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)等紛紛被應用于發(fā)泡領域。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度PP?
PP的微觀結構為線性半結晶結構,這種結構的聚合物在熔融發(fā)泡過程中缺少獲得均勻、可控泡孔結構應有的拉伸流變性能。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)由于熔體強度低,因而在這三大應用領域受限!
1. 如何提高PP的熔體強度?
在此背景下HMSPP(高熔體強度PP)應運而生。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),生產出的牌號為HMS20Z及E02ES的高熔體強度PP能夠解決普通PP難以發(fā)泡的問題。下面我們以HMS20Z為例,談談高熔體強度PP的特點和應用領域。
與普通PP相比,HMSPP熔體強度明顯提高。那材料工程師們是如何提高PP的熔體強度?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)增加長支鏈結構。
熔體強度大小為:中石化均聚型高熔體強度PP(HMS 20Z)>進口HMS PP >普通PP。
中石化均聚型高熔體強度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)反應擠出法;
3)共混法;
4)聚合法。
3.高熔體強度PP的國內發(fā)展狀況
目前,國內主要采用輻照接枝、反應擠出和共混法制備而成。
國內主要研究機構:北京化工研究院、中科院化學所、華東理工大學、華南理工大學、中科院長春應化所、青島大學、浙江大學等。
二、HMSPP的主要應用領域
1.PP泡沫塑料
1) HMSPP應用于泡沫塑料的優(yōu)點
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輸性;
表面保護(半硬質,保持了一定的強度、韌性和塑性,能對運輸產品提供更好的表面保護);
耐油、耐化學品性好;
可回收利用及易于降解—“綠色”泡沫。
2)應用實例
緩沖包裝、食品包裝、熱絕緣、汽車、建筑、體育休閑和工業(yè)應用中。
2.PP熱成型產品
HMSPP的熱成型產品有:
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擠出板材具有質輕、厚度均勻、表面光滑平整、耐熱性好、機械強度高、優(yōu)良的化學穩(wěn)定性和電絕緣性、無毒等特征,使用溫度可達100℃。
HMSPP板廣泛應用于化工容器、機械、電子、電器、食品包裝、醫(yī)藥、裝潢和水處理等領域。
4.中空吹塑成型
HMSPP具有較高的熔體強度和牽伸比。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:
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,產品有Daploy系列產品,如WB130HMS、WB135HMS、WB140HMS、WB180HMS、WB260HMS和SF203HMS等;
Honam石化:SEP-550、SEP-740、SEP-750;
日本Chisso公司:Newstren系列產品用于大型吹塑制品,Newfoamer用于發(fā)泡制品;
Dow化學:Inspire系列HMS產品用于吹膜、片材、異型材;
Samsung化學公司:HMS200F、HM200S、BM200和RM200X等;
其他公司:ExxonMobil、Rexene公司、Quantum化學、阿克蘇諾貝爾公司、Hunts-man等。
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