(<1%聚合物重量時(shí),異戊烷對(duì)成核的影響效果才會(huì)顯著。在使用Hydrocerol的發(fā)泡加工中,在較低的加工壓力和較高的聚合物流動(dòng)速率時(shí),就會(huì)出現(xiàn)較高的泡孔密度。通常,發(fā)泡過程中僅使用一種物理發(fā)泡劑的時(shí)候,泡孔密度會(huì)隨著加工壓力的增加而增加。因此,上述現(xiàn)象尤其具有實(shí)

11、際意義。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在使用Hydrocerol進(jìn)行發(fā)泡加工的過程中,成核過程由多相成核機(jī)理所控制。同時(shí),聚合物與發(fā)泡劑的混合質(zhì)量以及聚合物在機(jī)筒中塑化期間的氣體損失量都對(duì)最終泡孔密度產(chǎn)生很大影響。Behravesh等人進(jìn)一步研究指出,在使用Hydrocerol作發(fā)泡劑的聚丙烯擠出發(fā)泡過程中,由于Hydrocerol的分解溫度接近于聚丙烯的熔融溫度,在加工過程中采用較高的物料流動(dòng)速率,即采用較高的螺桿轉(zhuǎn)速,可以有效地減少擠出機(jī)機(jī)筒中氣體的溢散損失,從而提高制品的泡孔密度。在采用CO2和異戊烷的聚丙烯擠出發(fā)泡過程中,Park等人研究了滑石粉對(duì)成核過程的影響情況8。為了減少氣泡的聚集融合現(xiàn)象,他們

12、采用了接枝高熔體強(qiáng)度聚丙烯。當(dāng)使用異戊烷作發(fā)泡劑時(shí),滑石粉含量對(duì)氣泡成核過程起到了決定性的影響,而異戊烷含量本身對(duì)泡孔密度的影響并不大。而使用CO2作發(fā)泡劑時(shí),滑石粉和CO2含量都影響到泡孔密度。然而,只有在低CO2含量時(shí), 滑石粉對(duì)成核的影響才會(huì)明顯。在使用CO2的時(shí)候,可以獲得的最大泡孔密度并不會(huì)因滑石粉的含量而改變。但在使用異戊烷作發(fā)泡劑時(shí),最大泡孔密度將會(huì)因?yàn)榛鄣拇嬖诙玫胶艽蟮奶岣摺＝Y(jié)果表明,在塑料發(fā)泡加工過程中使用CO2和使用異戊烷等長鏈發(fā)泡劑時(shí)的發(fā)泡機(jī)理是截然不同的。Colton等人也曾發(fā)現(xiàn)9,對(duì)于加成核劑的聚丙烯體系,可以制得直徑約5m的微孔結(jié)構(gòu)制品,其泡孔密度為1010孔

13、/cm3。未加成核劑且無滑石粉填充的聚丙烯不能形成微孔結(jié)構(gòu),其泡孔直徑大約為200m。Dey等人也曾使用不同的惰性氣體(N2、CO2、Ar等進(jìn)行了聚丙烯擠出發(fā)泡加工研究10。在使用CO2作物理發(fā)泡劑的中密度聚丙烯片材單螺桿擠出發(fā)泡過程中,也曾使用平均粒度為1.2m的滑石粉和ReedyIn ternational公司的SafoamFP成核劑。他們發(fā)現(xiàn),在泡沫片材的縱橫截面兩個(gè)方向上,其比拉伸強(qiáng)度(拉伸強(qiáng)度與泡沫片材密度之比與比拉伸模量(拉伸模量與泡沫片材密度之比是各向同性的,而其比延伸率(延伸率與泡沫片材密度之比則略有不同。當(dāng)使用牽引輥冷卻和壓光發(fā)泡片材時(shí),其片材密度會(huì)有所增加。如果在主動(dòng)輥的兩

14、端纏上膠帶,保證輥間間距為1.27mm,則上述影響可以消除。輥?zhàn)拥臏囟瓤刂朴葹橹匾?。采用生產(chǎn)用水冷卻時(shí),制品表面非常粗糙;而采用95的熱水循環(huán)冷卻輥?zhàn)訒r(shí)制品質(zhì)量則得到很大提高。為了減少氣體從輥?zhàn)訃雲(yún)^(qū)的溢出,采用Saran商用纏繞帶作為從動(dòng)輥的包覆層。這樣,制品密度和其表面平整度都得到進(jìn)一步的改善。使用這種包覆層以后,制品的密度可以減小為0.30.5g/cm3,其比拉伸模量和比拉伸強(qiáng)度都有所改善。1.3 CO2/聚丙烯體系的流變性能Gendron和Correa使用在線回流過程控制流變儀對(duì)含有CO2作物理發(fā)泡劑的聚丙烯熔體的流變性能表征結(jié)果表明11,CO2在聚丙烯熔體中的溶解度,和該體系的玻璃化

15、轉(zhuǎn)變溫度相關(guān)聯(lián)。其流變學(xué)模型和數(shù)據(jù)擬合結(jié)果顯示,時(shí)間/溫度組成疊加準(zhǔn)則是有效的。在不同溫度T和壓力P條件下,結(jié)晶聚丙烯體系的零剪切粘度符合經(jīng)典的Arrhe nius方程形式,可以表示為: 0=DexpEyB1T-1T g+D3P 從上述式子中可以看出,含有CO2的聚丙烯的粘度值是聚丙烯玻璃化溫度的函數(shù)值,其壓力影響的效果可以通過參數(shù)D3加以考慮。E為體系的活化能值。在不同溫度和CO2含量時(shí),采用在線回流過程控制流變儀測(cè)得的E值分別為:E=46.3kJ/mol(不含CO2和E=40.1kJ/mol(含4.9%的CO2。這個(gè)數(shù)值與有關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)道值是非常吻合的12,13。由于CO2可以用作增塑劑,當(dāng)

16、CO2的含量增加時(shí),Tg的數(shù)值則有所降低。因此從上述公式就可以推算出不同條件下的Tg數(shù)值,正是這個(gè)Tg值的變化解釋了CO2導(dǎo)致粘度下降的情況。研究結(jié)果表明8,含有CO2的聚丙烯體系的Tg變化遠(yuǎn)不如聚苯乙烯體系那么劇烈。對(duì)于不同發(fā)泡氣體在不同結(jié)晶聚合物中的擴(kuò)散特性和溶解特性,Faridi等人作了較為深入的研究14。研究結(jié)果顯示,CO2在聚丙烯熔體中的擴(kuò)散系數(shù)獨(dú)立于氣體的壓力。而且,幾乎所有的體系都遵守Henry定律,Henry定律常數(shù)也不受溫度的影響。在考慮了聚丙烯的結(jié)晶度以后,CO2在聚丙烯中的溶解度與HDPE和LDPE中的情況也極為相似。這個(gè)結(jié)論可以歸因于乙烯單元和丙烯單元的結(jié)構(gòu)相似性14。

17、2 樹脂選擇及其發(fā)泡技術(shù)要得到精細(xì)均勻的多孔結(jié)構(gòu)和高發(fā)泡倍率的發(fā)泡材料,聚丙烯原料性能的選擇也是一個(gè)關(guān)鍵。改善聚丙烯發(fā)泡質(zhì)量的途徑有3種。一是直接使用高熔體強(qiáng)度聚丙烯,二是使聚丙烯部分交聯(lián),三是對(duì)聚丙烯進(jìn)行共混改性。交聯(lián)聚丙烯的發(fā)泡已于1980年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化,共混改性的方法很早也就被應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)際中,而高熔體強(qiáng)度的聚丙烯于1994年由比利時(shí)Montell公司推出,并已成功用于生產(chǎn)發(fā)泡聚丙烯片材。有關(guān)聚丙烯發(fā)泡的專利技術(shù),在最近幾年可以說屢見不鮮。有關(guān)的最新專利技術(shù)可以參看相關(guān)文獻(xiàn)1517。2.1高熔體強(qiáng)度聚丙烯發(fā)泡技術(shù)常規(guī)聚丙烯熔體的粘度在溫度高于結(jié)晶熔點(diǎn)幾度后就急劇下降,使發(fā)泡過程中溫度控制

18、成為擠出的難點(diǎn)和關(guān)鍵因素。然而聚丙烯樹脂在熔融態(tài)時(shí)既需要足夠的流動(dòng)性以利于在擠出機(jī)中流動(dòng),還要有足夠熔體強(qiáng)度和彈性以保持規(guī)則的泡孔結(jié)構(gòu)。因此,高熔體強(qiáng)度聚丙烯的出現(xiàn)無疑是聚丙烯發(fā)泡工藝中的一個(gè)重大進(jìn)展。 由于交聯(lián)發(fā)泡聚丙烯的工藝過程復(fù)雜,需要先將聚丙烯與過氧化物等交聯(lián)劑交聯(lián),然后再將部分交聯(lián)的聚丙烯與發(fā)泡劑混和,最后擠出發(fā)泡,所以高熔體強(qiáng)度聚丙烯的推出,可以使得其發(fā)泡工藝大為簡化。其中,物理發(fā)泡和化學(xué)發(fā)泡兩種方法現(xiàn)在都有使用1820。比利時(shí)Montell公司在開發(fā)高熔體強(qiáng)度聚丙烯方面處于國際領(lǐng)先地位,該公司生產(chǎn)的Prof axPF814樹脂是一種含有長支鏈的聚丙烯,長支鏈?zhǔn)窃诤缶酆线^程中引發(fā)接

19、枝的,這種均聚物的熔體強(qiáng)度是具有相似流動(dòng)特性的傳統(tǒng)均聚物的9倍。該公司試生產(chǎn)的較軟級(jí)的均聚聚丙烯,斷裂伸長率達(dá)90%。ProfaxPF814的力學(xué)性能及粘度特性與傳統(tǒng)的PP的比較見表1。在溫度230、剪切速率為103 s-1時(shí),傳統(tǒng)PPMaxlexHNZ 020的表觀粘度約為103Pa·s,高熔體強(qiáng)度PPProfaxP F814的表觀粘度為102Pa·s。據(jù)報(bào)道,BASF與Hoechst的合資企業(yè)德國Targo公司和比利時(shí)的FinaChemicalsPP公司等都正在開發(fā)這種規(guī)格的樹脂。根據(jù)實(shí)際用途不同, ProfaxPF814可以單獨(dú)使用,也可以與熔體強(qiáng)度較低的聚丙烯混合使

20、用。一般而言,發(fā)泡制品的密度越低,所需的聚丙烯熔體強(qiáng)度越高,所以若生產(chǎn)的片材的密度低于0.15g/cm3,就需使用幾乎純的高熔體強(qiáng)度的聚丙烯,而密度為0.7g/cm3的板材所用的純高熔體強(qiáng)度聚丙烯就可以減少到15%。表1ProfaxPF814與傳統(tǒng)PP(MarlexHNZ 020的力學(xué)性能比較性能單位測(cè)試方法HMSPP 普通PP熔體流動(dòng)速率g/10min ASTMD1238 2 3 密度g/cm3 ASTMD1505/7920.91 0.90 拉伸屈服強(qiáng)度Mpa ASTMD638 40 37 彎曲模量Mpa ASTMD690B 2206 1700J/M-1 ASTM缺口沖擊強(qiáng)度(23D256

21、27 64 熱變形溫度,0.45Mpa ASTMD648 135 110 熔點(diǎn) DSC 168 157至于生產(chǎn)發(fā)泡PP片材的設(shè)備,密度低到0.5g/cm3的片材可以采用高熔體強(qiáng)度的樹脂和化學(xué)發(fā)泡劑在安裝有擠出機(jī)頭的傳統(tǒng)擠出機(jī)上生產(chǎn)。但是密度再低,就要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)。這是因?yàn)門型機(jī)頭中壓力控制的困難會(huì)使板材生產(chǎn)中產(chǎn)生不均勻的泡孔結(jié)構(gòu)。對(duì)于這樣的泡沫結(jié)構(gòu),已用于生產(chǎn)PE和PS泡沫的環(huán)形機(jī)頭更為適合。目前生產(chǎn)擠出發(fā)泡設(shè)備的公司有美國BattenfieldGloucester,Sen corpSystems公司,德國Her mannBerstoffMachinenbau,Dav isstandard,R

22、eifnhauserMaschinenfabrik公司,意大利的LMP Impianti,Omam公司。Reifenhauser公司的REIcell工藝是以直接物理發(fā)泡為基礎(chǔ),用環(huán)形機(jī)頭進(jìn)行生產(chǎn)的。所用物理發(fā)泡劑有戊烷、丁烷、CO2或N2等。所用擠出機(jī)是單階同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機(jī)(螺桿直徑為85mm,擠出產(chǎn)量為250300kg/h,這種擠出生產(chǎn)線可以同時(shí)適合于PS和PP的發(fā)泡生產(chǎn)。生產(chǎn)線上安裝了共擠出機(jī)頭,可以實(shí)現(xiàn)發(fā)泡層與密實(shí)的表皮層相結(jié)合的AB型共擠出片材的加工。該生產(chǎn)線的其余部分與傳統(tǒng)設(shè)備一樣。BattenfieldGloucester 公司使用了其制造的片材生產(chǎn)線生產(chǎn)發(fā)泡PP片材,該生產(chǎn)

23、線采用的是T型機(jī)頭,生產(chǎn)的化學(xué)發(fā)泡片材的厚度為1mm,比不發(fā)泡PP片材輕50%。Sencorp公司一直在實(shí)驗(yàn)直接注射N2生產(chǎn)PP泡沫,而且在傳統(tǒng)設(shè)備上的實(shí)驗(yàn)已取得了很好的結(jié)果。該公司只對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備上的擠出機(jī)螺桿和模唇進(jìn)行了很小的改進(jìn)。Oman公司的新型CompactEPXT型機(jī)頭共擠生產(chǎn)線,能夠加工含有吸熱型發(fā)泡劑的混合物,生產(chǎn)密度低于0.5g/cm3的PP片材。該公司已同助劑供應(yīng)商美國Reedy Interna ional公司合作,共擠出表皮不發(fā)泡、芯層發(fā)泡80%的片材,其生產(chǎn)率與生產(chǎn)PS時(shí)相同。CompactE XP生產(chǎn)線是由一臺(tái)螺桿直徑為90mm的主擠出機(jī)和一臺(tái)螺桿直徑為50mm的側(cè)擠出機(jī)

24、組成,機(jī)頭為寬800mm的T型機(jī)頭。這種生產(chǎn)線也可生產(chǎn)熱成型用的PP、PS、PET不發(fā)泡片材。由于不發(fā)泡PP 的成型較慢,牽伸性較差,人們開發(fā)了ABA結(jié)構(gòu)PP板材,即芯層發(fā)泡、兩表層為共擠出的不發(fā)泡表面。與同樣厚度的不發(fā)泡PS片材相比,ABA結(jié)構(gòu)PP片材的熱成型速率高于PS片材。這是因?yàn)橐坏┡菘字械腃O2氣體熱起來,就會(huì)壓向泡孔壁,增加了剛度,減少了熔垂。Oman公司還對(duì)共擠出芯層發(fā)泡的雙壁片材進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),結(jié)果是片材的重量減輕了40%左右。加拿大的EndexPolymerAdditives公司生產(chǎn)的吸熱型發(fā)泡劑已用于生產(chǎn)PP 發(fā)泡片材多年。該公司生產(chǎn)的吸熱型發(fā)泡劑已成功用于PP、HDPE和PE

25、T發(fā)泡片材的生產(chǎn)中。其發(fā)泡劑使口模成型段縮短,即保證一恒定的高壓作用于聚合物上,使用的是通用級(jí)PP。但是很明顯,理想的材料是應(yīng)能夠承受泡孔的。在薄壁包裝中,仍然需要使用高熔體強(qiáng)度的樹脂。使用該公司的發(fā)泡劑可以成型40m的發(fā)泡薄膜。高熔體強(qiáng)度PP樹脂的研制成功是發(fā)泡聚丙烯能夠與發(fā)泡聚苯乙烯等發(fā)泡材料進(jìn)行競爭的關(guān)鍵因素之一。其用途十分廣泛,包括從傳統(tǒng)發(fā)泡成型的杯子到船體。另外新型發(fā)泡劑也是聚丙烯發(fā)泡片材成功進(jìn)入發(fā)泡板材市場(chǎng)的一個(gè)不可忽視的因素。2.2 交聯(lián)聚丙烯發(fā)泡技術(shù)最近幾年,一些公司還采用了交聯(lián)工藝路線來制備聚丙烯發(fā)泡制品,如采用PP和PE的混和物,將PE 交聯(lián)等。但是這種工藝更復(fù)雜,投資更高。英國的Zote公司推出了一種微交聯(lián)的熱成型PP泡沫塑料,商標(biāo)為Propazote,其中采用了兩階工藝,即首先擠出3mm厚的不發(fā)泡片,然后用過氧化物將其交聯(lián)或者采用輻照交聯(lián),之后將其切成一定的長度,再將其置于高壓釜中(壓力高達(dá)69MPa,使其受熱受壓,同時(shí)使N2溶入其中。一定時(shí)間后將片材移到一個(gè)低壓釜中,使氣體從體系中逸出,這時(shí)片材膨脹到原來的22倍左右,其中有10%的閉孔結(jié)構(gòu),密度為0.3g/cm3。最后,根據(jù)需要切成所需要的厚度。該公司欲將其產(chǎn)品應(yīng)用到汽車和運(yùn)動(dòng)器材上。瑞士Alveo公司幾年來也一直生產(chǎn)輻射交聯(lián)PP/PE泡沫,主要用于汽車工業(yè)中。與未交聯(lián)的發(fā)