李漢初(中國(guó)石化化工銷售有限公司華南分公司 廣東 廣州 510620)
傳統(tǒng)的發(fā)泡材料主要有:EPS、EVA、XPE、PU等[1],但都有其缺點(diǎn),如:EPS在發(fā)泡過(guò)程中常使用氟氯烴化合物或丁烷,會(huì)污染環(huán)境;PU在發(fā)泡過(guò)程中存在對(duì)人體有害的異氰酸酯殘留物;XPE剛性較低,且最高使用溫度僅為80℃。 近年開(kāi)發(fā)的發(fā)泡聚丙烯材料(EPP)則具有更多優(yōu)點(diǎn):
1.環(huán)保衛(wèi)生:EPP無(wú)毒無(wú)味,可廣泛用于食品包裝,而且回收再生簡(jiǎn)單方便。
2.使用溫差寬:EPP具有良好耐低溫性能的同時(shí)具有較高的熱變形溫度,使用溫差范圍很寬,EPP制品在-30℃~130℃溫差范圍內(nèi)不變形。
3.物理性能優(yōu)良:EPP的彎曲模量為1.52GPa遠(yuǎn)大于XPE的0.207GPa,剛性比XPE好很多,而抗沖擊性能則優(yōu)于EPS。
4.形狀恢復(fù)穩(wěn)定性好:EPP制品受多次連續(xù)撞擊和撓曲變形后會(huì)很快恢復(fù)原始形狀,而不產(chǎn)生永久形變。
5.沖擊能吸收能力強(qiáng):EPP制品具有優(yōu)異的抗壓吸能性能,這是汽車保險(xiǎn)杠及其他防沖撞吸能部件的關(guān)鍵指標(biāo)。
6.表面保護(hù)性和隔音性能優(yōu)良:EPP制品是半硬質(zhì)成形,具有適度的硬度、柔軟性,不會(huì)擦傷、碰傷與其接觸的物體,具有較好的表面保護(hù)性和隔音性能。
7.選擇范圍廣:EPP顆粒密度在7~130kg/m3[2],而發(fā)泡倍數(shù)在8~45倍之間,制品都具有良好的緩沖性能和絕熱性能,用戶可以根據(jù)制品的用途,選用適合的顆粒密度和發(fā)泡倍數(shù)。
8.絕熱性、飄浮性能好:EPP是閉孔式獨(dú)立泡孔結(jié)構(gòu),熱傳導(dǎo)率低,吸水率低,是絕熱材料及飄浮材料的最佳選擇。
相對(duì)EPS、PU、XPE等發(fā)泡材料,EPP的開(kāi)發(fā)歷史較短,20世紀(jì)70年代,美國(guó)、意大利、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研發(fā),1980年才實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。然而,由于EPP具有優(yōu)越的性能和廣闊的應(yīng)用前景,特別是市場(chǎng)對(duì)耐熱性高、環(huán)保衛(wèi)生的發(fā)泡材料需求量很大,發(fā)展速度很快。目前主要生產(chǎn)商有:德國(guó)的BASF、Berstorff和Gefinex公司以及日本的JSP和鐘淵Kaneka株式會(huì)社等,最大生產(chǎn)商日本JSP株式會(huì)社產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)10萬(wàn)噸/年,其在無(wú)錫的基地產(chǎn)能為6000噸/年,東莞基地則為3000噸/年。
EPP的生產(chǎn)主要是通過(guò)間歇式發(fā)泡來(lái)實(shí)現(xiàn),成熟的生產(chǎn)技術(shù)主要有兩種:①、以日本JSP株式會(huì)社為代表的反應(yīng)釜式法;②、以德國(guó)Berstorff公司為代表的物理氣體擠出發(fā)泡法。1994年Basell公司在連續(xù)式發(fā)泡工藝方面有了重大突破,推出高熔體強(qiáng)度的聚丙烯并成功用于連續(xù)化的聚丙烯發(fā)泡工藝,但由于生產(chǎn)成本較高,限制了其使用范圍。
由于EPP衛(wèi)生環(huán)保、耐熱性、隔音性、抗沖性能優(yōu)異,其產(chǎn)品用途十分廣泛,在包裝、汽車、建筑等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
1.各種包裝材料
包裝是EPP最主要的用途之一,約占總量的40%,幾乎覆蓋所有的包裝行業(yè)。
(1)食品包裝:由于EPP無(wú)味無(wú)毒、干凈衛(wèi)生同時(shí)熱穩(wěn)定性和熱絕緣性能很好,因此被應(yīng)用于各種各樣的食品包裝。如:用于微波爐和冰箱的食物托盤(pán)和容器、日常盛放食品的各種器皿(盤(pán)、碟、碗、盒等)等。
(2)緩沖包裝:能量吸收性能是緩沖包裝最重要的要求,這樣在受到?jīng)_擊時(shí)才能起到很好的緩沖作用,保護(hù)里面的物品,由于EPP對(duì)重復(fù)沖擊的防護(hù)能力比EPS和發(fā)泡PU更好,是非常理想的貴重物品的緩沖包裝材料,所以,EPP被廣泛用于計(jì)算機(jī)、精密儀器、聲像材料、工藝品、各種家用電器等的防震緩沖包裝,以免在運(yùn)輸過(guò)程中遭受損傷及破壞。
(3)一次性包裝:一次性餐盒因其使用方便快捷,價(jià)格便宜,消費(fèi)量不斷提高,目前,全國(guó)每年各種一次性餐飲具如:杯、盤(pán)、盒、碗等年產(chǎn)能達(dá)到500多億只,其中一次性餐盒的消費(fèi)量已經(jīng)超過(guò)150億只[3],而且增長(zhǎng)速度在7%/年以上。以前的材料主要是EPS,但近年來(lái)EPS引起的"白色污染"問(wèn)題引起人們的高度重視而逐漸被淘汰,EPP作為綠色包裝材料制作的一次性餐盒,成本較低,衛(wèi)生環(huán)保,隔熱保溫,成為了EPS餐盒的理想替代品。
2.汽車零部件
由于EPP具有高耐熱性、高沖擊能吸收能力、良好的回彈性和良好熱成型性而且能夠回收再生,因此,EPP另一個(gè)重要用途是各種汽車零部件,例如:汽車保險(xiǎn)杠,儀表托架,門(mén)內(nèi)板吸能保護(hù)墊,緩沖墊,彈性中間層,汽車減震器的芯材,頭枕,工具箱等。
3.熱絕緣材料
日常的熱水管、蒸汽管溫度超過(guò)100℃,EPS和XPE材料都達(dá)不到要求,而EPP材料可以耐130℃高溫,而且熱導(dǎo)率低、熱絕緣性能好,因此,被應(yīng)用于做高級(jí)絕熱材料,如:各種熱水、蒸汽管,暖房、貯槽的熱絕緣材料。
發(fā)泡聚丙烯的特性和廣闊用途決定其市場(chǎng)潛力是巨大的,前景是非常好的。
1.市場(chǎng)需求潛力大:汽車行業(yè)中,使用EPP材料制作的零部件,其舒適性和安全性能比其它材料好,正逐漸取代EPS、EPU、XPE在汽車中的使用,一般車用塑料為100~130kg/輛,PP材料20kg/輛左右,其中EPP材料超過(guò)1kg/輛,據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示2013年中國(guó)汽車產(chǎn)銷量為2211.68和2198.41萬(wàn)輛[4],僅汽車行業(yè)EPP材料的需求就超過(guò)2萬(wàn)噸/年。另外,EPP在包裝材料和熱絕緣材料的需求年增長(zhǎng)速度也在10%以上,可以說(shuō)EPP材料市場(chǎng)潛力很大,EPP材料產(chǎn)業(yè)正迎來(lái)一個(gè)難得的發(fā)展機(jī)遇。
2.經(jīng)濟(jì)效益很好:目前,市場(chǎng)上不同廠家不同用途的EPP珠粒價(jià)格在4~8萬(wàn)元/噸,JSP株式會(huì)社有些牌號(hào)的EPP珠粒售價(jià)高達(dá)10萬(wàn)元/噸,而普通PP的價(jià)格僅為1.2萬(wàn)元/噸左右,價(jià)差非常大,利潤(rùn)很好。