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4種常見發泡塑料的應用現狀及發展趨勢

常見發泡樹脂材料

市場上較為常見的泡沫塑料主要有發泡聚氨酯( PUR)、發泡聚苯乙烯(EPS )、聚氯乙烯( PVC)、發泡聚乙烯( EPE)、發泡聚丙烯(EPP)等。

美國市場近年來對泡沫塑料的需求量以每年4.2%的速度持續增長;我國20世紀90年代以來泡沫塑料的發展十分迅速,其中主要品種有PS、PE、PUR三大類。但以上三類材料都有一定的局限性。表現如下:

聚苯乙烯(PS)發泡過程中使用的氟氯烴化合物,會破壞大氣臭氧層,其產品降解困難又給環境造成「白色污染」,因此聯合國環保組織決定到2005年停止使用PS發泡產品。根據《中國消耗臭氧層物質逐步淘汰的國家法案》我國確定在2005年12月31日前全面禁止泡沫生產中使用的氟氯碳化合物。

聚氨酯泡沫片材在發泡過程中存在對人體有害的異氰酸酯殘留物,並且發泡材料無法回收利用。

交聯聚乙烯泡沫塑料的最高使用溫度為80℃,同樣,聚苯乙烯泡沫被加熱到它的玻璃化溫度105℃時軟化變形。

圖 EPP在汽車上應用(來源JSP)

因此,發泡聚丙烯材料(EPP)應運而生。聚丙烯樹脂具有質輕、原料來源豐富、性能價格比優越以及優良的耐熱性、耐化學腐蝕性、易於回收等特點,是世界上產量增長最快的通用熱塑性樹脂,對聚丙烯泡沫的研究開發也成了近年來的熱點。

一、發泡聚氨酯( PUR)

PU是Polyurethane的縮寫,中文名為聚氨基甲酸酯簡稱聚氨酯。PU製品定義:PU製品就是聚物多元醇與異氰酸酯加各種調整發泡密度、拉力、耐磨性、彈性等指標的添加劑,再用PU機充分攪拌後注入模具擴鏈交鏈反應而成,一種介於塑料和橡膠之間的新型合成材料所生產出來的產品的統稱。

PU製品應用廣泛,主要有應用於:(1) 冰箱、集裝箱、冷櫃保溫(2) PU模擬花卉(3) 紙張印刷(4) 纜繩化纖(5) 高速路面(防護條標誌)(6) 家庭裝潢(泡沫板裝飾)(7) 傢具(座椅坐墊、床墊海綿、靠背、扶手等)(8) 發泡填充劑(9) 航天、汽車工業(汽車坐墊、汽車頭枕、方向盤(10) 高檔體育用品器材(護具類,護手,護腳,拳擊手套內膽,頭盔等)(11) 人工合成PU皮革(12) 製鞋工業 (PU鞋底)(13) 通用塗料(14) 特種防護塗料(15) 粘合劑等(16) 中心靜脈導管(醫療耗材)。

日常中經常接觸到的一類是人工合成PU皮革,PU皮就是聚氨酯成份的表皮、超纖皮,質量優於PVC(俗稱西皮)。現在服裝廠家廣泛用此種材料生產服裝,俗稱仿皮服裝。PU配皮是一種其反面是牛皮的第二層皮料,在表面塗上一層PU樹脂,所以也稱貼膜牛皮。其價格較便宜,利用率高。其隨工藝的變化也製成各種檔次的品種,如進口二層牛皮,因工藝獨特,質量穩定,品種新穎等特點,為目前的高檔皮革,價格與檔次都不亞於頭層真皮。

PU皮外觀漂亮,容易打理,價格較低。真皮價格昂貴,打理麻煩,耐用。

圖 PU皮(左圖百度,右圖上海華特)

PU革是目前合成革產品中最主流的產品;而PVC革雖然含有對人體有害的增塑劑在部分地區受到禁用,但其超強的耐候性及低廉的價格使其在低端市場仍具有較強的競爭力;超纖PU革雖然有著媲美真皮的手感,但其較高的價格限制了其大規模的使用,市場份額約5%。

圖片 來源中國產業網

二、發泡聚苯乙烯(EPS )

發泡聚苯乙烯,又稱可發性聚苯乙烯(expandable polystyrene, EPS),具有相對密度小(1.05g/cm3)、熱導率低、吸水性小、耐衝擊振動、隔熱、隔音、防潮、減振、介電性能優良等優點,廣泛地用於機械設備、儀器儀錶、家用電氣、工藝品和其他易損壞貴重產品的防震包裝材料以及快餐食品的包裝。

EPS產品通常是安全無毒的,但加工過程中處於不同狀態的原料有一定危險性。聚苯乙烯粉末能刺激呼吸道和皮膚。存儲中的EPS粒子會散發出戊烷蒸汽,而戊烷是極易燃的,與空氣會形成爆炸混合物。加熱聚苯乙烯型聚合物可能釋放出苯乙烯單體,而苯乙烯是一種危險的物質。

隨著全球經濟飛速發展,聚苯乙烯泡沫塑料的廢棄量與日俱增。這些廢舊的聚苯乙烯泡沫塑料份量輕、體積大,本身又具有耐老化、難腐蝕等特點,成為垃圾處理的一大難題,近年發泡聚苯乙烯的再生利用成為產業界最關注的問題之一。

早幾年接觸到最多的是一次性聚苯乙烯快餐盒,由於EPS難分解回收,隨著環保法規日益嚴厲,EPS快餐盒的用量逐年減少。

圖 EPS快餐盒(來源百度)

三、發泡聚乙烯( EPE)

EPE(Expandable Polyethylene),是可發性聚乙烯,又稱珍珠棉。EPE是非交聯閉孔結構 , 它是以低密度聚乙烯(LDPE)為主要原料擠壓生成的高泡沫聚乙烯製品。EPE是目前世界上比較先進的保護性內包裝材料。EPE具有較高的彈性,外觀潔白。由於是完全獨立氣泡體,它輕便,靈活,並能彎曲,以吸收撞擊力分散外,緩衝的效果,克服了普通發泡膠易碎,變形和恢復的缺點。EPE在產品包裝方面得到廣泛的運用,如電腦、電器、高檔家私、皮具、手袋、鞋業等。特別是高檔工藝品包裝,EPE與其它高檔裝飾布,絨布結合,具有豪華氣派,又不失其良好的抗衝擊保護效果,也是今後包裝高檔化發展的趨勢。

圖 珍珠棉(來源百度)

四、發泡聚丙烯(EPP)

發泡聚丙烯樹脂具有質輕、原料來源豐富、性能價格比優越以及優良的耐熱性、耐化學腐蝕性、易於回收等特點,是世界上產量增長最快的通用熱塑性樹脂,對聚丙烯泡沫的研究開發也成了近年來的熱點。EPP具備優異的性能及環保特性,在汽車內飾件、保險桿緩衝塊、電子周裝箱、外賣保溫箱、航模、兒童玩具、遊樂園設施等方面有廣泛應用。目前EPP是發泡塑料新的增長點,PP發泡材料被列入《中國製造2025》重點領域技術新材料部分,此意味著發泡PP的研發應用將迎來新的春天。下面,關注下EPP的幾大應用領域。

汽車領域

EPP在汽車上主要用於汽車保險桿緩衝塊、門板緩衝隔振、行李箱支撐件、儲物格、車用工具箱體、備胎相同、汽車座椅、地板承載支撐等。

圖 保險桿緩衝塊/工具箱,攝於中廣核俊爾

外賣行業

隨著美團、餓了么、百度外賣等互聯網訂餐行業的火熱發展,EPP外賣保溫箱已進入穩定的增長期,市場前景良好。

圖左 蘇州好樂康 圖右 攝於中廣核俊爾

電子行業

EPP在電子行業應用廣泛,附加值高,適用於貴重液晶屏、精密器件等的包裝周轉箱。

圖液晶屏、精密器件周轉箱(來源深圳華旺達)

航模

EPP材料具有十分優異的抗震吸能性能、形變後恢復率高、強度高、耐熱性、耐油性良好,其質量輕,可大幅度減輕製品重量,是航模飛機的理想材料。

圖左 深圳艾特航模 圖右 攝於中廣核俊爾

兒童玩具

EPP環保無毒、質輕、表面耐劃傷、耐臟污性能良好,變形回彈性好,是兒童玩具的優良材料。

圖 兒童積木、拼圖(來源浙江特力)

遊樂園設施

EPP材料環保無毒、質輕、強度好、耐磨、耐臟、變形恢復性好,是搭建兒童遊樂園的理想材料。

圖 兒童遊樂園(來源浙江特力)

小結:

隨著環保法規的日益嚴厲,發泡塑料的環保問題不容忽視,是否合規將決定某種品類發泡塑料的存亡問題。

EPE珍珠棉是一種可發性聚乙烯。它是一種環保材料,可以進行回收,可反覆回收利用,具有良好的市場前景,因此珍珠棉發泡材料是一種新型、朝陽的材料。隨著時間的推進和產品不斷開發應用,EPE發泡材料將在包裝及填充用料方面得到更廣泛地應用。

EPS(發泡聚苯乙烯)包裝製品使用後無法回收,造成白色污染,被國際禁用。98年歐美等國頒布禁止進口EPS包裝的任何產品,我國在99年頒布鐵路等部門禁用EPS快餐盒,所以極具成本優勢的EPE珍珠棉包裝產品將全面替代EPS包裝材料,將很快佔領包裝市場,並可能替代紙、瓦楞板盒等包裝材料,且外形也比任何包裝材料美觀。

隨著環保法規加嚴及消費升級,PU革必然往高端化發展,更加關注材料的質感、視覺、觸感等客戶體驗。歐盟即將限制使用PVC汽車革的用量,目前國際品牌的一些新車型已開始逐步使用PU皮革,且趨向於高物性的PU皮革。汽車工業的發展給我國汽車內飾件行業及合成革等相關產業帶來繁榮,加速PU合成革在汽車內飾中的研發應用,成為國內合成革生產企業發展的重要機遇。

EPP是一種性能卓越的高結晶型聚合物/氣體複合材料,以其獨特而優越的性能成為目前增長最快的環保新型抗壓緩衝隔熱材料。近年美團、餓了么、百度外賣等的迅猛發展,推動EPP外賣保溫箱高速增長;航模、兒童玩具、遊樂園等對EPP需求強勁,汽車輕量化潮流下EPP在汽車上應用愈加廣泛。EPP發泡原料高熔體聚丙烯被列入《中國製造2025》重點領域技術材料部分,將進一步促進國內PP原料從低端、產能過剩的狀況,往高端發展,促進EPP成為未來最熱門的發泡塑料。

文章參考百度、搜狐科技、PU空間等,艾邦團隊整理編輯

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