发泡聚丙烯材料的研究进展

概述了聚丙烯发泡的机理、途径、工艺及聚丙烯发泡材料的应用，重点叙述了高熔体强度聚丙烯发泡、交联发泡、共混发泡三种发泡工艺及其国内外发展状况。     

挤出发泡聚丙烯的制备工艺

发泡聚丙烯是一种环保型的轻质泡沫材料,因其具有良好的隔热、压力回弹性、重量轻、环境友好等特性,近些年被广泛应用于汽车制造、电子及食品包装、建筑构造、航天军事等领域,但普通聚丙烯熔融状态下熔体强度低,导致发泡难度大,诸多学者围绕这一技术难题进行研究。本篇文章介绍了挤出发泡聚丙烯的工艺和机理,同时着重介绍了用于发泡的高熔体强度聚丙烯(HMSPP)的工艺方法。     

聚丙烯高发泡材料

为提高聚丙烯(PP)的熔体强度,改善PP的发泡性能,用双螺杆挤出机对PP进行硅烷交联改性,制备出了高熔体强度聚丙烯(HMSPP)后,进行了模压法发泡的研究.结果表明:HMSPP随着引发剂含量的增加,改性PP的熔体强度提高;PP发泡材料的密度降低至0.118 g/cm3.发泡剂AC的用量及成核剂的含量对发泡材料的表观密度有很大影响,当发泡剂含量为2.5份、成核剂含量为1份时,得到的PP发泡板材密度降低,发泡倍率增大,泡孔均匀致密,力学性能较好.     

组合发泡剂对聚苯乙烯发泡行为的影响研究

采用物理发泡剂和化学发泡剂的组合发泡剂对聚苯乙烯(PS)在串联挤出发泡机组中进行连续挤出发泡,探讨了不同含量发泡剂和不同发泡温度对PS发泡行为的影响。通过真密度测定仪和扫描电子显微镜对发泡制品的密度、发泡倍率和泡孔形态进行测试。研究结果表明,采用组合复合发泡剂后,PS发泡制品的泡孔密度明显提高,发泡倍率增加,泡体结构优于单独使用物理发泡剂或化学发泡剂的发泡制品。在发泡温度为120℃,CO2注气量为5 mL/min,化学发泡剂用量为3份,SiO2用量为1份时,样品具有最佳泡孔形态,发泡倍率为18.42,泡孔密度为3.53×106个/cm3。     

聚丙烯发泡材料的应用及研究进展

综述了聚丙烯（PP）发泡材料的应用及其发展的优越性,分析了目前PP发泡材料制备过程中存在的问题,指出了改善PP发泡性能的关键是制备高熔体强度聚丙烯（HMSPP）,介绍了国内外HMSPP的制备及其发泡的研究进展,指出硅烷接枝交联改性技术具有成本适中。产品质量好并容易控制的特点,是目前的HMSPP制备技术中最有希望的技术。     

聚乳酸/聚丙烯共混体系的制备及其发泡行为研究

采用马来酸酐接枝聚丙烯(MAH-g-PP)作为相容剂,制备了聚乳酸(PLA)/聚丙烯(PP)共混物体系并研究了其发泡行为。采用差式扫描量热仪和旋转流变仪分别研究其热行为和流变行为,采用扫描电镜观察了共混体系的冲击断面形貌及泡孔形态。结果表明,随着MAH-g-PP添加量的增加,共混体系的相容性得到提高,加入PP促进了PLA的结晶,当MAH-g-PP含量达到7%时,PLA的绝对结晶度达到6.07%,同时加入PP提高了PLA/PP共混体系的熔体强度,使其发泡行为得到改善,共混体系的发泡倍率最大可以达到8.1倍。     

发泡用高熔体强度聚丙烯工业生产及其应用

概述了高熔体强度聚丙烯的性能特点及其国内外的发展状况;通过中国石化镇海炼化国产二代环管聚丙烯装置产出适合釜式发泡用高熔体强度聚丙烯,并对其发泡性能进行了表征,与同等进口料进行了性能比对。     

聚丙烯发泡材料的研究进展

简要阐述了聚丙烯发泡材料的性能,分别从直接使用高熔体强度PP、化学交联/接枝改性、共混/填充改性这三种提高PP发泡性能的途径上对目前聚丙烯发泡材料的研究进展进行了介绍。     

高熔体强度聚丙烯结晶行为及其发泡性能

在双螺杆挤出机上采用一步硅烷接枝交联法制得了高熔体强度聚丙烯,采用DSC、偏光显微镜研究高熔体强度聚丙烯的结晶行为、结晶结构和结晶形态.研究结果表明:高熔体强度聚丙烯的结晶温度明显增加,硅烷接枝交联促进了聚丙烯的异相成核,使晶粒细化,高熔体强度聚丙烯的发泡效果明显优于普通PP.     

不同聚丙烯发泡体系的挤出发泡行为研究

通过热失重行为研究了不同升温速率对吸热型发泡剂（HP40P）和放热型发泡剂（AC）分解行为的影响；考察了线形聚丙烯（LPP）和长链支化聚丙烯（LCBPP）共混体系（LPP／LCBPP）的挤出发泡行为；制备了LPP／纳米黏土复合材料，并对其进行了挤出发泡研究。结果表明，吸热型发泡剂的分解区间较宽，分解过程平稳，可以作为聚丙烯挤出发泡很好的发泡剂，但需要通过提高螺杆转速来抑制分解过程中的气体损失；LPP／LCBPP／HP40P是良好的聚丙烯挤出发泡体系，可以得到泡孔直径100μm左右、泡孔密度接近106个／cm^2的聚丙烯挤出发泡材料；LPP／纳米黏土复合材料的挤出发泡中并未发生严重的气泡破裂和塌陷现象。动态流变性能研究结果表明该材料表现出很好的熔体弹性，可以作为聚丙烯挤出发泡的良好发泡体系。     

聚丙烯接枝改性及其挤出发泡研究

采用过氧化二异丙苯（DCP）为引发剂，苯乙烯（St）为助引发剂，双螺杆挤出机为反应器，使甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）接技到聚丙烯（PP）链上。通过FT-IR等测试方法对接枝PP的结构和性能进行了研究，结果表明在1727cm^-1处有较为明显的羰基吸收峰；抗熔垂能力的测定表明，接枝反应有效地改善了PP的熔体强度，从而得到适于挤出发泡的聚丙烯接枝改性优化配方：PP100份、GMA8份、DCP0．06份、St3．5份。     

高熔体强度聚丙烯发泡性能的研究

对高熔体强度聚丙烯进行发泡研究。在物理发泡和连续挤出成型工艺条件下,高熔体强度聚丙烯能发泡成圆柱形制品,而其在圆环形口模下吹胀成型时,发泡稳定性差,不能成型。实验分析得出热机械曲线中高弹态的温度范围太窄是产生这一现象的原因。     

辐照改性聚丙烯拉伸流变行为及其挤出发泡的研究

通过在线形聚丙烯中加入双官能团丙烯酸酯类单体,经小剂量γ射线高能辐照,制备了高熔体强度聚丙烯,研究了其拉伸流变行为及其在挤出发泡方面的应用。Rheotens拉伸流变测试表明,辐照改性后由于形成了长支化分子结构,聚丙烯的熔体强度、拉伸黏度显著提高,具有明显的应变硬化特征。实验表明,ZnO可明显降低AC发泡剂分解温度,缓和分解放热;在辐照改性制备的高熔体强度聚丙烯中加入AC／ZnO复合发泡剂,可挤出发泡得到泡孔尺寸较为均一、分布均匀、具有闭孔结构的发泡材料。     

微发泡聚丙烯复合材料发泡行为研究

以PP(聚丙烯)为基体材料,分别添加发泡剂母粒、发泡剂和助剂母粒及发泡剂、助剂、成核剂母粒,在二次开模条件下注塑制备微发泡PP复合材料,分析了发泡助剂及成核剂对微发泡复合材料发泡行为的影响规律。结果表明,添加发泡助剂以后,PP体系的发泡质量得到明显改善;助剂和成核剂同时添加,微发泡PP体系的发泡质量最好,泡孔平均直径为26.79μm,泡孔密度达到4.76×106个/cm3。     

线形聚丙烯／长链支化聚丙烯共混物的结晶行为研究

通过DSC、XRD和偏光显微镜研究了线形聚丙烯／长链支化聚丙烯共混物的结晶行为、结晶结构和结晶形态。研究结果表明：长链支化聚丙烯的结晶温度比线形聚丙烯提高10℃左右；共混物的结晶行为与长链支化聚丙烯类似，所形成的球晶多而小；由于结晶温度提前，长链支化聚丙烯的作用类似于结晶成核剂，率先形成的晶核具有物理交联点的作用，有效地提高了共混物的熔体强度。对于配比为80／20的线形聚丙烯／长链支化聚丙烯共混物，由于长支链的存在，降温速率越慢，结晶温度越高。结晶过程中并未发生结晶结构和结晶形态的改变。     

结晶特性对微发泡聚丙烯材料发泡行为的影响

以化学发泡注塑成型技术为主线,在二次开模条件下制备微发泡PP材料;通过DSC、XRD技术分析了结晶特性对微发泡聚丙烯材料发泡行为的影响。结果表明:结晶特性对气泡的成核、长大和定型过程具有明显的影响;添加滑石粉的改性PP材料结晶特性较差,发泡质量明显降低,泡孔直径和泡孔密度分别为36.98μm、3.29×107个/cm3;添加云母粉的改性PP材料具有合适的结晶温度和结晶度,发泡质量较理想,泡孔直径和泡孔密度分别为22.09μm、4.76×108个/cm3;能够获得泡孔细小、均匀的微发泡PP材料。     

不同聚丙烯发泡体系的流变性能研究

采用ARES流变仪和毛细管流变仪，对线形聚丙烯（LPP）、长链支化聚丙烯（LCBPP）、LPP/LCBPP共混体系分别与纳米黏土的复合发泡体系的动态剪切和稳态剪切流变性能进行了研究。考察了复合体系制备过程中螺杆转速、相容剂含量对复合体系熔体弹性的影响，研究了不同温度下复合体系的剪切黏度、剪切应力与剪切速率之间的关系。结果表明：将纳米黏土引入PP发泡体系中可有效改进PP树脂的可发性。复合体系制备过程中，螺杆转速并未对LPP、LCBPP与纳米黏土复合体系的熔体弹性产生影响；随相容剂马来酸酐接枝聚丙烯用量的增加，LPP、LCBPP／纳米黏土复合体系的熔体弹性有小幅降低，但幅度并不显著；LCBPP／纳米黏土复合体系的剪切黏度具有较高的温度敏感性，随温度升高，表观剪切黏度下降显著。在低剪切速率区，LCBPP／纳米黏土复合体系的表观剪切黏度低于LPP、（LCBPP／LPP）／纳米黏土复合体系，但在高剪切区，三者的剪切黏度趋于接近。     

PP／PE-HD共混体系发泡成型及机理分析

采用PP与PE-HD共混的方法来改善PP的发泡性能，并从共混体系的熔体强度和结晶性能两个方面分析PE-HD含量对泡孔结构的影响机理。结果表明，PP／PE-HD共混体系的熔体强度随着PE-HD含量的增加先升高后减小，在含量为30％（质量分数，下同）时熔体强度最高。随着PE-HD含量的增加，共混体系中PP和PE-HD的熔点先升高后降低，PP的结晶度先减小后增大，而PE-HD的结晶度却逐渐增加。在含量为30％时，PP和PE-HD的熔点最高，PP的结晶度最小。PP与PE-HD共混以后，泡孔结构有了很大改善，且与熔体强度和结晶度相对应，泡孔结构在PE-HD含量为30％时最好。