目前,市場上應用最廣的泡沫塑料有聚氨酯(PU)軟質和硬質泡沫塑料、聚苯乙烯(PS)泡沫塑料和聚乙烯(PE)泡沫塑料三大類。
聚氨酯泡沫在發泡過程中存在對人體有害的異氰酸酯殘留物,并且發泡材料無法回收利用。而聚苯乙烯(PS)發泡過程中通常會使用到氟氯烴化合物或丁烷,對環境有不利影響,產品降解困難且容易形成“白色污染”,聯合國環保組織已決定停止使用PS發泡產品。交聯聚乙烯泡沫塑料剛性較低,且最高使用溫度為80℃。
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圖 發泡PP在汽車中的應用
對比以上三種泡沫塑料,聚丙烯發泡材料有很多優點:
1) 聚丙烯(PP)剛性優于聚乙烯(PE);
2) 聚丙烯的玻璃化溫度低于室溫,抗沖擊性能優于PS;
3) 聚丙烯有較高的熱變形溫度,可以在一些高溫領域中應用;
4) 良好的低溫特性;
5) 能量吸收優良;
6) 尺寸形狀恢復穩定性好;
7) 質量輕且能夠反復使用;
8) 具有良好的表面保護性和隔音性能。
因而,發泡聚丙烯是比較熱門的發泡材料。我們來看看發泡聚丙烯包括哪四類?
一、可發性聚丙烯(EPP)
可發性聚丙烯由于質輕、耐熱性好、高沖擊能吸收能力和良好的回彈性,因而在汽車防沖撞領域得到廣泛應用。據統計數據:目前每輛汽車應用的發泡聚丙烯量為4-6Kg,我國每年汽車用發泡聚丙烯用量高達6-9萬噸。
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圖 EPP珠粒
1.EPP的生產工藝流程
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圖 EPP的生產工藝流程
2.EPP制備工藝優缺點
EPP的制備發泡劑通常采用熔體浸漬和固體浸漬2類:
熔體浸漬
優點:
1)浸漬速度快;
2)不需要超細切粒的工藝過程;
3)不受聚丙烯結晶度的影響;
4)成本較低。
缺點:
1)工藝控制難度很大,既要保證聚丙烯熔體成很細的顆粒,而且還要保證相互不粘黏;
2)技術水平要求很高。回復“聚丙烯”查看更多
固體浸漬
優點:
1)在固體形態下浸漬,不需要克服顆粒相互粘黏難題;
2)可以保證EPP顆粒的完好形態;
3)技術水平要求較低。
缺點:
1)浸漬速度慢;
2)必須經歷超細切粒的工藝過程;
3)受聚丙烯結晶度的影響很大;
4)制造成本高。
不管哪一種,EPP由于可以借助結晶的約束作用,發泡過程對于聚丙烯熔體強度要求較低。然而工藝路線長,造價高,技術含量相對較低,受原料結晶度的影響較大。EPP是減震、緩沖最佳的材料。
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圖 EPP應用于汽車中
3.EPP國內現狀
無論EPP還是模塑制品在國內已經都形成了一定的生產能力,但EPP在質量與穩定性方面都尚有欠缺,仍然以日本JSP公司為主流產品。
二.擠出發泡聚丙烯(XPP)
1.XPP的生產工藝流程
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圖 XPP的生產工藝流程
2.XPP制備的主要優缺點
優點:
1)直接采用基本原料,輔以發泡劑、阻燃劑等即可實施;
2)原料無需任何預處理;
3)是保溫的最佳材料
4)生產成本較低。
缺點:
1)對聚丙烯熔體強度要求最高;
2)對技術要求較高。
XPP由于直接在熔體狀態下發泡,無法借助結晶的約束作用,因而發泡過程對于聚丙烯熔體強度的要求最高,且技術含量也相對較高。但工藝路線短,原料無需預處理,故而成本較低,是保溫的最佳材料。
3.XPP國內生產現狀
國內尚未顯現出明顯工業化的跡象,僅有日本JSP公司以及韓國有穩定的產品,也是5mm厚度以下的產品。像XPS那樣的厚板材幾乎沒有。
三.注塑發泡聚丙烯(IPP)
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圖 注塑發泡聚丙烯制品
1.IPP生產工藝流程
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圖 IPP生產工藝流程
2.IPP制備的主要優缺點
優點:
1)可直接采用基本原料,輔以發泡劑、阻燃劑等即可實施;
2)原料無需任何預處理;
3)可以制備皮芯結構的保溫制品;
4)生產成本低。
缺點:
1)世界上目前對于高發泡倍率聚丙烯泡沫尚無相應的注塑機;
2)由于注塑流動性與熔體強度形成一對矛盾,因而對技術要求很高。
四.模壓發泡聚丙烯(MPP)
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圖 模壓發泡聚丙烯
1.MPP的生產工藝流程
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圖 MPP的生產工藝流程
2.MPP制備的主要優缺點
優點:
1)在固態形態下浸漬,對聚丙烯熔體強度要求較低;
2)發泡過程易于控制;
3)產品泡孔精細、均勻,材料優質;
4)技術水平要求較低。
缺點:
1)浸漬速度慢;
2)必須經歷壓成薄板的預工藝過程;
3)受聚丙烯結晶度的影響很大;
4)靠壓機進行生產,不僅不連續,且效率極低,難以實現工業化;
5)應用領域不明確;
6)制造成本最高。