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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)。聚合物發(fā)泡材料的應(yīng)用從建筑、汽車到各種家庭生活用品，再到食品包裝等各個(gè)領(lǐng)域，與我們的生活息息相關(guān)。回復(fù)“發(fā)泡”，可查看更多
一、聚丙烯，發(fā)泡材料的遲來(lái)者
在過(guò)去的50多年，聚合物基發(fā)泡材料市場(chǎng)主要由無(wú)定型聚合物，比如聚氨酯（PU），聚苯乙烯（PS），聚氯乙烯（PVC）等主導(dǎo)。聚丙烯是聚合物發(fā)泡材料市場(chǎng)的一個(gè)遲來(lái)者，這主要是由其微觀分子結(jié)構(gòu)中線性半結(jié)晶結(jié)構(gòu)所決定，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。
為了解決PP的發(fā)泡問(wèn)題，必須改善PP的熔體強(qiáng)度。
圖1. 高熔體強(qiáng)度PP在汽車中的應(yīng)用領(lǐng)域
如上圖，高熔體強(qiáng)度PP的應(yīng)用領(lǐng)域有一次性快餐盒，汽車零部件如：車門減震板、遮陽(yáng)板、工具盒隔熱板等。
二、制備高熔體強(qiáng)度聚丙烯的4種方法
目前主要有下列4種方法，即采用高熔體強(qiáng)度PP(HMSPP)、PP部分交聯(lián)、PP共混改性、PP/無(wú)機(jī)物復(fù)合材料?；貜?fù)“PP”查看更多
1、采用HMSPP
分子中含有支鏈結(jié)構(gòu)的PP即為HMSPP。HMSPP的熔體強(qiáng)度一般是普通PP的1.5-15倍。長(zhǎng)支鏈結(jié)構(gòu)改變了普通PP所具有的應(yīng)變軟化的特征，改善了PP在加工過(guò)程中的缺陷。采用HMSPP進(jìn)行發(fā)泡成型研究，發(fā)現(xiàn)HMSPP可以有效阻止氣體流失，減少泡孔合并，提高PP泡沫塑料的體積膨脹率。
圖2. HMSPP的熔體粘度隨溫度的變化比線性PP容易控制
進(jìn)行擠出發(fā)泡時(shí)，HMSPP所得制品與線性PP相比，泡孔密度小，泡孔合并現(xiàn)象少。用不同分子量的馬來(lái)酸酐對(duì)PP進(jìn)行接枝然后進(jìn)行后處理，發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)，PP的分子量越高，接枝后PP的熱穩(wěn)定性越好，熔體強(qiáng)度提高。
由于具有支鏈結(jié)構(gòu)的HMSPP的熔體強(qiáng)度高，在發(fā)泡過(guò)程中泡孔不易合并或塌陷，開(kāi)孔率低，泡孔結(jié)構(gòu)好，因此對(duì)其開(kāi)發(fā)利用具有很大意義。
2、PP部分交聯(lián)
交聯(lián)就是高分子鏈之間通過(guò)支鏈連結(jié)成一個(gè)三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。PP經(jīng)過(guò)適當(dāng)交聯(lián)之后，熔體強(qiáng)度會(huì)有顯著提高，交聯(lián)的方法有輻射交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)兩種。
3、PP共混改性
PP與其它聚合物共混改性可以獲得良好的發(fā)泡性能，此技術(shù)受到了足夠重視，發(fā)展很快，是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。
圖3：發(fā)泡PP強(qiáng)力夾
4、PP/無(wú)機(jī)物復(fù)合材料
PP與無(wú)機(jī)物共混后，其熔體強(qiáng)度提高。回復(fù)“PP”查看更多
三、HMSPP的具體方法
在線性聚丙烯中加入HMSPP是提高聚丙烯材料發(fā)泡性能最簡(jiǎn)單的方法。
HMSPP具有長(zhǎng)鏈支化結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)材料的加入能夠明顯提高線性聚丙烯材料的流變性能，為制備微發(fā)泡聚丙烯材料提供了可能。聚丙烯發(fā)泡材料具有較寬范圍的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性以及化學(xué)穩(wěn)定性等傳統(tǒng)發(fā)泡材料所不具備的優(yōu)勢(shì)。因此，聚丙烯發(fā)泡材料具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
圖3. 高熔體強(qiáng)度PP的制備方法
如上圖，HMSPP的分子設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：
1.提高重均分子量與加寬分子量分布的摻混法。
2.導(dǎo)入長(zhǎng)支化結(jié)構(gòu)的柱式反應(yīng)器法（電子束輻照、過(guò)氧化物處理、反應(yīng)擠出）及內(nèi)反應(yīng)器聚合法（直接共聚、大分子化）。
3.交聯(lián)法。
其中反應(yīng)擠出即通過(guò)螺桿擠出機(jī)將聚丙烯與反應(yīng)性單體熔融接枝來(lái)制備HMSPP。該方法由于其操作簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì) , 適合工業(yè)化生產(chǎn)而成為目前采用的主要方法之一。
四、全球HMSPP生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀
目前，這種長(zhǎng)鏈支化結(jié)構(gòu)的HMSPP生產(chǎn)技術(shù)被國(guó)際上少數(shù)幾家大公司所壟斷，售價(jià)較高，而我國(guó)在這方面無(wú)論研究還是生產(chǎn)均存在加大差距。因此，研制一種性能優(yōu)異、外觀良好的國(guó)產(chǎn)化的HMSPP已成為當(dāng)務(wù)之急?；貜?fù)“PP”查看更多
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