超临界CO_2发泡聚丙烯挤出工艺研究

超临界CO2发泡微孔塑料的研究进展微孔塑料一般是指泡孔直径为0 .1 ～ 10 μm 、泡孔密度为109 ～ 1015个/cm3 、材料密度相比发泡前可减少5 %～ 95 %的新型泡沫塑料。

经过近30 年的发展, 现已开发出以聚苯乙烯(PS) 、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE) 、聚氯乙烯(PVC) 、聚碳酸酯(PC) 、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 和聚乙烯醇缩丁醛(PVB) 等树脂为基体的微孔塑料。

与未发泡材料及普通泡沫塑料相比, 微孔聚合物材料具有缺口冲击强度高、韧性好、比强度高、疲劳寿命长、热稳定性高、介电常数低、热导率低等优异性能,因而可用于制造食品包装材料、轻质、高强、隔音的飞机和汽车部件、质量轻、缓冲性强的运动器材、高电压绝缘材料、保温性优异的纤维材料和低摩擦的表面改性材料等, 开孔结构的微孔塑料则适合用作分离、吸附材料、催化剂载体、生物医学材料和分子级的过滤器等。

这些独特优点是普通泡沫塑料所无法具有的, 因此微孔泡沫塑料是一种具有极大应用价值和开发潜力的新型材料。

1超临界CO2 的特性及其作用超临界CO2 是指温度高于31 .1 ℃、压力大于7 .38 MPa的CO2 , 它具有近似液体的溶解度和近似气体的扩散系数, 同时具有对多数有机物溶解性能好、黏度低、扩散系数大、无毒、不燃、化学惰性、无溶剂残留、价廉易得、使用安全、不污染环境等独特优点。

与其他超临界惰性气体(如N2)相比, 超临界CO2 更容易制备, 与聚合物也有更强的相互作用。

超临界CO2 可以降低聚合物体系的界面张力, 对聚合物熔体有很好的增塑作用, 因而可以降低聚合物的玻璃化转变温度(Tg ), 并能降低聚合物熔体的黏度和提高熔体的流动性, 降低挤出温度。

超临界CO2 还可以大幅提高其他气体或小分子化合物在被增塑后的聚合物中的扩散速度和溶解吸附程度。

超临界CO2 存在的诸多优点使其成为一种十分理想的微孔塑料物理发泡剂。

超临界二氧化碳技术制备含硅聚丙烯纳米发泡材料的方法超临界二氧化碳技术在材料制备领域中具有广泛的应用前景。

随着科技的进步和人们对环境友好型材料的需求增加，含硅聚丙烯纳米发泡材料在许多领域中被广泛关注。

本文将介绍一种利用超临界二氧化碳技术制备含硅聚丙烯纳米发泡材料的方法。

一、材料准备1. 聚丙烯：选取高纯度的聚丙烯作为基础材料。

聚丙烯应具有良好的溶解性和热稳定性。

2. 硅源：选择合适的硅源添加到聚丙烯中，以增加含硅元素的含量。

常用的硅源有硅烷类化合物，如甲基三氯硅烷。

3. 发泡剂：选择合适的发泡剂，如氮气或低沸点有机溶剂，以在超临界二氧化碳中形成气泡。

二、超临界二氧化碳技术制备含硅聚丙烯纳米发泡材料的步骤1. 原料预处理：将聚丙烯和硅源在一定比例下混合，并进行预处理。

预处理的目的是提高聚丙烯与硅源间的相容性。

2. 溶解梯度调控：将预处理后的混合物与超临界二氧化碳一起放入反应釜中。

通过调节反应釜中的压力和温度，实现聚丙烯与二氧化碳的相容性，使聚丙烯在超临界状态下溶解。

3. 聚合反应：在超临界二氧化碳中，加入引发剂，启动聚丙烯的聚合反应。

在聚合反应过程中，硅源与聚丙烯发生反应，形成含硅的聚丙烯。

4. 发泡过程：在聚合反应完成后，将反应釜中的温度和压力逐渐调节至超临界二氧化碳的常温常压状态。

由于温度和压力的变化，超临界二氧化碳失去溶解性，形成气泡，使材料发泡。

5. 材料固化：待发泡过程完成后，将材料放置在恒温恒湿条件下，使其逐渐固化。

固化过程中，聚丙烯分子间发生交联，形成稳定的纳米结构。

三、方法优势和应用前景1. 方法优势：利用超临界二氧化碳技术可以在低温低压条件下实现聚丙烯的溶解和发泡。

此外，超临界二氧化碳具有环保、可回收利用等特点，符合可持续发展的要求。

2. 应用前景：制备的含硅聚丙烯纳米发泡材料具有优异的热稳定性、机械性能和绝缘性能，广泛应用于建筑材料、汽车制造等领域。

其低密度和高比表面积还赋予材料良好的吸声、隔热性能，可用于声学材料和隔热材料的制备。

超临界二氧化碳挤出发泡聚丙烯研究张玉霞;刘本刚;王向东;李莹;许国志【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2010(024)001【摘要】以超临界二氧化碳作为发泡剂,采用纳米黏土和长链支化聚丙烯(LCBPP)改性的线形聚丙烯(LPP)挤出发泡制备幅宽300 mm的发泡聚丙烯片材,研究了CO2注气量、机头温度和纳米黏土的加入对产品密度和泡孔密度的影响.结果表明,纳米黏土的加入可以有效改善聚丙烯的可发性.在注气档位为0.5,机头温度为157℃时得到的发泡聚丙烯片材密度为0.454 g/cm3,泡孔密度为3.37×107个cm3.【总页数】5页(P69-73)【作者】张玉霞;刘本刚;王向东;李莹;许国志【作者单位】北京工商大学材料科学与工程系,轻工业塑料加工应用研究所,北京,100048;北京工商大学材料科学与工程系,轻工业塑料加工应用研究所,北京,100048;北京工商大学材料科学与工程系,轻工业塑料加工应用研究所,北京,100048;北京工商大学材料科学与工程系,轻工业塑料加工应用研究所,北京,100048;北京工商大学材料科学与工程系,轻工业塑料加工应用研究所,北京,100048【正文语种】中文【中图分类】TQ325.1+4【相关文献】1.挤出发泡用超临界二氧化碳供液装置研究 [J], 徐天艺2.超临界二氧化碳聚苯乙烯挤出发泡工艺研究 [J], 彭运秋;袁建华;朱加茂3.超临界CO2发泡聚丙烯挤出工艺研究 [J], 钱敏伟;信春玲;郭奕崇;何亚东4.辐射交联共聚聚丙烯的超临界二氧化碳发泡行为及其性能研究 [J], 王吉祥; 谢放华; 曾虹燕; 杨俊杰; 黄承辉; 杨晨光; 李会; 吴国忠5.聚丙烯-超临界CO2挤出发泡研究进展 [J], 何牧真;徐成成;张荣;欧乾;刘清亭;付旭东;胡圣飞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第１３期 收稿日期：２０２０－０４－２８作者简介：宋　超（１９９０—），山东潍坊人，中级工程师，中国科学院大学毕业，硕士研究生学历，现就职于中化泉州能源科技有限责任公司，担任研发工程师，研究领域：聚合物挤出发泡、聚合物材料改性、可降解材料等。

挤出发泡聚丙烯的制备工艺宋　超１，郑春山２，苏广勃２（１．中化泉州能源科技有限责任公司，福建泉州　３６２０００；２．中化泉州石化有限责任公司，福建泉州　３６２０００）摘要：发泡聚丙烯是一种环保型的轻质泡沫材料，因其具有良好的隔热、压力回弹性、重量轻、环境友好等特性，近些年被广泛应用于汽车制造、电子及食品包装、建筑构造、航天军事等领域，但普通聚丙烯熔融状态下熔体强度低，导致发泡难度大，诸多学者围绕这一技术难题进行研究。

本篇文章介绍了挤出发泡聚丙烯的工艺和机理，同时着重介绍了用于发泡的高熔体强度聚丙烯（ＨＭＳＰＰ）的工艺方法。

关键词：发泡聚丙烯；高熔体强度；聚丙烯改性中图分类号：ＴＱ３２５．１＋４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２０）１３－００９５－０２ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｏｆＥｘｔｒｕｄｅｄＦｏａｍｅｄＰｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅＳｏｎｇＣｈａｏ１，ＺｈｅｎｇＣｈｕｎｓｈａｎ２，ＳｕＧｕａｎｇｂｏ２（１．ＳｉｎｏｃｈｅｍＱｕａｎｚｈｏｕＥｎｅｒｇｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｕａｎｚｈｏｕ　３６２０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｉｎｏｃｈｅｍＱｕａｎｚｈｏｕＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｕａｎｚｈｏｕ　３６２０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｘｐａｎｄｅｄｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｉｓａｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙｆｒｉｅｎｄｌｙｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｆｏａｍｍａｔｅｒｉａｌ．Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｇｏｏｄｔｈｅｒｍａｌｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ，ｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｓｉｌｉｅｎｃｅ，ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ，ａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙｆｒｉｅｎｄｌｙｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｉｔｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄｆｏｏｄｐａｃｋａｇｉｎｇ，ｂｕｉｌｄｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ａｅｒｏｓｐａｃｅａｎｄｍｉｌｉｔａｒｙ，ｅｔｃ．Ｂｕｔｔｈｅｍｅｌｔｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｏｒｄｉｎａｒｙｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｉｓｌｏｗ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｆｏａｍｉｎｇｄｉｆｆｉｃｕｌｔ．Ｍａｎｙｓｃｈｏｌａｒｓｈａｖｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄａｒｏｕｎｄｔｈｉｓｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｅｘｔｒｕｄｅｄｆｏａｍｅｄｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ，ａｎｄａｌｓｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｈｉｇｈｍｅｌｔｓｔｒｅｎｇｔｈｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ（ＨＭＳＰＰ）ｕｓｅｄｆｏｒｆｏａｍｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｘｐａｎｄｅｄｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ；ｈｉｇｈｍｅｌｔｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ 发泡聚合物材料隔热性能良好、质量轻，具有优异的抗冲击性，近些年来被广泛应用于汽车制造、建筑材料、航天军事、食品电子器件包装等领域［１］，通用的发泡塑料材料主要有发泡聚丙烯、发泡聚氨酯、发泡聚苯乙烯和发泡聚乙烯材料，虽然发泡材料有上述诸多优点，但一些发泡材料在加工过程中或者材料本身性能也存在一些缺点，如发泡聚氨酯加工生产过程中会产生有毒异氰酸酯残留物，发泡聚苯乙烯材料不易降解，对环境产生危害，发泡聚乙烯材料耐高温性能有限等。

超临界CO2发泡微孔塑料的研究进展-副本超临界CO2发泡是一种常用的微孔塑料制备方法。

CO2作为发泡剂，可以在高压高温条件下被溶解到聚合物中，然后在减压过程中快速释放出来，形成微小的气泡，从而制备出微孔塑料材料。

超临界CO2发泡具有无污染、无毒性、易于操作等优点，越来越受到研究者的关注。

近年来，超临界CO2发泡微孔塑料的研究取得了一系列重要进展。

首先，在超临界CO2发泡微孔塑料的制备方法方面，研究者不断进行改进和优化。

目前常用的制备方法包括连续发泡法、批量发泡法、溶液浸渍法等。

其中，连续发泡法是一种高效的制备方法，可以实现大规模生产。

批量发泡法适用于小批量生产，具有操作简便的特点。

溶液浸渍法则是一种将聚合物溶液浸渍到模板材料上，再通过超临界CO2发泡的方法制备微孔塑料的方法。

研究者还通过调整超临界CO2的压力、温度、溶液浓度等条件，改变微孔塑料的孔径和孔隙度。

其次，在超临界CO2发泡微孔塑料的应用方面，也取得了一系列重要进展。

超临界CO2发泡微孔塑料具有优良的吸附性能、低密度和低热导率等特点，因此在催化剂载体、吸附剂、隔热材料、过滤器等领域有广泛的应用。

研究者通过改变聚合物的种类和含量，调控微孔塑料的吸附性能和孔隙结构，进一步拓展了其应用领域。

此外，还通过将功能添加剂引入到微孔塑料中，实现了对微孔塑料的功能化修饰，例如，在催化剂载体领域实现了催化剂修饰，提高了反应效率。

最后，超临界CO2发泡微孔塑料的研究仍然面临一些挑战。

聚合物的选择、超临界CO2的溶解度、发泡条件等因素仍需要进一步研究和优化。

此外，超临界CO2发泡微孔塑料的成本也是一个需要解决的问题，目前超临界CO2发泡装置的成本较高，限制了其在工业化生产中的应用。

综上所述，超临界CO2发泡微孔塑料在制备方法、应用领域和功能化修饰等方面都取得了一系列重要的进展。

随着相关技术的不断发展和完善，相信超临界CO2发泡微孔塑料将在更多领域展现其潜力，并为环境保护和工业生产带来更多的好处。