发泡聚丙烯制备与应用研究进展
提高发泡聚丙烯熔体强度的研究进展
聚丙烯(PP)泡沫塑料是20世纪70年代初开发的一种新型材料，它除具有一般发泡制品已知的特点外，还有良好的热稳定性、耐应力开裂性能及较高的拉伸强度和冲击强度，而且具有良好的可回收性，有利于环保。
所有的这些特点使得PP泡沫塑料在汽车、包装、日用品和结构材料等各个领域具有显著的优越性。
目前，国外少数国家如美国、德国及意大利等已经实现了PP泡沫塑料的工业化生产。
我国近些年才开始PP泡沫塑料方面的研究，至今技术仍不成熟，工业化生产还处于起步阶段。
1 PP发泡中的普遍问题PP发泡研究中普遍存在的问题是PP为结晶性聚合物，结晶度较高，在温度到达结晶熔融温度后，其熔体粘度迅速下降，使发泡过程中产生的气体很难保持住。
因此如何提高PP的熔体强度是其发泡成型中一个必须解决的问题。
2 提高PP熔体强度的方法为了解决PP的发泡问题，必须改善PP的熔体强度。
目前主要有下列4种方法，即采用高熔体强度PP(HMSPP)、PP部分交联、PP共混改性、PP/无机物复合材料。
2.1 采用HMSPP分子中含有支链结构的PP即为HMSPP。
HMSPP的熔体强度一般是普通PP的1.5-15倍。
长支链结构改变了普通PP所具有的应变软化的特征，改善了PP在加工过程中的缺陷。
20世纪90年代，HMSPP在发泡成型方面的优势开始显现。
1992年，J.J. Park等采用HMSPP进行发泡成型研究，发现HMSPP可以有效阻止气体流失，减少泡孔合并，提高PP泡沫塑料的体积膨胀率。
2002-2004年，H.E. Naguib等研究发现，在使用CO2和异戊烷作发泡剂进行挤出发泡时，HMSPP所得制品与线性PP相比，泡孔密度小，泡孔合并现象少。
2006年，Y.Masayuki等在研究中指出，HMSPP的拉伸粘度明显高于普通PP，熔体强度提高。
2007年Hee-Soo Kim等用不同分子量的马来酸酐对PP进行接枝然后进行后处理，发现在一定范围内，PP的分子量越高，接枝后PP的热稳定性越好，熔体强度提高。
聚丙烯发泡最新研究进展
PP 来发泡，因为聚丙烯是结晶性塑料，熔点为164-170℃，达到熔点后粘度迅速下降，此时发泡会发生气体逃逸，PP 熔体无法包裹住气泡，从而导致泡孔塌陷，无法得到良好的发泡发泡制品。
要得到高质量的聚丙烯发泡制品，必须对聚丙烯进行改性，提高其熔体强度。
2国内外聚丙烯发泡材料的研究现状聚丙烯泡沫塑料市场前景广阔，可作为隔热材料应用于冰箱、空调、太阳能隔热层上；可作为缓冲材料应用于汽车内饰和汽车保险杠；可作为包装材料应用于家电、精密机械设备的减震包装上；作为降解材料可应用于一次性餐盒，这种餐盒在阳光照射15天后可降解粉化成粒状。
国外许多国家在20世纪70年代就开始研究聚丙烯发泡材料，目前国外只有少数几个国家能生产聚丙烯发泡，如美国、日本、德国、意大利等借鉴了Iniferter 法引发活性自由基聚合的反应原理，以“双二五”和Iniferter 四乙基秋兰姆（TETD ）为引发剂在线性PP 体系中实现了链引发、链转移和链终止功能，采用这种方法在挤出机中实现了活性自由基聚合反应。
研究发现聚丙烯长支链的含量可以通过控制螺杆转速来调节。
挤出制备长支链型高熔体强度聚丙烯（LCB-HMSPP ）熔体弹性较好，熔体强度明显提高，具有明显的应变硬化特征。
2.1.2定向聚合法定向聚合是制备LCB-HMSPP 最直接有效的方法。
ZhibinYe等人研究了不同交联组分用量对体系拉伸粘度的影响，研究发现体系中交联组分含量在0.3％时，体系表现出显著的应变硬化特征。
因此，也可尝试在线性聚丙烯中掺混少量交联组分制备高熔体强度聚丙烯。
2.1.4高能射线辐照法指PP 原料加入辐照敏化剂，在电子束或者钴源的作用下交联或支化，从而提高熔体强度。
BKrause ½ÌÊÚ£¬Í¨¹ýµÍ¼ÁÁ¿·øÕÕ·½·¨ÑÐÖƳöÁ˸ßÈÛÌåÇ¿¶È¾Û±ûÏ©¡£ÀûÓÃÕâÖÖ¾Û±ûÏ©·¢ÅÝ£¬·¢Åݱ¶ÂÊ¿ÉÒÔ´ïµ½8～25倍。
聚丙烯发泡材料的研究进展_郭鹏
饱和体系所需时间由气体向聚合物基体的扩散速 率决定， 工艺较复杂， 设备成本较高。 现在只有日 本的 JSP 株式会社和 Kaneka 等少数几家公司掌握 该生产技术。 而连续挤出发泡法和注射成型发泡 法与实际塑料加工相一致， 已成为微孔聚合物的研 究应用的重点领域。 1． 2． 1 间歇发泡法 20 世纪 80 年代初， JSP 株式会社发明了釜内气
［7 ］ 得连续化聚丙烯发泡工艺取得重大突破 。 随后 BOREALIS （ 北 欧 化 工 ） 推 出 挤 出 发 泡 专 用 的 ［19 ］
。
聚丙烯发泡材料作为一种微孔聚合物 ， 于 20 世 纪 80 年代日本的 JSP 公司及德国 BASF 公司就已 微孔聚合物 经进行了初步研究。20 世纪 90 年代， ［16 ］ 的制备方法主要基于 Park 等 提出的过饱和气体 法。第一步， 将超临界流体（ 如 CO 2 或 N 2 ） 溶解于聚 从而形成聚合物 / 气体饱和体系； 随后通过 合物中， 温度骤升和 （ 或 ） 压力骤降使该体系进入过饱和状 从而引发大量气核进行生长； 最后通过迅速降 态， 温等方法使微孔结构定型。 Park 等在传统泡沫塑 料物理发泡方面进行了改进， 认为温度、 压力和时 间等工艺参数需要严格控制， 使大量气泡核被同时 引发成为可能， 同时抑制发泡过程中已形成的气泡 合并成为大泡， 从而得到微孔结构。 采用过饱和原理制备微孔聚合物的工艺方法 ， 根据操作的连续程度不同主要包括间歇发泡 、 半连
， 维卡软化点最高可达
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石 油 化 工 PETROCHEM ICAL TECHNOLOGY
2011 年第 40 卷
随加工温度的升高， 一方面， 聚丙烯达到熔点后体 ， 系黏度迅速下降 此时发泡气体逸出， 难以保持在 树脂中， 因而导致发泡过程难以控制， 从而导致泡 ［10 ］ 孔塌陷， 无法得到良好的发泡制品 ； 另一方面， 聚 丙烯结晶时放出较多的热量， 使其熔体强度降低， 发泡后气泡易破坏， 因而得不到独立的、 气孔率高 的发泡体。此外， 聚丙烯挤出发泡的加工窗口非常 窄， 适宜于 通 用 聚 丙 烯 发 泡 的 窗 口 温 度 仅 为 4 ～ 6 ℃［11］。因此要制备高质量的泡孔均匀细密、 发泡 倍率高的 聚 丙 烯 发 泡 制 品， 必须对聚丙烯进行改 提高其熔体强度， 并改善聚丙烯基体的黏弹性。 性， 高熔体强度聚丙烯 （ HM SPP ） 被认为是制造聚 丙烯发泡材料最有利的基础树脂。 目前一般采用 4 种方法制备 HM SPP： 定向聚合法 、 高能射线辐 ［13 ］ ［14 ］ ［15 ］ 照法 、 反应挤出法 和机械共混法 。1994 年 比利时 M ontell 公司（ 现为 BASELL 公司） 研发成功 的直接聚合法合成 HM SPP 技术是聚丙烯发泡领域 的一个重要突破 1． 2 发泡方法
聚丙烯发泡材料的应用及研究进展
１．１ 交联 ＰＰ 发泡技术
随着加工温度的升高， -- 树 脂 熔 体 粘 度 急 剧 下 降， 发泡 剂 分 解 出 来 的 气 体 难 以 保 持 在 树 脂 中 ， 气体 的逸散会导致发泡难以控制； 结晶时也会放出较多的 热量， 使熔体强度降低， 发泡后气泡容易破坏， 因而不 易得到独立气泡率高的发泡体。若能使 -- 树脂在发 泡之前交联， 使其熔体粘度随着温度升高而降低的速 度变慢， 从而在较宽的温度范围内具有适当的熔体黏 度。交联还可同时提高 -- 泡沫塑料的物理机械性能， 交 联 发 泡 -- 比 未 交 联 的 发 泡 -- 耐 热 温 度 提 高 :5D
-- 的 弯 曲 模 量 大 约 是 !0123-4， 远 远 高 于 -. 的
； 2） 2567-4，因此 -- 泡沫的静态载荷能力优于 -.（ 其中的无定形区在室温下 -- 的玻璃化温度低于室温， （ 玻璃化温度为 !518 ）在 处于高弹态， 而无定形的 -/ 室温下处于玻璃态，因此 -- 泡沫的冲击性能优于 -/ 泡沫 （ 发生软化和变 9 :） -/ 泡沫在 !518 以上使用时， 而 -- 泡沫的热 形； -. 泡沫也很少在 !558 以上使用， 变形温度比较高 （ !;18） ， 耐高温性能优良， 可以在高 温环境中使用； （ #） -- 具有非常优良的耐化学性能， 可以与 -. 媲美； （ 1） 由于侧甲基的存在， -- 易于发 生 ! 降解， 且 -- 泡沫便于 回 收 利 用 ， 其环境友好性 优于其他发泡材料 <!=2>。正是基于上述优点， -- 发泡材 料在许多工业领域的应用尤其是在汽车工业和食品 包装工业的应用极具竞争力，可以替代现有的 -/ 和 前景非常广阔。 -. 泡沫， 然而，与 -/ 和 -. 相比， 其 -- 的发泡非常困难， 主要原因是通用 -- 为线形高分子，挤出发泡的加工 窗口非常窄， ?%@) 曾 经 估 算 过 适 宜 于 -- 发 泡 的 温 度 —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——— —— —— —
辐射交联发泡聚丙烯材料的制备与应用
天津大学硕士学位论文辐射交联发泡聚丙烯材料的制备与应用：硕士研究生：：学号：导师：：：申请学位：：学科：：所在单位：：答辩日期：：天津大学授予学位单位：Dissertation Submitted to Tian Jin University for theDegree of MasterDISSERTATION TEMPLATE FOR MASTER DEGREE OF ENGINEERINGINSHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITYCandidate：Student ID:Supervisor：Academic Degree Applied for：Speciality：Affiliation：Date of Defence：Degree-Conferring-Institution：、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。
特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。
同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日辐射交联发泡聚丙烯材料的制备与应用摘要随着水性聚氨酯合成与改性工艺的不断进步，水性聚氨酯的应用也得到了极大地提升，反过来由于水性聚氨酯涂料的优异性能以及其极好的应用前景近些年来有关于水性聚氨酯的合成与改性研究也是如火如荼。
聚丙烯发泡的研究进展
聚丙烯发泡的研究进展文/ 郭 喆 揣成智 刘 卉摘 要：聚丙烯(PP)树脂具有原料来源丰富、质量轻、性价比高、耐热性好、耐化学腐蚀性、易于回收等特点，是世界上应用最广、产量增长最快的树脂之一。
PP发泡材料是国外80年代中期开发的一种性能优越，用以取代传统泡沫材料的新型泡沫材料。
本文介绍了发泡PP的性能、发泡工艺、发泡技术以及国内外的发展现状。
关健词：聚丙烯发泡 性 能 发泡工艺 发泡技术 国内外的发展现状Abstract: The Polypropylene (PP) is one of the most generally used resins in the world. And it's also one of the resins that the yields increase the fastest. Because the PP resin has so many excellent characteristics such as abundant resource, low density, high performance price ratio, heat-resistant corrupt-proof and easy recycle. Furthermore, the PP foam is becoming the focus in plastics foam fi e ld for its particular and excellent performance. In this article,performance, foaming process, foaming technology, development situation at home and abroad of polypropylene foam are introduced.Key words: Polypropylene foam Performance Foaming process Foaming technology Development situation at home and abroadThe Progresses of Studies on Polypropylene Foam编者按：塑料制品广泛应用于日常生活，给人们带来便利，但是其却是生活中细菌传染的途径之一。
发泡用聚丙烯树脂的开发及其应用
中石化产HMS20Z的主要特点
熔融指数，2g/10min,和常用的T30S、 F280Z等比较偏低，但分子量分布宽， 挤出负荷不会增加。
熔体强度比常用的PP提高至少一倍以上。 能够达到北欧WB130的水平。
无成核剂，结晶温度和常用均聚PP一样。 用于热成型加工透明制品，需要再加入
- Advanced equipment for polymer characterization
发泡用聚丙烯树脂的开发
产销研合作 生产单位：炼化企业，树脂生产厂家 销售部门：中石化化工销售公司 研究单位：中石化北京化工研究院
8
镇海炼化聚烯烃装置介绍
中国石化镇海炼化分公司
镇海炼化公司是我国最大的炼油化 工企业，拥有2300万吨/年炼油综合加 工能力和100万吨/年乙烯能力。
测试方法
GB/T 1033.1 GB/T 3682 GB/T 9341 GB/T 9341 GB/T 1040 GB/T 1633 GB/T 1043 GB/T 1043
卫生性能检测：
送检样品的正己烷提取 物满足GB9693-88的要 求，可用于食品包装用。
挤出制备发泡聚丙烯工艺
合肥会通制备的EPP珠粒-挤出法
Tc (oC) 110.3
ΔHC (J/g) -99.7
几种PP的熔体强度比较
0.5
Common PP
0.4
Imported HMS PP
HMS 20Z
0.3
Force (N)
0.2
0.1
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
注射成型微发泡聚丙烯的制备及性能研究
独创性声明
本人声明所呈交知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含
其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得
金墅王些盔堂
或
其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所
做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ａｎｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｈａｓ
ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ ｖｉａ ｐａｒｔｉａｌｌｙ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ ｍｅｔｈｏｌｄ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｆｏａｍｅｄ ａｇｅｎｔｓ ａｎｄ ｉｔｓ
ｃｏｎｔｅｎｔ，ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ ａｇｅｎｔ，ｎｕｃｌｅａｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ
０．０２％，ｎｕｃｌｅａｔｉｎｇ ｍａｓｔｅｒｂａｔｃｈ
ａｓ
１ ０％．Ａｆｔｅｒ
ａ
ｓｉｍｐｌｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ
ａｓｓｕｒａｎｃｅ
ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ ｃｏｓｔ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅｄｕｃｅｄ １ ０％ｗｉｔｈ ｔｈｅ
ｏｆ ｑｕａｌｉｔｌｙ
ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．
合肥工业大学 硕士学位论文 注射成型微发泡聚丙烯的制备及性能研究 姓名：张金锋 申请学位级别：硕士 专业：材料学 指导教师：徐卫兵 20090501
注射成型微发泡聚丙烯的制备及性能研究
摘 要
发泡技术是当前研究的热点，通过发泡可以降低制品密度，减轻制品质量， 节约材料和降低成本。本论文采用部分交联法研究聚丙烯发泡工艺行为及配方， 探讨了发泡剂品种及用量、交联剂的用量、成核剂的用量对发泡性能的影响。 同时研究注塑操作步骤、温度、射出压力等对发泡聚丙烯的性能的影响，并用 显微镜来观察发泡前、后材料内部泡孔的变化情况来进一步验证发泡工艺选择
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发泡聚丙烯制备与应用研究进展
发泡聚丙烯（Expanded Polypropylene，EPP）是一种具有优良性能和广泛应用的发泡塑料材料。
它具有轻质、耐冲击、吸能性好、绝缘性好、耐化学腐蚀等优点，因此在汽车、电子产品、包装、建筑材料等领域得到了广泛的应用。
随着新材料技术的不断发展，发泡
聚丙烯的制备与应用研究也在不断深入，取得了一系列重要进展。
本文将对发泡聚丙烯制
备与应用研究的进展进行综述。
一、发泡聚丙烯的制备方法
目前，发泡聚丙烯的制备方法主要包括物理发泡法、化学发泡法和物理-化学发泡法
三种。
1. 物理发泡法
物理发泡法是利用物理手段将高压气体注入聚丙烯中，通过降压释放气体使聚丙烯发
生发泡的过程。
该方法简单易行，可以在常温下进行，但需要专门的制备设备，成本较
高。
物理-化学发泡法是将物理发泡法与化学发泡法相结合，利用高压气体和发泡剂共同
作用，使聚丙烯发生发泡的过程。
该方法综合了物理发泡法和化学发泡法的优点，可以实
现发泡均匀和稳定，是目前发泡聚丙烯制备的主要方法之一。
1. 汽车领域
汽车领域是发泡聚丙烯的重要应用领域之一，主要用于汽车内饰、汽车座椅、汽车保
险杠等部件。
随着汽车轻量化和安全性能要求的不断提高，发泡聚丙烯因其轻质、耐冲击、吸能性好等优点受到了汽车制造商的青睐。
近年来，随着汽车产业的快速发展，发泡聚丙
烯在汽车领域的应用也在不断扩大，成为了汽车轻量化的重要材料之一。
2. 电子产品领域
电子产品领域是发泡聚丙烯的另一个重要应用领域，主要用于电子产品包装、电子产
品保护材料等。
发泡聚丙烯因其绝缘性好、抗震性能好等特点，可以有效地保护电子产品
不受外界环境的影响，具有良好的应用前景。
3. 包装领域
发泡聚丙烯在包装领域的应用也非常广泛，主要用于食品包装、物流包装等。
由于其
轻质、耐冲击、隔热等特点，可以有效地保护包装物品不受损坏，同时具有环保、可回收
利用的特点，受到了包装行业的重视。
4. 建筑材料领域
在建筑材料领域，发泡聚丙烯主要用于保温材料、隔热材料等。
其轻质、隔热性好的
特点能够有效地提高建筑物的保温性能，符合节能环保的要求，因此在建筑材料领域也得
到了广泛应用。
三、未来发展趋势及挑战
随着材料科学和技术的不断发展，发泡聚丙烯的制备与应用研究也在不断进步。
未来，发泡聚丙烯的发展趋势可能包括以下几个方面：
1. 绿色环保
2. 高性能化
随着汽车、电子产品、建筑等领域对材料性能要求的不断提高，发泡聚丙烯的研究将
更加注重材料的高性能化。
未来发泡聚丙烯可能会通过添加纳米材料、改性材料等手段，
提高材料的强度、耐热性、耐老化性等性能。
3. 多功能化
未来发泡聚丙烯可能会朝着多功能化方向发展，不仅具有轻质、隔热、吸能等基本性能，还可以兼具导电、耐磨、抗菌等功能。
发泡聚丙烯在制备与应用研究中也面临一些挑战。
首先是材料的高性能化和多功能化
需要不断提高材料的研发水平和技术水平，包括原材料的改性、成型工艺的改进等。
其次
是在材料的回收利用和环保性能方面还存在一定的挑战，需要进一步研究开发符合环保要
求的制备方法和回收利用技术。
发泡聚丙烯在一些特殊应用领域还需要克服其强度、耐热
性等方面的局限，需要不断加强材料研究与技术创新。
发泡聚丙烯制备与应用研究取得了一系列重要进展，但仍面临一些挑战，未来的发展
方向可能包括绿色环保、高性能化和多功能化等方面。
我们期待发泡聚丙烯在未来能够更
好地满足社会发展的需求，并成为更加优秀的功能材料。