高熔体强度聚丙烯项目市场调研报告聚丙烯(PP)是目前世界上应用最为广泛,产量增长最快的树脂之一。

与其他热塑性树脂相比,PP具有低密度、高熔点、来源广、价格低以及机械性能优越、化学稳定性好等特点,已经成为包装、轻工、建筑、电子、电器和汽车等行业不可缺少的基本原料。

但是普通商品聚丙烯(CPP) ,无论是Ziegler2Natta 还是茂金属催化剂催化生产的聚丙烯,均为线性结构的聚丙烯(linear PP ,LPP) ,其分子量分布相对较窄,导致聚丙烯的软化点与熔点较接近,熔程较短。

这在热成型加工中表现为当温度高于熔点后,熔体黏度急剧下降,熔融态下拉伸时不能出现应变硬化现象,进而导致聚合物的抗熔垂性能差,热成型制品壁厚不均,挤出涂覆、压延时边缘卷曲、收缩,挤出发泡时泡孔塌陷等问题。

这一缺点极大地限制了聚丙烯的应用。

高熔体强度聚丙烯( high melt strength PP ,HMSPP)就是针对以上不足而开发的一种新型聚丙烯材料。

由HMSPP制得的制品具有良好的热稳定性和高温下尺寸稳定性,较高的韧性和拉伸强度,优异的微波适应性,良好的环境效应和易回收等特点。

作为一种新型聚丙烯材料,HMSPP的应用前景非常广阔。

一、HMSPP的应用领域1、发泡材料HMSPP最重要的应用是用于生产发泡材料，HMSPP的出现使聚丙烯发泡成为可能，主要的发泡产品有高低倍率的发泡片材，发泡珠粒(EPP)，自1982年JSP 公司首先开发成功PP交联泡沫塑料以来，目前在世界范围内已有JSP、BASF、GEFINEX等公司的多家工厂都在生产PP泡沫塑料，年销售量已达到数十万吨。

其中EPP的需求量每年以15％的速率增加，预计目前EPP的需求量为14万t 左右。

而PP发泡片材目前在国外早已用于微波食品的包装，其中密度为O．6～0．7 g／cm3的PP发泡片材用于生产餐具、饮料杯、文具用品等方面，0．5 g ／cm3以下的片材主要用于食品、电器以及易碎物品的包装，由于PP泡沫具有质量轻、缓冲性能好、优良的耐热性和保温性，能耐120℃高温，并可满足环保的要求，因此在文教、汽车、建筑、食品包装、运动器材、隔热材料等领域具有广泛的应用前景。

2、热成型由于HMSPP有较好抗熔垂性，因此HMSPP在热成型过程中可进行深度拉伸，而其特有的流变性能会保证产品在进行深度拉伸时，具有均匀变形的自我调节能力。

HMSPP能够在普通热成型设备上热成型,特别是聚丙烯具有优良的热性能,非常适合做微波食品容器和高温蒸煮杀菌容器,价格也比PS便宜,从而使HMSPP具有极为广阔的应用前景,有条件与普通使用的热成型材料(如ABS、PVC、PC、PS、丙烯酸树脂等)竞争。

3、挤出涂覆HMSPP的应变硬化行为是其取得高拉伸比和涂覆速度快的关键因素。

HMSPP的涂覆性与LDPE相似,表现出较低的颈缩(5mm)和较快的涂覆速度(250 —300mP min) ,涂覆厚度容易控制且涂层均匀性好。

涂覆级HMSPP 的涂覆速度远远大于普通聚丙烯,而且颈缩小、涂层薄。

这主要是由于HMSPP 在涂覆过程中,熔体所受的拉伸应力随着拉伸应变的增长呈指数级增长,不容易发生韧性断裂,并且HMSPP抗熔垂性能较好,所以HMSPP具有较高的涂覆速度和较薄的涂层厚度，生产的流延膜具有较好的柔软性和较低的热封温度。

41212 吹膜吹膜常用的聚合物就是聚乙烯(LDPE、LLDPE、HDPE) ,但是聚丙烯用空气冷却进行吹膜加工时,由于普通PP的熔体强度低,经常会发生起皱和产品厚度不均等问题,而且产品纵向易开裂(原因是PP结构为线性) ,透明性差(原因是结晶速度慢) 。

实验表明,混有HMSPP的普通聚丙烯比普通聚丙烯具有较高的加工温度和加工量,并且薄膜质量也好于普通聚丙烯。

这主要是由于HMSPP 具有拉伸应变硬化的特点,具有较高的自我调节能力,能够在较高的温度下以较高的速率来生产。

同时HMSPP在这里起成核剂的作用,它的长支链具有细化晶核的作用,所以用混有HMSPP的普通聚丙烯生产出的薄膜具有较好的透明性。

吹膜加工中HMSPP 的添加量一般为10 —20wt %较适宜。

与PE相比,PP具有高强度、低水气透过率和耐热性好等特点,所以HMSPP吹膜制品将会给PE吹膜行业巨大的冲击。

HMSPP 吹膜制品潜在用途包括易撕裂薄膜、家庭卫生用薄膜、食物包装薄膜(深冷消毒) 、一般用途薄膜、易于剥离性薄膜和标签用膜等。

另外HMSPP 薄膜还可进入收缩薄膜和高强度薄膜等领域。

二、市场调查概况1、聚丙烯发泡材料的优点本次调研的重点是聚丙烯发泡材料。

PP发泡材料具有显著的隔热性。

由于侧甲基的存在，PP易于发生β降解，且PP发泡材料便于回收利用，其环境友好性优于其他发泡材料；PP发泡材料的热导率比发泡PE低，其热导率不会因潮湿而受影响；PP发泡材料具有良好的回弹性，且有高冲击能吸收能力。

PP发泡材料可用来承受高载荷，其对重复冲击的防护能力比PS发泡材料或聚氨酯（PU）发泡材料更优越；PP发泡材料具有尺寸形状恢复稳定性。

PP发泡材料受到多次连续冲击和翘曲变形后会很快恢复原始形状，而不会产生永久变形。

正是基于上述优点，PP发泡材料在许多工业领域的应用尤其是在包装工业、汽车工业、建筑工业、体育休闲等领域的应用极具竞争力，前景非常广阔。

2、聚丙烯发泡材料的主要种类及其特点聚丙烯发泡材料中用量最大的两类产品是：聚丙烯发泡珠粒（EPP）的模压发泡制品和聚丙烯挤出发泡片材。

2.1、聚丙烯模压发泡材料一般而言，EPP模塑制品通常由可发性珠粒EPP采用模压成型方法制备。

但是可发性珠粒EPP的制备比较困难，目前仅有日本JSP公司、德国BASF公司、日本Kaneka公司、瑞典Fagerdala可以进行商业化生产。

德国Berstorff公司能够提供比较成熟的EPP珠粒生产线。

PP的模压发泡过程中，其原料可发性聚丙烯珠粒（EPP）的制备技术非常关键，是实现EPP模压熔结成型的重中之重。

2.1.1、EPP的制备技术EPP珠粒具有均匀的粒径尺寸和稳定的发泡倍率，是制备EPP模压发泡制品的原料，对于最终制品的性能有决定性的影响。

目前，EPP珠粒的制备技术主要分为两类：釜压法和挤出法。

（1）釜压法釜压法为EPP珠粒的常规生产方法，即将PP树脂、分散介质、分散剂和发泡剂一同置于高压釜中，升温至树脂软化但不熔融的状态，同时提高压力，充分搅拌，维持压力一定时间，以确保发泡剂充分浸润基体树脂，然后在维持压力的状态下打开阀门，将粒子置于常温、常压下，这时由于压力和温度的突然变化，诱发体系出现热力学不稳定性，从而引发粒子迅速膨胀，得到粒径尺寸均匀一致的可发性珠粒。

通常反应釜的温度设定在100~160℃之间，压力在1~10MPa之间，停留时间30~180min。

（2）挤出法除了釜压法之外，还可采用挤出法生产EPP，如图2-1所示。

由于是连续性生产，挤出法的生产效率要高出釜压法30%~50%。

1—挤出机2—发泡剂注入和计量系统3—模面热切造粒系统4—干燥系统图2-1 EPP发泡珠粒挤出设备的工艺流程和设备配置挤出法通常采用单螺杆挤出机进行EPP珠粒的生产。

这种专用挤出机出出出出出出出出注入出出出出出烃类出出出（如丁烷）出出出出出出与熔体形成均相溶液，机头安装套管式口模和模面切粒机，控制口模压力使物料在切粒后而不是在切粒前发泡，待物料进入大气后即开始发泡成型，其发泡倍率可以达到30~40倍，密度由0.90g/cm3可以降低到0.02g/cm3出随后出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出。

无论是釜压法还是挤出法，为了得到闭孔的EPP珠粒，其PP基体树脂的选择是非常关键的，不同规格和性能的EPP珠粒的获得，需要选择不同性能的基体树脂。

通常选用乙烯-出出出出出出出或者长链支化聚丙烯（即高熔体强度聚丙烯）进行生产。

2.1.2 EPP珠粒的模压熔结成型EPP珠粒与可发泡聚苯乙烯(EPS)珠粒一样，可在蒸汽加热的液压机中成型加工，如图2-2所示。

由于EPP珠粒不含发泡剂(发泡剂丁烷已渗透挥发) ，因此无需第二次膨胀。

目前比较典型的一种发泡成型方法是模压熔结成型，即先将闭孔的EPP珠粒填入模具、合模、压入气体，然后通入高温水蒸气，使粒子熔融，二次膨胀并相互熔结在一起，即可得到所需形状的发泡制品。

图2-2 EPP发泡珠粒液压成型过程EPP珠粒模压熔结成型过程包括以下5个步骤：（1）充模。

将EPP珠粒输入模腔中，通过加压使多孔粒子压缩；（2）成型。

模腔中的EPP珠粒经水蒸气加热，胀大并熔融。

根据EPP珠粒的品种选择水蒸气的入口压力，一般控制在0.25—0.42MPa范围内；（3）冷却定型。

为了保证制品脱模后不至于胀大或裂开，应冷却至适当的温度方能开模。

脱模时间取决于PP发泡材料的密度及制品的壁厚；（4）脱模。

制品通过机械方法或压缩空气脱模；（5）后处理。

制品在80℃的环境中放置6h以上，进行热处理并除去所吸水分。

2.2、聚丙烯挤出发泡片材PP发泡片材采用挤出方法进行成型加工。

挤出成型具有很高的生产效率，并且容易实现自动化。

早期的PP发泡片材多为采用交联工艺的两步挤出发泡成型方法所制备。

即将PP树脂与发泡剂、交联剂、成核剂等进行充分混合，然后在挤出机上挤出为片材，随后将未发泡的PP片材进行交联，再在发泡炉中进行发泡成型，交联可以采用辐射交联和化学交联两种方法，树脂在发泡之前的交联可以使其熔体黏度随着温度升高而降低的速度变慢，从而在较宽的温度范围内具有适当的熔体黏度。

交联还可同时提高发泡材料的物理力学性能，PP交联发泡材料比未交联的PP发泡耐热温度提高30~50℃，抗蠕变性能提高100倍，其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度也都大幅度提高，耐油、耐磨性也获得很大改善。

这种方法将混料和发泡分开进行，挤出机仅仅进行发泡组分的混合，其示意图如图2-3所示。

图2-3两步法的PP挤出交联发泡成型示意图近年来，PP的直接挤出发泡片材成型方法受到广泛重视。

直接挤出发泡法是在挤出机内直接完成发泡各个组分的混合、熔融和发泡过程。

根据所采用发泡剂的不同，直接挤出发泡成型法又可以分为物理发泡和化学发泡两种方法，不管采用哪种方法，共同的控制要素是建立足够高的机头压力来抑制发泡体系在挤出口模附近提前发泡，一旦发泡体系进入口模，就会释压发泡成型，其示意图如图2-4所示。

PP发泡片材在包装、汽车、建筑和工业等领域的应用非常广泛。

1—螺杆温度调节装置2—加料装置3—挤出机4—机头5、6—冷却7—牵引装置8—切割装置9—收卷装置图2-4PP直接挤出发泡成型示意图3、聚丙烯发泡材料的市场现状3.1、聚丙烯发泡材料的详细应用状况表3-1详细列出了PP发泡材料在汽车、包装、建筑、工业、体育休闲等领域的应用的具体状况。