常见发泡树脂材料

市场上较为常见的泡沫塑料主要有发泡聚氨酯( PUR)、发泡聚苯乙烯(EPS )、聚氯乙烯( PVC)、发泡聚乙烯( EPE)、发泡聚丙烯(EPP)等。

美国市场近年来对泡沫塑料的需求量以每年4.2%的速度持续增长;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PS、PE、PUR三大类。但以上三类材料都有一定的局限性。表现如下:

  • 聚苯乙烯(PS)发泡过程中使用的氟氯烃化合物,会破坏大气臭氧层,其产品降解困难又给环境造成“白色污染”,因此联合国环保组织决定到2005年停止使用PS发泡产品。根据《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰的国家法案》我国确定在2005年12月31日前全面禁止泡沫生产中使用的氟氯碳化合物。

  • 聚氨酯泡沫片材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。

  • 交联聚乙烯泡沫塑料的最高使用温度为80℃,同样,聚苯乙烯泡沫被加热到它的玻璃化温度105℃时软化变形。

4种常见发泡塑料的应用现状及发展趋势

图 EPP在汽车上应用(来源JSP)


因此,发泡聚丙烯材料(EPP)应运而生。聚丙烯树脂具有质轻、原料来源丰富、性能价格比优越以及优良的耐热性、耐化学腐蚀性、易于回收等特点,是世界上产量增长最快的通用热塑性树脂,对聚丙烯泡沫的研究开发也成了近年来的热点。


一、发泡聚氨酯( PUR)


PU是Polyurethane的缩写,中文名为聚氨基甲酸酯简称聚氨酯。PU制品定义:PU制品就是聚物多元醇与异氰酸酯加各种调整发泡密度、拉力、耐磨性、弹性等指标的添加剂,再用PU机充分搅拌后注入模具扩链交链反应而成,一种介于塑料和橡胶之间的新型合成材料所生产出来的产品的统称。

PU制品应用广泛,主要有应用于:(1) 冰箱、集装箱、冷柜保温(2) PU仿真花卉(3) 纸张印刷(4) 缆绳化纤(5) 高速路面(防护条标志)(6) 家庭装潢(泡沫板装饰)(7) 家具(座椅坐垫、床垫海绵、靠背、扶手等)(8) 发泡填充剂(9) 航天、汽车工业(汽车坐垫、汽车头枕、方向盘(10) 高档体育用品器材(护具类,护手,护脚,拳击手套内胆,头盔等)(11) 人工合成PU皮革(12) 制鞋工业 (PU鞋底)(13) 通用涂料(14) 特种防护涂料(15) 粘合剂等(16) 中心静脉导管(医疗耗材)。

日常中经常接触到的一类是人工合成PU皮革,PU皮就是聚氨酯成份的表皮、超纤皮,质量优于PVC(俗称西皮)。现在服装厂家广泛用此种材料生产服装,俗称仿皮服装。PU配皮是一种其反面是牛皮的第二层皮料,在表面涂上一层PU树脂,所以也称贴膜牛皮。其价格较便宜,利用率高。其随工艺的变化也制成各种档次的品种,如进口二层牛皮,因工艺独特,质量稳定,品种新颖等特点,为目前的高档皮革,价格与档次都不亚于头层真皮。

PU皮外观漂亮,容易打理,价格较低。真皮价格昂贵,打理麻烦,耐用。

4种常见发泡塑料的应用现状及发展趋势

图 PU皮(左图百度,右图上海华特)


PU革是目前合成革产品中最主流的产品;而PVC革虽然含有对人体有害的增塑剂在部分地区受到禁用,但其超强的耐候性及低廉的价格使其在低端市场仍具有较强的竞争力;超纤PU革虽然有着媲美真皮的手感,但其较高的价格限制了其大规模的使用,市场份额约5%。

4种常见发泡塑料的应用现状及发展趋势

图片 来源中国产业网


二、发泡聚苯乙烯(EPS )


发泡聚苯乙烯,又称可发性聚苯乙烯(expandable polystyrene, EPS),具有相对密度小(1.05g/cm3)、热导率低、吸水性小、耐冲击振动、隔热、隔音、防潮、减振、介电性能优良等优点,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。

EPS产品通常是安全无毒的,但加工过程中处于不同状态的原料有一定危险性。聚苯乙烯粉末能刺激呼吸道和皮肤。存储中的EPS粒子会散发出戊烷蒸汽,而戊烷是极易燃的,与空气会形成爆炸混合物。加热聚苯乙烯型聚合物可能释放出苯乙烯单体,而苯乙烯是一种危险的物质。

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。

早几年接触到最多的是一次性聚苯乙烯快餐盒,由于EPS难分解回收,随着环保法规日益严厉,EPS快餐盒的用量逐年减少。

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图 EPS快餐盒(来源百度)


三、发泡聚乙烯( EPE)


EPE(Expandable Polyethylene),是可发性聚乙烯,又称珍珠棉。EPE是非交联闭孔结构 , 它是以低密度聚乙烯(LDPE)为主要原料挤压生成的高泡沫聚乙烯制品。EPE是目前世界上比较先进的保护性内包装材料。EPE具有较高的弹性,外观洁白。由于是完全独立气泡体,它轻便,灵活,并能弯曲,以吸收撞击力分散外,缓冲的效果,克服了普通发泡胶易碎,变形和恢复的缺点。EPE在产品包装方面得到广泛的运用,如电脑、电器、高档家私、皮具、手袋、鞋业等。特别是高档工艺品包装,EPE与其它高档装饰布,绒布结合,具有豪华气派,又不失其良好的抗冲击保护效果,也是今后包装高档化发展的趋势。

4种常见发泡塑料的应用现状及发展趋势

图 珍珠棉(来源百度)


四、发泡聚丙烯(EPP)


发泡聚丙烯树脂具有质轻、原料来源丰富、性能价格比优越以及优良的耐热性、耐化学腐蚀性、易于回收等特点,是世界上产量增长最快的通用热塑性树脂,对聚丙烯泡沫的研究开发也成了近年来的热点。EPP具备优异的性能及环保特性,在汽车内饰件、保险杆缓冲块、电子周装箱、外卖保温箱、航模、儿童玩具、游乐园设施等方面有广泛应用。目前EPP是发泡塑料新的增长点,PP发泡材料被列入《中国制造2025》重点领域技术新材料部分,此意味着发泡PP的研发应用将迎来新的春天。下面,关注下EPP的几大应用领域。


汽车领域


EPP在汽车上主要用于汽车保险杆缓冲块、门板缓冲隔振、行李箱支撑件、储物格、车用工具箱体、备胎相同、汽车座椅、地板承载支撑等。


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图 保险杆缓冲块/工具箱,摄于中广核俊尔


外卖行业


随着美团、饿了么、百度外卖等互联网订餐行业的火热发展,EPP外卖保温箱已进入稳定的增长期,市场前景良好。


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图左 苏州好乐康 图右 摄于中广核俊尔


电子行业


EPP在电子行业应用广泛,附加值高,适用于贵重液晶屏、精密器件等的包装周转箱。


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图液晶屏、精密器件周转箱(来源深圳华旺达)


航模


EPP材料具有十分优异的抗震吸能性能、形变后恢复率高、强度高、耐热性、耐油性良好,其质量轻,可大幅度减轻制品重量,是航模飞机的理想材料。


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图左 深圳艾特航模           图右 摄于中广核俊尔


儿童玩具


EPP环保无毒、质轻、表面耐划伤、耐脏污性能良好,变形回弹性好,是儿童玩具的优良材料。


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图 儿童积木、拼图(来源浙江特力)


游乐园设施


EPP材料环保无毒、质轻、强度好、耐磨、耐脏、变形恢复性好,是搭建儿童游乐园的理想材料。


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图 儿童游乐园(来源浙江特力)


小结:

随着环保法规的日益严厉,发泡塑料的环保问题不容忽视,是否合规将决定某种品类发泡塑料的存亡问题。

EPE珍珠棉是一种可发性聚乙烯。它是一种环保材料,可以进行回收,可反复回收利用,具有良好的市场前景,因此珍珠棉发泡材料是一种新型、朝阳的材料。随着时间的推进和产品不断开发应用,EPE发泡材料将在包装及填充用料方面得到更广泛地应用。

EPS(发泡聚苯乙烯)包装制品使用后无法回收,造成白色污染,被国际禁用。98年欧美等国颁布禁止进口EPS包装的任何产品,我国在99年颁布铁路等部门禁用EPS快餐盒,所以极具成本优势的EPE珍珠棉包装产品将全面替代EPS包装材料,将很快占领包装市场,并可能替代纸、瓦楞板盒等包装材料,且外形也比任何包装材料美观。

随着环保法规加严及消费升级,PU革必然往高端化发展,更加关注材料的质感、视觉、触感等客户体验。欧盟即将限制使用PVC汽车革的用量,目前国际品牌的一些新车型已开始逐步使用PU皮革,且趋向于高物性的PU皮革。汽车工业的发展给我国汽车内饰件行业及合成革等相关产业带来繁荣,加速PU合成革在汽车内饰中的研发应用,成为国内合成革生产企业发展的重要机遇。

EPP是一种性能卓越的高结晶型聚合物/气体复合材料,以其独特而优越的性能成为目前增长最快的环保新型抗压缓冲隔热材料。近年美团、饿了么、百度外卖等的迅猛发展,推动EPP外卖保温箱高速增长;航模、儿童玩具、游乐园等对EPP需求强劲,汽车轻量化潮流下EPP在汽车上应用愈加广泛。EPP发泡原料高熔体聚丙烯被列入《中国制造2025》重点领域技术材料部分,将进一步促进国内PP原料从低端、产能过剩的状况,往高端发展,促进EPP成为未来最热门的发泡塑料。


文章参考百度、搜狐科技、PU空间等,艾邦团队整理编辑

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华东理工大学

聚丙烯发泡性能评价体系及其产品开发

信春玲,博士

北京化工大学

国产化高熔体强度聚丙烯树脂E02ES的开发及产品应用

郭鹏,博士

中石化北京化工研究院

高熔体强度聚丙烯树脂的开发及产品应用

赵民骥,经理

北欧化工

国产化高熔体强度聚丙烯HMS1602的开发及产品应用

姜凯,博士

中石油北京化工研究院

MFX系列高熔体强度聚丙烯的性能及应用

藤田浩之

日本JPP公司


注塑发泡技术专题

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功能性微纳孔发泡技术

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华南理工大学

微孔发泡注塑设备技术进展及应用

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克劳斯玛菲公司

轻量化和功能化超临界微孔发泡注塑成型和模具技术

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郑州大学

Coreback注塑发泡设备关键技术及产品开发

龚维,教授

贵州师范大学

LNG船用高分子泡绝热保温沫材料开发和应用进展

王利群,教授

浙江大学,浙江蒲森

模压发泡TPU及其性能评价和应用

姜修磊,博士

浙江新恒泰公司

结晶诱导的PLA发泡材料结构演变与调控

王向东,教授

北京工商大学

EPP发泡技术及其应用开发

曾佳,经理

无锡会通新材料

XPE,IXPP发泡技术及其进展

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挤出发泡技术专题

报告题目

报告人

单位

挤出发泡装备技术进展及产品开发

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贝尔斯托夫公司

超临界流体连续挤出发泡关键技术

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南京创博机械股份有限公司

超临界二氧化碳辅助聚丙烯反应挤出发泡一体化技术

曹堃,教授

浙江大学

聚丙烯发泡片材生产技术及产品开发

林一安,总经理

台湾瑞巨塑胶工业股份有限公司

PS/CO2挤出发泡装备及技术

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北京格瑞尔斯环保技术公司

PET树脂的发泡性能评价及连续挤出发泡技术

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北京化工大学


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作者 ab