聚丙烯发泡材料研究最新进展

http://www.iianews.com 聚丙烯　发泡　新进展 2007年06月29日

　　3.基于对普通PP进行共混/填充改性的研究
　　除了以上两种获得高熔体强度 PP的途径外，还可以通过共混或复合填充的方式来改善 PP的发泡性能。
目前共混改性当中研究较多的是 PE/PP 体系，PP和PE都为结晶度较高的聚合物，两者不相容，PE含量较少时会作为分散相分散于PP基体中。温度升高时，PE熔点低先融化，PP后融化，使共混物的融程变宽，同时PE的熔体强度高于PP，因而可改进体系的熔体强度。SusanE等在对HDPE PP 体系的发泡和力学性能研究中发现，HDPE（30%）分散在PP中会大大降低体系中PP的球晶尺寸并破坏PP结晶的规整性。
　　此体系用 CO2饱和后，在175℃下发泡30s，可以得到高质量的泡孔结构，作者认为这与两相之间不相容，界面作用力弱，导致气泡在相界面成核有关。相比而言，单独的PE或PP在此条件下都不能得到好的发泡材。P．Rachtanapun等则对不同熔体指数的HDPE与PP共混体系的发泡性能进行了研究，同样采用先将样品条制备好并用CO2饱和，然后在不同的条件下进行发泡的方法。DSC分析显示，HDPE 的加入，会降低体系中两组分的结晶度，导致体系熔点的降低。在不考虑其他条件的情况下，HDPE/PP（30:70）体系的发泡性比HDPE PP（50:50）体系好，而最佳发泡条件为 175℃、30s。同时，高熔体指数的HDPE 对发泡有负面作用，因为过高的熔体指数会使体系在发泡过程中失去必须的强度。因此泡孔形态的好坏、发泡率的高低不仅与发泡的条件有关，还与体系在发泡过程中的熔体强度密不可分。
　　在PP与填料的混合体系中，通常认为填料与 PP大分子之间会存在一定的物理或化学相互作用，在熔融状态下使PP分子之间的滑移相对变得困难，起到增加熔体强度的作用。Takashi Nakjayama等通过对PP纳米粘土复合体系的发泡研究发现，当纯PP（0.2%马来酸酐改性）或含有2%粘土体系进行发泡时，泡孔会随发泡温度的增加而增大，而当粘土的含量达到4%或7.5%后，发泡温度的变化对泡孔尺寸不会产生影响，材料的TEM 照片显示，粘土微纤在泡壁中垂直于径向排列，这导致了泡壁的拉伸变硬，提高了熔体对气体的包裹力，相当于增加了体系的熔体强度。此外，粘土的加入还可以作为异相的发泡成核剂，提高泡孔的密度。由于发泡是成核与气泡生长相互竞争的过程，因此对成核行为的研究也显得相当重要。
　　PP木粉复合体系作为木材的优良替代品，已受到越来越多的重视，而发泡的木粉/PP复合材料比未发泡的材料的密度更小，更接近于真实的木材。
　　Avndrzej K等对木粉（30%）填充的PP（熔体流动指数10.5）材料的注射成型发泡进行了报道，研究了包括发泡剂种类对泡孔直径和其多分散性的影响、发泡对制品表面粗糙度的影响以及不同熔体指数PP的影响等。从发泡剂的选用来看，放热型发泡剂体系具有最小的泡孔尺寸和气泡间距，并且泡孔尺寸具有最低的多分散性。作者认为这与发泡剂的分解速率密切相关：分解速率慢，势必引起气泡成核数量少，而此后解产生的气体主要进入已经形成的气泡中，这必然导致气泡数量的减少和单个气泡尺寸的增加。在研究熔体指数对发泡形态的影响时，作者比较了熔体指数为10.5 和90 的两种PP的发泡情况，在其它条件相同的条件下，熔体流动指数大的复合材料明显具有更大的泡孔尺寸。此外，由于注射成型时内部气泡压力的作用，使得注射成型发泡制品的表面光洁度比非发泡制品高出70%。
　　4.结语
　　聚丙烯综合性能优良，价格相对便宜，发泡后能进一步降低成本并拓宽其使用范围，具有巨大的应用潜力和广阔的市场前景。我国PP材料的发泡研究目前主要集中于对普通PP的交联改性、各化学组分配比以及发泡工艺条件的研究上，对发泡过程的理论研究不多。因此，在加快高熔体强度聚丙烯树脂的开发和工业化的同时应对PP发泡材料的发泡过程作更深入的研究。