利用水的相变热调控聚丙烯发泡材料的泡孔结构
第12期 高 分 子 学 报
No. 12 2017年12月
ACTA POLYMERICA SINICA
Dec., 2017
1
利用水的相变热调控聚丙烯发泡材料的泡孔结构*
李明罡 樊东蕾 邱 健 邢海平 姜治伟**
唐 涛**
(高分子物理与化学国家重点实验室 中国科学院长春应用化学研究所 长春 130022)
摘 要 为了控制发泡体内部泡孔结构，以制备聚丙烯(PP)泡沫为例，提出在CO 2作为发泡剂进行物理发泡过程中，以水为助发泡剂，利用其发泡过程中汽化吸热，原位冷却发泡体内部. 将PP 与聚乙二醇(PEG)熔融共混制备共混物(PP/PEG)，PEG 的存在赋予了共混物吸水的能力. 采用红外线成像仪测试发泡体表层和芯部温度，利用扫描电子显微镜表征了泡孔结构. 结果表明，与纯PP 发泡体相比，在同样发泡条件下，PP/PEG 共混物发泡体内部温度明显降低，内部与表层泡孔结构相近，且发泡倍率提高. 进一步分析讨论了PP/PEG 共混物发泡体内部温度明显降低的机理. 这种方法适用于不同聚合物体系和不同发泡工艺，如：模压、挤出、釜式发泡工艺.
关键词 聚丙烯泡沫，发泡剂，原位冷却，结构调控
聚合物发泡材料因其具有质量轻、隔热保温、降噪、吸收冲击能等特性而备受关注. 制备聚合物发泡材料的方法，按使用的发泡剂性质可分为化学发泡和物理发泡，按实施工艺主要分为挤出发泡、模压发泡、釜式发泡和注射发泡. 物理发泡是采用低沸点的物质作为发泡剂，先将发泡剂溶解在聚合物基体中，再通过升高温度或降低压力实现发泡[1, 2]. 目前，
采用超临界二氧化碳作为物理发泡剂逐渐成为物理发泡的主要方法, 这归因于这种制备技术环保，且制品中有机挥发物(VOC)含量很低[3, 4].
从原理上，任何一种聚合物，只要在发泡过程中具有适当的变形能力，且能包裹住气体，均可以发泡. 通常发泡经历3个过程：泡孔成核、生长和定型. 在定型阶段，理想状态是在实现聚合物发泡后能快速固定泡孔结构. 针对此问题，已有研究表明，在CO 2发泡过程中，当CO 2从聚合物基体中析出，导致泡孔壁聚合物熔体黏度增大或变强[5~7]. 依据是溶解CO 2的聚合物，相对于纯聚合物，其玻璃化温度或熔点降低[8]. 然而，实际制
* 2017-10-07收稿，2017-11-09修稿；国家自然科学基金委(基金号 21304089，51233005）、国家高技术研究发展计划
(863计划，项目号 2015AA033901)资助.
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通讯联系人，E-mail: jiangzw@https://www.wendangku.net/doc/cd6369250.html,; ttang@https://www.wendangku.net/doc/cd6369250.html,
本文附有电子支持材料，与正文一并刊载在本刊网站https://www.wendangku.net/doc/cd6369250.html,
doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2017.17283
备发泡材料过程中，采用CO 2发泡制备聚合物发泡材料，特别是结晶性聚合物(如：聚丙烯 (PP)等)进行发泡，无论采用模压发泡还是挤出发泡，所制备的发泡样品厚度均有限，特别是挤出发泡. 目前国际上采用CO 2挤出发泡，只能制备PP 发泡片材，厚度在5 mm 以下(通常在3 ~ 4 mm).主要原因是若制备厚度大的发泡板材，聚合物发泡的成核与泡孔增长过程相对容易控制，而由于内部热量不能及时移除，泡孔结构的定型相对难以控制. 然而，目前报道的研究主要侧重于发泡的成核与生长控制，对于泡孔的定型控制问题关注与研究很少. 以往通过发泡体外部冷却调控内部温度的方法作用不显著，主要因为发泡体的导热系数很小，传热速率低. 最近，有文献报道采用CO 2与乙醇、水并用(后两者作为助发泡剂)，可以显著改善聚苯乙烯(PS)的发泡性能[9]. 究其原因，一方面采用混合发泡剂可以改变发泡剂在PS 中的溶解度[10]，
另一方面可能乙醇和水在发泡过程中起到原位冷却的作用. 然而, 这些助发泡剂是否真正起到原位冷却的作用还有待证明.
? 快报 ?
2 高分子学报2017年
如何设计一个材料体系使其自身在发泡过程中能起到原位冷却的作用，进而控制泡孔定型，是一个有待探索的重要问题. 对于PP体系，理想的途径是在基体中引入一种物质，该物质在发泡条件下能发生相变，选择具有较大吸热的物质成为了关键. 尽管多种极性液体具有上述特性，但考虑到被引入物质应该易于引入且对于基体及其发泡制品没有副作用，如：不能给泡沫制品引入VOC. 我们认为水是最合适的候选物质. 本文通过共混方法将亲水性聚乙二醇(PEG)引入到PP 内形成聚合物合金(PP/PEG)，采用水作为助发泡剂的CO2模压发泡工艺制备发泡样品，对比分析了PP和PP/PEG共混物发泡样品的泡孔结构差异(具体实验见电子支持信息)，分析讨论了水对于泡孔结构的作用，阐明了在发泡过程中水起到的原位冷却作用对泡孔结构的影响.
首先对比了纯PP和PP/PEG共混物对于CO2和水的溶解度. 由表1可见，在单独CO2气氛下, CO2在2个样品的溶解度基本相同；单独水存在下, 纯PP的吸水量为0，而PP/PEG共混物的吸水量为2.58 wt%. 当CO2和水共存在时，PP对于发泡剂的吸附量为3.10 wt%，其中水吸附量为0.08 wt%, CO2吸附量为3.02 wt%，而PP/PEG共混物的吸附量为5.27 wt%，其中水吸附量为2.45 wt%，CO2吸附量为2.82 wt%. 含有PEG的共混物对水的吸附量明显增加. 为了阐明上述2个样品对于水吸附量的差异不是由于界面的存在造成的, 我们对比了含有相同分数的PP/PS共混物对于CO2和水的溶解度(表1). 可以看到, PP/PS共混物在相同饱和条件下对于CO2、CO2 + 水以及单独水的吸附量与纯PP非常近似，且该共混物对于水的吸附量非常低(0.19 wt%). 这说明PP/PEG共混物对于水的吸附作用不是来源于共混物的界面区域，而是源于PEG的引入.
图1对比了在相同发泡条件下PP和PP/PEG 共混物发泡样品表层和芯部的泡孔结构. 表1列出了泡孔参数和发泡倍率. 可以看到，纯PP发泡样品的芯部区域的泡孔有塌陷现象，且泡孔尺寸比表层区域的泡孔尺寸大(68.9 μm versus 35.2 μm), 同时，芯部的泡孔密度也比表层区域低. 而PP/ PEG共混物的发泡样品中，芯部和表层的泡孔结构非常相似，即：泡孔平均孔径和泡孔密度非常相近. 可以看到，在相同发泡条件下，PP/PEG共混物的发泡倍率(33.1倍)比PP (21.4倍)提高50%左右，且样品内外区域的泡孔结构均匀. 此外, 从表1还可以看到，PP样品的表层泡孔孔径比发泡的PP/PEG共混物的泡孔大，且泡孔密度小. 这说明加入少量的PEG起到了发泡成核作用. 图2中展示了PP和PP/PEG共混物的脆断面SEM照片. 与纯PP样品相比，PP/PEG断面上有很多圆形的凸起和凹陷(箭头处所示)，这是添加的PEG形成的分散相. 从图1中可以看到，PEG的分散较不均匀，由于PEG在发泡过程中起成核剂的作用，这种不均匀性可能造成发泡后样品的泡孔不均匀，我们将在以后的工作中进行改善.
正如前面所述，发泡过程中泡孔成核、生长和定型的加工条件是否相互匹配是制备结构均匀的发泡材料的关键问题. 其中，如何选择发泡
Table 1The adsorption amounts (μ) of CO2 and water for PP and PP blends and foam structure parameters of PP and PP/PEG foams
Sample PP PP/PEG PP/PS
CO2 a (wt%) 2.95 2.96 2.88
Water b (wt%) 0 2.58 0.19
Water + CO2 c (wt%) 3.1 (0.08 d+ 3.02 e) 5.27 (2.45 d+ 2.82 e) 3.05 (0.12 d + 2.93e) Surface layer cell diameter (μm) 35.2 30.6 ?
Surface layer cell density (cells/cm3) 4.1 × 108 1.3 × 109?Percentage of close cell in surface layer (%) 72.3 89.1
Core layer cell diameter (μm) 68.9 34.3 ?
Core layer cell density (cells/cm3) 6.5 × 107 1.0 × 109?Percentage of close cell in core layer (%) 40.2 76.8
Volume expansion ratio 21.4 33.1 ?
a Under CO2 alone at 160 o C for 2 h;
b Under water alone at 160 o C for 2 h;
c Under CO2 + water at 160 o C for 2 h;
d Th
e adsorption amounts o
f water under CO2 + water; e The adsorption amounts of CO2 under CO2 + water
12期李明罡等：利用水的相变热调控聚丙烯发泡材料的泡孔结构 3
Fig. 1 SEM images of cell morphology of the surface layer and core for PP and PP/PEG foam (Under the same foaming conditions)
Fig. 2 SEM images of fractured surfaces of PP (a) and PP/PEG blend (b) (2 wt% PEG)
过程的温度至关重要，既要适合成核与发泡成长,又要适合泡孔的定型. 然而，在实际发泡过程中, 找到一个温度区间能兼顾不同发泡阶段的需求相对较难，特别是结晶性聚合物体系(如：PP). 对比PP、PP/PEG共混物发泡样品的泡孔结构(图1), 主要差别是前者芯部泡孔尺寸大且有塌陷现象, 而后者表层与芯部泡孔结构均匀. 从PP和PP/ PEG共混物发泡样品的闭孔率可以看出(表1)，PP 泡沫表层的闭孔约为72.3%，而芯部的闭孔率仅为40.2%，表明芯层泡孔出现了严重的破孔现象; 而PP/PEG共混物泡沫样品表层闭孔率为89.1%, 芯部闭孔率约为76.8%，破孔现象明显较纯PP样品减少. 我们推测是PP/PEG共混物内吸附的水在泄压发泡过程发生汽化，起到原位冷却的作用. 通过查阅物理化学手册[11]及简单计算可得到水在165 ～170 oC下(PP发泡温度范围)具有较高的汽化潜热(2046 ～ 2066 kJ/kg)，且水的比热容约为4.2 kJ/(kg?oC)，而CO2在此条件下没有相变热. PP 比热容约为1.9 kJ/(kg?oC)，其100%结晶的热焓为209 kJ/kg. 由此计算，若不考虑PP发生结晶的放热效应，每吸收1%的水，在迅速汽化时, 将可降低体系温度约10oC. 从理论计算结果可以看出, 水的引入可以迅速降低发泡体内部温度，促进PP 结晶. 通过红外成像仪对比了纯PP发泡样品和PP/PEG共混物发泡样品的内外温度分布(图3). 2个发泡样品为同一批制备的，所处环境条件相同. 可以看到，PP/PEG共混物发泡体芯部温度比PP 发泡体芯部温度低11oC左右. 尽管实际检测到的温度与理论分析有差距，但水存在所起到的原位冷却作用非常明显. 内部水原位冷却作用对于发泡内部泡孔结构的保持与定型起到的关键作用, 从而保证了PP/PEG共混物发泡体表层与芯部泡孔结构的均匀.
Fig. 3 Infrared imaging picture of the surface layer and core for PP and PP/PEG blends foam samples (Foaming conditions: 168oC, 5 MPa)
为了进一步明确PP、PP/PEG共混物发泡结构的差异来源于所吸收水份在发泡过程中发生汽化所导致的冷却作用，我们对比了2个样品结晶性能和流变性能的差异. 图4(a)给出了2个样品的DSC第2次升温曲线. PP、PP/PEG共混物的熔点几乎相同，结晶度分别为48.6%和52.4%，在发泡温度下(168 oC)残留结晶度分别为8.4%和10.2%. 由此可见，加入少量的PEG对PP的结晶性能影响不大. 图4(b)对比了2个样品的线性流变性能. 可以看到，PP、PP/PEG共混物的储能模量、复合黏度没有明显的差别，说明加入PEG导致的PP发泡行为变化与基体的结晶性能和流变性能关系不大.
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Fig. 4 (a) DSC melting thermograms and (b) complex viscosities and storage modulus for PP and PP/PEG blend
综上所述，本文通过实验证明了PP 、PP/PEG 共混物发泡结构的差异主要来源于后者吸水所导致的发泡体内部原位冷却作用. 利用这种原理
可以从根本上解决发泡过程中泡孔成核、发泡成长与泡孔定型3个阶段温度相互匹配的问题. 目前，针对PP 等结晶性聚合物，为了制备出泡孔结构均匀且性能优异的发泡材料，除了要求发泡设备温度控制精度很高外，还需要对于聚合物发泡基体体系进行调控，如：可以采用引入长支链或提高分子量分布等方法提高熔体强度，或降低发泡温度在半固态下利用残留结晶结构作为物理交联点进行发泡，防止塌陷或融并的发生，提高发泡质量. 然而，上述这些改进方法均不能彻底解决结晶聚合物发泡所面临的问题. 为了得到可控性好的发泡材料，目前在发泡工艺方面采用降低发泡体尺寸，先制备出尺寸小的发泡珠粒或发泡细条，再进行二次成型获得制品. 这是因为发泡珠粒或发泡细条尺寸小，发泡体内部热量可以较快速移除，进而避免了泡孔结构的塌陷或融并发生. 然而，上述方法效率低，同时所制备的制品由小发泡珠粒或细泡条间界面融合而成，导致其力学性能等均有一定损失. 而采用本文提出的策略，先用亲水性组分对聚合物基体进行共混或复合改性，以水作为助发泡剂，通过二氧化碳模压发泡或挤出发泡直接制备具有一定厚度发泡板材，不但效率高，且制品的力学性能等均可提高. 这一方法具有一定的普适性，因此，本文的结果对于进一步发展和完善聚合物物理发泡技术具有重要的科学意义和应用价值.
REFERENCES
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12期李明罡等：利用水的相变热调控聚丙烯发泡材料的泡孔结构 5 Controlling Cellular Structure of Polypropylene Foams through Heat of
Phase Transition of Water
Ming-gang Li, Dong-lei Fan, Jian Qiu, Hai-ping Xing, Zhi-wei Jiang*, Tao Tang* (State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry, Changchun Institute of Applied Chemistry,
Chinese Academy of Sciences, Changchun 130022)
Abstract At present, a problem in the field of polymer foaming is how to efficiently prepare polymer foamed products with large size, especially for semi-crystalline polymers (for example, polypropylene (PP)). A difficulty is that the polymer melt inside the foam samples cannot be quickly cooled after the formation of foam structure, resulting in collapse and merging of the cell structure, which may lead to form the gradient cellular structure between inside and outer layers. This problem severely restricts the development of polymer foaming technology and the application of foam products. In this work, we use PP as an example to demonstrate a novel foaming method with water as an in situ cooling medium for the first time. PP/hydrophilic polyethylene glycol (PP/PEG) blends are prepared by melt mixing, and then the blends are subjected to moulding physical foaming using CO2 as a foaming agent and water as an assistant foaming agent. The temperatures in the surface and core of the foamed samples are measured by the infrared imager. The results show that the addition of PEG makes PP has an ability to absorb water in the saturation stage. Owing to the water penetrating into the PP/PEG samples, the adsorption amount (μ) of foaming agent for PP/PEG blends is significantly higher than that for pure PP. In the foaming processing, water can quickly vaporize as a co-foaming agent. At the same time, the vaporization of water absorbs a lot of heat, which leads to the temperature drop in the inside of foam samples. Therefore the foam structures are cooled and shaped. As a result, under the same foaming conditions, the internal temperature of the PP/PEG foam is quickly fallen, and the foaming materials with higher expansion ratio are obtained compared with the case of pure PP. The mechanism of the obvious reduction in internal temperature of PP/PEG foam is discussed. This method has a universality, which can be applied in different polymer systems and different foaming processes such as moulding foaming, extrusion foaming and batch foaming.
Keywords Polypropylene foam, Foaming agent, In situ cooling, Structural control
* Corresponding authors: Zhi-wei Jiang, E-mail: jiangzw@https://www.wendangku.net/doc/cd6369250.html,
Tao Tang, E-mail: ttang@https://www.wendangku.net/doc/cd6369250.html,
第12期 高 分 子 学 报 No. 12
2017年12月
ACTA POLYMERICA SINICA Dec., 2017
利用水的相变热调控聚丙烯发泡材料的泡孔结构*
李明罡 樊东蕾 邱 健 邢海平 姜治伟**
唐 涛**
(高分子物理与化学国家重点实验室 中国科学院长春应用化学研究所 长春 130022)
实验原料、试验方法、检测方法
1.1 原料与样品制备
聚丙烯（T30S ，M w =2.89×105g/mol ，PDI = 3.45，熔融指数230 o C ：6.8 g/min)采购于大庆石化分公
司，聚乙二醇（纯度99.5%，M w =2000）采购于国药集团化学试剂有限公司.
所有聚丙烯共混物样品均通过密炼机进行熔融混合制备，密炼机温度180o C ，转速100转/分钟，混合8分钟. PP 为纯PP 树脂经过熔融混炼后的样品，PP/PEG(PP/PS)表示PP 树脂与2wt% PEG （PS ）进行熔融混炼得到的样品.
样品被放入1mm 和15mm 厚的模具中，在热压机上加热到190o C ，待样品熔融软化后，10MPa 压力下热压2分钟，然后取出带有样品的模具，再在冷压机上10MPa 压力下冷却到室温. 1mm 用来测试发泡剂溶解度，15mm 厚的样片用于发泡使用. 1.2 发泡过程及样品表征测试
发泡过程采用模压发泡过程进行. 15mm 厚的PP 和PP/PEG 样品同时放入模压发泡模具中，加入水浸没样品，然后升高体系温度到168o C ，CO 2压力一直保持在5MPa ，吸附平衡4小时后，泄压开模迅速取出泡沫样品，泡沫样品厚度大约50mm 左右，迅速将泡沫样品从中间位置切开，使用FLUKE Tis40热成像仪断面温度分布.
样品发泡前后的密度依照标准ISO-845进行测量. 体积膨胀率（R ）为发泡前密度ρb 与发泡后密度ρf 之比：
(1)
用复纳科学仪器有限公司的Phenom ProX 台式扫描电子显微镜（SEM ）来观察泡沫断面的形貌，样品用液氮脆断. 使用软件Nano Measurer 对SEM 照片进行分析计算泡孔大小和孔密度. 数均孔径D 和孔密度N 按照公式（2）和（3）计算.
(2) (3)
* 2017-10-07收稿，2017-11-09修稿；国家自然科学基金委(基金号 21304089，51233005）、国家高技术研究发展计划(863
计划，项目号 2015AA033901)资助.
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通讯联系人，E-mail: jiangzw@https://www.wendangku.net/doc/cd6369250.html,; ttang@https://www.wendangku.net/doc/cd6369250.html,
本文附有电子支持材料，与正文一并刊载在本刊网站https://www.wendangku.net/doc/cd6369250.html,
doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2017.17283
电子支持信息?
2 高分子学报 2017年
d i和n分别为照片区域内的泡孔直径和泡孔数目, A为照片区域面积，R为体积膨胀倍率.
使用XL30ESEM FEG场发射扫描电子显微镜对PP和PP/PEG样品的脆断面进行观察，分析PEG在PP中的分散状态。
采用美国麦克Accupyc1340真密度仪，依据ASTM D6226标准对泡沫闭孔率进行测量，得到泡沫的闭孔体积V Closed。泡沫总体积为V geometric。闭孔率C v用公式(4)计算：
(4)
DSC测试使用Perkine-Elmer DSC-7分析仪,测试条件为加热速度20o C/min测试温度25-200o C，测试气氛为N2气氛样品质量5-10mg.
旋转流变测试在TA仪器公司的DHR-2Discovery流变仪上进行. 剪切测试磨具采用25mm间距1.0mm 的平行板，频率范围0.01-300rad/s，温度180o C.
发泡剂吸附量实验采用三种方法进行：(1)样品放在高压釜中，通入CO2，并升温至160o C，吸附平衡2小时，然后降温到30o C，整个过程CO2压力保持5MPa，然后迅速泄压取出样品，测量吸附后质量增加率. （2）样品放在高压釜中，加入水浸没样品，并升温至160o C，吸附平衡2小时，然后降温到30o C，整个过程压力随水蒸气压力变化，然后迅速泄压取出样品，测量吸附后质量增加率. （3）样品放在高压釜中，加入水浸没样品，并通入CO2，升温至160o C，吸附平衡2小时，然后降温到30o C，整个过程CO2压力保持5MPa，然后迅速泄压取出样品，测量吸附后质量增加率. 该吸附前、后样品质量分别记为M1和M2，发泡剂吸附量通过公式（5）计算：
(5)
为了表征在水和CO2共存条件下，总吸附量中水和CO2分别的吸附量，进行下面实验：吸附完成后的样品称重后，放在空气中2小时，使其内部CO2充分脱附，记录此时样品质量M3，再用公式（6）和（7）分别水和CO2分别的吸附量。
(6)
(7)
(立项备案申请模板)EPP发泡聚丙烯项目可行性研究报告参考范文
EPP发泡聚丙烯项目可行性研究报告 规划设计 / 投资分析
摘要 该EPP发泡聚丙烯项目计划总投资7829.69万元，其中：固定资产投资6531.38万元，占项目总投资的83.42%；流动资金1298.31万元，占项目总投资的16.58%。 达产年营业收入11997.00万元，总成本费用9589.63万元，税金及附加146.73万元，利润总额2407.37万元，利税总额2886.15万元，税后净利润1805.53万元，达产年纳税总额1080.62万元；达产年投资利润率30.75%，投资利税率36.86%，投资回报率23.06%，全部投资回收期5.84年，提供就业职位216个。 依据国家产业发展政策、相关行业“十三五”发展规划、地方经济发展状况和产业发展趋势，同时，根据项目承办单位已经具体的资源条件、建设条件并结合企业发展战略，阐述投资项目建设的背景及必要性。 概况、项目建设及必要性、项目市场调研、项目建设内容分析、选址方案、工程设计可行性分析、项目工艺说明、环境保护、项目生产安全、项目风险性分析、项目节能分析、实施方案、项目投资规划、经济收益分析、项目综合评价结论等。
EPP发泡聚丙烯项目可行性研究报告目录 第一章概况 第二章项目建设及必要性 第三章项目市场调研 第四章项目建设内容分析 第五章选址方案 第六章工程设计可行性分析 第七章项目工艺说明 第八章环境保护 第九章项目生产安全 第十章项目风险性分析 第十一章项目节能分析 第十二章实施方案 第十三章项目投资规划 第十四章经济收益分析 第十五章项目招投标方案 第十六章项目综合评价结论
第一章概况 一、项目承办单位基本情况 （一）公司名称 xxx有限公司 （二）公司简介 未来，在保持健康、稳定、快速、持续发展的同时，公司以“和谐发展”为目标，践行社会责任，秉承“责任、公平、开放、求实”的企业责任，服务全国。 公司始终秉承“集领先智造，创美好未来”的企业使命，发展先进制造，不断提升自主研发与生产工艺的核心技术能力，贴近客户需求，助力 中国智造，持续为社会提供先进科技，覆盖上下游业务领域的行业综合服 务商。 公司坚持精益化、规模化、品牌化、国际化的战略，充分发挥渠道优势、技术优势、品牌优势、产品质量优势、规模化生产优势，为客户提供 高附加值、高质量的产品。公司将不断改善治理结构，持续提高公司的自 主研发能力，积极开拓国内外市场。为了确保研发团队的稳定性，提升技 术创新能力，公司在研发投入、技术人员激励等方面实施了多项行之有效 的措施。公司自成立以来，一直奉行“诚信创新、科学高效、持续改进、 顾客满意”的质量方针，将产品的质量控制贯穿研发、采购、生产、仓储、
全水发泡体系的聚氨脂泡沫塑料
全水发泡聚氨酯泡沫塑料综述 朱吕民 （南京四寰合成材料研究所江苏南京210013） 摘要：首先对CFC替代技术的现状进行了简要的介绍，从全水发泡软质聚氨酯泡沫塑料(包括负压发泡技术、强制冷却技术和液态CO2发泡技术)、全水发泡聚氨酯自结皮泡沫、高水量低密度高回弹聚氨酯泡沫塑料和全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料这几个方面详细论述了全水发泡的工艺特点，并列举了几个实例。 关键词：全水发泡；聚氨酯；泡沫塑料；CFC替代 1 前言 聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯合成材料中占主要地位的大品种。2002年全球聚氨酯产量为860万吨；国内聚氨酯合成材料总计100多万吨，其中泡沫塑料占50%左右，以2000年统计，软质泡沫塑料约26万吨占泡沫塑料的60%，硬质泡沫塑料约18万吨占泡沫总量的40%。所以说，聚氨酯泡沫塑料是消耗CFC 和HCFC系列发泡剂的大户。 众所周知，CFC系列产品对大气臭氧层具破坏作用，形成温室效应，使全球气温回暖、皮肤癌患者增多，所以保护人类赖以生存的臭氧层已刻不容缓。 1991年我国参与了国际蒙特利尔公约，限制及禁止使用CFC-11成为我国一项政策性措施。计划到2005年，CFC-11消费减少50%，2008年削减85%，2010年实现CFC-11零消费。2001年12月我国又获蒙特利尔多边基金赠款，作为泡沫行业ODS整体淘汰计划的费用，确保2010年以前全面淘汰CFC。这是一个利好消息，将促进我国PU工业的发展，并能达到与国外先进水平接轨。 PUF用CFC-11的替代品或发泡体系新技术的开发，已成为当今世界聚氨酯工业界进行技术创新的主潮流。 归纳起来有如下几个开发研究领域： 1）HFC系列化学品的开发研究 可用于PU泡沫塑料发泡剂的HFC产品物性见表1。其中被人们看好的是HFC-245fa（1,1,1,3,5-五氟丙烷），HFC-365mfc（1,1,1,3,3-五氟丁烷）及HFC-356（1,1,1,4,4,4-六氟丁烷）三个品种。 表1 可用于PU泡沫塑料发泡剂的HFC产品物性 HFC-152a HFC-134a HFC-365mfc HFC-245fa HFC-356 分子式CH3CHF3 CH2FCF3 CH3CF2CH2CF 3 CF3CH2CHF CF3(CH2)2CF 3 相对分子质量66.05 102.0 148 134 166 沸点/℃－24.7 －26.5 40.2 15.2 24.6 20℃蒸汽压/Pa 5.15 5.72 0.47 1.24 84.1 λ(25℃) /mW·(m·K)-114.3 13.7 10.6 12.2 9.5(20℃) 爆炸极限(V/V)/% 3.8~21.8 无 3.5~9 无无 GWP(CO2＝1) 140 1300 840 820 530 大气层中寿命 1.5年14天10.8年7.4年154天 HFC化合物的ODP值为零，GWP值比CFC-11的小得多，且不燃、低毒，在PUF中有较低的气体扩散速度，确保了聚氨酯泡沫塑料的导热系数λ值耐老化性好。但是其成本高，目前靠进口，业界人士难以接受。
发泡材料行业报告
发泡材料产业调研报告 一、行业管理与法律政策 高分子发泡材料属于新材料行业，由国家发展与改革委员会承担主要的行业管理与监督职能，具有制定行业政策，提供技术改造指导等职能。行业引导及服务职能由中国复合材料工业协会承担，行业协会主要负责技术指导与交流，供求关系调查，装备与原材料情况调研，经济评价与调研，协调行业内企业关系等方面。本行业内企业面向市场自主经营，政府职能部门进行产业的宏观调控，行业协会进行自律规范。 根据加工设备，我们主要进行发泡塑料和结构泡沫材料的开发。根据国家统计局2002年9月2日颁布的《国家经济行业分类（GB/T4754-2002）》（国统字[2002]044号），我们拟将生产的软质发泡塑和结构泡沫材料属于塑料制品业（二级目录代码为30）下的泡沫塑料制造（四级目录代码3040）。 新材料行业在国民经济中占有重要地位，是国家产业政策重点鼓励发展的行业。而高分子发泡材料是我国新材料发展的重点之一，国家已将其列为优先发展的鼓励项目并制定一系列扶持政策： 1、2000年7月27日，经国务院批准，国家发展计划委员会，国家经济贸易委员会联合修订发布《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录（2000年修订）》，目录指出：高分子材料是国家鼓励发展的重点产业化领域。 2、2000年9月15日，科技部，财政部，国家税务总局联合发布《中国高新技术产品目录》，将“有机高分子材料”列为国家优先支持发展的新材料产品。 3、2005年12月2日，经国务院批准，国家发改委发布了《产业结构调整指导目录（2005年本）》，目录指出：复合材料、功能性高分子材料、工程塑料及低成本化、新型塑料合金生产是国家鼓励发展的产业。 4、2007年1月23日，国家发改委、科技部、商务部、国家知识产权局联合修订发布《当前优先发展的搞技术产业化重点领域指南（2007年度）》，指出当前高分子材料领域是优先发展的高技术产业化项目。 5、2007年4月28日，经国务院批准，国家发改委发布《高技术产业发展“十一五”规划》，规划指出：“新材料是促进产业创新发展的重要物质基础。围绕信息、生物、航空航天、重大装备、新能源等产业的发展需求，重点发展特种功能材料、高性能结构材料、纳米材料、复合材料、环保节能材料等产业群，建立和完善新材料创新体系。” 6、2008年4月，科技部、财政部、国家税务总局联合发布的《高新技术企业认定管理办法》中将一系列高分新材料相关技术列为《国家重点支持的高新技术领域》中。 二、基本理论与行业简介 发泡材料的分类方法较多，常见的有3种分类方法。 （1）按硬度分类可分为软质、硬质和半硬质3类。在23℃和50%的相对湿度下，各类泡沫塑料的弹性模量如下：软质泡沫塑料，弹性模量小于70MPa；硬质泡沫塑料，弹性模量大于700MPa；半硬质泡沫塑料，弹性模量为70-700MPa。 （2）按密度分类可分为低发泡泡沫材料、中发泡泡沫材料和高发泡泡沫材料。
发泡聚丙烯制备与应用研究进展_李超
发泡聚丙烯制备与应用研究进展 李 超，游 峰，王大威，刘治田＊，蔡 雄，覃卉婷 （武汉工程大学材料科学与工程学院，武汉 ４３００７３） 摘要：发泡材料作为一种新型材料，以高分子为基体，大量气泡存在于其内部，被看作以气体为填料的一种 复合材料。发泡材料质量轻，比强度高且具备缓冲、吸声、保温等功能，在建筑、汽车、包装、航空航天和家电等 领域应用广泛。聚丙烯具有优异的热学、力学和化学稳定性，是制备发泡材料所需要的聚合物基体，聚丙烯发 泡材料成为继聚苯乙烯、聚乙烯发泡材料之后２１世纪最具潜力的新型发泡材料。本文总结了发泡聚丙烯的制 备方法，发泡形态，改性方法和应用现状，并简要展望了这类材料的发展前景，将为发泡聚丙烯材料的应用和发 展提供理论基础。 关键词：聚丙烯；发泡；改性 引言 随着社会的发展和进步，各行各业对塑料性能的要求也越来越高，人们越来越青睐于环保、安全、质轻、性价比高的材料。聚合物发泡材料是一种以树脂为基体，在材料内部有大量气泡，可以看作以气体为填充材料的固／气复合材料［１］。 常见的泡沫材料主要包括聚苯乙烯（ＰＳ）、聚氨酯（ＰＵ）和聚烯烃（ＰＯ）三大类［２］。Ｄｕｐｏｎｔ公司从１９４１年，将其发明的“ｓｐｏｎｇｙ”专利技术的乙烯泡沫用作制作具有保温、隔热作用的材料。此后，聚合物泡沫材料取得了很大的发展和进步，聚乙烯（ＰＥ）、ＰＳ、ＰＵ泡沫等已经应用到我们生活和生产的各个领域。其中，ＰＳ发泡制品使用量大，降解、回收困难，对我们赖以生存的环境造成了严重的破坏，是世界公认的“白色污染”，联合国环保组织早在２００６年已决定，在全球范围内禁止生产和使用ＰＳ发泡材料［３］。ＰＵ泡沫片材在发泡过程中会产生对人体有害的异氰酸酯残留物，且使用之后无法回收利用。相比来说，聚烯烃，尤其是ＰＰ发泡材料（Ｅｘｐａｎｄｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ，ＥＰＰ）有很多优点，其独特而优越的性能成为目前增长最快的新型材料。ＥＰＰ材料质量轻，使用温度高，降解性能好，具有十分优异的化学、力学和热性能［４，５］。 然而，由于通用的ＰＰ韧性差、熔体强度低，发泡性能差，很难利用普通ＰＰ进行发泡制备发泡材料，限制了其在热成型和发泡材料领域的应用。原因是ＰＰ是长链结构，链柔软而具有结晶倾向，其软化点与熔点很接近，适用于挤出发泡的加工温度窗口非常窄。在熔点以下，体系粘度大，泡孔难以形成，但当加工温度高于ＰＰ的熔点时，ＰＰ的粘度低，造成其熔体强度低，结果是形成的气体难以被包围在熔体中。同时，在冷却阶段，ＰＰ结晶放热量大，体系粘度偏低，使得形成的气泡可能进一步被破坏［６，７］。因此，需对ＰＰ进行改性，以提高其熔体强度，达到发泡所需的相关要求。 １ 发泡聚丙烯研究现状 １．１ 发泡聚丙烯的制备方法 制备聚合物发泡材料，通常要在聚合物基体中引入泡孔，常规的方法是加入发泡剂。根据发泡剂的 １０．１４０２８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００３－３７２６．２０１５．０５．００４ 收稿：２０１４－１０－０８；修回：２０１４－１２－２２； 基金项目：国家自然科学基金；湖北省自然科学基金；武汉市科技攻关计划；湖北省教育厅重点项目；武汉市软科学研究计划； 作者简介：李超，研究生，研究方向为功能高分子材料，Ｅ－ｍａｉｌ：１２６９８０２６２３＠ｑｑ．ｃｏｍ； ＊通讯联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ａｂｌｅ．ｚｔｌｉｕ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ．
全水发泡聚氨酯硬泡的开发
全水发泡聚氨酯硬泡的开发 宋聪梅童俊罗振扬 (江苏省化工研究所江苏南京210024) 摘要：探讨了影响全水发泡泡沫性能的相关因素，研制了具有良好流动性的全水发泡聚氨酯硬泡组合聚醚。依此制备的硬质聚氨酯泡沫塑料具有良好的尺寸稳定性、优异的粘接性能和较低的导热系数，已达到或超过汽车、建筑行业对全氟泡沫的要求，具有广阔的市场前景。 关键词：聚氨酯；硬质泡沫塑料；全水发泡；聚醚多元醇 硬质聚氨酯泡沫塑料是一种很重要的合成材料，具有优异的物理机械性能和耐化学性能，尤其是导热系数低，是一种优质的隔热材料，广泛应用于冰箱、冷柜及汽车行业、建筑行业。但是由于氯氟烃（CFC）发泡剂对大气臭氧层有破坏作用，为了维护生态环境，国际公约已经对其生产和使用做出了严格的限制和规定。因此，聚氨酯工业面临的一个重要任务就是选择CFC的代用品，减少和停止CFC的应用。10多年来，以零或低ODP值的发泡剂替代氯氟烃是聚氨酯泡沫塑料行业最重大的课题，促使泡沫塑料生产技术发生重大变化。 在聚氨酯硬泡中，常用的CFC-11替代发泡剂主要有HCFC-141b为代表的HCFC类发泡剂、以戊烷为代表的烃类发泡剂以及水发泡剂[1]。以水作发泡剂，实际上是以水和异氰酸酯反应生成的CO2气体作发泡剂，其臭氧破坏效应ODP值为零，无毒副作用，因此水是最具吸引力的CFC-11最终替代物。而且，全水泡沫制备工艺简便，对设备的要求很低，可沿用CFC-11体系的设备，具有广阔的市场前景。但是，全水发泡体系与CFC-11体系相比存在许多不足，诸如组合聚醚粘度比较大，泡沫与基材的粘接性差、导热系数偏高等，从而限制了全水发泡聚氨酯泡沫的推广和应用[2]。 针对全水发泡体系的特点，我们通过聚醚分子结构的调整、助剂的选择，开发了低粘度的聚醚及具有良好流动性的组合聚醚，以此制备的聚氨酯泡沫塑料具有良好的尺寸稳定性、粘接性和较低的导热系数。 1 实验部分 1.1 主要原料 PE600系列聚醚多元醇，自制；聚醚多元醇A，金陵石化公司化工二厂；聚醚多元醇TNR410，天津第三石油化工厂；复合催化剂，自制；泡沫稳定剂AK-8805等，南京德美世创化工有限公司；泡沫稳定剂B-8462、B-8433等，德国高施米特公司；多异氰酸酯（PAPI），日本聚氨酯工业公司。 1.2 设备与仪器 2.5L多功能组合式聚合釜；微量水份分析仪；旋转式粘度计；恒温水浴箱；电动搅拌器，Glas-Craft 公司的高压喷涂发泡机。 1.3 手工发泡 将聚醚多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、水等混合均匀，作为A组分；以多异氰酸酯作为B组分。发泡时，调节A料、B料及模具的温度，按配方称取A、B料，混合后搅拌5～10 s，立即倒入模具使其自由发泡，同时依次测定乳白、纤维、脱粘时间，待泡沫完全熟化后测定相关性能。 1.4 组合聚醚典型配方 组合聚醚：混合多元醇100份；泡沫稳定剂 1.5～2.5份；复合催化剂 2.0～5.0份；水 3.0～4.0份。 异氰酸酯指数 1.0～1.1 发泡时的工艺参数(室温20℃)为：乳白时间10～20 s，固化时间20～35 s。 249
聚苯乙烯发泡成型工艺研究
目录 1关于EPS的概述 (3) 1.1化学与性能 (3) 1.2发展 (4) 1.3制备工艺 (6) 1.4成型工艺 (6) 1.5再生利用 (7) 2聚苯乙烯泡沫板生产工艺流程 (8) 2.1工艺流程 (8) 2.2发泡原理 (8) 2.3原材料配方及预加工 (8) 3聚苯乙烯挤出发泡片材生产工艺 (10) 3.1工艺过程 (10) 3.2原料、辅料、发泡剂的使用 (10) 3.3聚苯乙烯发泡片材工艺条件分析讨论 (12) 3.3.1温度、压力和冷却 (12) 3.3.2生产量及厚度和发泡倍率 (13) 4EPS的应用 (16)
聚苯乙烯发泡成型工艺研究 摘要：可发性聚苯乙烯（EPS）通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一种树脂与物理性发泡剂和其它添加剂的混合物。可发性PS可被加工成低密度（0．7—10．0ib／ft3）的泡沫塑料剂品。最常见的可发性聚苯乙烯是含有作为发泡剂的戊烷的透明PS粒料。由可发性聚苯乙烯制出泡沫塑料制品有几个专门步骤，这也是许多塑料树脂（包括可成型泡沫的聚烯烃及其共聚物）的一种特性。可发性PS可用来制造各种制品如咖啡杯、吸收能量的汽车用减震器或300 ft3大的泡沫塑料块。EPS的主要用途是一次性饮料杯、抗震包装以及隔热材料。 本文主要介绍了聚苯乙烯发泡的基本信息，然后引入到其发泡成型工艺中，最后总结了其在生活中的应用[1]。 关键词：EPS 发泡树脂工艺
1关于EPS的概述 可发性聚苯乙烯（expandable polystyrene）是一种加入了发泡剂的聚苯乙烯制品。缩写代号“EPS”。外观为无色透明珠状颗粒。常用发泡剂为低沸点烃（如石油醚、丁烷、戊烷等），制备时以苯乙烯单体在高压釜中一次反应完成，称一步法；也可聚合后加发泡剂，使其逐步渗入聚合物本体，称二步法。一步法产品发泡后泡孔均匀细小，制品弹性好，但聚合物分子量低，质量差；二步法产品聚合物分子量高，制成泡沫塑料强度好，但操作复杂。在一定条件下加热起泡，即成泡沫塑料。贮存中发泡剂易扩散逃逸，含量<5%时发泡较困难，必需密封、低温保存。广泛地用于机械设备、仪器仪表、家用电气、工艺品和其他易损坏贵重产品的防震包装材料以及快餐食品的包装。随着全球经济飞速发展，聚苯乙烯泡沫塑料的废弃量与日俱增。这些废旧的聚苯乙烯泡沫塑料份量轻、体积大，本身又具有耐老化、难腐蚀等特点，成为垃圾处理的一大难题，近年发泡聚苯乙烯的再生利用成为产业界最关注的问题之一[2]。 1.1化学与性能 可发性聚苯乙烯是小颗粒状树脂，直径一般为0．01－0.1in。大多数这种颗粒是悬浮聚合生成的珠粒，而较大直径的颗粒也可通过切粒得到。采用的珠粒大小决定于最终泡沫制品的最小壁厚。较大的粒子膨胀制成低密度泡沫制品比较容易，较小的粒子则较易制成填充均匀的部件[3]。 泡沫塑料产品的性能取决于原料聚合物，但受泡沫的密度影响很大。一个密度为11b／ft3的PS泡沫产品其中97％的体积是空气，这种产品的机械性能较差。泡沫体中所含的空气分隔成数百万个泡孔，正是它们的存在使聚合物泡沫材料具有许多有价值的特性。这些特性包括绝热性、吸收能量、漂浮性、高的刚度／重量比以及单位体积成本低等等。如表回所示，泡沫PS的大多数性能都与其密度有很明显的函数关系，因此生产者可不需重新设计模具，只根据加工工艺简单变化的需要对实际操作做些微小调整。PS泡沫的其它性能同样取决于聚合物的类型和发泡时用的数量。由于发泡PS 产品的机械强度可由发泡密度来调节，因此有时通过选用另外一种泡沫聚合物来获得
聚丙烯的挤出造粒实验
实验一聚丙烯的挤出造粒实验 一、实验目的 1.通过实验，了解双螺杆挤出机的结构和其基本工作机理，并熟悉其基本的使用操作。 2.理解聚丙烯的特性及其加工特性。 二、实验原理 聚丙烯，是由丙烯聚合而值得的一种热塑性树脂。无毒无味，密度大概为0.90-0.91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。其强度、刚度、硬度和耐热心均优于低压聚乙烯，可在100℃左右使用。 聚丙烯的结晶度高，一般的工业聚丙烯的结晶度在50%-70%，有时可达到80%。而且聚丙烯的结构规整，因而具有优良的力学性能，其拉伸强度可以达到30MPa或稍高的水平。聚丙烯具有良好的耐热性，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形。聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定。而且，聚丙烯有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电器绝缘制品。它的击穿电压也很高，适合用作电器配件等。 但是，聚丙烯也有缺点：①脆化温度为-35℃，在低于-35℃会发生脆化，低温冲击强度低，其耐寒性不如聚乙烯②制品在使用中易受光、热和氧的作用而老化③聚丙烯着色性不好④易燃烧⑤韧性不好，静电度高，染色性、印刷性和黏合性差。所以，我们需要通过共混对聚丙
烯改性。 本实验使用双螺杆挤出机挤出物料切粒，是生产色母料的工艺过程，如果在侧喂料口或者将物料与颜料在捏合机中混合加料，挤出的产品则为色母料，另外如果换为其它机头即可用于生产各种相应产品。 图1-1 同向双螺杆挤出机组的结构示意图 1.机座； 2.动力部分； 3.加料装置； 4.机筒； 5.排气口； 6.机头； 7.冷却装置； 8.切粒装置 同向旋转双螺杆挤出机组的结构如图所示，与其它挤出设备一样，包括传动部分、挤压部分、加热冷却系统、电气与控制系统及机架等。挤出机的结构包括以下几个部分： (1)传动部分 (2)加料部分 (3)机筒 (4)螺杆 (5)机头和模口 (6)排气装置及其机理 三、主要设备及技术参数和原料 主要设备：SHJ-30型同向双螺杆挤出机 主要技术参数： 螺杆直径（D）：30.5mm 螺杆长径比（L/D）：30 螺杆转速（n）：60-600r/min
聚氨酯发泡工艺简介
聚氨酯发泡工艺简介 聚氨酯硬泡生产工艺硬泡成型工艺聚氨酯硬泡的基本生产方法聚氨酯硬泡一般为室温发泡，成型工艺比较简单。按施工机械化程度可分为手工发泡和机械发泡。根据发泡时的压力，可分为高压发泡和低压发泡。按成型方式可分为浇注发泡和喷涂发泡。浇注发泡按具体应用领域、制品形状又可分为块状发泡、模塑发泡、保温壳体浇注等。根据发泡体系可发为HCFC 发泡体系、戊烷发泡体系和水发泡体系等，不同的发泡体系对设备的要求不一样。按是否连续化生产可分为间歇法和连续法。间歇法适合于小批量生产。连续法适合于大规模生产，采用流水线生产方法，效率高。按操作步骤中是否需预聚可分为一步法和预聚法(或半预聚法)。1．手工发泡及机械发泡在不具备发泡机、模具数量少和泡沫制品的需要量不大时可采用手工浇注的方法成型。手工发泡劳动生产率低，原料利用率低，有不少原料粘附在容器壁上。成品率也较低。开发新配方，以及生产之前对原料体系进行例行检测和配方调试，一般需先在实验室进行小试，即进行手工发泡试验。在生产中，这种方法只适用于小规模现场临时施工、生产少量不定型产品或制作一些泡沫塑料样品。手工发泡大致分几步：(1) 确定配方，计算制品的体积，根据密度计算用料量，根据制品总用料量一般要求过量5％～15％。(2) 清理模具、涂脱模剂、模
具预热。(3) 称料，搅拌混合，浇注，熟化，脱模。手工浇注的混合步骤为：将各种原料精确称量后，将多元醇及助剂预混合，多元醇预混物及多异氰酸酯分别置于不同的容器中，然后将这些原料混合均匀，立即注入模具或需要充填泡沫塑料的空间中去，经化学反应并发泡后即得到泡沫塑料。在我国，一些中小型工厂中手工发泡仍占有重要的地位。手工浇注也是机械浇注的基础。但在批量大、模具多的情况下手工浇注是不合适的。批量生产、规模化施工，一般采用发泡机机械化操作，效率高。2．一步法及预聚法目前，硬质聚氨酯泡沫塑料都是用一步法生产的，也就是各种原料进行混合后发泡成型。为了生产的方便，目前不少厂家把聚醚多元醇或(及)其它多元醇、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂等原料预混在一起，称之为“ 白料”，使用时与粗MDI(俗称“ 黑料” )以双组分形式混合发泡，仍属于“ 一步法”，因为在混合发泡之前没有发生化学反应。早期的聚氨酯硬泡采用预聚法生产。这是因为当时所用的多异氰酸酯原料为TDI-80。由于TDI 粘度小，与多元醇的粘度不匹配；TDI 在高温下挥发性大；且与多元醇、水等反应放热量大，若用一步法生产操作困难，故当时多用预聚法。若把全部TDI 和多元醇反应，制得的端异氰酸酯基预聚体粘度很高，使用不便。硬泡生产中所指的预聚法实际上是“ 半预聚法”。即首先TDI与部分多元醇反应，制成的预聚体中
发泡聚丙烯(PP-E)珠粒-编制说明
《发泡聚丙烯（PP-E）珠粒》编制说明 （征求意见稿） 一、工作简况 1 任务来源 本项目是根据国家标准化管理委员会关于下达第一批推荐性国家标准计划的通知（国标委发[2019]年11号），计划编号2019-0975-T-607，项目名称“发泡聚丙烯（PP-E）珠粒”进行制定，主要起草单位：无锡会通轻质材料股份有限公司、北京工商大学、江南大学、南京给力新材料有限公司、常州华奥泡塑新材料有限公司、华东理工大学、北京化工大学、浙江大学、四川大学，计划应完成时间2020年3月25日。 2 主要工作过程 （1）起草（草案、论证）阶段：2019年3月无锡会通轻质材料股份有限公司接到国家标准化管理委员会文件《关于下达第一批推荐性国家标准计划的通知》，承担《发泡聚丙烯（PP-E）珠粒》国家标准制定的工作。无锡会通轻质材料股份有限公司组织人员于2019年4月成立了标准制定起草小组。起草小组广泛收集并详细分析、研究了国内外相关标准资料，对发泡聚丙烯（PP-E）珠粒的历史、生产、市场等情况作了深入的调研，为标准制定积累相关材料。 2019年4月25日，在浙江杭州召开了第一次工作组会议，无锡会通轻质材料股份有限公司贾志文、曾佳、刘缓缓，北京工商大学王向东、陈倩、周洪福、叶志殷，江南大学倪忠斌、陈明清，南京给力新材料有限公司朱家道，常州华奥泡塑新材料有限公司姚伟平，华东理工大学赵玲、刘涛，北京化工大学信春玲，浙江大学曹堃，四川大学廖霞参加会议。与会代表充分讨论了行业现状和技术情况，拟定了标准初稿。会议明确指出初稿中需要改进的问题：（1）增加英文标题及ICS号。（2）进一步明确了标准的适用范围，具体如下：“本标准适用于以聚丙烯为主要原料，添加成核剂，采用物理发泡剂制得的具有一定尺寸和形状的发泡聚丙烯珠粒。”（3）对标准中产品的分类进行了重新划分，具体如下：“按照特性可以分为两类：通用型（T）、功能型（G）；功能型包含抗静电型（GK）、阻燃型（GZ）2类。”（4）根据分类的不同对，对产品的规格和标识重新进行了
全水发泡型组合聚醚的研制
全水发泡型无氟组合聚醚的研制 芮敬功 （南京红宝丽股份有限公司 江苏高淳 211300） 摘 要：采用含有苯环结构的化合物作为原料，合成了系列聚醚多元醇，并通过选择适当的催化剂、泡沫稳定剂等助剂，研制出的全水组合聚醚适用于不同成型工艺。它们具有适宜的粘度，与异氰酸酯反应，可制得性能优良的硬质泡沫塑料。 关键词：全水发泡；聚氨酯；硬质泡沫塑料；异氰酸酯；Mannich聚醚 目前，我国淘汰F11的行动计划正在有序推进，各种替代F11技术也日趋成熟。在聚氨酯硬泡中，常用的CFC-11替代发泡剂主要有HCFC-141b、烷烃类以及水发泡剂。 采用水作发泡剂，其实是靠水和异氰酸酯反应生成的CO2作为发泡剂，它的臭氧破坏效应ODP值为零，且无毒、无副作用，是最具环保意义的最终替代物。用水作为发泡剂生成的泡沫称为全水聚氨酯泡沫，本文简称全水泡沫，它在制备时毋须对设备进行改造，投资成本低，越来越受到人们的重视。然而，全水发泡技术与其它替代体系发泡技术相比存在许多不足，诸如组合料粘度比较大，成型时流动性较差，粘接性较差，导热系数偏高等缺点，从而限制了全水泡沫的推广和应用。 针对上述情况，南京红宝丽公司开发了系列聚醚多元醇，辅以选择的助剂，研制出H7XX系列全水型组合聚醚，它们具有适宜的粘度，成型时流动性较好，泡沫性能优良，可广泛应用在绝热要求不是十分严格的领域。如管道、汽车、建筑与喷涂等保温场合。 现着重对不同领域的典型配方研制作一阐述。 1 实验部分 1.1 主要原料 酚类起始剂，工业级，纯度99.8%，台湾产；甲醛，工业级，纯度37%；二异丙醇胺，纯度98%，自产；环氧丙烷(PO)，工业级，国产；后处理剂ADO，浙江上虞产； 叔胺类催化剂，MA，自配；三聚类催化剂MC，自制； 泡沫稳定剂，B8433、B8461、B8462，德固萨公司产；LK221，康普顿公司产； 聚醚H215，粘度70～100 mPa·s，自制；聚醚H305U，粘度650～700 mPa·s，自制；聚醚H800A，羟值800 mgKOH/g，自制；聚醚H120，羟值120 mgKOH/g，自制； 异氰酸酯，牌号44V20L，Bayer公司产。 1.2 设备与仪器 聚合釜（2L、50L），山东威海金星有限公司；万能试验机SPL-10KN型，日本岛津公司；环境试验箱，HYGROS 250型，意大利ACS公司。微量水分分析仪，CA-20型，日本产；旋转式粘度计，NDJ-1
聚氨酯硬泡使用说明
聚氨酯硬泡使用说明 ―――手工浇注料 聚氨酯保温材料一大优异之处在于其现场施工的方便性。除了采用发泡设备注射、喷涂外，手工浇注也是常采用的发泡成型方式。 手工浇注，即采用简易容器和设备，用手工方式或机械搅拌把一定比例、一定数量的发泡原料混合均匀并转移到待发泡的腔体中。 1．设备（工具）： 容器：计量、混合用，共计三个，常用塑料质或铁/钢质，大小与其工作负荷相称。 搅拌器：一般采用通用手电钻，转速在1200r/min以上，搅拌头为环形或风翅形叶轮，其大小及手电钻功率可据工作负荷（混料量）而定。 清理器具：一般为铁质条、片状物或刀具，清理搅拌头、混合器具残留的泡沫。2．基本工艺：按原料厂家所提供的材料配比计量所需量的黑白料，转移到混合容器中，然后开启搅拌器对其进行搅拌混合；经充分混合将物料及时转移到待发泡腔体中，闭合模具（注意在发泡过程中适当的排气）。待泡沫固化完成后，打开模具取出已完成的工件。 在泡沫不再软、粘时将混合容器中及搅拌头上的泡沫清理干净以预备进入下一生产周期。 3．需要注意的几个工艺参数 （1）温度。一般来说手工浇注型工艺对料温缺乏相应的控制手段，多为自然温度。但由于聚氨酯成形过程易受温度影响，故常常需控制一定的料温以期得到较好的发泡效果。一般的，料温低时泡沫易酥脆且发方率较低，固化缓慢，延长生产周期和多耗材料的同时还得不到较好的发泡效果，故冬季一般采用外加热方式保证材料温度不要低于15℃；另一方面，料温过高时会导致白料中的发泡剂成分较多挥发而降低发方率，同时料温高使得反应过快不易操作、控制，在夏季可采用外辅助冷水强制降温方式来控制黑白料温度使其最好不要超过30℃（注意：小心不要使水进入黑白料中）。 （2）可操作时间。聚氨酯泡沫成型过程是化学反应过程。一般认为化学反应开始后（乳白时间）不宜再过多的对其进行操作，故而计量后混合、搅拌、转移工序应在乳白时间到来前完成。只有这样才能保证泡沫体在腔体中填充的均匀性。对配料厂家来说乳白时间具有可调性，可根据使用时混合总量、搅拌时间、转移效率等情况来确定。 温度对可操作时间有较大的影响，温度高时同一物料的可操作时间将变短。 （3）脱模时间。泡沫发起后须经一定熟化后方能稳定，即达到固化。该时间受材料本身因素的制约同时又受工艺性的影响。一般来说同一材料料温高、环境温度高、工件温度高时固化较快，反之则慢。 过早的脱模会因泡沫固化效果不好而影响工件的质量，须根据材料本性适时脱模（需要高速时可通过白料厂家来调整完成）。 4．用料量计算。 在高于自由泡密度的条件填充下，设计填充密度和待填充腔体的空间大小是决定用料量的两个主要因素，又因表皮比重大、物料损耗、气体挥发等因素势必要求有一定的过量填充。由此用料量可由下式计算： 用料量=待填充体积×设计填充密度×（1+过量填充系数） 一般过量填充系数为10-15%，温度低时表皮层较厚使该系数大一些。 低于自由泡芯密度的设计填充密度是不可能的，故最低用量是自由泡的填充。为
发泡聚丙烯
发泡聚丙烯（PP） 一.发泡聚丙烯（PP）在食品包装中的应用 发泡PP的用途十分广泛，从小到杯子大道船体都有应用。利用其优良的耐热性、卫生性、热绝缘性和良好的环境效应，发泡PP可在包装、汽车、热绝缘、建筑等领域发挥重要作用。在食品包装市场，PP 的优势是：对氧的阻隔性好，软化点较高，比较适合微波炉中使用，密度较低，具有成本优势。PP发泡片材因其特殊的热稳定性和热绝缘性，可能成为发泡PS和其他不发泡片材在高等食品包装中的替代品。发泡PP热成型容器不同于发泡PS和发泡PE容器，它抗超高频波可在微波炉中使用，且耐沸水。发泡PP可制作食品包装用的大口杯和容器、轻质包装盘。发泡PP热成型的盘子在低温下游足够高的冲击强度，可在深冷环境中使用，表面感觉舒适且柔软，而且人们对其环境印象较好。 密度0.1～0.5g/cm3、厚度1.0～3.5mm的发泡PP片材可以用于食品或肉类包装，还可以制作薄壳制品、各种器皿（盘、碟、碗、盒等）；密度 0.5～0.7g/cm3、厚度0.5～1.5mm的发泡片材是生产具有高刚性和良隔热性的餐具、软饮杯等的原材料；密度0.2～0.5、厚度1.0～3.5mm 的发泡PP片材可于生产肉类包装材料、餐具或加工成盆、碟，可用于货柜中苹果酱、乳酸酪等低酸度食品的包装。 二.聚丙烯简介及用途 一、聚丙烯定义及特性 聚丙烯（PP）属于热塑性树脂，是五大通用树脂之一。外观为白色粒料，无味、无毒，由于晶体结构规整，具备易加工、抗冲击强度、抗挠曲性以及电绝缘性好等优点，在汽车工业、家用电器、电子、包装及建材家具等方面具有广泛的应用。 PP的结构特点决定了其五大特性：（1）它的分子结构与聚乙烯相似，但是碳链上相间
发泡材料
发泡材料 一、发泡材料行业范畴 高分子发泡材料属于新材料行业，由国家发展与改革委员会承担主要的行业管理与监督职能，具有制定行业政策，提供技术改造指导等职能。行业引导及服务职能由中国复合材料工业协会承担，行业协会主要负责技术指导与交流，供求关系调查，装备与原材料情况调研，经济评价与调研，协调行业内企业关系等方面。 二、发泡材料分类 发泡材料常见的3中分类： （1）按硬度分类可分为软质、硬质和半硬质3类。 （2）按密度分类分为低发泡泡沫材料、中发泡泡沫材料和高发泡泡沫料。 （3）按泡孔结构分类可分为开孔泡沫材料和闭孔泡沫材料。所含有的泡孔绝大多数相互连通的泡沫材料称为开孔泡沫材料。所含有的孔绝大多数互不连通的泡沫材料称为闭孔泡沫材料。 1、软质发泡材料包括发泡橡胶和发泡塑料，由塑料（PE、EV A等）和橡胶（CR、SBR等）加入催化剂、发泡剂等通过物理发泡或者交联发泡工艺制备而成的。软质发泡材料具有缓冲、吸音、吸震、保温、过滤等特性。能够广泛用于电子产品、家电、汽车、体育休闲等领域，是一种新型高分子材料。 塑料软质发泡产品主要包括聚氨酯（PU）、聚苯乙烯（PS）和聚烯烃三大类。聚氨酯产品中含有加工残留的异氰酸酯等对人体有害的物质，并无法回收利用，所以逐渐被取代。聚苯乙烯不腐烂、难回收，成为“白色垃圾”。联合国环保组织决定2005年起全球范围内停止生产和使用PS发泡材料。 聚烯烃软质发泡材料包括PP、PVC、PE、EV A等发泡材料。其中PE和EV A 的发泡材料应用最为广泛。PE具有原料丰富、性价比高、优良的耐热性、耐化学腐蚀性、易回收等特点；EV A具有良好的缓冲、抗震、隔热、防潮、抗化学腐蚀、无毒、不吸水等优点。 软质发泡材料的下游市场包括：体育用品、电子、精密仪器、家电、汽车等领域。软质发泡材料在体育用品中主要利用其缓冲和抗震的特性，主要产品
聚氨酯泡沫材料及成型方法总结
聚氨酯泡沫材料 一、概况 聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。凡是在高分子主链上含有许多重复的-NHCOO-基团的高分子化合物统称为聚氨基甲酸酯。一般聚氨酯系由二元或多元有机异氰酸酯(通常为甲苯二异氰酸酯，简称TDI)与多元醇化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）相互作用而得。由于聚氨酯的结构不同，性能也不一样。利用这种性质，聚氨酯类聚合物可以分别制成塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等。近二十年来，聚氨酯在这几个方面的应用都发展很快，特别是聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯橡胶、聚氨酯涂料发展更加迅速。 泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品种之一，它的主要特征是具有多孔性，因而相对密度较小，质轻，隔热隔音，比强度高，减振等优异特性。根据所用原料不同和配方的变化，可制成软质、半硬质和硬质聚氨酯泡沫塑料几种。 图1 聚氨酯泡沫合成主要原料 聚氨酯泡沫形成的化学机理 多元醇与多异氰酸酯生成聚氨酯的反应，是所有聚氨酯泡沫塑料制备中都存在的反应。发泡过程中的“凝胶反应”一般即指氨基甲酸酯的形成反应。因为泡沫原料采用多官能度原料，得到的是交联网络，这使得发泡体系能够迅速凝胶。基团反应如下： —NCO+—OH→—NHCOO— 在有水存在的发泡体系中，例如聚氨酯软泡发泡体系、水发泡聚氨酯硬泡体系，多异氰酸酯与水的反应不仅生成脲的交联（凝胶反应），而且是重要的产气发泡反应。所谓“发泡反应”，一般是指有水参加的反应。 —NCO+H 2O+OCN—→—NHCONH—+CO 2 ↑ 上述几个反应产生大量的热，这些热量可促使反应体系温度迅速增加，是发泡反应在短时间内完成。并且，反应热为物理发泡剂（辅助发泡剂）的气化发泡提供了能量 二、软质聚氨酯泡沫塑料 软质聚氨酯泡沫塑料（简称聚氨酯软泡）是指具有一定弹性的一类柔软性聚氨酯泡沫塑料，它是用量最大的一种聚氨酯产品。聚氨酯软泡的泡孔结构多为开孔的。一般具有密度低、抗氧化老化、耐油耐溶剂、弹性回复好、吸音、透气、保温性能，主要用作家具垫材、交通工具座椅垫材、各种软性衬垫层压复合材料，工业和民用上也把软泡用作
发泡聚丙烯粒子(EPP)项目建议书
发泡聚丙烯粒子（EPP）项目建议书
1. 总论 1.1项目名称 3000吨/年发泡聚丙烯粒子项目。 1.2建设地点 待定。 1.3建设内容 发泡聚丙烯粒子项目，包括3000吨/年发泡聚丙烯粒子生产装臵及其相配套的公用工程及辅助系统。 2.项目建设的必要性和资源条件 2.1发泡聚丙烯粒子EPP的重要用途 聚丙烯发泡粒子模塑制品的应用非常广泛，这是因为其优良的耐热性、卫生性、隔热性和良好的环境效应等，可在包装、汽车、建筑等领域发挥重要作用。随着加工技术和制品研究开发的不断进步，其应用空间将会更加广泛，形成巨大的市场规模。 (1)缓冲包装 缓冲包装要求最重要的性 能是能量吸收性。PP泡沫模塑制 品可用来承受高载荷，其对重复 冲击的防护能力比可发泡性聚 苯乙烯（PS）模塑制品或发泡聚 氨酯（PUR）更优越。所以，EPP 模塑制品可用于计算机、高级医 疗器具、精密仪器、声像材料、 照相机、玻璃陶瓷、工艺品、各
种家用电器等的防震缓冲包装，以免在运输过程中遭受损伤及破坏。由于可直接回收，质地柔软不会损伤被包装物表面的优点，在电器包装领域中有取代PS发泡材料的趋势。德国HotecFolien公司认为，PP发泡盘有代替聚苯乙烯模塑盘的趋势，可回收利用的EPP模塑托盘对水果和其它农产品的处理和运输很方便。 (2) 汽车零部件 聚丙烯粒子模塑制品具有 耐热性、高冲击能吸收能力和良 好的回弹性而且能够回收再生， 可用于制造各种汽车零部件，例 如，门内板吸能保护垫，缓冲垫， 头枕，工具箱等。由于PP价格 低廉且性能优越，所以汽车内外 饰件的发展将以PP为主，现在 市场上使用的PP零件占市场份 额的42％，且以每年8％的速度 增长，特别集中的汽车内饰方 面。汽车保险杠，现代汽车保险杠是用合成树脂包覆PUR或PS泡沫塑料芯材制得的。泡沫芯材是影响汽车保险杠性能的重要材料，通常要求芯材有良好的能量吸收性和耐冲击性，同时要求芯材比较轻。现在已开始用聚烯烃发泡材料作汽车保险杠的芯材，美国已开始生产用于汽车保险杠的PP珠粒发泡材料；日本JSP公司生产的非交联发泡保险杠已被丰田公司采用，这种保险杠采用EPP发泡珠粒生产，具有良好的耐热性、尺寸稳定性，以及吸收冲击能量大、质轻、易回收的特性。法国标致公司已为其306型车
聚氨酯发泡工艺详解
聚氨酯发泡工艺 一、发泡聚氨酯的优点 发泡聚氨酯由双组分组成，甲组分为多元醇，乙组分为异氰酸酯，施工时两组分进入喷涂机械中混合喷出，呈雾状，一分钟发泡凝固成型。这种材料近几年才引进，用于建筑保温防水经过二、三年的使用，有较多的了解，优点很多，使用范围很广。 1.保温性能好。导热系数0. 025左右，比聚苯板还好，是目前建筑保温较好的材料。 2.防水性能好。泡沫孔是封闭的，封闭率达95% ,雨水不会从孔间渗过去。 3.因现场喷涂，形成整体防水层，没有接缝，任何高分子卷材所不及，减少维修工作量。 4.粘结性能好。能够和木材、金属、砖石、玻璃等材料粘结得非常牢固，不怕大风揭起。 5.用于新作屋面或旧屋面维修都很适宜特别是旧屋面返修，不必铲除原有的防水层和保温层，只需清除表面的灰、砂杂物，即可喷涂。 6.施工简便速度快。每日每工可喷200多平米，有利于抢进度。 7.收头构造简单。喷涂发泡聚氨酯收头，不用特别处理，大为简化。如使用卷材，在女儿墙处，需留凹槽，收头在凹槽内;若不能留凹槽，需用扁铁封钉收头，还要涂嵌缝膏。 8.经济效益好。如果把保温层和防水层分开，不仅造价高，而
且工期长，而发泡聚氨酯一次成活。 9.耐老化好。据国外已用工程总结和研究测试获知，耐老化年限可达30年之久。 二、发泡聚氨酯的应用 1.平屋面防水保温不上人屋面加喷一道彩色涂料，作为保护层;上人屋面，在上坐浆铺面砖。 2.瓦顶坡屋面将发泡聚氨酯喷在望板下沿，瓦块座浆在望板上，不会发生滑动。 3.墙体保温发泡聚氨酯用作墙体保温更具优越性装。配式大墙板，喷在板肋间，粘结好又严密。如用空心砌块，可将发泡聚氨酯喷在孔洞内，塞充饱满冻库的墙壁，喷涂尤佳。目前墙体改革很关键的是保温技术，发泡聚氨酯可以大展宏图。 4.地下室外墙保温防水，是发泡聚氨酯大显身手的部位，既能保温、防水，又省去其他保护层，一举二得。 三、发泡聚氨酯的缺点 虽然发泡聚氨酯有如此多的优越性，但也不是万能的，存在短处和不适宜之处。 1.在10℃以卜的温度，发泡率降低。因此使用时明显受到季节的制约。 2.厕所卫生间只需防水而不要保温，不宜使用发泡聚氨酯。 3.发泡聚氨酯喷涂成型速度快，不易喷得非常平整，凹凸不平属于正常的。用于屋面防水保温，平整度可放宽，但檐沟、天沟平整度不好，
发泡聚丙烯项目
发泡聚丙烯项目介绍 1.概述 泡沫塑料具有质轻、隔热、缓冲、绝缘、防腐、价格低廉等优点，因此在日用品、包装、工业、农业、交通运输业、军事工业、航天工业得到广泛应用，我国20世纪90年代以来泡沫塑料的发展十分迅速，其中主要品种有聚氨酯(PU) 软质和硬质泡沫塑料、聚苯乙烯(PS)泡沫塑料和聚乙烯(PE)泡沫塑料三大类。但聚氨酯泡沫在发泡过程中存在对人体有害的异氰酸酯残留物，并且发泡材料无法回收利用。而聚苯乙烯（PS）发泡过程中通常会使用到氟氯烃化合物或丁烷， 对环境有不利影响，产品降解困难且容易形成“白色污染”，联合国环保组织已决定停止使用PS发泡产品。交联聚乙烯泡沫塑料刚性较低，且最高使用温度为80℃。 对比以上三种泡沫塑料，聚丙烯发泡材料有很多优点： 1) 聚丙烯（PP）刚性优于聚乙烯（PE），PP弯曲模量大约为1.52Gpa，PE仅为207Mpa，耐化学性与PE相似。 2) 聚丙烯的玻璃化温度低于室温，抗冲击性能优于PS，而且相比PS泡沫的难 回收性，聚丙烯泡沫是一种环境友好的材料。 3) 聚丙烯有较高的热变形温度，可以在一些高温领域中应用。发泡聚丙烯通常 能耐130℃的高温，比聚乙烯泡沫的最高使用温度80℃高得多。封闭式泡孔结构使其热导率不会因潮湿而受影响，因此可用作保温材料。 4) 良好的低温特性：制品即使在-30℃时也表现出很好的性能。 5) 能量吸收：由于PP发泡制品具有很好的吸收能量特性，具有优异的抗压吸能性能。广泛应用于汽车保险杠能量处理系统及其他防冲撞吸能部件。 6) 尺寸形状恢复稳定性：PP发泡制品受多次连续撞击和挠曲变形后会很快恢复原始形状，而不产生永久形变。 7) 质量轻且能够反复使用：PP发泡制品的密度能够达到很低水平，因此能大幅度降低重量，同时PP发泡制品柔韧性好，可反复使用，不易破碎；易回收再利用，易分解，制品不含对人体有毒有害的成分，燃烧不产生有毒物质。 8) 具有良好的表面保护性和隔音性能：PP发泡制品是半硬质成形，具有适度的硬度、柔软性，不会擦伤、碰伤与其接触的物体，具有较好的表面保护性。