淺談塑料發(fā)泡、交聯(lián)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì) - 無(wú)圖版
liqs --- 2008-11-16 09:14:19
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發(fā)泡技術(shù)
泡沫塑料是一種新型材料，具有質(zhì)輕、隔熱、絕緣、高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用於包裝、建筑、交通與航空航天等諸多領(lǐng)域。近年來(lái)塑料發(fā)泡工藝中新技術(shù)、新材料及新型發(fā)泡劑不斷涌現(xiàn)，使得發(fā)泡塑料產(chǎn)品推陳出新，應(yīng)用的領(lǐng)域與市場(chǎng)也不斷擴(kuò)大。
目前，塑料發(fā)泡技術(shù)可分為間歇與連續(xù)擠出兩類(lèi)。間歇式技術(shù)主要包括注射、模壓、吹塑和澆鑄等成型方法。連續(xù)式技術(shù)主要采用雙螺桿擠出發(fā)泡成型方法。
間歇式工藝操作相對(duì)簡(jiǎn)單，其優(yōu)點(diǎn)是投資小、見(jiàn)效快，而且適合制造大型復(fù)雜的制品。注射發(fā)泡工藝與普通注射工藝的本質(zhì)區(qū)別在於：前者在模具中進(jìn)行注射成型的同時(shí)進(jìn)行發(fā)泡。它可通過(guò)化學(xué)發(fā)泡劑的分解反應(yīng)產(chǎn)生氣體或物理發(fā)泡劑在降壓時(shí)釋放氣體，在聚合物熔體中形成泡孔。在注射發(fā)泡工藝上已有一些新的改進(jìn)技術(shù)，如應(yīng)用超臨界流體技術(shù)、紅外線技術(shù)等，可以提高成核率，增加間隙并得到分布更均勻的發(fā)泡結(jié)構(gòu)。MuCell微孔發(fā)泡注塑技術(shù)采用超臨界流體進(jìn)行發(fā)泡是一重要的技術(shù)成果。采用MuCell微孔發(fā)泡注塑技術(shù)，可生產(chǎn)與傳統(tǒng)模塑件相比重量更輕、厚度更小、平整度更高、平直度更優(yōu)良、極端工作溫度下外形穩(wěn)定性更佳的部件。MuCell技術(shù)已經(jīng)成功用於汽車(chē)、商務(wù)設(shè)備、工業(yè)與電氣工程等領(lǐng)域，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。間歇式技術(shù)中，吹塑發(fā)泡技術(shù)是一個(gè)較新的成型方法，它借助成熟的中空吹塑成型方法制備性能優(yōu)異的發(fā)泡材料，有著廣泛的用途。例如，據(jù)報(bào)道加拿大ABC公司使用N2作為中空吹塑發(fā)泡劑成功制備了吹塑制件。與傳統(tǒng)吹塑制品相比，發(fā)泡吹塑件重量更輕、剛性增強(qiáng)、隔熱性更好，擴(kuò)大了吹塑產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。
相對(duì)於注射、吹塑等間歇式技術(shù)，連續(xù)擠出發(fā)泡工藝采用了化學(xué)發(fā)泡劑或氣體直接注入技術(shù)，其中，氣體直接注入的物理發(fā)泡法有望使得氣體均勻分散到聚合物中而備受青睞。鑒於泡沫塑料具有廣闊的市場(chǎng)前景，國(guó)內(nèi)外不少企業(yè)正在致力於開(kāi)發(fā)有效的擠出發(fā)泡生產(chǎn)線。在此次橡塑展會(huì)上筆者僅發(fā)現(xiàn)一家，即克勞斯瑪菲塑料技術(shù)公司展示了其塑料發(fā)泡擠出生產(chǎn)線及產(chǎn)品。目前，擠出發(fā)泡成型技術(shù)被業(yè)內(nèi)人士看作具有良好投資回報(bào)率的投資開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。此外，從此次展會(huì)期間的技術(shù)交流會(huì)上了解到還有其他塑料微孔發(fā)泡的新技術(shù)，例如NIR技術(shù)、動(dòng)態(tài)釋壓和冷卻技術(shù)等，亦值得關(guān)注。
由於對(duì)發(fā)泡制品的性能要求越來(lái)越高，在發(fā)泡材料和配方等方面也出現(xiàn)了新的進(jìn)展和突破。聚丙烯由於其環(huán)保及優(yōu)異的綜合性能將有望成為制備發(fā)泡產(chǎn)品的首選材料。PP發(fā)泡的技術(shù)難點(diǎn)在於制備高熔體強(qiáng)度的PP原料。例如，比利時(shí)MONTELL公司等開(kāi)發(fā)了高熔體強(qiáng)度PP原料。此外，一些新型高效且環(huán)保的發(fā)泡劑也應(yīng)運(yùn)而生，代替CFC系列物理發(fā)泡劑。例如，采用超臨界N2、超臨界CO2作為發(fā)泡劑。由於CO2的滲透性和溶解性均比N2強(qiáng)，且能有效降低聚合物的粘度，被認(rèn)為是更有效、最具有應(yīng)用前景的發(fā)泡劑。
交聯(lián)技術(shù)
交聯(lián)是塑料、橡膠改性中的一種重要方法。通過(guò)交聯(lián)，在材料內(nèi)部形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以提高材料的力學(xué)性能、耐熱變形性及耐溶劑性。幾十年來(lái)，塑料、橡膠的交聯(lián)技術(shù)有了很大發(fā)展。除了傳統(tǒng)的橡膠硫化技術(shù)，目前有過(guò)氧化物交聯(lián)、含活性鹼的化合物的交聯(lián)、樹(shù)脂交聯(lián)、離子交聯(lián)、氨基酸、醛交聯(lián)、矽烷交聯(lián)以及輻射交聯(lián)等方法。由於在此次展會(huì)上，缺少直接介紹交聯(lián)技術(shù)的展商，作者參考了已公開(kāi)發(fā)表的研究報(bào)告及專(zhuān)利資料，介紹幾種有應(yīng)用背景的交聯(lián)材料。
聚乙烯經(jīng)交聯(lián)改性而具有優(yōu)越的性能，可應(yīng)用於鋁塑復(fù)合管、交聯(lián)聚乙烯管、絕緣電纜等生產(chǎn)，有廣闊的市場(chǎng)前景。目前常采用兩種交聯(lián)技術(shù)：輻射交聯(lián)與矽烷交聯(lián)。輻射交聯(lián)采用輻射源發(fā)出的高能射線能均勻作用在材料上，使聚合物交聯(lián)分布均勻，并易控制交聯(lián)度。同時(shí)無(wú)需添加交聯(lián)劑，可以得到高純度的交聯(lián)產(chǎn)物。矽烷交聯(lián)是制備PE交聯(lián)的另一種有效方法，有如下優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備投資少、成本低但效率高；工藝通用性強(qiáng)，適用於所有密度的PE，亦適用於大部分PE填充體系；不受厚度限制；過(guò)氧化物用量少；耐老化性能好，使用壽命長(zhǎng)等。韓國(guó)、日本住友、意大利、英國(guó)以及中國(guó)等均用這種交聯(lián)方法制備了具有特殊用途的交聯(lián)PE材料。
同樣，聚氯乙稀的交聯(lián)改性賦予了PVC材料優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，并改善了PVC的抗蠕變性、耐溶劑性等多方面性能，滿足一些特殊條件下的需要，擴(kuò)展了PVC的應(yīng)用場(chǎng)合。目前，主要采用兩種方法制備PVC交聯(lián)材料：矽烷交聯(lián)與過(guò)氧化物交聯(lián)法。矽烷交聯(lián)法中，較為成熟的做法是利用胺基矽烷或巰基矽烷的親核取代反應(yīng)，取代PVC大分子鏈上的Cl原子，從而引入可水解的矽烷基團(tuán)，然後水解反應(yīng)制備交聯(lián)PVC。Dow Corning公司采用了一種新技術(shù)，即將乙烯矽烷基與氯乙烯單體共聚制備交聯(lián)聚氯乙烯，有利於控制交聯(lián)度。
近年來(lái)，在橡膠工業(yè)中不斷有新的交聯(lián)技術(shù)產(chǎn)生，例如樹(shù)脂交聯(lián)、離子交聯(lián)、醛交聯(lián)等，制備了性能各異的橡膠材料，大大拓寬了橡膠材料的使用領(lǐng)域。例如，采用雙氧化胺、硝酸靈、雙氧化、雙胺、雙聯(lián)胺等進(jìn)行1-3偶極加成交聯(lián)。Hercules公司采用羧酸的迭氮和磺酸的迭氮作為交聯(lián)劑，成功制備了交聯(lián)橡膠材料，其交聯(lián)體具有優(yōu)異的物理性能和耐老化性。
總之，人們發(fā)現(xiàn)了許多塑料、橡膠的交聯(lián)方法，但在交聯(lián)反應(yīng)過(guò)程對(duì)體系的交聯(lián)度及均勻性控制等尚存在不少技術(shù)難點(diǎn)。隨著人們對(duì)聚合物材料交聯(lián)反應(yīng)機(jī)理的進(jìn)一步深入研究，必定會(huì)有更多的新方法、新思路出現(xiàn)，能夠有效地控制交聯(lián)過(guò)程，使得制備的交聯(lián)材料性能更優(yōu)異，應(yīng)用也會(huì)更加廣泛。
-- 結(jié)束 --