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聚丙烯泡沫塑料

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1 聚丙烯泡沫塑料 -簡介

  聚丙烯泡沫塑料是以聚丙烯樹脂為主體,加入發泡劑及其它添加劑製成。它機械強度較好,有優良的抗拉強度、柔韌性和彈性摩擦係數大,耐磨性能好,有助於制止與其相接觸的光滑表面的滑動密度小,絕熱性優良;無毒、無味等。但它對光的穩定性差。

2 聚丙烯泡沫塑料 -成型

  根據泡沫塑料發泡成型中發泡動力的來源,一般可分為機械發泡、物理髮泡、化學發泡三種類型。機械發泡是藉助於機械的強力攪拌,使氣體均勻地混入樹脂中形成氣泡。物理髮泡則是藉助於發泡劑在樹脂中物理狀態的改變,形成大量氣泡。化學發泡是依靠發泡劑發生化學變化時產生氣體使樹脂發泡。PP發泡大多採用化學發泡,使用的發泡劑有偶氮二甲醯胺、偶氮二甲酸二異丙酯等;亦可使用氮氣作物理髮泡劑進行物理髮泡。
  泡沫塑料的發泡過程一般可以分為二個階段:首先是在塑料熔體或液體中形成大量均勻、細密的氣泡核,然後再膨脹成為所要求的泡體結構,最後固化定型將泡體結構固定下來,得到泡沫塑料。
  PP泡沫塑料常用的成型方法有擠出、注塑及模壓成型等。擠出成型

  擠出成型是泡沫塑料成型加工的主要方法之一,一般的異型材、板材、管材、膜片、電纜絕緣層等發泡製品都採用擠出成型。擠出成型過程中可以採用物理髮泡或化學發泡兩種發泡方法。物理髮泡主要採用一些碳氟化合物及其混合物,以及其它的低沸點液體,另外,直接注入氣體的物理髮泡法也在PP泡沫塑料的擠出成型過程中得到應用。影響擠出成型發泡的工藝參數主要包括:擠出壓力、擠出溫度、物料在擠出機中的滯留時間、口模軸向壓力等。一般來說,隨著擠出壓力的增加,泡孔尺寸減小,泡孔數量增加;高質量的發泡體只是在較窄的溫度範圍內才可能獲得。熔體溫度越高,聚合物熔體強度越低,泡內的發泡壓力就可能超過泡沫表面張力從而使泡體破裂。必須根據特定的聚合物體系進行優化,確定一個適宜的發泡溫度。延長物料在擠出機內的滯留時間,會使氣泡的數目增加。注射發泡成型

  注射發泡成型法屬於一次成型法,可簡化泡沫塑料製品的製造工序,其特點是產量高、質量好,特別適用於形狀比較複雜、尺寸精度要求較高的製品。影響注射成型泡沫塑料製品質量的主要有材料配方、成型設備及工藝條件三個因素。在材料配方和成型設備確定后,決定製品性能的主要因素是工藝條件。壓力、溫度和時間是最重要的工藝條件。聚合物熔體中所溶解的氣體能否遊離出來形成氣泡,熔體中已形成的氣泡能否穩定,這兩點與熔體壓力密切相關,因為熔體的壓力直接影響氣體在熔體中的溶解度。當熔體所受外界壓力增加,氣體在熔體中溶解度增加,熔體中過飽和氣體量減少,氣泡的半徑減小。壓力的改變對熔體中氣泡的增長或塌陷的影響非常敏感,通過控制壓力來調節發泡過程是非常有效的。聚合物的物理狀態是溫度的函數,確定適宜的溫度,對發泡成型非常重要,與溫度相關的主要工藝參數為料筒溫度、模具溫度。-般來說,提高熔體的出口溫度有利於氣泡的增長,但如果熔體溫度過高,不僅會導致聚合物降解,還會引起熔體粘度下降。總的來說,熔體溫度高,氣泡直徑增大,氣泡數量減少。製品的發泡倍數一般隨模溫的降低而下降,提高模溫可以改善熔體在模具中的流動條件,還可以改善製品的表面質量,提高製品的發泡倍數。但是冷卻定型的時間將延長,不利於提高勞動生產效率。注射速率對發泡製品的泡孔均勻性、發泡倍數及表面質量都有較大的影響。聚合物熔體高速充模,可以獲得大小均勻的泡孔,提高注射速率可以明顯增大製品的發泡倍數。模壓成型

  PP泡沫塑料還可以通過模壓成型工藝成型製品,泡沫塑料的模壓成型工藝可分為一步法和二步法。一步法的發泡過程是一次性完成的,物料經配料混合后,模壓成型坯,然後加熱加壓發泡製得泡沫塑料製品。二步法的基本程序與一步法相似,一次發泡后,一部分發泡劑分解使物料部分發泡,隨之冷卻,趁熱在常壓下進行第二次發泡。由於二步法發泡時物料的膨脹速率大大降低,發泡倍數可以加大。具體的模壓成型方法有多種,可視原材料的形成、製品的情況而定。比較典型的一種方法是PP發泡粒子的模壓熔結成型,先將閉孔的發泡PP加入模具中,壓入氣體,然後通入水蒸氣,使粒子熔融,形成製品。
  BASP、公司的Neopolen P系列PP泡沫塑料典型的成型工藝包括五個步驟:
  (1)充模 將多孔的泡沫PP粒子輸入模腔中,通過加壓使多孔粒子壓縮。
  (2)成型 模腔中的泡沫PP粒子經水蒸氣加熱,脹大並熔融。根據泡沫PP粒子的品種來選擇水蒸氣的入口壓力,一般控制在0.25-0.42MPa範圍內。
  (3)冷卻定型 為了保證製品脫模后不至於脹大或裂開,應冷卻至適當的溫度方能開模,脫模時間取決於PP泡沫塑料的密度及製品的壁厚。
  (4)脫模 製品通過機械方法或壓縮空氣脫模。
  (5)后處理 製品在80℃的環境中放置6h以上,進行熱處理併除去所吸水分。

3 聚丙烯泡沫塑料 -性能

  BASF公司的Neopolen P系列泡沫塑料的粒子呈球狀,以非交聯閉孔為主要結構。Neopolen P的製品質量輕,吸收衝擊載荷的能力強,發生形變后回復率高,抗變形能力及變形后的回復與方向無關,吸水率低,耐腐蝕性好,耐熱及隔熱性強。
  Neopolen P系列產品一般以粒子的形式供貨,其密度為20-85kg/m3,不含氟利昂等有害發泡劑,可用於接觸食物的場合,在一定的程度內可重複使用,乾淨的回收料可再次用於注塑或擠出。
  JSP公司的PP泡沫塑料也不含氟利昂等有害發泡劑,可回收,質量輕,吸收衝擊能量的能力優異,隔熱、阻燃性和尺寸穩定性好,耐腐蝕性強。
  GEFINEX化工有限公司的VESTOCELL系列PP泡沫塑料也不含氟利昂發泡劑,容易成型,在較寬的溫度範圍內均具有優良的衝擊性能。

4 聚丙烯泡沫塑料 -聚丙烯泡沫塑料的應用

  PP泡沫塑料在汽車製造業中可用作保險桿芯、側護板、門內板吸能保護墊、緩衝墊、頭梳、遮陽板、工具箱等。作為包裝材料可用於易碎物品和需防震的精密儀器的包裝,使其在顛簸的運輸過程中免遭損傷及破壞。作為安全防護材料可用作各種安全頭盔。另外,還可作為保溫、隔音效果好的建築材料應用於建築行業。
  據不完全統計,美國1999年PP泡沫塑料的消耗量為3.5萬t,歐洲為1.7萬t,日本為1萬t,亞洲其它國家為0.7萬t。JSP公司在世界各地建有多家生產PP泡沫塑料產品的工廠,其PP泡沫塑料產品在世界範圍內佔有很大的市場份額,在美國佔有70%的市場,在歐洲佔有40%的市場,在日本佔有60%的市場,在亞洲其它國家佔有50%的市場。美國將JSP公司的PP泡沫塑料主要用來製造汽車零部件,1996年已有63種(其中通用29種、克萊斯勒13種、福特8種)PP泡沫塑料的汽車零件進入汽車零部件市場。歐洲將JSP公司60%的PP泡沫塑料用於汽車零部件的製造,其餘40%主要用於包裝行業。1996年採用PP泡沫塑料製造的汽車零部件有25種,其中賓士3種、大眾5種、歐寶6種。日本使用JSP公司的PP泡沫塑料製造的汽車零部件達57種,其中尼桑17種、豐田15種、本田16種。亞洲其它國家將JSP公司70%的PP泡沫塑料用於汽車零部件的製造,30%左右用於包裝製品。

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