高熔体强度聚丙烯介绍

高熔体强度聚丙烯介绍

在欧美等发达国家，聚合物基发泡材料的年消耗量约占聚合物总消耗量的10%，并且以每年20%的速度增长。聚合物发泡材料具有密度小、比强度高、良好的隔热保温性以及节能环保等优点。聚合物发泡材料的应用从建筑、汽车到各种家庭生活用品，再到食品包装等各个领域，与我们的生活息息相关。

图1.高熔体强度PP的应用领域

在过去的50多年，聚合物基发泡材料市场主要由无定型聚合物，比如聚氨酯（PU），聚苯乙烯（PS），聚氯乙烯（PVC）等主导。聚丙烯是聚合物发泡材料市场的一个迟来者，这主要是由其微观分子结构中线性半结晶结构所决定，这种结构的聚合物在熔融发泡过程中缺少获得均匀、可控泡孔结构应有的拉伸流变性能。

为了解决PP的发泡问题，必须改善PP的熔体强度。目前主要有下列4种方法，即采用高熔体强度PP(HMSPP)、PP部分交联、PP共混改性、PP/无机物复合材料。

1、采用HMSPP

分子中含有支链结构的PP即为HMSPP。HMSPP的熔体强度一般是普通PP的1.5-15倍。长支链结构改变了普通PP所具有的应变软化的特征，改善了PP在加工过程中的缺陷。采用HMSPP进行发泡成型研究，发现HMSPP可以有效阻止气体流失，减少泡孔合并，提高PP泡沫塑料的体积膨胀率。

进行挤出发泡时，HMSPP所得制品与线性PP相比，泡孔密度小，泡孔合并现象少。用不同分子量的马来酸酐对PP进行接枝然后进行后处理，发现在一定范围内，PP的分子量越高，接枝后PP的热稳定性越好，熔体强度提高。

由于具有支链结构的HMSPP的熔体强度高，在发泡过程中泡孔不易合并或塌陷，开孔率低，泡孔结构好，因此对其开发利用具有很大意义。

2、PP部分交联

交联就是高分子链之间通过支链连结成一个三维空间网状结构。PP经过适当交联之后，熔体强度会有显著提高，交联的方法有辐射交联和化学交联两种。

3、PP共混改性

PP与其它聚合物共混改性可以获得良好的发泡性能，此技术受到了足够重视，发展很快，是当今研究的热点。

4、PP/无机物复合材料

PP与无机物共混后，其熔体强度提高。

图2.HMSPP的分子结构及熔融发泡行为

在线性聚丙烯中加入HMSPP是提高聚丙烯材料发泡性能最简单的方法。HMSPP 具有长链支化结构，这种结构材料的加入能够明显提高线性聚丙烯材料的流变性能，为制备微发泡聚丙烯材料提供了可能。聚丙烯发泡材料具有较宽范围的机械性能、热稳定性以及化学稳定性等传统发泡材料所不具备的优势。因此，聚丙烯发泡材料具有非常广阔的应用前景。

图3.高熔体强度PP的制备方法

HMSPP的分子设计主要体现在以上所说的三个方面即提高重均分子量与加宽分子量分布的掺混法、导入长支化结构的柱式反应器法（电子束辐照、过氧化物处理、反应挤出）及内反应器聚合法（直接共聚、大分子化）、交联法。

其中反应挤出即通过螺杆挤出机将聚丙烯与反应性单体熔融接枝来制备HMSPP。该方法由于其操作简便经济,适合工业化生产而成为目前采用的主要方法之一。

目前，这种长链支化结构的HMSPP生产技术被国际上少数几家大公司所垄断，售价较高，而我国在这方面无论研究还是生产均存在加大差距。因此，研制一种性能优异、外观良好的国产化的HMSPP已成为当务之急。