发泡聚丙烯的前景

2022-09-10

一、发泡聚丙烯的优点

传统的发泡材料主要有:EPS、EVA、XPE、PU等[1], 但都有其缺点, 如:EPS在发泡过程中常使用氟氯烃化合物或丁烷, 会污染环境;PU在发泡过程中存在对人体有害的异氰酸酯残留物;XPE刚性较低, 且最高使用温度仅为80℃。近年开发的发泡聚丙烯材料 (EPP) 则具有更多优点:

1. 环保卫生:EPP无毒无味, 可广泛用于食品包装, 而且回收再生简单方便。

2.使用温差宽:EPP具有良好耐低温性能的同时具有较高的热变形温度, 使用温差范围很宽, EPP制品在-30℃~130℃温差范围内不变形。

3. 物理性能优良:EPP的弯曲模量为1.52GPa远大于XPE的0.207GPa, 刚性比XPE好很多, 而抗冲击性能则优于EPS。

4. 形状恢复稳定性好:EPP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。

5. 冲击能吸收能力强:EPP制品具有优异的抗压吸能性能, 这是汽车保险杠及其他防冲撞吸能部件的关键指标。

6.表面保护性和隔音性能优良:EPP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和隔音性能。

7.选择范围广:EPP颗粒密度在7~130kg/m3[2], 而发泡倍数在8~45倍之间, 制品都具有良好的缓冲性能和绝热性能, 用户可以根据制品的用途, 选用适合的颗粒密度和发泡倍数。

8. 绝热性、飘浮性能好:EPP是闭孔式独立泡孔结构, 热传导率低, 吸水率低, 是绝热材料及飘浮材料的最佳选择。

二、发泡聚丙烯的发展状况

相对EPS、PU、XPE等发泡材料, EPP的开发历史较短, 20世纪70年代, 美国、意大利、日本等发达国家开始研发, 1980年才实现工业化生产。然而, 由于EPP具有优越的性能和广阔的应用前景, 特别是市场对耐热性高、环保卫生的发泡材料需求量很大, 发展速度很快。目前主要生产商有:德国的BASF、Berstorff和Gefinex公司以及日本的JSP和钟渊Kaneka株式会社等, 最大生产商日本JSP株式会社产量已经超过10万吨/年, 其在无锡的基地产能为6000吨/年, 东莞基地则为3000吨/年。

EPP的生产主要是通过间歇式发泡来实现, 成熟的生产技术主要有两种: (1) 、以日本JSP株式会社为代表的反应釜式法; (2) 、以德国Berstorff公司为代表的物理气体挤出发泡法。1994年Basell公司在连续式发泡工艺方面有了重大突破, 推出高熔体强度的聚丙烯并成功用于连续化的聚丙烯发泡工艺, 但由于生产成本较高, 限制了其使用范围。

三、发泡聚丙烯的用途

由于EPP卫生环保、耐热性、隔音性、抗冲性能优异, 其产品用途十分广泛, 在包装、汽车、建筑等领域发挥重要作用。

1. 各种包装材料

包装是EPP最主要的用途之一, 约占总量的40%, 几乎覆盖所有的包装行业。

(1) 食品包装:由于EPP无味无毒、干净卫生同时热稳定性和热绝缘性能很好, 因此被应用于各种各样的食品包装。如:用于微波炉和冰箱的食物托盘和容器、日常盛放食品的各种器皿 (盘、碟、碗、盒等) 等。

(2) 缓冲包装:能量吸收性能是缓冲包装最重要的要求, 这样在受到冲击时才能起到很好的缓冲作用, 保护里面的物品, 由于EPP对重复冲击的防护能力比EPS和发泡PU更好, 是非常理想的贵重物品的缓冲包装材料, 所以, EPP被广泛用于计算机、精密仪器、声像材料、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。

(3) 一次性包装:一次性餐盒因其使用方便快捷, 价格便宜, 消费量不断提高, 目前, 全国每年各种一次性餐饮具如:杯、盘、盒、碗等年产能达到500多亿只, 其中一次性餐盒的消费量已经超过150亿只[3], 而且增长速度在7%/年以上。以前的材料主要是EPS, 但近年来EPS引起的"白色污染"问题引起人们的高度重视而逐渐被淘汰, EPP作为绿色包装材料制作的一次性餐盒, 成本较低, 卫生环保, 隔热保温, 成为了EPS餐盒的理想替代品。

2. 汽车零部件

由于EPP具有高耐热性、高冲击能吸收能力、良好的回弹性和良好热成型性而且能够回收再生, 因此, EPP另一个重要用途是各种汽车零部件, 例如:汽车保险杠, 仪表托架, 门内板吸能保护垫, 缓冲垫, 弹性中间层, 汽车减震器的芯材, 头枕, 工具箱等。

3. 热绝缘材料

日常的热水管、蒸汽管温度超过100℃, EPS和XPE材料都达不到要求, 而EPP材料可以耐130℃高温, 而且热导率低、热绝缘性能好, 因此, 被应用于做高级绝热材料, 如:各种热水、蒸汽管, 暖房、贮槽的热绝缘材料。

四、发泡聚丙烯的前景

发泡聚丙烯的特性和广阔用途决定其市场潜力是巨大的, 前景是非常好的。

1. 市场需求潜力大:

汽车行业中, 使用EPP材料制作的零部件, 其舒适性和安全性能比其它材料好, 正逐渐取代EPS、EPU、XPE在汽车中的使用, 一般车用塑料为100~130kg/辆, PP材料20kg/辆左右, 其中EPP材料超过1kg/辆, 据中国汽车工业协会发布的数据显示2013年中国汽车产销量为2211.68和2198.41万辆[4], 仅汽车行业EPP材料的需求就超过2万吨/年。另外, EPP在包装材料和热绝缘材料的需求年增长速度也在10%以上, 可以说EPP材料市场潜力很大, EPP材料产业正迎来一个难得的发展机遇。