Introduksjon til polypropylen skummende teknologi
Med økende krav til miljøvern, gjenvinning av avfall og kostnadseffektivitet i produkter, har fysiske skummende metoder ved bruk av midler som CO2, N2 og isopentan fått betydelig oppmerksomhet. For øyeblikket er CO2 det mest brukte skummende middelet.
Den grunnleggende metoden for å fremstille mikroporøse polymermaterialer ved bruk av superkritisk væske innebærer å skape en meget mettet polymersmelt/gassblanding og indusere termodynamisk ustabilitet under kjøleprosessen. Ved å kontrollere parametere som trykk og temperatur, dannes mikrocellulære strukturer i polymermatrisen, med den superkritiske væsken som fungerer som det kjerner medium. De viktigste trinnene i denne prosessen er som følger:
Polymer/gassmetningssystem
Ved en viss temperatur brukes en passende metode for å oppløse en høytrykk, ikke-reaktiv gass (f.eks. CO2 eller N2) i polymeren, og danner et homogent polymer/gassmetningssystem. Gasskonsentrasjonen varierer typisk fra 5% til 20%. Diffusjonen av gass i polymeren er langsom og kan akselereres ved å øke temperaturen og trykket.
Kjernefysning
Ved å redusere trykk og/eller øke temperaturen, kommer polymer/gasssystemet inn i en termodynamisk ustabil tilstand, og blir overmettet. Dette utløser homogen og heterogen kjernefysning, noe som fører til dannelse av mange gassbobler.
Boblevekst
Den overmettet gassen diffunderer seg inn i boblene, og får dem til å vokse og redusere systemets frie energi. Boblevekst styres av faktorer som tid, temperatur, overmettelse, stress og viskoelastiske egenskaper til systemet.
Mikroporøs strukturstabilisering
Metoder som slukking brukes til å stabilisere boblestrukturen.
Det ensartede, høykonsentrasjonspolymer/gasssystemet og presis kontroll av kjernefysning og boblevekst er avgjørende for prosessen. De mikrocellulære skumene som er produsert har vanligvis porestørrelser fra 5-30 μm. Sammenlignet med tradisjonelle skumark, viser disse mikroporøse materialene 30% -40% høyere strekk- og trykkfasthet for samme tetthet, og de kan produseres på eksisterende produksjonslinjer. Kombinasjonen av superkritisk væsketeknologi og plastinjeksjonsstøping har gjort den direkte produksjonen av mikrocellulære polypropyleninjeksjonsstøpte produkter til virkelighet.
Høy smeltestyrke polypropylen skummende teknologi
Ved konvensjonell polypropylenskuming reduseres viskositeten skarpt over krystalliseringsmeltepunktet, noe som gjør temperaturkontrollen under ekstrudering vanskelig. Imidlertid må polypropylen opprettholde tilstrekkelig flytbarhet i ekstruderen, mens den også har tilstrekkelig smeltestyrke og elastisitet for å bevare en vanlig boblestruktur. Polypropylen med høy smeltestyrke er derfor avgjørende i skummingsprosessen.
For eksempel har Profax F814 harpiks, produsert av et utenlandsk selskap, lang sidekjeder introdusert under post-polymerisasjonsprosessen, og gir den 9 ganger smeltestyrken til konvensjonelle homopolymerer med lignende strømningsegenskaper. Oppførselen til bobler i lineær PP og forgrenet PP under skumming er betydelig forskjellig. Lineær PP viser høyt åpent celleinnhold, og boblene smelter sammen raskt, selv under rask avkjøling. I kontrast har forgrenet PP en tendens til å danne lukkede cellestrukturer med minimal boble sammenslåing, noe som gjør den egnet for å oppnå høy smeltestyrke.
Tverrbundet polypropylen skummende teknologi
Noen selskaper har også tatt i bruk tverrbindingsprosesser for å produsere polypropylenskum, for eksempel å blande PP med PE og tverrbinding av PE. For eksempel har et selskap utviklet et mikro-kryssbundet polypropylenskum ved bruk av en to-trinns prosess: først, ekstruderer et 3 mm tykt, fast ark, deretter tverrbinding av det med peroksid eller bestråling, og til slutt plasserer det i et høyt trykkfartøy (opptil 69 MPA) med N2 for å indusere foaming. Denne metoden resulterer i et skum med 1 0% lukket cellestruktur og en tetthet på 0,3 g/cm³. Dette skummet brukes i applikasjoner som bildeler og sportsvarer.
Nøkkelen til denne prosessen er tverrbinding av PP-harpiksen før skumming, noe som reduserer smelteviskositeten og minimerer boblebrudd under skumming. Tverrbundne PP-skum viser betydelig bedre varmemotstand (30-50 grad høyere) og termisk krypytelse (100 ganger bedre) sammenlignet med ikke-kryssbundne skum. Imidlertid er PPs høye krystallinitet og vanskeligheter med å tverrbindende utfordringer, noe som krever presis kontroll av reaksjonsbetingelsene for å minimere nedbrytning.
Nukleating midler i skummet
Å produsere mikrocellulære PP -skum med konvensjonell termosett eller amorfe termoplastiske teknologier er vanskelig på grunn av den lave gassløseligheten i det krystallinske området av PP, som begrenser boble nukleering og vekst. Å tilsette små mengder natriumbenzoat som et kjernemidlet kan senke overflatespenningen til polymeren, og fremme boble -kjernefysning. Imidlertid er talkum, som danner en sterk binding med PP, ikke effektivt som et kjernemiddel og bør ikke brukes.