聚烯烴發(fā)泡母粒的研制及生產(chǎn)現狀與展望

文章編號:1005-360(2008)03008805聚烯烴發(fā)泡母粒的研制及生產(chǎn)現狀與展望Actuality and Prospect of research and Development of FoamingMaster Batch of polyolefin郭娟2,劉長(cháng)維',張進(jìn)2 Guo Juan2, Liu Changwei, Zhang Jin2京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,北京100029可北理工大學(xué),河北唐山0630091. College of Matenals Science and Engineenng. Beiing University of Technology, Being 100029, China2. Hebei Polytechnic University, Tangshan 063009, China摘要:述了裁泡母粒的組成發(fā)泡劑、分散劑、就體制脂和腦發(fā)海劑的選用鼠則及對發(fā)泡母粒性能的影響:分析了近年來(lái)發(fā)泡母粒的生產(chǎn)應用狀況晨置了發(fā)泡母粒的應用動(dòng)向。e Abstract: It expounded the composition of the foaming master batch, the choosing principle of vesicantdispersant, barrier resin and assistant vesicant as well as their effects on the properties offoaming master batch. it also analyzed the production and application of foaming master batchin recent years, and predicted the application trend of foaming master batch垂關(guān)鍵詞:聚烴;發(fā)泡母粒;分散劑:發(fā)泡劑●中圖分類(lèi)號:TQ3251非文獻標識碼:An Key words: Polyolefin; Foaming master batch; Dispersant; Vesicant普通發(fā)泡劑在加工泡沫塑料時(shí)存在分散性發(fā)泡母粒一般由發(fā)泡劑、分散劑、載體樹(shù)脂差、粉塵飛揚、計量不準等缺陷,因此工業(yè)生助發(fā)泡劑4部分組成產(chǎn)中常采用改性發(fā)泡劑來(lái)提高其加工性能,即將發(fā)泡劑制成發(fā)泡母粒用于生產(chǎn)泡沫塑料制品。將11發(fā)泡劑選擇聚合物基體、載體樹(shù)脂、發(fā)泡劑、分散劑、發(fā)泡助劑、加工助劑等配制成高濃度分散體,用雙螺發(fā)泡劑可分為物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑。按桿擠出機加工成發(fā)泡母粒。發(fā)泡母粒的使用不僅:發(fā)泡劑的分子組成,可分為無(wú)機發(fā)泡劑和有機發(fā)簡(jiǎn)化了泡沫塑料制品生產(chǎn)工藝,而且具有許多優(yōu)}泡劑2。點(diǎn),如節省原料,減少對設備的磨損,提高生產(chǎn)物理發(fā)泡劑又稱(chēng)揮發(fā)性發(fā)泡劑,一般是能夠效率,減輕制品質(zhì)量、提高制品剛度和尺寸精度、}溶于樹(shù)脂的低沸點(diǎn)液體或易升華的固體,在塑料防止縮孔與變形等。目前母?；殉蔀榘l(fā)泡劑偶發(fā)泡過(guò)程中,僅是物理狀態(tài)發(fā)生了變化,化學(xué)組氮二甲酰胺(AC)的改性趨勢之一,它對推動(dòng)泡;成不變。使用物理發(fā)泡劑生產(chǎn)泡沫制品,發(fā)泡溫沫塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展起了很大作用。度低,發(fā)泡工藝簡(jiǎn)單,成本低,缺點(diǎn)是發(fā)氣量不大。常V凵中國煤化工己烷、三氯氟甲烷1發(fā)泡母粒的組成及性能CNMHG以下即為氣體,因CFC-11對大氣臭氧層具有破壞作用,因此其最常s[收贏(yíng)漢搞123用的替代產(chǎn)品為一氟二氯乙烷(HCFC-141b)因表面形成一個(gè)吸附層,以降低其表面能,使發(fā)泡化學(xué)發(fā)泡劑是加熱時(shí)能分解放出氣體的物:劑粒子再碰撞也不會(huì )再次凝聚6;三是發(fā)泡母粒質(zhì)。與物理發(fā)泡劑相比,用化學(xué)發(fā)泡劑生產(chǎn)的泡在加工中易于均勻分散,選用分散劑時(shí)要求其具沫塑料成本相對較高,工藝較復雜,但其制品性氵有較低的熔點(diǎn)和熔體黏度。目前生產(chǎn)泡沫制品常能較好?；瘜W(xué)發(fā)泡劑包括無(wú)機發(fā)泡劑、有機發(fā)泡采用的分散劑有固體石蠟、硬脂酸及其鹽類(lèi)等,劑和反應型發(fā)泡劑。無(wú)機發(fā)泡劑的典型代表是:采用硬脂酸作分散劑,能同時(shí)起到潤滑作用。另碳酸氫鈉(NalH(O3)和碳酸銨。有機發(fā)泡劑主要}外也可選用復合型分散劑。有偶氮類(lèi)、磺酰肼類(lèi)、亞硝基類(lèi)化合物等,用量近年來(lái),在制備功能母粒時(shí),一些學(xué)者對母較多的是AC和4,4’-氧二苯磺酰肼(OBSH)粒中的分散劑進(jìn)行了深入研究。丁長(cháng)坤等在制為了得到較理想的發(fā)泡制品,單一發(fā)泡劑難備抗靜電聚丙烯母粒時(shí),發(fā)現分散劑聚乙烯蠟還以滿(mǎn)足發(fā)泡成型的要求,通常將幾種發(fā)泡劑配合:具有增塑作用,該作用可促進(jìn)聚丙烯大分子鏈段使用,制成復合發(fā)泡劑,以達到溶解性、放熱性、:的運動(dòng),并指出分子量低的分散劑對結晶熱焓的分散性及分解溫度、發(fā)氣量等性能的均衡。例:影響較大。金欣等在制備纖維級導電母粒時(shí),如德國 B L Chemical公司開(kāi)發(fā)的吸放熱型發(fā)泡劑:發(fā)現非極性分散劑對炭黑(CB)的分散效果較好;EXOCEROL232具有熱分解過(guò)程平緩,分解時(shí)吸高黏度分散劑對打破CB團聚體的效果較好;少量放熱平衡的特點(diǎn),使發(fā)泡過(guò)程、泡沫結構與尺寸:分散劑可加強對CB團聚體的潤濕和滲透,有利于容易控制。目前吸放熱型發(fā)泡劑一般都是以改性:分散;過(guò)量分散劑可降低體系的黏度,使傳遞到吸熱型發(fā)泡劑 Nahco同放熱型發(fā)泡劑AC加上成;CB團聚體的剪切力大大下降,不利于分散,所以核劑混合而成,其混合要求:(1)吸熱熱焓等:分散劑的用量存在一個(gè)最佳值。于放熱熱焓;(2)混合物的發(fā)氣速度相對較快,目前常用的分散劑是聚乙烯蠟,它是一種聚但是不能沖破泡壁,以便形成規整、均勻的泡孔;烯烴合成高分子蠟,在塑料加工中具有外潤滑與(3)應能控制發(fā)泡過(guò)程。內潤滑雙重功能;它的分散效果好、價(jià)格低廉由于A(yíng)C在塑料中的分散性較好,既是性能氵軟化溫度高,分散流動(dòng)性好,與其他聚烯烴樹(shù)脂/價(jià)格比高的通用發(fā)泡劑,又是很獨特的有機化學(xué)有很好的相容性,在常溫下還具有抗濕性,已經(jīng)發(fā)泡劑,其發(fā)泡特性隨改性劑品種、用量的不同成為生產(chǎn)聚烯烴發(fā)泡母粒的首選。在添加碳酸鈣而變化,是目前其他有機化學(xué)發(fā)泡劑所不及的,等低成本填充型樹(shù)脂中,聚乙烯蠟的分散效果顯所以在制造聚烯烴發(fā)泡母粒時(shí)通常選用AC作為主:著(zhù),另外聚乙烯蠟的加入還可以改善制品外觀(guān),發(fā)泡劑,選用與AC協(xié)同效應好、分解溫度低且價(jià):提高塑料制品表面的光亮性門(mén)。廉的 NaHCO作為副發(fā)泡劑13載體樹(shù)脂的選用12分散劑的選用載體樹(shù)脂一般多選用軟化點(diǎn)低、包覆填料發(fā)泡母粒中發(fā)泡劑分散的均勻與否,直接影:效果好的樹(shù)脂,目前開(kāi)發(fā)的有LDPE、HDPE響發(fā)泡制品的質(zhì)量,因此需加入一定量的分散劑。LLDPE、PS、CPE、EⅥA樹(shù)脂等,有時(shí)可將上加入分散劑的目的:一是分散、細化助劑,分散述樹(shù)脂的共混物作載體樹(shù)脂,如LDPE和 LLDPE劑進(jìn)入發(fā)泡劑團聚體中,可降低發(fā)泡劑之間的吸:共混,協(xié)同效果好,在母粒中的用量一般為引力;二是使發(fā)泡劑穩定分散,發(fā)泡劑分散細化中國煤化工下性能:(1)較好后,粒徑減小,表面積增大,表面自由能增加,的CNMHG相容性好;(2)較其再次凝聚的不穩定性增加,而分散劑在發(fā)泡劑好的力學(xué)性能,并對成核劑、發(fā)泡劑、填充劑等有良好的包覆作用。14.2成核劑的選用熔體流動(dòng)速率(MFR)是影響載體樹(shù)脂性能的重要指標,為了使母粒與基體樹(shù)脂在加工中混泡沫塑料制品的性能與泡孔結構密切相關(guān),合均勻,要求母粒的MFR大于基體樹(shù)指的MFR,:泡孔由氣泡核加熱膨脹而成,氣泡核是指原始微以提高母粒的流動(dòng)性,確保助劑分散均勻。曹正泡,氣泡核的形成對泡體的質(zhì)量起著(zhù)關(guān)鍵作用松等在制備銀色塑料添加劑母粒時(shí),提出載體:發(fā)泡母粒在加工泡沫制品的同時(shí)產(chǎn)生大量均勻分樹(shù)脂的MFR應稍大于基體樹(shù)脂的MFR,選用與基布的氣泡核,有助于得到泡孔細密均勻的優(yōu)質(zhì)泡體樹(shù)脂具有相似結構的羧化聚丙烯、馬來(lái)酸酐接體,但氣泡核往往不是同時(shí)出現,延續的時(shí)間枝聚乙烯改性共聚物組成的復合共聚物作載體樹(shù):般比較長(cháng),后出現的氣泡核形成的氣泡比先形成脂,的氣泡要小,當兩個(gè)大小不同的氣泡靠近時(shí),氣LDPE的MFR范圍較寬(0.2-30g/0min),具;體從小氣泡擴散到大氣泡中,結果得到泡體密度有良好的柔軟性、延展性和透明性,而且價(jià)格較:大的劣質(zhì)泡沫。氣泡核的形成機理主要有3種:低,通常選用MFR為0g10min的LDPE樹(shù)脂作為:(1)利用高聚物分子中的自由空間為成核點(diǎn)形成聚烯烴發(fā)泡母粒的載體樹(shù)脂氣泡核;(2)利用高聚物熔體中的低勢能點(diǎn)為發(fā)泡成核點(diǎn);(3)氣液相混合直接形成氣泡核。對14發(fā)泡助劑的選用:于不添加成核劑的可發(fā)性聚苯乙烯(EPS)發(fā)泡過(guò)程,就是利用EPS分子中的自由空間為成核點(diǎn)發(fā)泡助劑是一類(lèi)能活化發(fā)泡劑的物質(zhì),可降形成氣泡核而發(fā)泡的,該方式的缺點(diǎn)是不能很好低發(fā)泡劑的分解溫度,提高發(fā)氣量,改善發(fā)泡劑地控制氣泡核的均勻性。在發(fā)泡母粒中添加成核的分散性和泡沫穩定性,提高發(fā)泡劑的可加工性;劑則是利用成核劑與高聚物熔體間的界面形成大等。主要的助發(fā)泡劑有發(fā)泡活化劑(促進(jìn)劑)、成:量的低勢能點(diǎn)作為發(fā)泡成核點(diǎn)來(lái)發(fā)泡,可制備出核劑、填充劑、交聯(lián)劑等泡孔均勻、致密的泡沫制品,不加成核劑或者用量太少,只有少量氣泡核形成,氣泡會(huì )迅速增大141發(fā)泡活化劑的選用導致形成泡孔的結構大且分布不均。通?？刹捎猛ㄟ^(guò)選擇不同類(lèi)型活化劑及其用量,制成分:二氧化鈦或改性的超細碳酸鈣作為發(fā)泡母粒的成解溫度在150-205℃的發(fā)泡母粒,以適應加工不同:核劑。發(fā)泡制品的需要。作為活化劑,許多有機酸鹽金屬氧化物、尿素及脲的衍生物等對AC發(fā)泡劑具143填料的選用有不同程度的促進(jìn)分解作用;塑料、橡膠中的功由于聚烯烴泡沫塑料的沖擊強度較高,剛性能性助劑也具有活化AC發(fā)泡劑的效果。其中高溫:及蠕變性能較差,為增加泡沫制品的剛度及減小(rD≥220℃)、高發(fā)氣量(V250mgAC發(fā)泡劑的:蠕變,加填料是比較有效的方法。用于發(fā)泡母粒主要活性物質(zhì)為檸檬酸、硫酸鉻;中溫(l60℃≤7υ氵的填料種類(lèi)較多,如滑石粉、云母、石棉、碳酸≤190℃)、高發(fā)氣量(V250 ml g)AC發(fā)泡劑的活:鈣等。填料用量對泡沫塑料的性能影響較大,添性物質(zhì)為碳酸鋅、醋酸鋅;低溫(T5160℃)、高:加量低時(shí),會(huì )使泡沫制品的拉伸強度和彎曲強度發(fā)氣量(V250mgAC發(fā)泡劑的活性物質(zhì)通常是:提高,沖擊強度下降;添加量高時(shí),沖擊強度明混合物叫,如碳酸鋅和檸檬酸的混合物,氧化鋅:顯提高,而拉伸強度和彎曲強度有不同程度的下和硬脂酸鋅的混合物等。降中國煤化工y%,通常選用經(jīng)表面CNMHG泡沫制品的沖擊強度和彎曲強度比未處理的有所改善,而拉伸性能變化不大,同時(shí)還可以降低母粒的生產(chǎn)成本。另發(fā)泡母粒的加工技術(shù)按工藝路線(xiàn)可分為雙輥外在發(fā)泡劑含量高的發(fā)泡母粒中,填料還起到成;開(kāi)煉法、密煉法、擠出法3種。常用的設備有混合核劑的作用。機、開(kāi)煉機、擠出機、密煉機等。國內外科硏人144交聯(lián)劑的選用員對發(fā)泡母粒的加工進(jìn)行了深入研究,獲得了些新技術(shù),包括對載體樹(shù)脂的選擇和處理、聚聚烯烴為結晶聚合物,當溫度超過(guò)熔點(diǎn)時(shí),合物包裹技術(shù)、液相共混法、熔融共混法、分子熔體黏度急劇下降,對發(fā)泡成型極為不利。因為氵自組裝技術(shù)等,進(jìn)一步解決了母粒中存在的助劑在發(fā)泡過(guò)程中,為保住氣泡,熔體必須具有一定在載體樹(shù)脂中分散不均勻、助劑與載體樹(shù)脂的界的黏彈性。結晶材料黏彈性的溫度區間較窄,在;面黏結性差、生產(chǎn)工序復雜等缺點(diǎn)。實(shí)際發(fā)泡成型過(guò)程中,常采用加入交聯(lián)劑的方法近年來(lái),日本及歐美國家一些公司在發(fā)泡母使基體樹(shù)脂交聯(lián),以提高熔體的黏彈性,擴大熔粒的開(kāi)發(fā)上取得了突破性進(jìn)展。 Americhem公司體適宜發(fā)泡的溫度區間。選用交聯(lián)劑的原則是::是世界上最著(zhù)名的發(fā)泡劑母粒生產(chǎn)商,供應專(zhuān)用交聯(lián)劑的分解溫度必須比聚烯烴的熔點(diǎn)高,比發(fā)的AC產(chǎn)品,產(chǎn)品系列牌號為 Supercell:,美國B(niǎo)l泡劑的分解溫度低,一般相互之間相差10℃左右。}化學(xué)品公司的Heny分公司推出的 Exocerol等系列通常選用過(guò)氧化二異丙苯(DCP)作交聯(lián)劑,基發(fā)泡劑,也以母粒形式出現,如 Exocerol232和體樹(shù)脂在DCP的引導下產(chǎn)生游離基,進(jìn)行分子鏈LAB010是吸熱型和放熱型的共混物,AO38是幾與鏈之間的交聯(lián),生成CC交聯(lián)鍵。交聯(lián)劑用量種放熱發(fā)泡劑的混合物叫。有一定限度,如果用量過(guò)大,交聯(lián)過(guò)甚,發(fā)泡倍我國科研工作者也對發(fā)泡母粒進(jìn)行了較深入率小,制品硬度大,彈性小;用量過(guò)小,發(fā)泡倍的研究,福州塑料科學(xué)技術(shù)硏究所的曹正松等率大,硬度小,壓縮回彈性差,脫模困難,所以:利用AC、OBSH和 NaHCO復合發(fā)泡劑研制出彩般交聯(lián)度控制在70%~90%之間,交聯(lián)劑用量為:色低發(fā)泡母粒。馮紹華等采用AC發(fā)泡劑,分別0.8~1.2份較適宜。以EVA和高苯乙烯(高苯乙烯丁苯橡膠)作載體樹(shù)脂制成了發(fā)泡母粒,并用于擠出低發(fā)泡HIPS制15工藝條件對發(fā)泡母粒性能的影響陳桂蘭等用EⅥA作為載體樹(shù)脂, NaHCo作發(fā)泡劑,檸檬酸及其衍生物作成核劑,硬脂酸作分散用擠出機生產(chǎn)發(fā)泡母粒時(shí),螺桿轉速應適劑和潤滑劑,通過(guò)雙輥塑煉制成了有效發(fā)泡組分當。轉速太低,物料在擠出機中停留時(shí)間過(guò)長(cháng),:分別為60%、70%、80%的發(fā)泡母粒。的剪切力過(guò)大會(huì )使物料溫度局部升高,同樣導3發(fā)泡母粒開(kāi)發(fā)前景致發(fā)泡劑提前發(fā)泡,螺桿轉速控制在30-70r/min較合適。擠出機各區段加工溫度應低于發(fā)泡母發(fā)泡母粒是制備泡沫塑料的重要成分,其質(zhì)粒中發(fā)泡劑的分解溫度,同時(shí)還要保證物料具:量、加工方式、加工工藝等都直接影響泡沫塑料有良好的流動(dòng)性,加料段為100-120℃,熔融;制品的質(zhì)量,它可以大大改善泡沫塑料加工工藝段為130~150℃,均化段為150-160℃,機頭為條件、加工環(huán)境,有利于泡沫塑料工業(yè)實(shí)現生產(chǎn)120-140℃較合適。為保證擠出機工作順利,通常:的連續化和自動(dòng)化。因此,研制、開(kāi)發(fā)不同性能擠出口模處的壓力應控制在1.2~50MPa。的高分散性、低成本、高含量的發(fā)泡母粒及加工技2發(fā)泡母粒的生產(chǎn)應用現狀義H中國煤化工有十分重要的意CNMHG不成熟,具有很大的發(fā)展空間,期望采用新的生產(chǎn)工藝制備高質(zhì);16]郎笑梅,王慶生.地膜專(zhuān)用色母粒的研制心黑龍江石油化量的發(fā)泡母粒,如發(fā)泡母粒的加工應盡量使分散工,1995(3):29-32劑與載體樹(shù)脂界面的黏結強度更高;提高發(fā)泡母門(mén)7]丁長(cháng)坤,程博聞,等.功能性聚丙烯母粒的制備與性能研究[]合成纖維2005,11:19-22粒的發(fā)泡倍率;使生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,生產(chǎn)成本降低[8]金欣,肖長(cháng)發(fā),等纖維級碳黑導電母粒研究進(jìn)展[J]合成纖隨著(zhù)各種助劑的不斷開(kāi)發(fā)及性能的提高,發(fā)泡母維工業(yè)200528(1)}54-56粒的質(zhì)量及加工會(huì )逐步滿(mǎn)足于泡沫制品市場(chǎng)的各氵19伍澤涌,張小兵淺談塑料專(zhuān)用蠟在塑料加工中的應用現種需求。代塑料加工應用,19979(2)47-4910曹正松,陳炳康,等.銀色塑料添加劑母粒的開(kāi)發(fā)及應用[現代塑料加工應用,199464)43-461陳立軍,陳煥欽活性物質(zhì)對AC發(fā)泡劑性能的影響研究及參考文獻其活化機理[J]絕緣塑料,2005(1):30-32陳桂蘭,王津,周麗玲等包裝用發(fā)泡母粒的研制[塑料}(12譚智勇,添加成核劑提高可發(fā)性聚苯乙烯的發(fā)泡質(zhì)量廣科技,20024):25-28東化工2001(3):39-4112]馬承銀發(fā)泡劑的類(lèi)型及加工特性同現代塑料加工應;(13匡俊杰,楊其,塑料母粒加工新技術(shù)研究進(jìn)展[J]工程塑料用,19968(3):37-42應用200634(1):70-73[3]呂詠梅.發(fā)泡劑的研究現狀與發(fā)展趨勢[J]塑料科技,2004(6)14]龔維,何力,等微孔發(fā)泡材料的研究情況綜述小]中國西部科技20061246-47[4]楊慧麗,姚占海,等,塑料發(fā)泡劑{]中國塑料,1996.10(5)[15]曹正松,林增坤,等.彩色低發(fā)泡母粒的研制和應用[,現代塑料加工應用,19968(3):28-32吳智華孫洲渝等改性發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺的研究進(jìn)展J}[16]馮紹華,劉忠杰,等HPS擠出低發(fā)泡母粒的研制塑塑料工業(yè),20030(1):1-3料,19928(3):22-25行業(yè)動(dòng)態(tài)江西廬山區建設玻纖產(chǎn)業(yè)基地經(jīng)江西省經(jīng)貿委批準,江西省九江市廬山區日前成為"江西省玻璃纖維及復合材料產(chǎn)業(yè)基地"。據有關(guān)方面人士介紹:九江市廬山區一直是全國主要的玻璃纖維產(chǎn)地之一。玻璃纖維及復合材料產(chǎn)業(yè)是廬山區的傳統優(yōu)勢產(chǎn)業(yè),有良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎。到目前為止,廬山區有玻璃纖維拉絲企業(yè)19家、玻璃纖維制品企業(yè)家,總資產(chǎn)達13億元,產(chǎn)業(yè)工人達11000余人。全區年拉絲生產(chǎn)能力達15萬(wàn)噸,約占全國生產(chǎn)能力的10%,產(chǎn)業(yè)集群效應已初步形成。鎮平)越南塑料管和電纜開(kāi)始向中國出口越南工貿部有關(guān)人士日前指出:自今年年初以來(lái),越南相關(guān)廠(chǎng)商已開(kāi)始通過(guò)廣寧省( Quang Ninh)芒街口岸向中國出口塑料管和電纜兩大類(lèi)產(chǎn)品。據有關(guān)方面人土介紹:今年以來(lái),越南方面已通過(guò)芒街口岸向中國出口了塑料管約78.5噸、電纜價(jià)值近140萬(wàn)元人民幣。目前中越雙邊貿易公司正就計劃簽訂300噸H中國煤化工CNMHG(沈鎮平)