聚丙烯发泡材料及其在体育器材中的应用

      1.2.3基于辐射交联提高聚丙烯熔体强度的研究
      随着核能的和平利用，使通过辐射交联来提高PP熔体强度的方法变为可能，与化学交联法相比，辐射法节能、工艺简单、条件容易控制，是目前唯一已工业化的方法，也是高分子材料绿色化技术的一种发展趋势。
    据报道[15]，美国Scheve 和日本Yoshii等人在无氧条件下通过辐射得到了高熔体强度的PP。我国北京化工研究院也通过辐照交联支化方法成功研制出高熔体强度的PP，它具有比普通PP高50%以上的熔体强度，发泡倍率可达20倍以上。高键明[16]等采用辐射方法对PP交联改性，并对其发泡性能进行了研究，发现在辐射交联过程中，多官能团敏化剂的种类、浓度、辐射剂量以及辐照后的热处理都对交联度有较大影响，总的来说当敏化剂为1,6-已二醇二丙烯酸酯（HDDA），含量为0.3%、辐射剂量为0.4kGy 时具有最好的交联效果，并且当体系凝胶含量在30%-45%之间时具有最高的发泡倍率（15倍以上）。熊茂林[17]等在PP中加入1.0%的二官能团单体SR231作为辐射敏化剂，在氮气环境中采用1kGy剂量的Co-γ射线辐照，结果PP 熔体强度显著提高，且凝胶含量适中。必须注意的是，化学交联或辐射交联受条件影响大，控制不当时，很容易导致分子链的降解或者是出现过度凝胶化，这可能带来材料力学或性能降低的问题。
      1.2.4基于对普通PP进行共混/填充改性的研究
       除了以上两种获得高熔体强度 PP的途径外，还可以通过共混或复合填充的方式来改善 PP的发泡性能。
       目前共混改性当中研究较多的是 PE/PP 体系，PP和PE都为结晶度较高的聚合物，两者不相容，PE含量较少时会作为分散相分散于PP基体中。温度升高时，PE熔点低先融化，PP后融化，使共混物的融程变宽，同时PE的熔体强度高于PP，因而可改进体系的熔体强度。SusanE[18]等在对HDPE PP体系的发泡和力学性能研究中发现，HDPE(30%)分散在PP中会大大降低体系中PP的球晶尺寸并破坏PP结晶的规整性。
       此体系用 CO2饱和后，在175℃下发泡30s，可以得到高质量的泡孔结构，作者认为这与两相之间不相容，界面作用力弱，导致气泡在相界面成核有关。相比而言，单独的PE或PP在此条件下都不能得到好的发泡材料。P．Rachtanapun[19]等则对不同熔体指数的HDPE与PP共混体系的发泡性能进行了研究，同样采用先将样品条制备好并用CO2饱和，然后在不同的条件下进行发泡的方法。DSC分析显示，HDPE的加入，会降低体系中两组分的结晶度，导致体系熔点的降低。在不考虑其他条件的情况下，HDPE/PP(30:70)体系的发泡性比HDPE PP(50:50)体系好，而最佳发泡条件为 175℃、30s。同时，高熔体指数的HDPE 对发泡有负面作用，因为过高的熔体指数会使体系在发泡过程中失去必须的强度。因此泡孔形态的好坏、发泡率的高低不仅与发泡的条件有关，还与体系在发泡过程中的熔体强度密不可分。
       在PP与填料的混合体系中，通常认为填料与 PP大分子之间会存在一定的物理或化学相互作用，在熔融状态下使PP分子之间的滑移相对变得困难，起到增加熔体强度的作用。Takashi Nakjayama[20]等通过对PP纳米粘土复合体系的发泡研究发现，当纯PP(0.2%马来酸酐改性)或含有2%粘土体系进行发泡时，泡孔会随发泡温度的增加而增大，而当粘土的含量达到4%或7.5%后，发泡温度的变化对泡孔尺寸不会产生影响，材料的TEM 照片显示，粘土微纤在泡壁中垂直于径向排列，这导致了泡壁的拉伸变硬，提高了熔体对气体的包裹力，相当于增加了体系的熔体强度。此外，粘土的加入还可以作为异相的发泡成核剂，提高泡孔的密度。由于发泡是成核与气泡生长相互竞争的过程，因此对成核行为的研究也显得相当重要。