慈溪超臨界二氧化碳發(fā)泡定制

當(dāng)熱塑性聚氨酯聚合物在1950年代問世時附迷，TPE成為商業(yè)現(xiàn)實(shí)惧互。在1960年代，苯乙烯嵌段共聚物問世喇伯，在1970年代喊儡，各種TPE出現(xiàn)。TPE的全球使用量（1990年為680000噸/年）以每年約9%的速度增長稻据。由于聚苯乙烯和聚丁二烯之間的不相容性艾猜，苯乙烯-丁二烯材料具有兩相微觀結(jié)構(gòu)塊，前者根據(jù)確切的成分分成球體或棒捻悯。由于聚苯乙烯含量低匆赃，該材料具有彈性，聚丁二烯的特性占主導(dǎo)地位秋度。通常炸庞，它們提供比傳統(tǒng)交聯(lián)橡膠更廣泛的性能，因為其成分可以變化以適應(yīng)最終的構(gòu)造目標(biāo)荚斯。嵌段共聚物很有趣埠居，因為它們可以“微相分離”以形成周期性納米結(jié)構(gòu)，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）嵌段共聚物事期。這種聚合物被稱為Kraton滥壕，用于鞋底和粘合劑。由于微細(xì)結(jié)構(gòu)兽泣，需要透射電子顯微鏡（TEM）來檢查結(jié)構(gòu)绎橘。丁二烯基質(zhì)用四氧化鋨染色以在圖像中提供對比度。該材料是通過活性聚合制成的唠倦，因此塊體幾乎是單分散的称鳞，因此有助于形成非常規(guī)則的微觀結(jié)構(gòu)。由于大多數(shù)聚合物彼此不相容稠鼻，形成嵌段聚合物通常會導(dǎo)致相分離冈止，并且自從引入SBS嵌段聚合物以來，該原理已被廣泛采用候齿，特別是在其中一種嵌段是高度結(jié)晶的情況下熙暴。不相容規(guī)則的一個例外是Noryl材料，其中聚苯乙烯和聚苯醚或PPO相互形成連續(xù)共混物慌盯。其他TPE具有結(jié)晶域周霉，其中一種嵌段與相鄰鏈中的其他嵌段共結(jié)晶，例如在共聚酯橡膠中亚皂，實(shí)現(xiàn)與SBS嵌段聚合物相同的效果俱箱。取決于嵌段長度，由于較高的晶體熔點(diǎn)灭必，域通常比后者更穩(wěn)定匠楚。該點(diǎn)決定了材料成型所需的加工溫度巍膘，以及產(chǎn)品的最終使用溫度。這樣的材料包括Hytrel芋簿，一種聚酯-聚醚共聚物和Pebax，一種尼龍或聚酰胺-聚醚共聚物璃饱。熱塑性彈性體（TPE）与斤，有時也稱為熱塑性橡膠，是一類共聚物或聚合物（通常是塑料和橡膠）的物理混合物荚恶，由具有熱塑性和彈性體特性的材料組成撩穿。雖然大多數(shù)彈性體是熱固性塑料，但相比之下谒撼，熱塑性塑料在制造中相對容易使用食寡，例如通過注塑成型。熱塑性彈性體顯示出橡膠材料和塑料材料的典型優(yōu)勢廓潜。使用熱塑性彈性體的好處是能夠拉伸到適度的伸長率并恢復(fù)到接近原始形狀的能力抵皱，從而比其他材料具有更長的使用壽命和更好的物理范圍。熱固性彈性體和熱塑性彈性體之間的主要區(qū)別在于其結(jié)構(gòu)中的交聯(lián)鍵類型辩蛋。事實(shí)上呻畸，交聯(lián)是賦予高彈性性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)因素。類型商業(yè)TPE有六類通用類別（名稱符合ISO18064）：苯乙烯嵌段共聚物悼院，TPS（TPE-s）伤为；熱塑性聚烯烴彈性體；熱塑性硫化橡膠据途，TPV（TPE-v或TPV）绞愚；熱塑性聚氨酯，TPU（TPU）颖医；熱塑性共聚酯位衩，TPC（TPE-E）；熱塑性聚酰胺便脊，TPA（TPE-A）蚂四；未分類的熱塑性彈性體，TPZ哪痰。來自嵌段共聚物組的TPE材料的例子包括CAWITON遂赠、THERMOLASTK、THERMOLASTM晌杰、Arnitel跷睦、Hytrel、Dryflex肋演、Mediprene抑诸、Kraton烂琴、Pibiflex、Sofprene和Laprene蜕乡。這些苯乙烯嵌段共聚物（TPE-s）中有CAWITON奸绷、THERMOLASTK、THERMOLASTM层玲、Sofprene号醉、Dryflex和Laprene。Laripur辛块、Desmopan或Elastollan是熱塑性聚氨酯（TPU）的例子畔派。Sarlink、Santoprene润绵、Termoton线椰、Solprene、THERMOLASTV尘盼、Vegaprene憨愉、或Forprene是TPV材料的例子。熱塑性烯烴彈性體（TPO）化合物的例子是For-TecE或Engage悔叽。Ninjaflex用于3D打印莱衩。為了符合熱塑性彈性體的資格，材料必須具有以下三個基本特征：1.拉伸到適度伸長的能力娇澎。2.并在消除應(yīng)力后恢復(fù)到接近其原始形狀的狀態(tài).3.可在高溫下作為熔體加工,沒有明顯的蠕變笨蚁。TPE用于傳統(tǒng)彈性體無法提供產(chǎn)品所需物理性能范圍的地方。這些材料在汽車領(lǐng)域和家用電器領(lǐng)域有大量應(yīng)用趟庄。2014年括细，TPE的全球市場規(guī)模達(dá)到約167億美元。大約40%的TPE產(chǎn)品用于汽車制造戚啥。例如奋单，共聚酯TPE用于雪地摩托軌道，其中剛度和耐磨性非常重要猫十。熱塑性烯烴（TPO）越來越多地用作屋頂材料览濒。TPE也廣泛用于導(dǎo)管尼龍嵌段共聚物為患者提供了一系列理想的柔軟度。熱塑性有機(jī)硅和烯烴混合物用于擠出玻璃滑道和動態(tài)擋風(fēng)雨條汽車型材拖云。苯乙烯嵌段共聚物因其易于加工而用于鞋底贷笛，并廣泛用作粘合劑。 由于在對各種熱塑性基材進(jìn)行雙組分注塑成型方面具有無與倫比的能力宙项，工程TPS材料還涵蓋了從汽車市場到消費(fèi)品和醫(yī)療產(chǎn)品的廣泛技術(shù)應(yīng)用乏苦。例如，柔軟的抓握表面、設(shè)計元素汇荐、背光開關(guān)和表面洞就，以及密封件、墊圈或阻尼元件掀淘。TPE通常用于制造汽車性能應(yīng)用的懸架襯套旬蟋，因為與常規(guī)橡膠襯套相比，它具有更大的抗變形能力革娄。由于改性塑料樹脂的功能咖为、成本效益和適應(yīng)性，熱塑性塑料在供暖稠腊、通風(fēng)和空調(diào)（HVAC）行業(yè)經(jīng)歷了增長成各種蓋子、風(fēng)扇和外殼鸣哀。TPE還可用于醫(yī)療設(shè)備架忌、電纜護(hù)套和內(nèi)絕緣、性玩具和一些耳機(jī)電纜我衬。 不僅用于工業(yè)用途叹放，還用于運(yùn)動鞋和背包等消費(fèi)品。您可以在許多運(yùn)動和戶外品牌產(chǎn)品中看到基于TPE的材料“ARIAPRENE”挠羔。2021年井仰，全新的TPE回收理念問世，稱為APTERRA破加，它是GRS（全球回收標(biāo)準(zhǔn)）收集和再生泡沫織物廠廢料俱恶，因為每次生產(chǎn)運(yùn)行總是有20%的廢料。

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隨著新能源等行業(yè)的快速發(fā)展范舀，發(fā)泡材料得到大規(guī)模應(yīng)用合是，因其具有的優(yōu)異機(jī)械性能和無毒（低毒）、絕熱锭环、隔音聪全、絕緣、緩沖辅辩、輕量化等性能难礼，在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用更是帶來了行業(yè)發(fā)展的新契機(jī)。隨著國民對于環(huán)保玫锋、綠色蛾茉、安全、舒適要求愈加苛刻景醇，對環(huán)境友好型的發(fā)泡技術(shù)和具備可阻燃臀稚、可（完全）降解、可導(dǎo)電等新型發(fā)泡材料受到追捧三痰，成為國內(nèi)外研究人員的研究熱點(diǎn)吧寺。聚丙烯微孔發(fā)泡由華東理工大學(xué)化工學(xué)院趙玲教授領(lǐng)銜的《高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料綠色制備過程的優(yōu)化和強(qiáng)化》項目斬獲科技進(jìn)步獎一等獎窜管，發(fā)的聚丙烯發(fā)泡專用料打破了國外公司的壟斷，聚丙烯微孔發(fā)泡材料不斷地在新興領(lǐng)域成功應(yīng)用稚机，包括新能源汽車動力電池墊片等等幕帆，引領(lǐng)了高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料的綠色制造和高端應(yīng)用。發(fā)泡材料具有什么優(yōu)點(diǎn)發(fā)泡材料具有較好防震緩沖赖条、隔音失乾、隔熱保溫以及阻燃防爆等特性，其在汽車領(lǐng)域主要用于汽車車載空調(diào)用隔熱泡沫管材纬乍、汽車減震碱茁、新能源汽車電池用發(fā)泡硅膠密封墊圈等。目前大多數(shù)汽車內(nèi)飾材料仿贬，如地板纽竣、頂棚、方向盤茧泪、汽車座椅等均為聚氨酯類泡沫材料蜓氨，這種材料耐候性能較差，易燃且燃燒過程中釋放大量對人體有害的有毒氣體队伟。隨著國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢愈加顯著穴吹，對汽車輕量化提出了更高要求。特別是在車市持續(xù)萎靡嗜侮、新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下港令，輕量化成為汽車產(chǎn)業(yè)從困境中突圍的重要方向。整車廠棘钞、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領(lǐng)域的布局缠借。發(fā)泡材料在新能源汽車領(lǐng)域的新應(yīng)用新能源電動汽車的技術(shù)關(guān)鍵在于其高能量密度鋰電池的充放電技術(shù)及安全性能。鋰電池在使用過程中必須保持絕佳的防水防塵效果宜猜，而易發(fā)熱自燃是影響其安全使用的頭等難題泼返。在暴雨、淺灘姨拥、霧霾等極端條件下绅喉，為滿足汽車行駛過程中動力電池的密封和緩沖保護(hù)的要求，特斯拉等美國車企率先將發(fā)泡硅膠這一小眾材料應(yīng)用到動力電池上叫乌。例如：特斯拉model3電池PACK包為了減輕模組重量柴罐、提升安全性，大量使用有機(jī)硅發(fā)泡灌封材料來保護(hù)單個電芯憨奸，可在一定時間內(nèi)有限阻止電池包上部熱量傳輸給電芯導(dǎo)致熱失控革屠。由于特斯拉在動力電池組技術(shù)方便的標(biāo)桿作用，大大加速硅膠發(fā)泡材料在動力電池PACK包上的應(yīng)用推廣。聚丙烯微孔發(fā)泡材料技術(shù)在新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下似芝，微孔發(fā)泡技術(shù)讓汽車駛向輕量化——在汽車非金屬部件的輕量化領(lǐng)域那婉，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一。2018年党瓮，中石化就將聚丙烯微孔發(fā)泡材料應(yīng)用技術(shù)開發(fā)列為重點(diǎn)課題详炬。日常生活中，當(dāng)人們購買兒童玩具寞奸、家具用品等塑料制品時呛谜，都會十分在意其材質(zhì)是否無毒無味、綠色環(huán)保枪萄，近年來綜合性能優(yōu)異隐岛、可回收的聚丙烯發(fā)泡材料已成為泡沫塑料家族中的“新寵”，日益受到熱捧瓷翻，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種礼仗。聚丙烯作為產(chǎn)量大、增長量快逻悠、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一，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(diǎn)與難點(diǎn)韭脊。其中童谒，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)。聚焦發(fā)泡材料綠色制造新技術(shù)2016年沪羔，由華東理工大學(xué)牽頭申報的國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”重點(diǎn)專項項目——“聚合物材料的輕量化技術(shù)”獲準(zhǔn)立項饥伊。該項目所聚焦的正是運(yùn)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)工作蔫饰。據(jù)項目團(tuán)隊專家介紹琅豆，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類÷ㄓ酰化學(xué)發(fā)泡劑常常存在化學(xué)殘留茫因、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點(diǎn)；物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用杖剪，已逐漸被禁止和限制使用冻押；一些新型氟碳?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬^高或價格昂貴，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全盛嘿。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候洛巢、火災(zāi)危險、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端次兆，超臨界流體稿茉，特別是超臨界CO2發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)，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(diǎn)漓库、表面張力和粘度下降恃慧、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米苹。聚丙烯是結(jié)晶聚合物糕伐，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)品蘸嘶；高溫發(fā)泡聚合物熔體強(qiáng)度不夠無法保持完整泡孔良瞧，可操作窗口窄。因此训唱，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褥蚯。了攻克這一難題，近年來况增，團(tuán)隊聯(lián)合無錫會通赞庶、中石化北化院、浙江新恒泰澳骤、鎮(zhèn)海煉化等單位歧强，在合適物料體系、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)化为肮、強(qiáng)化和工程化等系列工作摊册，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(shí)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(jī)制，開發(fā)了兼具較寬發(fā)泡溫度窗口和較強(qiáng)的CO2溶解擴(kuò)散能力的聚丙烯發(fā)泡專用料颊艳，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/添加劑茅特；CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率，氣泡成核和生長的分段實(shí)施大幅減小了高壓設(shè)備體積棋枕；釜壓發(fā)泡白修、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、溫度場和速度場重斑，成功實(shí)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)兵睛。目成果利用上述創(chuàng)新技術(shù)，項目已成功建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬立方模壓發(fā)泡裝置窥浪，實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造卤恳；新建了4套、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4-6萬立方的釜壓發(fā)泡裝置寒矿，生產(chǎn)效率提高25%突琳，成品率提高到99%以上；發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)符相；2016-2018年新增產(chǎn)值3.31億拆融，利稅1.09億蠢琳。隨著應(yīng)用市場快速開拓，2019年共推廣新建了13套裝置镜豹，市場占有率高和競爭力強(qiáng)傲须。項目團(tuán)隊獲得授權(quán)發(fā)明專利8件、實(shí)用新型專利8件趟脂；相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文泰讽，“國外同行認(rèn)為我們?nèi)嫦到y(tǒng)地研究了CO2間歇發(fā)泡聚丙烯行為∥羝冢”科技查新表明已卸，模壓發(fā)泡的工程化技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，釜壓發(fā)泡的優(yōu)化與強(qiáng)化技術(shù)具有國內(nèi)外新穎性硼一。

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與傳統(tǒng)注塑制品相比累澡，微孔發(fā)泡注塑制品具有質(zhì)量更輕、翹曲和內(nèi)部殘余應(yīng)力更少般贼、尺寸穩(wěn)定性好愧哟、成型周期短等一系列優(yōu)點(diǎn)。目前哼蛆，欠注發(fā)泡成型是微孔注塑技術(shù)中應(yīng)用為廣泛的工藝之一蕊梧，具有操作簡單、效率高腮介、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件望几，且能耗少，符合節(jié)約材料萤厅，降低成本這一發(fā)展理念，滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場化的需求靴迫。然而惕味，欠注發(fā)泡成型工藝也存在發(fā)泡制品內(nèi)部泡孔易發(fā)生大量變形，泡孔尺寸分布不均勻玉锌，所得制品表面存在大量的氣痕名挥、銀紋等缺陷，制約了其力學(xué)性能的提高和外觀視覺主守，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進(jìn)一步應(yīng)用禀倔。家復(fù)合改性聚合物材料工程技術(shù)研究中心的何力團(tuán)隊采用自主研發(fā)的氣體反壓裝置，利用化學(xué)欠注發(fā)泡工藝研究氣體反壓（GCP）對微孔注塑過程中發(fā)泡行為的影響参淫。研究發(fā)現(xiàn)救湖，采用氣體反壓可以減少發(fā)泡注塑制品的泡孔變形以及不均勻等缺點(diǎn)，改善了泡孔的形態(tài)涎才。丙烯微孔發(fā)泡實(shí)驗方法將PP鞋既、發(fā)泡劑(AC)力九、發(fā)泡助劑[Zn(St)2／ZnO]按照98.5∶1∶0.5的比例混合均勻后加入料筒中進(jìn)行塑化。然后打開氣體反壓裝置邑闺，在型腔中分別注入固定的GCP為0跌前，0.2，0.4陡舅，0.6抵乓，0.8?MPa的氣體，隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進(jìn)行發(fā)泡靶衍，冷卻后灾炭，取出PP發(fā)泡樣品。GCP對充模過程中熔體壓力的影響熔體注射完后摊灭，熔體壓力瞬間達(dá)到大值咆贬。隨著GCP從0增加至0.8?MPa，熔體內(nèi)部大壓力從1.55?MPa增大到2.16?MPa帚呼，注射完成后掏缎，隨著氣體的排出，熔體壓力瞬間下降煤杀，隨著冷卻收縮眷蜈，熔體壓力逐漸趨于0?MPa。由此可知沈自，GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力酌儒，改善欠注發(fā)泡過程中的熔體壓力環(huán)境。CP對泡孔質(zhì)量的影響在沒有施加氣體反壓時枯途，由于熔體流動速率遠(yuǎn)大于泡孔的膨脹速率忌怎，泡孔發(fā)生流動剪切變形，導(dǎo)致末端位置的泡孔在皮層區(qū)域受到剪切作用時間和作用力較大酪夷，在流動方向上出現(xiàn)很大的變形榴啸，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象，泡孔形貌極不規(guī)則晚岭，而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小鸥印，呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)。同時發(fā)現(xiàn)坦报，隨著GCP的增大库说，皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小，熔體內(nèi)部芯層泡孔從橢圓形向規(guī)整圓形形態(tài)轉(zhuǎn)變片择，規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大潜的，泡孔之間呈現(xiàn)獨(dú)立分布。當(dāng)GCP達(dá)到0.8?MPa時字管，皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對較好的圓形形態(tài)夏块，此時整體泡孔的變形較小疏咐。是因為GCP可以有效地降低泡孔在充模過程中受到的流動剪切作用，GCP值越大脐供，泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大浑塞，泡孔受到熔體的約束力大，泡孔不易發(fā)生變形政己。GCP對結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響CP對泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響如下圖所示酌壕。可知歇由，在常壓下泡孔的非變形層(也就是規(guī)則泡孔區(qū))厚度僅占整個樣品厚度的10.9%卵牍；隨著GCP的增大，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高沦泌，GCP為0.8 MPa時糊昙，升高至26.7%。而泡孔變形層區(qū)域厚度所占比例隨著GCP的增大而大幅度下降谢谦，從63.7%下降到45.4%释牺，這說明GCP可以減小泡孔變形層，增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍回挽。對變形層的泡孔變形度進(jìn)行統(tǒng)計没咙，如下圖所示，泡孔的平均長度隨著GCP的增加千劈，整體呈現(xiàn)減小的趨勢祭刚，泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大，泡孔的變形度隨GCP的增大而減小墙牌，由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8?MPa下的0.304泡孔變形度涡驮，即GCP可以減小泡孔長度與寬度的差距，使變形區(qū)的泡孔變形程度減小喜滨。對不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進(jìn)行統(tǒng)計捉捅，見圖c，隨著GCP的增加鸿市，當(dāng)GCP為0.2?MPa時泡孔直徑略有減小，但隨著GCP的進(jìn)一步增大即碗，泡孔直徑從36.09?μm增大到41.93?μm焰情。這是因為GCP的增大使得熔體的壓力也隨之增大，使得泡孔的成核臨界能壘升高剥懒，泡孔的成核速率下降内舟，泡孔在充模過程中受到流動場的影響減弱，更多的氣體在卸壓階段促進(jìn)泡孔的生長初橘，因此熔體壓力越大验游，泡孔直徑越大充岛。

慈溪超臨界二氧化碳發(fā)泡定制

近年來綜合性能優(yōu)異、可回收易降解的聚丙烯發(fā)泡材料已成為泡沫塑料家族中的“新寵”耕蝉，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種崔梗。超臨界二氧化碳(CO2)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)，近日華東理工大學(xué)化工學(xué)院趙玲教授團(tuán)隊在該技術(shù)領(lǐng)域取得了實(shí)質(zhì)性突破垒在，成功開發(fā)了高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料綠色制備過程的優(yōu)化和強(qiáng)化技術(shù)蒜魄。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類〕∏化學(xué)發(fā)泡劑存在化學(xué)殘留谈为、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點(diǎn);物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用，已逐漸被禁止和限制使用;而一些新型氟碳?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬^高踢关，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全伞鲫。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù)签舞，已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)秕脓，而且CO2進(jìn)入聚合物后會引起熔點(diǎn)、表面張力和黏度下降瘪菌、結(jié)晶行為改變等一系列變化撒会，可以制備微孔甚至納米泡孔材料。聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯是結(jié)晶聚合物师妙，低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制诵肛，很難制備高發(fā)泡倍率產(chǎn)品;高溫發(fā)泡聚合物熔體強(qiáng)度不夠無法保持完整泡孔，可操作窗口窄默穴。因此怔檩，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。為了攻克這一難題蓄诽，趙玲團(tuán)隊聯(lián)合無錫會通薛训、中石化北化院、浙江新恒泰仑氛、鎮(zhèn)海煉化等單位乙埃，在合適物料體系、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)化锯岖、強(qiáng)化和工程化等系列工作介袜，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(shí)現(xiàn)高效規(guī)模制備”三大技術(shù)創(chuàng)新。趙玲介紹出吹，在低于流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡遇伞，既可突破結(jié)晶的制約，又能保證發(fā)泡材料微孔結(jié)構(gòu)和外形尺寸穩(wěn)定成型捶牢○椋基于這一發(fā)泡機(jī)制巍耗，他們開發(fā)了兼具較寬發(fā)泡溫度窗口和較強(qiáng)的CO2溶解擴(kuò)散能力的聚丙烯發(fā)泡專用料，以及能改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑渐排。CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率炬太，氣泡成核和生長的分段實(shí)施減小了高壓設(shè)備體積;同時釜壓發(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)計飞盆，保證了均勻的壓力場娄琉、溫度場和速度場，實(shí)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)吓歇。利用上述創(chuàng)新技術(shù)孽水，項目團(tuán)隊建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬立方米模壓發(fā)泡裝置，實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套城看、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4萬~6萬立方米的釜壓發(fā)泡裝置女气，生產(chǎn)效率提高25%，成品率提高到99%以上测柠，發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)炼鞠，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元、利稅1.09億元轰胁。此外谒主，該團(tuán)隊已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件、實(shí)用新型專利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文

慈溪超臨界二氧化碳發(fā)泡定制

隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展赃阀，制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代霎肯，越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件。塑料在汽車上的應(yīng)用已有近50年的歷史榛斯，目前汽車用改性塑料的使用量已成為衡量汽車設(shè)計和制造水平高低的一個重要標(biāo)志观游，塑料飾件的大量應(yīng)用，促進(jìn)了汽車的減重節(jié)能驮俗，提高了汽車的美觀舒適度懂缕。P以密度小、性價比高王凑、具有優(yōu)異的耐熱性能搪柑、耐化學(xué)藥品腐蝕性、剛性索烹、易于成型加工和回收利用等特性在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用工碾。近來更是有把汽車內(nèi)飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢。由于高性能基礎(chǔ)樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長术荤、投資巨大倚喂、技術(shù)要求高每篷，且需要高精尖的集成先進(jìn)綜合技術(shù)瓣戚，所以對現(xiàn)有PP樹脂需要進(jìn)行更廣泛端圈、更有效、更經(jīng)濟(jì)子库、更實(shí)用的改性舱权。聚丙烯微孔發(fā)泡微發(fā)泡(Microcellular Foaming)是指以熱塑性材料為基體，制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔仑嗅。微發(fā)泡注塑成型技術(shù)突破了傳統(tǒng)注塑的諸多局限宴倍，在基本保證制品性能的基礎(chǔ)上，可以明顯減輕重量和成型的周期仓技，大大降低機(jī)臺的鎖模力鸵贬，并具有內(nèi)應(yīng)力和翹曲小、平直度高脖捻，沒有縮水阔逼，尺寸穩(wěn)定，成型視窗大等特點(diǎn)地沮，特別是在生產(chǎn)高精密和材料較貴的制品上與常規(guī)注塑相比較獨(dú)具優(yōu)勢嗜浮，成為近年來注塑技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。聚丙烯微發(fā)泡材料能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件摩疑。隨著汽車輕量化的發(fā)展危融，選用PP發(fā)泡材料已成為汽車減重的重要途徑，目前其在汽車內(nèi)飾上的應(yīng)用也越來越多雷袋，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%吉殃，卡車、工程機(jī)械車占20% 片排，客車寨腔、商務(wù)車占35% 。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學(xué)微發(fā)泡材料率寡。普通微發(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)量很不理想迫卢，僅適合于需要表面覆皮的高端車，不僅增加了制造成本冶共，也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應(yīng)用乾蛤；而化學(xué)微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體，化學(xué)發(fā)泡劑為氣源捅僵，通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)家卖，注入模腔后氣體在擴(kuò)散內(nèi)壓的作用下，使制品中間分布著直徑從十幾到幾十微米的封閉微孔泡庙楚，且其理想的泡孔直徑應(yīng) <50μm 上荡，但目前國內(nèi)行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的微發(fā)泡PP的微泡孔直徑約為80～350μm 。對于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等酪捡，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件叁征，如車身門板、尾門逛薇、風(fēng)道等捺疼；擠出微發(fā)泡適用于密封條、頂棚等永罚；吹塑微發(fā)泡適用于汽車風(fēng)管等啤呼。利用微發(fā)泡技術(shù)可使PP制品的質(zhì)量減少約10%～20% ，較傳統(tǒng)材料在部件上可實(shí)現(xiàn)高50%的減重呢袱，注射壓力降低約30%～50% 官扣，鎖模力降低約20% ，循環(huán)周期減少10%～15%羞福，同時還能提高汽車的節(jié)能性醇锚，較傳統(tǒng)材料可實(shí)現(xiàn)高30%的節(jié)能，并且能改善制品的翹曲變形性坯临，使產(chǎn)品和模具的設(shè)計更靈活焊唬。輻射交聯(lián)PP高發(fā)泡片材具有良好的力學(xué)性能，作為汽車車頂看靠，可降低汽車的質(zhì)量赶促，同時其還可用于汽車的內(nèi)飾件，有利于汽車的輕量化挟炬。