聚丙烯发泡材料的研究进展(1)
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作者简介： 陈佰全， 男， 现为湘潭大学化学学院高分子材料与工 程系硕士研究生， 主要从事高分子材料改性方面的研究。
同时 ， 在冷却阶段， 由于 ＰＰ 结晶放热 量 大 ， 体 系 黏 度 变低， 使得形成的气泡可能进一步被破坏。
人 们 采 用 了 各 种 方 法 来 改 进 ＰＰ 的 这 种 缺 点 ， 所 有的方法都具有相同的目的， 即提高体系在发泡时的 熔体强度。目前主要采用的方法有： 直接使用高熔体 强度 ＰＰ、化学交联和接枝、共混改性。本文以下将分别 对基于这三种方法的研究进展作简要介绍。
导致气泡孔径的增大。
间如果太长又会导致 ＰＰ 的降解， 而模压力和模温则
直接关系到熔体的黏度， 压力小、气泡的孔径大， 会导
２ 基于化学或辐射交联提高熔体强度的研究
致气体的逃逸； 压力太大的话， 外压释放时， 熔体无法
２．１ 化学交联提高熔体强度
承受内部气体的高压也会导致气泡的破裂。
由于我国高熔体强度 ＰＰ 的生产还是空白， 为增
ＥＰＩ７５５ 为吸热型发泡剂， 一旦受热停止， 发泡剂 就 会
破裂引起的。同时， 模压时间、压力以及温度都对制品
停止分解， 材料的形态体现为较小的泡孔。而 ＲＡ 属于
的发泡性能有很大影响： 模压时间的长短决定了发泡
放热型发泡剂， 在没有吸热的情况下仍可能继续分解，
剂的分解时间， 时间太短， 发泡剂不能完全分解， 而时
熔体流动的不稳定性， 最终产生熔
体破裂。从温度方面考虑， 一方面
温度越高， 气体在熔体中的溶解度
越低， 容易导致提前发泡， 另一方
除了直接采用高熔体强度的 ＰＰ 外， 为降低成本，
面， 温度越高， 熔体强度会降低， 不利于泡孔的形成， 因
可以利用其对普通 ＰＰ 进行共混改性， 以达到增加体
此机头温度应尽可能低。
２００６．Ｎｏ．１２ （总第 １４９ 期）
降低体系中 ＰＰ 的球晶尺寸并破坏 ＰＰ 结晶的规整性。 此体系用 ＣＯ２ 饱和后， 在 １７５℃下发泡 ３０ｓ， 可以得到 高质量的泡孔结构， 作者认为这与两相之间不相容， 界 面作用力弱， 导致气泡在相界面成核有关。相比而言， 单独的 ＰＥ 或 ＰＰ 在此条件下都不能得到好的发泡材。 Ｐ．Ｒａｃｈｔａｎａｐｕｎ［１７］等 则 对 不 同 熔 体 指 数 的 ＨＤＰＥ 与 ＰＰ 共混体系的发泡性能进行了研究， 同样采用先将样品 条制备好并用 ＣＯ２ 饱和， 然后在不同的条件下进行发 泡的方法。ＤＳＣ 分析显示， ＨＤＰＥ 的加入， 会降低体系 中两组分的结晶度， 导致体系熔点的降低。在不考虑其 他 条 件 的 情 况 下 ， ＨＤＰＥ／ＰＰ（ ３０∶７０） 体 系 的 发 泡 性 比 ＨＤＰＥ ＰＰ （ ５０∶５０） 体系好， 而最佳发泡条件为 １７５℃、 ３０ｓ。同时， 高熔体指数的 ＨＤＰＥ 对发泡有负面作用， 因 为过高的熔体指数会使体系在发泡过程中失去必须的 强度。因此泡孔形态的好坏、发泡率的高低不仅与发泡 的条件有关， 还与体系在发泡过程中的熔体强度密不 可分。
倍率以及材料韧性不及以共聚 ＰＰ 体系， 这主要是均
发现交联剂和交联助剂的用量直接影响泡沫制品的性
聚 ＰＰ 较高的结晶度决定的。当在以 ＨＭＳＰＰ／均聚 ＰＰＴ
能， 用量太小， 熔体强度不够， 用量太大则会产生凝胶
体系中加入第三组分弹性体乙烯辛烯共聚物（ ＰＯＥ）
化， 影响材料加工。在发泡剂的用量与制品性能图上，
系熔体强度的目的。刘振龙［３］等以质量分数为 １０％－
李迎春［７， ８］等以过氧化二异丙苯（ ＤＣＰ） 为交联剂，
１５％ＨＭＳＰＰ 分别与均聚和共聚 ＰＰ 进行共混。采用均
二乙烯基苯为助交联剂， ＡＣ 为发泡剂对 ＰＰ 模压板材
聚 ＰＰ 为树脂基体的材料具有较高的刚性， 但是发泡
的发泡进行了报道。他们首先对交联过程进行了研究，
目前共混改性当中研究较多的是 ＰＥ ＰＰ 体系， ＰＰ 和 ＰＥ 都为结晶度较高的聚合物， 两者不相容， ＰＥ 含 量较少时会作为分散相分散于 ＰＰ 基体中。温度升高 时， ＰＥ 熔点低先融化， ＰＰ 后融化， 使共混物的融程变 宽， 同时 ＰＥ 的熔体强度高于 ＰＰ， 因而可改进体系的熔 体强度。Ｓｕｓａｎ Ｅ ［１６］等在对 ＨＤＰＥ ＰＰ 体系的发泡和力 学性能研究中发现， ＨＤＰＥ（ ３０％） 分散在 ＰＰ 中会大大
２．２ 辐射交联提高熔体强度 随着核能的和平利用， 使通过辐射交联来提高 ＰＰ
熔体强度的方法变为可能， 与化学交联法相比， 辐射法 节能、工艺简单、条件容易控制， 是目前唯一已工业化 的方法， 也是高分子材料绿色化技术的一种发展趋势。 据报道［１２］， 美国 Ｓｃｈｅｖｅ 和日本 Ｙｏｓｈｉｉ 等人在无氧条件 下通过辐射得到了高熔体强度的 ＰＰ。我国北京化工研 究 院［１３］也 通 过 辐 照 交 联 支 化 方 法 成 功 研 制 出 高 熔 体 强 度的 ＰＰ， 它具有比普通 ＰＰ 高 ５０％以上的熔体强度， 发 泡倍率可 达 ２０ 倍 以 上 。 高 键 明［１４］等 采 用 辐 射 方 法 对 ＰＰ 交联改性， 并对其发泡性能进行了研究， 发现在辐 射交联过程中， 多官能团敏化剂的种类、浓度、辐射剂 量以及辐照后的热处理都对交联度有较大影响， 总的 来说当敏化剂为 １， ６ 一已二醇二丙烯酸酯（ ＨＤＤＡ） ， 含量为 ０．３％、辐射剂量为 ０．４ｋＧｙ 时具有最好的交联 效果， 并且当体系凝胶含量在 ３０％－ ４５％之间时具有最 高的发泡倍率（ １５ 倍以上） 。熊茂林等［１５］在 ＰＰ 中加入 １．０％的二官能团单体 ＳＲ２３１ 作为辐射敏化剂， 在氮气 环境中采用 １ＫＧｙ 剂量的 Ｃｏ－ γ 射线辐照， 结果 ＰＰ 熔 体强度显著提高， 且凝胶含量适中。
然而， 与非结晶 的 ＰＳ 相 比 ， 结 晶 ＰＰ 的 发 泡 温 度 范围窄， 发泡难度大。在熔点以下， 体系黏度大， 气泡 难以生成， 而在熔点以上， 体系黏度迅速下降， 熔体强 度低， 导致气体在体系中逃逸难以形成封闭的气泡。
— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——
必须注意的是， 化学交联或辐射交联受条件影响 大， 控制不当时， 很容易导致分子链的降解或者是出现 过度凝胶化， 这可能带来材料力学或性能降低的问题。
３ 基于对普通 ＰＰ 进行共混 填充改性的研究 除 了 以 上 两 种 获 得 高 熔 体 强 度 ＰＰ 的 途 径 外 ， 还
可以 通 过 共 混 或 复 合 填 充 的 方 式 来 改 善 ＰＰ 的 发 泡 性能。
方 少 明［９］采 用 ＡＣ 发 泡 剂 ， 交 联 剂 ＤＰＣ 以 及 一 些
加熔体强度， 国内在 ＰＰ 发泡方面的研究主要集中于 ＰＰ 的 化 学 交 联 上 。 王 兰 ［４］ 等 以 过 氧 化 二 异 丙 苯 （ ＤＣＰ） 为交联剂， 二乙烯基苯为助交联剂研究了发泡
偶联剂、发泡成核剂和助发泡剂， 对 ＣａＣＯ３ 交联 ＰＰ 复 合体系的注射成型进行了研究。大量 ＣａＣＯ３（ ８０％） 的 加入一方面提高了熔体的黏度， 有利于气泡的稳定， 另
后， 可以增加发泡倍率， 改善发泡材料的韧性。此外， 文
存在一个最优值， 制品的冲击强度首先随发泡剂用量
章对三种不同的化学发泡剂的发泡效果进行了对比，
的增加而增加， 达到最大值后， 性能反而随之下降， 这
它 分 别 是 ＨＰ － ２０Ｐ、ＥＰＩ７５５ 和 ＲＡ。 其 中 ＨＰ － ２０Ｐ、 通常是由于发泡剂含量太大， 气体体积增加导致气孔
２００６ ／ １２ ５５
ＤＥＣＥＭＢＥＲ 综 述
表 １ 高熔体强度 Ｐ Ｐ 与普通 Ｐ Ｐ 的主要性能比较［１］
泡， 导致熔体在离开机头后爆炸式 膨胀而引起熔体破裂。同时， 螺杆
的转速也对制品质量有很大影响，
转速太低， 机头处的背压低， 容易
发生提前发泡， 而当其转速过高
时， 则会产生熔体滑移现象， 导致
ＰＰ 挤出型材的性能受各组分以及工艺条件的影响， 通 过设计正交配方实验方案， 发现按照用量对制品拉伸
一方面针状的 ＣａＣＯ３ 粒子能有效的阻止裂纹的发展， 降低材料对缺口冲击的敏感性。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
强度影响最大的因素分别为： ＡＣ 发泡剂、交联剂、成
除了采用常规的交联剂对 ＰＰ 分子进行交联以提
核 剂 以 及 发 泡 助 剂 ＰｂＳｔ。 徐 志 娟 ［５， ６］ 等 利 用 发 泡 剂
１ 基于高熔体强度聚丙烯树脂的研究 使聚丙烯具有良好的发泡性能最直接也是最简
单 的 方 法 就 是 采 用 高 熔 体 强 度 的 支 化 ＰＰ 树 脂 （ ＨＭＳＰＰ） 作为发泡材料或主要组分。支化 ＰＰ 树脂具 有 比 普 通 ＰＰ 更 高 的 熔 体 强 度 ， 它 最 先 由 比 利 时 的 Ｍｏｎｔｅｌｌ 公司开发出来并实现工业化， 该公司生 产 的 Ｐｒｏ－ ｆａｘＰＦ－ ８１４ 树 脂 具 有 比 普 通 线 性 ＰＰ 高 出 ９ 倍 的 熔体强度（ 与普通 ＰＰ 的性能对比见表 １） 。此后， 其它 一些国家和公司（ 如韩国的三星综合化学公司、ＩＣＩ 公 司 、Ｃｈｉｓｓｏ Ａｍｅｒｉｃａ 等 ） 也 相 继 开 发 出 了 大 量 的 ＨＭＳＰＰ 产品， 目前已在这些地区广泛应用。郦华兴［２］等 对国外 ＰＰ 材料挤出发泡的研究进行了报道。对比了 线 性 ＰＰ （ Ｐｈｉｌｌｉｐｓ： Ｍａｒｌｅｘ ＨＮＺ － Ｏ２Ｏ） 和 支 化 ＰＰ （ Ｈｉｍｏｎｔ： Ｐｒｏ－ ＦａｘＰＥ－ ８１４） 的挤出物理发泡性能。在相 同的实验条件下， 两种材料的发泡特性体现出巨大的 差异 ： 线性 ＰＰ 发泡时， 即使采用水急 冷 ， 气 泡 的 开 孔 率仍然很高， 且泡孔彼此相连， 而支化 ＰＰ 的气泡合并 现象很少。由此可见熔体强度对发泡性能的影响十分 明显。
高熔体强度外， 还可以对 ＰＰ 主链进行接枝。Ｇ．Ｊ．Ｎａｍ［１０］
（ ＡＣ） 、交 联 剂（ ＤＣＰ） 研 究 了 ＰＰ 在 挤 出 发 泡 过 程 中
通过反应挤出接枝， 对线性 ＰＰ 和接枝 ＰＰ 的流变学性
工艺条件的影响， 发现挤出机头的设计对制品的发泡
能和挤出发泡进行了比较， 发现长链接枝可以大大提
２００６．Ｎｏ．１２ （总第 １４９ 期）
聚丙烯发泡材料的研究进展
陈佰全 戴文利 汤红霞
湘潭大学化学学院高分子材料与工程系 湖南 湘潭 ４１１１０５
摘 要： 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。 关键词： 聚丙烯 发泡 熔体强度
形态有重要影响， 如果机头口模设计不合理， 导致螺杆 和机头之间出现压力损失， 很容易引起熔体的提前发
高 ＰＰ 的零剪切粘度（ η０） 、抗熔垂性和拉伸变硬性。 反映在发泡性能上， 就使得材料具有更好的泡孔形态
５６
２００６ ／ １２
和尺寸， 以及更高 的 发 泡 倍 率 。 黎 勇［１１］等 对 接 枝 改 性 ＰＰ 的发泡进行了研究， 采用过氧化物作为引发剂、线 性不饱和聚酯作为支链， 在双螺杆挤出机上进行反应 挤出， 红外分析表明， 接枝率可达 ８９．３％。接枝能改善 ＰＰ 的流变性能， 降低结晶度， 使熔体强度对温度的敏 感性下降， 从而拓宽了材料的发泡温度范围。
泡沫塑料是塑料中含有大量气孔的材料， 与未发 泡塑料制品相比， 它具有质 量 轻 、成 本 低 、导 热 率 小 、 比强度高、隔音、能吸收大量冲击能量等优点， 广泛应 用于包装、运输、汽车、保温、建筑等材料。在一些工业 发达国家， 发泡塑料的生产已经成为一种重要的工业 行业。
常见的泡沫 塑 料 主 要 包 括 聚 氨 酯（ ＰＵ） 、聚 苯 乙 烯（ ＰＳ） 和聚烯烃三大类。其中聚苯乙烯发泡制品难 降解、回收困难 ， 是 世 界 公 认 的“ 白 色 污 染 ”， 联 合 国 环保组织已于 ２００５ 年宣布在全世界范围内停止它的 生产和使用。而以聚氨酯为材料的发泡塑料， 由于在 发泡过程中会产生有毒的异氰酸酯残留物、不能回 收， 也限制了它的发展。相对而言， 聚烯烃， 尤其是聚 丙烯发泡塑料存在很多优点， 比如其具有优良的耐热 性（ 最高使用温度可达 １３０℃） ， 常 温 下 较 高 的 韧 性 、 拉伸强度和冲击强度， 优异的耐微波性和可降解性， 以及从挤出发泡到热成型总的加工成本低于发泡 ＰＳ 等， 引起了人们的高度重视。作为发泡 ＰＳ 的优良替代 品， 在日 本 、美 国 、德 国 等 世 界 发 达 国 家 得 到 了 大 力 发展。
同时 ， 在冷却阶段， 由于 ＰＰ 结晶放热 量 大 ， 体 系 黏 度 变低， 使得形成的气泡可能进一步被破坏。
人 们 采 用 了 各 种 方 法 来 改 进 ＰＰ 的 这 种 缺 点 ， 所 有的方法都具有相同的目的， 即提高体系在发泡时的 熔体强度。目前主要采用的方法有： 直接使用高熔体 强度 ＰＰ、化学交联和接枝、共混改性。本文以下将分别 对基于这三种方法的研究进展作简要介绍。
导致气泡孔径的增大。
间如果太长又会导致 ＰＰ 的降解， 而模压力和模温则
直接关系到熔体的黏度， 压力小、气泡的孔径大， 会导
２ 基于化学或辐射交联提高熔体强度的研究
致气体的逃逸； 压力太大的话， 外压释放时， 熔体无法
２．１ 化学交联提高熔体强度
承受内部气体的高压也会导致气泡的破裂。
由于我国高熔体强度 ＰＰ 的生产还是空白， 为增
ＥＰＩ７５５ 为吸热型发泡剂， 一旦受热停止， 发泡剂 就 会
破裂引起的。同时， 模压时间、压力以及温度都对制品
停止分解， 材料的形态体现为较小的泡孔。而 ＲＡ 属于
的发泡性能有很大影响： 模压时间的长短决定了发泡
放热型发泡剂， 在没有吸热的情况下仍可能继续分解，
剂的分解时间， 时间太短， 发泡剂不能完全分解， 而时
熔体流动的不稳定性， 最终产生熔
体破裂。从温度方面考虑， 一方面
温度越高， 气体在熔体中的溶解度
越低， 容易导致提前发泡， 另一方
除了直接采用高熔体强度的 ＰＰ 外， 为降低成本，
面， 温度越高， 熔体强度会降低， 不利于泡孔的形成， 因
可以利用其对普通 ＰＰ 进行共混改性， 以达到增加体
此机头温度应尽可能低。
２００６．Ｎｏ．１２ （总第 １４９ 期）
降低体系中 ＰＰ 的球晶尺寸并破坏 ＰＰ 结晶的规整性。 此体系用 ＣＯ２ 饱和后， 在 １７５℃下发泡 ３０ｓ， 可以得到 高质量的泡孔结构， 作者认为这与两相之间不相容， 界 面作用力弱， 导致气泡在相界面成核有关。相比而言， 单独的 ＰＥ 或 ＰＰ 在此条件下都不能得到好的发泡材。 Ｐ．Ｒａｃｈｔａｎａｐｕｎ［１７］等 则 对 不 同 熔 体 指 数 的 ＨＤＰＥ 与 ＰＰ 共混体系的发泡性能进行了研究， 同样采用先将样品 条制备好并用 ＣＯ２ 饱和， 然后在不同的条件下进行发 泡的方法。ＤＳＣ 分析显示， ＨＤＰＥ 的加入， 会降低体系 中两组分的结晶度， 导致体系熔点的降低。在不考虑其 他 条 件 的 情 况 下 ， ＨＤＰＥ／ＰＰ（ ３０∶７０） 体 系 的 发 泡 性 比 ＨＤＰＥ ＰＰ （ ５０∶５０） 体系好， 而最佳发泡条件为 １７５℃、 ３０ｓ。同时， 高熔体指数的 ＨＤＰＥ 对发泡有负面作用， 因 为过高的熔体指数会使体系在发泡过程中失去必须的 强度。因此泡孔形态的好坏、发泡率的高低不仅与发泡 的条件有关， 还与体系在发泡过程中的熔体强度密不 可分。
倍率以及材料韧性不及以共聚 ＰＰ 体系， 这主要是均
发现交联剂和交联助剂的用量直接影响泡沫制品的性
聚 ＰＰ 较高的结晶度决定的。当在以 ＨＭＳＰＰ／均聚 ＰＰＴ
能， 用量太小， 熔体强度不够， 用量太大则会产生凝胶
体系中加入第三组分弹性体乙烯辛烯共聚物（ ＰＯＥ）
化， 影响材料加工。在发泡剂的用量与制品性能图上，
系熔体强度的目的。刘振龙［３］等以质量分数为 １０％－
李迎春［７， ８］等以过氧化二异丙苯（ ＤＣＰ） 为交联剂，
１５％ＨＭＳＰＰ 分别与均聚和共聚 ＰＰ 进行共混。采用均
二乙烯基苯为助交联剂， ＡＣ 为发泡剂对 ＰＰ 模压板材
聚 ＰＰ 为树脂基体的材料具有较高的刚性， 但是发泡
的发泡进行了报道。他们首先对交联过程进行了研究，
目前共混改性当中研究较多的是 ＰＥ ＰＰ 体系， ＰＰ 和 ＰＥ 都为结晶度较高的聚合物， 两者不相容， ＰＥ 含 量较少时会作为分散相分散于 ＰＰ 基体中。温度升高 时， ＰＥ 熔点低先融化， ＰＰ 后融化， 使共混物的融程变 宽， 同时 ＰＥ 的熔体强度高于 ＰＰ， 因而可改进体系的熔 体强度。Ｓｕｓａｎ Ｅ ［１６］等在对 ＨＤＰＥ ＰＰ 体系的发泡和力 学性能研究中发现， ＨＤＰＥ（ ３０％） 分散在 ＰＰ 中会大大
２．２ 辐射交联提高熔体强度 随着核能的和平利用， 使通过辐射交联来提高 ＰＰ
熔体强度的方法变为可能， 与化学交联法相比， 辐射法 节能、工艺简单、条件容易控制， 是目前唯一已工业化 的方法， 也是高分子材料绿色化技术的一种发展趋势。 据报道［１２］， 美国 Ｓｃｈｅｖｅ 和日本 Ｙｏｓｈｉｉ 等人在无氧条件 下通过辐射得到了高熔体强度的 ＰＰ。我国北京化工研 究 院［１３］也 通 过 辐 照 交 联 支 化 方 法 成 功 研 制 出 高 熔 体 强 度的 ＰＰ， 它具有比普通 ＰＰ 高 ５０％以上的熔体强度， 发 泡倍率可 达 ２０ 倍 以 上 。 高 键 明［１４］等 采 用 辐 射 方 法 对 ＰＰ 交联改性， 并对其发泡性能进行了研究， 发现在辐 射交联过程中， 多官能团敏化剂的种类、浓度、辐射剂 量以及辐照后的热处理都对交联度有较大影响， 总的 来说当敏化剂为 １， ６ 一已二醇二丙烯酸酯（ ＨＤＤＡ） ， 含量为 ０．３％、辐射剂量为 ０．４ｋＧｙ 时具有最好的交联 效果， 并且当体系凝胶含量在 ３０％－ ４５％之间时具有最 高的发泡倍率（ １５ 倍以上） 。熊茂林等［１５］在 ＰＰ 中加入 １．０％的二官能团单体 ＳＲ２３１ 作为辐射敏化剂， 在氮气 环境中采用 １ＫＧｙ 剂量的 Ｃｏ－ γ 射线辐照， 结果 ＰＰ 熔 体强度显著提高， 且凝胶含量适中。
然而， 与非结晶 的 ＰＳ 相 比 ， 结 晶 ＰＰ 的 发 泡 温 度 范围窄， 发泡难度大。在熔点以下， 体系黏度大， 气泡 难以生成， 而在熔点以上， 体系黏度迅速下降， 熔体强 度低， 导致气体在体系中逃逸难以形成封闭的气泡。
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必须注意的是， 化学交联或辐射交联受条件影响 大， 控制不当时， 很容易导致分子链的降解或者是出现 过度凝胶化， 这可能带来材料力学或性能降低的问题。
３ 基于对普通 ＰＰ 进行共混 填充改性的研究 除 了 以 上 两 种 获 得 高 熔 体 强 度 ＰＰ 的 途 径 外 ， 还
可以 通 过 共 混 或 复 合 填 充 的 方 式 来 改 善 ＰＰ 的 发 泡 性能。
方 少 明［９］采 用 ＡＣ 发 泡 剂 ， 交 联 剂 ＤＰＣ 以 及 一 些
加熔体强度， 国内在 ＰＰ 发泡方面的研究主要集中于 ＰＰ 的 化 学 交 联 上 。 王 兰 ［４］ 等 以 过 氧 化 二 异 丙 苯 （ ＤＣＰ） 为交联剂， 二乙烯基苯为助交联剂研究了发泡
偶联剂、发泡成核剂和助发泡剂， 对 ＣａＣＯ３ 交联 ＰＰ 复 合体系的注射成型进行了研究。大量 ＣａＣＯ３（ ８０％） 的 加入一方面提高了熔体的黏度， 有利于气泡的稳定， 另
后， 可以增加发泡倍率， 改善发泡材料的韧性。此外， 文
存在一个最优值， 制品的冲击强度首先随发泡剂用量
章对三种不同的化学发泡剂的发泡效果进行了对比，
的增加而增加， 达到最大值后， 性能反而随之下降， 这
它 分 别 是 ＨＰ － ２０Ｐ、ＥＰＩ７５５ 和 ＲＡ。 其 中 ＨＰ － ２０Ｐ、 通常是由于发泡剂含量太大， 气体体积增加导致气孔
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ＤＥＣＥＭＢＥＲ 综 述
表 １ 高熔体强度 Ｐ Ｐ 与普通 Ｐ Ｐ 的主要性能比较［１］
泡， 导致熔体在离开机头后爆炸式 膨胀而引起熔体破裂。同时， 螺杆
的转速也对制品质量有很大影响，
转速太低， 机头处的背压低， 容易
发生提前发泡， 而当其转速过高
时， 则会产生熔体滑移现象， 导致
ＰＰ 挤出型材的性能受各组分以及工艺条件的影响， 通 过设计正交配方实验方案， 发现按照用量对制品拉伸
一方面针状的 ＣａＣＯ３ 粒子能有效的阻止裂纹的发展， 降低材料对缺口冲击的敏感性。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
强度影响最大的因素分别为： ＡＣ 发泡剂、交联剂、成
除了采用常规的交联剂对 ＰＰ 分子进行交联以提
核 剂 以 及 发 泡 助 剂 ＰｂＳｔ。 徐 志 娟 ［５， ６］ 等 利 用 发 泡 剂
１ 基于高熔体强度聚丙烯树脂的研究 使聚丙烯具有良好的发泡性能最直接也是最简
单 的 方 法 就 是 采 用 高 熔 体 强 度 的 支 化 ＰＰ 树 脂 （ ＨＭＳＰＰ） 作为发泡材料或主要组分。支化 ＰＰ 树脂具 有 比 普 通 ＰＰ 更 高 的 熔 体 强 度 ， 它 最 先 由 比 利 时 的 Ｍｏｎｔｅｌｌ 公司开发出来并实现工业化， 该公司生 产 的 Ｐｒｏ－ ｆａｘＰＦ－ ８１４ 树 脂 具 有 比 普 通 线 性 ＰＰ 高 出 ９ 倍 的 熔体强度（ 与普通 ＰＰ 的性能对比见表 １） 。此后， 其它 一些国家和公司（ 如韩国的三星综合化学公司、ＩＣＩ 公 司 、Ｃｈｉｓｓｏ Ａｍｅｒｉｃａ 等 ） 也 相 继 开 发 出 了 大 量 的 ＨＭＳＰＰ 产品， 目前已在这些地区广泛应用。郦华兴［２］等 对国外 ＰＰ 材料挤出发泡的研究进行了报道。对比了 线 性 ＰＰ （ Ｐｈｉｌｌｉｐｓ： Ｍａｒｌｅｘ ＨＮＺ － Ｏ２Ｏ） 和 支 化 ＰＰ （ Ｈｉｍｏｎｔ： Ｐｒｏ－ ＦａｘＰＥ－ ８１４） 的挤出物理发泡性能。在相 同的实验条件下， 两种材料的发泡特性体现出巨大的 差异 ： 线性 ＰＰ 发泡时， 即使采用水急 冷 ， 气 泡 的 开 孔 率仍然很高， 且泡孔彼此相连， 而支化 ＰＰ 的气泡合并 现象很少。由此可见熔体强度对发泡性能的影响十分 明显。
高熔体强度外， 还可以对 ＰＰ 主链进行接枝。Ｇ．Ｊ．Ｎａｍ［１０］
（ ＡＣ） 、交 联 剂（ ＤＣＰ） 研 究 了 ＰＰ 在 挤 出 发 泡 过 程 中
通过反应挤出接枝， 对线性 ＰＰ 和接枝 ＰＰ 的流变学性
工艺条件的影响， 发现挤出机头的设计对制品的发泡
能和挤出发泡进行了比较， 发现长链接枝可以大大提
２００６．Ｎｏ．１２ （总第 １４９ 期）
聚丙烯发泡材料的研究进展
陈佰全 戴文利 汤红霞
湘潭大学化学学院高分子材料与工程系 湖南 湘潭 ４１１１０５
摘 要： 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。 关键词： 聚丙烯 发泡 熔体强度
形态有重要影响， 如果机头口模设计不合理， 导致螺杆 和机头之间出现压力损失， 很容易引起熔体的提前发
高 ＰＰ 的零剪切粘度（ η０） 、抗熔垂性和拉伸变硬性。 反映在发泡性能上， 就使得材料具有更好的泡孔形态
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和尺寸， 以及更高 的 发 泡 倍 率 。 黎 勇［１１］等 对 接 枝 改 性 ＰＰ 的发泡进行了研究， 采用过氧化物作为引发剂、线 性不饱和聚酯作为支链， 在双螺杆挤出机上进行反应 挤出， 红外分析表明， 接枝率可达 ８９．３％。接枝能改善 ＰＰ 的流变性能， 降低结晶度， 使熔体强度对温度的敏 感性下降， 从而拓宽了材料的发泡温度范围。
泡沫塑料是塑料中含有大量气孔的材料， 与未发 泡塑料制品相比， 它具有质 量 轻 、成 本 低 、导 热 率 小 、 比强度高、隔音、能吸收大量冲击能量等优点， 广泛应 用于包装、运输、汽车、保温、建筑等材料。在一些工业 发达国家， 发泡塑料的生产已经成为一种重要的工业 行业。
常见的泡沫 塑 料 主 要 包 括 聚 氨 酯（ ＰＵ） 、聚 苯 乙 烯（ ＰＳ） 和聚烯烃三大类。其中聚苯乙烯发泡制品难 降解、回收困难 ， 是 世 界 公 认 的“ 白 色 污 染 ”， 联 合 国 环保组织已于 ２００５ 年宣布在全世界范围内停止它的 生产和使用。而以聚氨酯为材料的发泡塑料， 由于在 发泡过程中会产生有毒的异氰酸酯残留物、不能回 收， 也限制了它的发展。相对而言， 聚烯烃， 尤其是聚 丙烯发泡塑料存在很多优点， 比如其具有优良的耐热 性（ 最高使用温度可达 １３０℃） ， 常 温 下 较 高 的 韧 性 、 拉伸强度和冲击强度， 优异的耐微波性和可降解性， 以及从挤出发泡到热成型总的加工成本低于发泡 ＰＳ 等， 引起了人们的高度重视。作为发泡 ＰＳ 的优良替代 品， 在日 本 、美 国 、德 国 等 世 界 发 达 国 家 得 到 了 大 力 发展。