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聚丙烯泡沫塑料的成型、性能及其应用

悬赏币:0 发布者:xincailiao 发布日期:2008/12/22 有效期:0天 状态:已解决

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标准答案

聚丙烯泡沫塑料的成型、性能及其应用


    近年来,泡沫塑料的发展很快,在美国、日本、欧洲等国家和地区,无论是产量还是品种都在迅速增加。已实现工业化生产的泡沫塑料有聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PUR)、ABS、酚醛、脲醛、环氧树脂、聚碳酸酯(PC)等。聚丙烯(PP)性能较好,价格低廉,通过物理或化学发泡可以制得PP泡沫塑料,自1982年JSP公司首先开发成功PP泡沫塑料以来,目前在世界范围内已有JSP、BASF、GEFINEX等公司的多家工厂都在生产PP泡沫塑料,年销售量已达到数十万吨。
     1 聚丙烯泡沫塑料的成型
     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。物理发泡则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。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。
    泡沫塑料的发泡过程一般可以分为二个阶段:首先是在塑料熔体或液体中形成大量均匀、细密的气泡核,然后再膨胀成为所要求的泡体结构,最后固化定型将泡体结构固定下来,得到泡沫塑料。
    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或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。一般来说,随着挤出压力的增加,泡孔尺寸减小,泡孔数量增加;高质量的发泡体只是在较窄的温度范围内才可能获得。熔体温度越高,聚合物熔体强度越低,泡内的发泡压力就可能超过泡沫表面张力从而使泡体破裂。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。延长物料在挤出机内的滞留时间,会使气泡的数目增加。
     注射发泡成型法属于一次成型法,可简化泡沫塑料制品的制造工序,其特点是产量高、质量好,特别适用于形状比较复杂、尺寸精度要求较高的制品。影响注射成型泡沫塑料制品质量的主要有材料配方、成型设备及工艺条件三个因素。在材料配方和成型设备确定后,决定制品性能的主要因素是工艺条件。压力、温度和时间是最重要的工艺条件。聚合物熔体中所溶解的气体能否游离出来形成气泡,熔体中已形成的气泡能否稳定,这两点与熔体压力密切相关,因为熔体的压力直接影响气体在熔体中的溶解度。当熔体所受外界压力增加,气体在熔体中溶解度增加,熔体中过饱和气体量减少,气泡的半径减小。压力的改变对熔体中气泡的增长或塌陷的影响非常敏感,通过控制压力来调节发泡过程是非常有效的。聚合物的物理状态是温度的函数,确定适宜的温度,对发泡成型非常重要,与温度相关的主要工艺参数为料筒温度、模具温度。-般来说,提高熔体的出口温度有利于气泡的增长,但如果熔体温度过高,不仅会导致聚合物降解,还会引起熔体粘度下降。总的来说,熔体温度高,气泡直径增大,气泡数量减少。制品的发泡倍数一般随模温的降低而下降,提高模温可以改善熔体在模具中的流动条件,还可以改善制品的表面质量,提高制品的发泡倍数。但是冷却定型的时间将延长,不利于提高劳动生产效率。注射速率对发泡制品的泡孔均匀性、发泡倍数及表面质量都有较大的影响。聚合物熔体高速充模,可以获得大小均匀的泡孔,提高注射速率可以明显增大制品的发泡倍数。
    PP泡沫塑料还可以通过模压成型工艺成型制品,泡沫塑料的模压成型工艺可分为一步法和二步法。一步法的发泡过程是一次性完成的,物料经配料混合后,模压成型坯,然后加热加压发泡制得泡沫塑料制品。二步法的基本程序与一步法相似,一次发泡后,一部分发泡剂分解使物料部分发泡,随之冷却,趁热在常压下进行第二次发泡。由于二步法发泡时物料的膨胀速率大大降低,发泡倍数可以加大。具体的模压成型方法有多种,可视原材料的形成、制品的情况而定。比较典型的一种方法是PP发泡粒子的模压熔结成型,先将闭孔的发泡PP加入模具中,压入气体,然后通入水蒸气,使粒子熔融,形成制品。
    BASP、公司的Neopolen P系列PP泡沫塑料典型的成型工艺包括五个步骤:
    (1)充模  将多孔的泡沫PP粒子输入模腔中,通过加压使多孔粒子压缩。
    (2)成型  模腔中的泡沫PP粒子经水蒸气加热,胀大并熔融。根据泡沫PP粒子的品种来选择水蒸气的入口压力,一般控制在0.25-0.42MPa范围内。
    (3)冷却定型为了保证制品脱模后不至于胀大或裂开,应冷却至适当的温度方能开模,脱模时间取决于PP泡沫塑料的密度及制品的壁厚。
    (4)脱模制品通过机械方法或压缩空气脱模。
    (5)后处理制品在80℃的环境中放置6h以上,进行热处理并除去所吸水分。
     2  聚丙烯泡沫塑料的性能
    BASF公司的Neopolen P系列泡沫塑料的粒子呈球状,以非交联闭孔为主要结构。Neopolen P的制品质量轻,吸收冲击载荷的能力强,发生形变后回复率高,抗变形能力及变形后的回复与方向无关,吸水率低,耐腐蚀性好,耐热及隔热性强。
    Neopolen P系列产品一般以粒子的形式供货,其密度为20-85kg/m3,不含氟利昂等有害发泡剂,可用于接触食物的场合,在一定的程度内可重复使用,干净的回收料可再次用于注塑或挤出。
    JSP公司的PP泡沫塑料也不含氟利昂等有害发泡剂,可回收,质量轻,吸收冲击能量的能力优异,隔热、阻燃性和尺寸稳定性好,耐腐蚀性强。
    PP泡沫塑料在汽车制造业中可用作保险杆芯、侧护板、门内板吸能保护垫、缓冲垫、头梳、遮阳板、工具箱等。作为包装材料可用于易碎物品和需防震的精密仪器的包装,使其在颠簸的运输过程中免遭损伤及破坏。作为安全防护材料可用作各种安全头盔。另外,还可作为保温、隔音效果好的建筑材料应用于建筑行业。
    据不完全统计,美国1999年PP泡沫塑料的消耗量为3.5万t,欧洲为1.7万t,日本为1万t,亚洲其它国家为0.7万t。JSP公司在世界各地建有多家生产PP泡沫塑料产品的工厂,其PP泡沫塑料产品在世界范围内占有很大的市场份额,在美国占有70%的市场,在欧洲占有40%的市场,在日本占有60%的市场,在亚洲其它国家占有50%的市场。美国将JSP公司的PP泡沫塑料主要用来制造汽车零部件,1996年已有63种(其中通用29种、克莱斯勒13种、福特8种)PP泡沫塑料的汽车零件进入汽车零部件市场。欧洲将JSP公司60%的PP泡沫塑料用于汽车零部件的制造,其余40%主要用于包装行业。1996年采用PP泡沫塑料制造的汽车零部件有25种,其中奔驰3种、大众5种、欧宝6种。日本使用JSP公司的PP泡沫塑料制造的汽车零部件达57种,其中尼桑17种、丰田15种、本田16种。亚洲其它国家将JSP公司70%的PP泡沫塑料用于汽车零部件的制造,30%左右用于包装制品。  

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已被采纳为答案 回答者:yhyl | 2008/12/22
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回答者:yhyl | 2008/12/22
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