高熔体强度聚丙烯的开发应用前景及技术概况.pdf

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1、第36卷第1期2010年3月化工设计通讯ChemicalEngineeringDesignCommunicationsV01．36No．1Mar．2010l高熔体强度聚丙烯的开发l应用前景及技术概况

2、王清曹存军(湖南理工学院机械工程学院，湖南岳阳414000)摘要：分析了普通聚丙烯(PP)和高熔体强度聚丙烯的性能特点，指出将通用PP进行高熔体强度改性后，可扩宽PP在发泡、热成型、挤出涂布等众多领域的应用，具有广阔的发展空间。关键词：聚丙烯；高熔体强度；热成型；涂布；发泡中图分类号：TQma．4+24文献标识码：A文章编号：1003—649

3、0(2010)01—0047—04I应用背景聚丙烯作为一种通用塑料，广泛用于工业生产各个领域并得到快速增长，这种快速增长的原因除一般经济增长和PP新应用领域(25％)的开发外，它还能替代其他热塑性塑料(60％)和代替注入玻璃、纸以及金属等材料(15％)。但PP熔体强度低，即在温度高于结晶熔点后熔体强度迅速下降，极大地限制了其加工范围和应用领域，典型的是在泡沫塑料、热成型、挤出涂布等领域，而高熔体强度PP的开发应用将使得PP在这些领域得到广泛应用，从而打开一片PP新的应用天地。传统的泡沫塑料主要品种有聚氨酯(PU)泡沫塑料、聚苯乙烯(PS)

4、泡沫塑料、聚烯烃(PO)泡沫塑料三大类，密度小、比强度高、能量吸收能力强、隔音隔热性能好。其中发泡聚苯乙烯在发泡塑料中占很大的比重，但聚苯乙烯发泡制品在成型过程中部分采用氟氯碳化物，破坏大气臭氧层，其制品废弃物由于体积大、不腐烂、难回收，对周围环境造成“白色污染”。1991年欧洲共同体制定了强制性的“包装规则”，将发泡Ps列入“避免使用”范围。联合国环保组织已决定到2005年全世界范围内停止生产和使用发泡Ps。于是，人们积极地寻找取代发泡Ps的无氟轻量化的环保包装材料，如采用新型的轻质发泡聚氨酯或发泡聚丙烯(PP)片材作包装容器，用于食品

5、、化妆品及电子产品的包装。但是聚氨酯泡沫片材在发泡过程中存在对人体有害的异氰酸酯残留物，且发泡材料无法回收利用，所以人们开始考虑生产性能优异的聚丙烯发泡片材。PP的化学结构决定其降解性能优于PE和‘Ps，和其它聚烯烃材料相比，聚丙烯具有刚性、力学性能、耐热(最高使用温度达130℃)和化学稳定性，是制备发泡制品的首选材料，发泡聚丙烯片材具有优良的耐热性、机械强度以及可降解性、环保性，并且从挤出到热成型发泡PP片材总的加工成本低于发泡PS，因此聚丙烯发泡材料的研制成功具有很大的实际意义。但聚丙烯的结晶化特性决定了其适宜的发泡温度范围非常狭窄。

6、因此需设法提高聚丙烯树脂的熔体强度，降低温度对聚丙烯树脂熔体粘度的影响程度，从而在较宽的温度范围内具有适当的发泡粘收稿日期：2009—02—05作者简介：王清，副教授，主要从事新材料研制及机械设计工作，Email：wqmyy@163．oom化工设计通讯第36卷度。高熔体强度聚丙烯使得聚丙烯能够与聚苯乙烯等在发泡材料方面进行竞争。在热成型领域，由于PP熔体强度低，造成吸塑成型时容器壁厚不均匀或破裂。高熔体强度PP具有应变硬化特性，这种应变硬化行为保证热成型深拉伸时，具有均匀变形的自我调节能力，可以成型较大引伸比的制品。制品的类型有杯、碟和其

7、它日用器皿、医用器皿、电子仪表附件、收音机与电视机外壳、玩具、帽盔、包装用具等直至汽车部件、建筑构件、化工设备、雷达罩和飞机舱罩等等以其较快速的成型周期和较低廉的模具费用。在挤出涂布时，普通PP表现出明显的颈缩和熔体共振，因而出现边缘卷曲、收缩等现象。目前国内广泛使用的PP涂覆料需要在PP中混入LDPE，甚至是弹性体以提高其涂覆过程的熔体强度防止破膜、颈缩等而这种共混涂覆料往往由于相容性不好的原因，容易剥离。高熔体强度PP用于挤出涂布，可防止加工中出现的边缘卷曲、收缩等问题，从而使进一步提高涂膜速度、减薄涂膜层成为可能，从而减少涂覆料的用

8、量，成本有可能降低，从经济上也具备竞争力。而更重要的是涂覆层与编织袋粘结力好，不会产生剥离现象，涂膜质量得以从根本上的改善。2市场前景用高熔体强度PP制成的热成型的盘子、碗等在低温下有足够高的冲击强度，可在较寒冷情况下使用，且手感柔软。PP的热导率比发泡PE(聚乙烯)低，绝热性好；发泡PE、PS能耐70～80。C的温度，而发泡PP能耐1200C高温。因此发泡PP片材热成型的食品包装容器可以在微波炉中使用，而且耐沸水，高温稳定性好，密度0．5～o．79／cm3、厚度0．5一1．5ram的发泡PP片材是生产高刚性和良好热绝缘性餐具(盘子、碗)

9、、饮料杯等的原材料；密度O．2—0．59／cm3、厚度1．0．3．5mm的发泡PP板材用于肉类、食品的包装材料(如加工成盆、碟，用于苹果酱、乳酸酪等低酸度食品的包装)和瓶用密封垫。PP单层发泡