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摘要:長玻纖增強聚丙烯材料（PP-LGF）作為一種輕質(zhì)高強的復(fù)合材料娶耍，在滿足汽車零部件性能的同時，對零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)饼酿，目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞榕酒。文章主要介紹了PP-LGF在汽車儀表板輕量化方面的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀，詳細(xì)介紹了薄壁注塑故俐、物理發(fā)泡想鹰、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝實現(xiàn)儀表板輕量化的技術(shù)概況，并展望了PP-LGF在儀表板上的應(yīng)用前景药版。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來辑舷，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展槽片。然而何缓，由此引發(fā)的環(huán)境問題也日益嚴(yán)重，通過汽車輕量化來降低油耗從而降低環(huán)境污染还栓，已經(jīng)成為汽車行業(yè)的研究熱點碌廓，其中，使用質(zhì)量更輕的非金屬材料替代傳統(tǒng)金屬材料的研究在近年來也取得了較大進(jìn)展剩盒。運用復(fù)合材料來部分取代車身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)谷婆、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法。在眾多的復(fù)合材料中辽聊，長玻纖增強聚丙烯材料（PP-LGF）以其低廉的價格纪挎、優(yōu)良的力學(xué)性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞。與短玻纖增強聚丙烯材料（PP-SGF）相比身隐，PPLGF在強度廷区、剛度、翹曲度贾铝、耐疲勞隙轻、缺口沖擊強度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢，因此垢揩，使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車零部件可進(jìn)一步實現(xiàn)重量及成本的降低玖绿。1 長玻纖增強聚丙烯材料性能特點長玻纖增強聚丙烯材料的制備工藝主要分為5種，即熔融浸漬叁巨、溶液浸漬斑匪、粉末浸漬、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝锋勺，而在汽車零部件領(lǐng)域主要應(yīng)用的為熔融浸漬法蚀瘸。熔融浸漬法生產(chǎn)的PP-LGF粒子的長度一般為8mm～15mm狡蝶，其中玻纖的含量可達(dá)20%～60%，粒子中玻纖的保留長度可達(dá)1mm～3mm,如圖1所示贮勃，相較于玻纖保留長度僅為0.2mm～0.4mm的PP-SGF材料贪惹，PPLGF因其內(nèi)部纖維構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可保證產(chǎn)品具有更優(yōu)的力學(xué)性能寂嘉、抗沖擊性能奏瞬、耐蠕變性能等特點，更加適合應(yīng)用于汽車領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)性能要求較高的零部件泉孩。此外硼端，隨著纖維含量的增加，PP-LGF的性能也隨之提高寓搬。長玻纖增強聚丙烯材料在儀表板上的應(yīng)用儀表板是汽車內(nèi)飾中的重要部件珍昨，為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量，中订咸、高檔車型普遍會采用軟質(zhì)儀表板曼尊，即在儀表板骨架表面增加軟質(zhì)表皮層。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件脏嚷，同時也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu)骆撇，因此要求其具有高強度及高剛性，目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料父叙，采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料神郊，在滿足相關(guān)性能的同時，可提升儀表板吸能性能趾唱，同時可將現(xiàn)有儀表板骨架的設(shè)計厚度由3mm～3.5mm降低到1.8mm～2.5mm涌乳，從而降低儀表板骨架重量，推動汽車內(nèi)飾輕量化甜癞。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑夕晓、物理發(fā)泡、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面悠咱，介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應(yīng)用蒸辆。 2.1 薄壁注塑薄壁注塑工藝是直接將產(chǎn)品壁厚減薄，在模具中進(jìn)行加工的一種成型方法析既，與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm～3.5mm壁厚的儀表板骨架相比躬贡，PP-LGF材料運用薄壁注塑工藝制造的儀表板骨架產(chǎn)品壁厚一般為2.5mm左右，整體減重可達(dá)約25%眼坏。該工藝的投入成本較低拂玻，重量優(yōu)勢明顯。目前，該工藝在國內(nèi)和國外合資品牌中檐蚜，如吉利魄懂、大眾、上汽熬甚、福特等均有應(yīng)用逢渔，一般選擇PPLGF20材料，設(shè)計的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm乡括。然而，薄壁注塑工藝也存在兩點問題智厌，首先是該工藝的模具成本較高诲泌，使用薄壁注塑，成型模具需要采用熱流道設(shè)計铣鹏，熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高敷扫。其次，注塑工藝管控和注塑精度要求高诚卸，因為PP-LGF中長玻纖分布的各向異性葵第，采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴(yán)重，尺寸穩(wěn)定性較差合溺。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝卒密，它是以熱塑性材料為基體，通過將超臨界流體（二氧化碳或氮氣） 溶解到熱熔膠中形成單相溶體棠赛，并保持在高壓力下哮奇，然后，通過開關(guān)式射嘴射進(jìn)溫度和壓力較低的模具型腔睛约，由于溫度和壓力降低引發(fā)分子的不穩(wěn)定性從而在產(chǎn)品內(nèi)部形成從十到幾十微米不等的封閉氣泡微孔[4-5]鼎俘，該項技術(shù)早期由麻省理工學(xué)院發(fā)明，1995年由美國Trexel公司將技術(shù)實現(xiàn)全球商品化辩涝。MuCell 工藝優(yōu)勢為成型周期短贸伐、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好、翹曲低怔揩、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣捉邢。MuCell工藝使用超臨界流體，可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動性沧踏。泡孔成長壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段歌逢，縮短成型周期，同時翘狱，可使壓力分布均勻秘案，有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力，降低因長玻纖各項異性導(dǎo)致的產(chǎn)品翹曲，增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性阱高。另外赚导，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕，微孔結(jié)構(gòu)擴充赤惊，降低材料密度吼旧，產(chǎn)品重量減輕，較同材質(zhì)實體未舟，重量可降低5%～10%圈暗。目前，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝裕膀，骨架產(chǎn)品設(shè)計壁厚2.4mm员串，相較于實心材料重量降低了10%，此外昼扛，長城和大眾也有應(yīng)用于此項技術(shù)寸齐。MuCell 工藝的缺點是一次性投入高，工藝難度大抄谐，同時相關(guān)研究表明渺鹦，使用該工藝對儀表板減重比控制在3%～8%時，產(chǎn)品性能會下降10%左右蛹含，基本滿足性能要求毅厚，減重超過8%，機械性能和耐熱老化性能急劇下降挣惰，不能滿足要求卧斟。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%～5%。2.3 化學(xué)發(fā)泡化學(xué)發(fā)泡工藝包括模內(nèi)發(fā)泡工藝和二次開模發(fā)泡工藝（core-back）憎茂，二者均是在注塑過程中珍语，利用塑料粒子中加入的碳酸氫鈉和碳酸銨類的無機發(fā)泡劑，受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體竖幔，使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)板乙，以降低材料密度，減輕產(chǎn)品重量拳氢。其中募逞，core-back工藝因使用了二次開模，相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡馋评，發(fā)泡的倍率更高放接，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多，產(chǎn)品的減重比更大留特。一般來說纠脾，模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡的減重比相比于實心材料在5%～8%左右玛瘸，而core-back工藝可高達(dá)30%～50%，具體根據(jù)退模行程決定苟蹈。同物理發(fā)泡工藝一樣糊渊，化學(xué)發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應(yīng)用減重的同時，減少產(chǎn)品翹曲變形慧脱，提升產(chǎn)品穩(wěn)定性渺绒，而且二次開模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件。目前菱鸥，寶馬5系已在儀表板骨架上應(yīng)用了PP-LGF的core-back工藝宗兼，產(chǎn)品壁厚由初始1.8mm左右發(fā)泡到3.8mm，重量降低了約40%采缚，此外大眾的部分車型也已使用模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡工藝针炉。core-back工藝的缺點是發(fā)泡劑較貴，開模的周期較長扳抽，模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高，而且該工藝的技術(shù)難度較高殖侵，后期調(diào)試周期較長贸呢，產(chǎn)品的綜合成本較高。模內(nèi)發(fā)泡工藝的缺點是發(fā)泡劑較貴拢军，產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯楞陷，減重效果低于薄壁注塑工藝，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝茉唉。

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新型微孔發(fā)泡聚丙-烯-材料（簡稱MPP）固蛾，大家都在找惠州東銘新能源材料股份有限公司，10多年行業(yè)經(jīng)驗度陆，口碑好艾凯，廣東地區(qū)實力生產(chǎn)廠家《惠州東銘新能源材料股份有限公司具備雄厚的研發(fā)實力趾诗、完善的產(chǎn)品認(rèn)證體系(包括國內(nèi)外)、全覆蓋的銷售網(wǎng)絡(luò)和有機硅材料上下游完整的產(chǎn)業(yè)鏈蹬蚁，能夠為新能源產(chǎn)業(yè)的客戶提供完善的解決方案恃泪！微孔發(fā)泡聚丙-烯-材料MPP的特點及優(yōu)勢：聚丙烯微孔發(fā)泡 (1)同等發(fā)泡倍率(或表觀密度)下，由于泡孔尺寸較小犀斋，微孔發(fā)泡材料的機械性能損失較小贝乎。這意味著使用MPP可以更加節(jié)約材料，更加降低制品重量和體積叽粹。(2)由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控览效，MPP可以被剖切成厚度小于0.1mm的超薄片材却舀，而片材表面不會穿孔，可應(yīng)用于微電子器件的包裝朽肥。(3)由于表面大量微米級泡孔的存在禁筏，MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板，提高漫反射率衡招。(4)微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內(nèi)氣體的對流篱昔，從而有效降低了由空氣對流引起的熱傳遞。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有依賴于泡孔結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定的低導(dǎo)熱系數(shù)始腾。(5)輕質(zhì)高強的MPP片材適合于作為揚聲器振膜使用州刽。(6)同樣由于其微米尺度的泡孔，MPP具有極-佳-的表面保護(hù)性能浪箭，可應(yīng)用于液晶面板等防護(hù)性要求較高的包裝領(lǐng)域穗椅。

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央廣網(wǎng)上海9月17日消息（記者唐奇云 通訊員張婷）日常生活中，當(dāng)人們購買兒童玩具奶栖、家具用品等塑料制品時匹表，都會十分在意其材質(zhì)是否無毒無味、綠色環(huán)保宣鄙，近年來綜合性能優(yōu)異袍镀、可回收及易降解的聚丙烯發(fā)泡材料已成為泡沫塑料家族中的“新寵”，日益受到熱捧冻晤，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種苇羡。超臨界CO2（二氧化碳）發(fā)泡聚合物技術(shù)是制備聚丙烯微孔發(fā)泡材料的關(guān)鍵核心技術(shù)。在第22屆工博會高校展區(qū)鼻弧，華東理工大學(xué)化工學(xué)院教授趙玲領(lǐng)銜的“高性能輕量化聚合物材料的綠色高效制備”項目设江，聚焦的正是輕量化聚丙烯發(fā)泡材料的綠色制造和高端應(yīng)用。該項目也是2019年度上海市科技進(jìn)步獎一等獎項目攘轩。聚丙烯微孔發(fā)泡無水發(fā)泡制備聚合物珠粒實驗裝置（央廣網(wǎng)發(fā) 華東理工大學(xué)供圖）鎖定新材料發(fā)展重點領(lǐng)域叉存，布局綠色制造新技術(shù)輕量化材料已是我國新材料發(fā)展重點領(lǐng)域，發(fā)泡則是實現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段撑刺。隨著航天航空鹉胖、國防、能源够傍、交通甫菠、包裝、電器冕屯、運動器械等行業(yè)的快速發(fā)展寂诱，對具有優(yōu)異機械性能和絕熱、隔音安聘、絕緣痰洒、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來越迫切瓢棒。聚丙烯作為產(chǎn)量大、增長量快丘喻、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一脯宿，其高品質(zhì)發(fā)泡材料的綠色制備一直是聚合物發(fā)泡領(lǐng)域的熱點與難點。016年泉粉，由華東理工大學(xué)牽頭申報的國家重點研發(fā)計劃“重點基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”重點專項項目——“聚合物材料的輕量化技術(shù)”獲準(zhǔn)立項连霉，該項目所聚焦的正是運用綠色高效發(fā)泡工藝，開展聚合物輕量化的應(yīng)用基礎(chǔ)—共性技術(shù)—產(chǎn)業(yè)化示范的“一條鏈?zhǔn)健毖邪l(fā)工作嗡靡。據(jù)趙玲介紹跺撼，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類√直耍化學(xué)發(fā)泡劑常常存在化學(xué)殘留歉井、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點；物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用哈误，已逐漸被禁止和限制使用哩至；一些新型氟碳?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬^高，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全蜜自。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候憨募、火災(zāi)危險、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端袁辈，超臨界流體，特別是超臨界CO2珠漂，發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)晚缩，被工信部列入我國優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)，而且CO2進(jìn)入聚合物后會引起熔點媳危、表面張力和粘度下降荞彼、結(jié)晶行為改變等一系列變化，可以制備微孔甚至納米泡孔材料待笑。聚丙烯是結(jié)晶聚合物鸣皂，低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制，很難制備高發(fā)泡倍率產(chǎn)品暮蹂；高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔寞缝，可操作窗口窄。因此仰泻，大規(guī)模制造具有穩(wěn)定均勻泡孔形貌和外形尺寸的高發(fā)泡倍率微孔材料難度大荆陆。為了攻克這一難題，近年來華理趙玲團(tuán)隊聯(lián)合無錫會通集侯、中石化北化院被啼、浙江新恒泰帜消、鎮(zhèn)海煉化等單位，在合適物料體系浓体、可控工藝過程和高效工業(yè)裝備等方面開展了超臨界CO2發(fā)泡聚丙烯的優(yōu)化泡挺、強化和工程化等系列工作，形成了“適合超臨界CO2發(fā)泡的聚丙烯專用料”“分步/分段發(fā)泡新工藝”“優(yōu)化構(gòu)建流場結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高效規(guī)模制備”等三大技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢：根據(jù)在低于其流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡既可以突破結(jié)晶的制約又能保證發(fā)泡材料微孔結(jié)構(gòu)和外形尺寸的穩(wěn)定成型這一發(fā)泡機制命浴，開發(fā)了兼具較寬發(fā)泡溫度窗口和較強的CO2溶解擴散能力的聚丙烯發(fā)泡專用料娄猫，以及能有效改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑；CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率咳促，氣泡成核和生長的分段實施大幅減小了高壓設(shè)備體積稚新；釜壓發(fā)泡、模壓發(fā)泡等高壓設(shè)備和聚合物預(yù)成型體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計保證了均勻的壓力場跪腹、溫度場和速度場褂删，成功實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔發(fā)泡材料的規(guī)模制造和柔性生產(chǎn)。

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新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展之本冲茸，可降解塑料是新興的塑料新材料屯阀。隨著全球?qū)Ω纳骗h(huán)境的訴求越來越強烈，使用生物降解塑料被認(rèn)為是根治一次性塑料“白色污染”最有效的解決方案轴术。著眼于中國的雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)难衰，生物基生物降解塑料全生命周期排放的溫室氣體總量較低。在此背景下逗栽，本報告深入研究可降解塑料行業(yè)現(xiàn)狀盖袭。從性能上看，PLA彼宠、PBAT鳄虱、PHA等生物降解塑料性能接近普通塑料，為替代不可降解塑料創(chuàng)造了條件凭峡；從技術(shù)上看拙已，PLA生產(chǎn)的中間原料丙交酯技術(shù)難以完全突破，限制產(chǎn)能釋放摧冀，而PBAT國內(nèi)生產(chǎn)工藝不受限于國外倍踪，產(chǎn)能快速擴張；從應(yīng)用上看索昂，可降解塑料主要應(yīng)用在餐飲建车、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。根據(jù)艾瑞測算楼镐，至2025年癞志，外賣包裝、農(nóng)膜和醫(yī)療領(lǐng)域?qū)尫趴山到馑芰闲枨?94.8億元框产、72.7億元和0.172億元凄杯。長遠(yuǎn)來看错洁，可降解塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨不確定性：一，可降解塑料的成本高于傳統(tǒng)塑料戒突，靠政策驅(qū)動的市場可持續(xù)性存在風(fēng)險屯碴，產(chǎn)品的推廣最終取決于產(chǎn)業(yè)降本提效的空間；二膊存，國內(nèi)掌握生物降解塑料技術(shù)的企業(yè)不多导而，而且在關(guān)鍵環(huán)節(jié)與國外企業(yè)相比仍有較大差異，若后續(xù)技術(shù)無法突破隔崎，存在產(chǎn)能無法按時釋放的風(fēng)險今艺；三，多數(shù)可降解塑料的降解基于工業(yè)堆肥集中處理或特定的溫度爵卒、濕度虚缎、菌類等條件，而實際在使用后钓株，能否有效地收集可降解塑料并滿足降解的環(huán)境條件還有待驗證实牡。