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聚丙烯发泡材料研究最新进展 |
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| http://www.iianews.com 聚丙烯 发泡 新进展 2007年06月29日 |
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2.基于化学或辐射交联提高熔体强度的研究
2.1 化学交联提高熔体强度
由于我国高熔体强度PP的生产还是空白，为增加熔体强度，国内在PP发泡方面的研究主要集中于PP的化学交联上。王兰等以过氧化二异丙苯（DCP）为交联剂， 二乙烯基苯为助交联剂研究了发泡PP挤出型材的性能受各组分以及工艺条件的影响，通过设计正交配方实验方案，发现按照用量对制品拉伸强度影响最大的因素分别为：AC发泡剂、交联剂、成核剂以及发泡助剂PbSt。徐志娟等利用发泡剂（AC）、交联剂（DCP）研究了PP在挤出发泡过程中工艺条件的影响， 发现挤出机头的设计对制品的发泡形态有重要影响，如果机头口模设计不合理，导致螺杆和机头之间出现压力损失，很容易引起熔体的提前发泡， 导致熔体在离开机头后爆炸式膨胀而引起熔体破裂。同时，螺杆的转速也对制品质量有很大影响，转速太低，机头处的背压低，容易发生提前发泡，而当其转速过高时，则会产生熔体滑移现象，导致熔体流动的不稳定性，最终产生熔体破裂。从温度方面考虑，一方面温度越高，气体在熔体中的溶解度越低，容易导致提前发泡，另一方面，温度越高，熔体强度会降低，不利于泡孔的形成，因此机头温度应尽可能低。
李迎春等以过氧化二异丙苯（DCP）为交联剂，二乙烯基苯为助交联剂，AC为发泡剂对PP模压板材的发泡进行了报道。他们首先对交联过程进行了研究，发现交联剂和交联助剂的用量直接影响泡沫制品的性能，用量太小，熔体强度不够，用量太大则会产生凝胶化，影响材料加工。在发泡剂的用量与制品性能图上，存在一个最优值，制品的冲击强度首先随发泡剂用量的增加而增加，达到最大值后，性能反而随之下降，这通常是由于发泡剂含量太大，气体体积增加导致气孔破裂引起的。同时，模压时间、压力以及温度都对制品的发泡性能有很大影响：模压时间的长短决定了发泡剂的分解时间，时间太短，发泡剂不能完全分解，而时间如果太长又会导致PP的降解，而模压力和模温则直接关系到熔体的黏度，压力小、气泡的孔径大，会导致气体的逃逸；压力太大的话，外压释放时，熔体无法承受内部气体的高压也会导致气泡的破裂。
方少明采用AC发泡剂，交联剂DPC以及一些偶联剂、发泡成核剂和助发泡剂，对 CaCO3 交联PP复合体系的注射成型进行了研究。大量CaCO3 （80%） 的加入一方面提高了熔体的黏度，有利于气泡的稳定，另一方面针状的CaCO3粒子能有效的阻止裂纹的发展，降低材料对缺口冲击的敏感性。
除了采用常规的交联剂对PP分子进行交联以提高熔体强度外，还可以对PP主链进行接枝。G．J．Nam通过反应挤出接枝，对线性PP和接枝PP的流变学性能和挤出发泡进行了比较，发现长链接枝可以大大提高PP的零剪切粘度 、抗熔垂性和拉伸变硬性。反映在发泡性能上，就使得材料具有更好的泡孔形态和尺寸，以及更高的发泡倍率。黎勇等对接枝改性PP的发泡进行了研究，采用过氧化物作为引发剂、线性不饱和聚酯作为支链，在双螺杆挤出机上进行反应挤出，红外分析表明，接枝率可达89.3%。接枝能改善PP的流变性能，降低结晶度，使熔体强度对温度的敏感性下降，从而拓宽了材料的发泡温度范围。
2.2 辐射交联提高熔体强度
随着核能的和平利用，使通过辐射交联来提高PP熔体强度的方法变为可能，与化学交联法相比，辐射法节能、工艺简单、条件容易控制，是目前唯一已工业化的方法，也是高分子材料绿色化技术的一种发展趋势。
据报道，美国Scheve 和日本Yoshii等人在无氧条件下通过辐射得到了高熔体强度的 PP。我国北京化工研究院也通过辐照交联支化方法成功研制出高熔体强度的PP，它具有比普通PP高 50%以上的熔体强度，发泡倍率可达20倍以上。高键明等采用辐射方法对PP交联改性，并对其发泡性能进行了研究，发现在辐射交联过程中，多官能团敏化剂的种类、浓度、辐射剂量以及辐照后的热处理都对交联度有较大影响，总的来说当敏化剂为 1,6-已二醇二丙烯酸酯（HDDA），含量为 0.3%、辐射剂量为 0.4kGy 时具有最好的交联效果，并且当体系凝胶含量在30%-45%之间时具有最高的发泡倍率（15倍以上） 。熊茂林等在PP中加入1.0%的二官能团单体SR231作为辐射敏化剂，在氮气环境中采用1kGy剂量的Co- γ 射线辐照，结果PP 熔体强度显著提高，且凝胶含量适中。必须注意的是，化学交联或辐射交联受条件影响大，控制不当时，很容易导致分子链的降解或者是出现过度凝胶化，这可能带来材料力学或性能降低的问题。
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