PP发泡,从生产到应用

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楼主 2018-06-19 02:41:46
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聚丙烯(PP)发泡板是以PP为原料,通过物理或化学方法填充大量气泡制备而成。控制其密度在0.10-0.70 g/cm³、厚度在1mm--20mm之间。具有密度小、比强度高、能量吸收能力强、隔音隔热性能好等特点,已在交通运输、军工、航空航天、日用品等领域获得了广泛应用。



PP发泡板特性

(1)优良的耐热性。

发泡PS通常在80℃下使用,发泡PE仅能耐70-80℃,而发泡PP能耐120℃。发泡PP在120℃下放置22h,尺寸收缩小于2%,在相同条件下发泡PE则约收缩40%。因此、发泡PP可用于使用温度超过100℃的场合。

 (2) 优良的力学性能。
以日本古河电气公司的Ace型PP发泡材料为例,其力学性能如拉伸强度和撕裂强度处于泡沫塑料的最高等级;其压缩强度低于硬质PUR和发泡PS,但比软质PUR高,即具有中等的压缩强度。

(3)显著的隔热性。
发泡PP与发泡PE一样是封闭式泡孔结构,因此,其热导率不会因潮湿而受影响。由于其热导率比发泡PE低,具有显著的隔热性,因此可用作高级保温材料。

(4)良好的回弹性,且有高冲击能吸收能力。

(5)耐化学腐蚀性和耐食用油好,满足油腻食品包装的需要。

(6)良好的耐应力开裂性能。
(7)与发泡PS相比,燃烧时无毒气放出。
(8)可回收再生。
(9)降解性能明显优于发泡PS和发泡PE。


PP泡沫板的发泡方法

根据泡沫塑料发泡成型中发泡动力的来源,一般可分为机械发泡、物理发泡、化学发泡三种类型。


机械发泡是借助于机械的强力搅拌,使气体均匀地混入树脂中形成气泡。

物理发泡是借助于发泡剂在树脂中物理状态的改变,形成大量气泡。

化学发泡是依靠发泡剂发生化学变化时产生气体使树脂发泡。

小结:PP发泡大多采用化学发泡,使用的发泡剂有偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二异丙酯等;亦可使用氮气作物理发泡剂进行物理发泡。


PP挤出发泡过程

首先,在塑料熔体或液体中形成大量均匀、细密的气泡核,要保证聚合物/发泡剂形成均相溶液,并建立足够高的挤出机机头压力以抑制发泡体系在挤出口模附近提前发泡;


而后,膨胀成为所要求的泡体结构。发泡体系要经过成型机头进行快速的成核和增长,这一过程中要保证诱发更大的过饱和压力和更快的过饱和压力降,以尽可能地同时形成大量的气泡核。在增长过程中,合适的机头温度对于增长气泡的稳定和最终制品发泡倍率的控制非常关键


最后固化定型将泡体结构固定下来,得到泡沫塑料。合理的冷却速率对于最终制品的密度和性能也有重要影响。

加工设备包括挤出机类型、螺杆构型、压力控制装置、发泡机头,如果使用物理发泡剂,则物理发泡剂的注入和计量以及工艺参数包括温度和压力等对最终发泡材料的泡体结构、密度、力学性能和热性能等将产生重大的影响。


PP泡沫板成型方法及工艺

PP泡沫塑料常用的成型方法有挤出、注塑及模压成型等。

挤出成型是PP泡沫塑料成型加工的主要方法之一,一般的异型材、板材、管材、膜片、电缆绝缘层等发泡制品都采用挤出成型。

挤出成型过程中可以采用物理发泡化学发泡两种发泡方法。

物理发泡主要采用一些碳氟化合物及其混合物,以及其它的低沸点液体,另外,直接注入气体的物理发泡法也在PP泡沫塑料的挤出成型过程中得到应用。

影响挤出成型发泡的工艺参数主要包括:挤出压力、挤出温度、物料在挤出机中的滞留时间、口模轴向压力等。

  • 挤出压力增加,泡孔尺寸减小,泡孔数量增加;

  • 熔体温度升高,聚合物熔体强度降低,泡内的发泡压力超过泡沫表面张力从而使泡体破裂。高质量的发泡体只是在较窄的温度范围内才可能获得必须根据特定的聚合物体系进行优化,确定一个适宜的发泡温度。

  • 物料在挤出机内滞留时间延长,气泡数目增加。

在PP挤出发泡中,泡沫结构受到熔体结晶的影响,在挤出机头处进行固化定型。因此,挤出机头处PP的结晶温度非常重要。

如果结晶发生在发泡的早期,即发生在溶解的发泡剂刚扩散出熔体而进入成核的气泡,那么较早的固化将使推动气泡增长的气体量不足,气泡增长的动力不够,影响发泡倍率和最终制品的密度;如果结晶的速率过快,也将造成上述情况的发生。

如果保持很高的机头温度,结晶时间较长,则气体向外扩散逃逸的几率增大。因此,合适的结晶温度和结晶速率对于PP的挤出发泡具有重要影响。


PP发泡板材的应用:包装

1、食品包装

PP泡沫塑料是理想的食品包装材料。PP发泡片材因其特殊的热稳定性和热绝缘性而成为发泡PS在高级食品包装中的替代品。与发泡PS和发泡PE相比,发泡PP可在微波炉中使用,而且耐沸水。热成型的盘子在低温下有足够高的冲击强度,可在深冷环境中使用,手感舒适、柔软。

密度0.5-0.7g/cm3、厚度0.5-1.5mm的发泡PP片材是生产高刚性和良好热绝缘性餐具(盘子、碗)、饮料杯等的原材料;

密度0.2-0.5g/cm3、厚度1.0-3.5mm的发泡PP板材用于肉类、食品的包装材料(如加工成盆、碟,用于苹果酱、乳酸酪等低酸度食品的包装)和瓶用密封垫。

2、缓冲包装

缓冲包装要求最重要的性能是能量吸收性。PP泡沫模塑制品可用来承受高载荷,其对重复冲击的防护能力比可发性聚苯乙烯(PS-E)模塑制品或发泡PUR更优越。所以,发泡PP可用于计算机、高级医疗器具、精密仪器、声像材料、照相机、玻璃陶瓷、工艺品、各种家用电器等的防震缓冲包装,以免在运输过程中遭受损伤及破坏。

3、一次性包装

就目前标准规定的产品而言,较理想的产品是光-生物降解PP餐具,原料可全部国产化,生产边角料易于回收、可再生利用,产品具有传统(普通)发泡PS餐具耐水、耐油、强度好、感观清洁的优点,成本较低,用后易于回收利用,不易回收的在野外1-2个月降解,视觉污染易于解决。

PP餐盒因价格高于传统的PS泡沫餐具,且保温性差,易烫手的缺点影响了其推广应用。但如果采用可降解的发泡PP制作餐盒,则可使其成本显著降低,提高隔热保温性能,从而成为发泡PS餐具的理想替代品。而且根据中餐的特点,耐油性好的发泡PP餐具也无疑是较佳选择。


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