中石化：高熔體強(qiáng)度PP特性、應(yīng)用大解析！

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在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，聚合物基發(fā)泡材料的年消耗量約占聚合物總消耗量的10%，并且以每年20%的速度增長(zhǎng)。聚合物發(fā)泡材料具有密度小、比強(qiáng)度高、良好的隔熱保溫性以及節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

PP發(fā)泡顆粒（粉色15倍），艾邦高分子拍攝于無(wú)錫會(huì)通新材料有限公司

在過(guò)去的50多年中，無(wú)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?jī)H次于PE。材料工程師們不禁會(huì)想：普通PP能不能發(fā)泡呢？

答案是否定的。原因請(qǐng)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(guò)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(shuō)，PP的熔體粘度隨溫度的變化不穩(wěn)定，5℃的溫差可能會(huì)帶來(lái)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(guò)程中，要求泡孔不破，發(fā)泡倍率大；在熱成型過(guò)程中，要求型坯不變形；在吹膜過(guò)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(lái)，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(hào)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)?span style="font-family: 宋體;">高熔體強(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(lái)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(zhǎng)支鏈結(jié)構(gòu)。

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中石化均聚型高熔體強(qiáng)度PP（HMS 20Z）、進(jìn)口HMS PP、普通PP的熔體強(qiáng)度比較

由上圖表可知，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。

中石化高熔體強(qiáng)度PP制備工藝流程

以上裝置可實(shí)現(xiàn)不同反應(yīng)器間催化劑性能的靈活調(diào)整，可進(jìn)行多個(gè)系列高性能聚丙烯產(chǎn)品的生產(chǎn)。

3．高熔體強(qiáng)度PP的國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

目前，國(guó)內(nèi)主要采用輻照接枝、反應(yīng)擠出和共混法制備而成。

國(guó)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(zhǎng)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

擠出制備發(fā)泡聚丙烯工藝

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(duì)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。

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2）應(yīng)用實(shí)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。

汽車保險(xiǎn)杠，艾邦高分子拍攝于無(wú)錫會(huì)通新材料有限公司

2.PP熱成型產(chǎn)品

HMSPP的熱成型產(chǎn)品透明性極佳

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(chǔ)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。

連續(xù)進(jìn)料式的設(shè)備流程圖，1-片料卷；2-加熱器；3-模具；4-切邊；5-廢片料；6-制品。

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(wú)毒等特征，使用溫度可達(dá)100℃。

HMSPP擠出板材

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材質(zhì)的中空吹塑瓶

HMSPP具有較高的熔體強(qiáng)度和牽伸比。在吹塑成型中，無(wú)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(guò)程中制品不宜發(fā)生破裂，形狀保持良好。回復(fù)“吹塑”查看更多

5.吹膜

PP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(guó)外HMSPP主要的商品化牌號(hào)

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本文作者：中石化北京化工研究院 張師軍先生 高分子整理，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)源

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