武漢聚乳酸發(fā)泡材料定制

近年來綜合性能優(yōu)異跟束、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”莺奸，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種。超臨界二氧化碳(CO2)發(fā)泡聚合物技術是制備聚丙烯微孔發(fā)泡材料的關鍵核心技術冀宴，近日華東理工大學化工學院趙玲教授團隊在該技術領域取得了實質(zhì)性突破灭贷，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)化和強化技術。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類略贮∩跖保化學發(fā)泡劑存在化學殘留、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逃延，已逐漸被禁止和限制使用;而一些新型氟碳氫化合物的全球變暖潛能值仍相對較高览妖，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑揽祥，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術作為綠色制造技術讽膏，已被工信部列入我國優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關鍵共性技術，而且CO2進入聚合物后會引起熔點盔然、表面張力和黏度下降桅打、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愈案。聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯是結(jié)晶聚合物挺尾，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;高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔站绪，可操作窗口窄遭铺。因此，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恢准。為了攻克這一難題魂挂，趙玲團隊聯(lián)合無錫會通、中石化北化院馁筐、浙江新恒泰涂召、鎮(zhèn)海煉化等單位，在合適物料體系敏沉、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)化果正、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)化構建流場結(jié)構實現(xiàn)高效規(guī)模制備”三大技術創(chuàng)新盟迟。趙玲介紹秋泳，在低于流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡，既可突破結(jié)晶的制約攒菠，又能保證發(fā)泡材料微孔結(jié)構和外形尺寸穩(wěn)定成型迫皱。基于這一發(fā)泡機制辖众，他們開發(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)泡專用料卓起，以及能改善泡孔結(jié)構和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑和敬。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施減小了高壓設備體積;同時釜壓發(fā)泡既绩、模壓發(fā)泡等高壓設備和聚合物預成型體的結(jié)構優(yōu)化設計概龄，保證了均勻的壓力場、溫度場和速度場饲握，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)私杜。利用上述創(chuàng)新技術，項目團隊建設了2套年產(chǎn)3萬立方米模壓發(fā)泡裝置救欧，實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套衰粹、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，生產(chǎn)效率提高25%笆怠，成品率提高到99%以上铝耻，發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元蹬刷、利稅1.09億元瓢捉。此外，該團隊已獲得授權發(fā)明專利8件办成、實用新型專利8件;相關研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文

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與傳統(tǒng)注塑制品相比泡态，微孔發(fā)泡注塑制品具有質(zhì)量更輕、翹曲和內(nèi)部殘余應力更少迂卢、尺寸穩(wěn)定性好某弦、成型周期短等一系列優(yōu)點。目前而克，欠注發(fā)泡成型是微孔注塑技術中應用為廣泛的工藝之一靶壮，具有操作簡單、效率高员萍、能夠生產(chǎn)復雜制件腾降，且能耗少，符合節(jié)約材料碎绎，降低成本這一發(fā)展理念蜂莉，滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場化的需求。然而混卵，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窖张，所得制品表面存在大量的氣痕幕随、銀紋等缺陷，制約了其力學性能的提高和外觀視覺宿接，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進一步應用赘淮。國家復合改性聚合物材料工程技術研究中心的何力團隊采用自主研發(fā)的氣體反壓裝置辕录，利用化學欠注發(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。研究發(fā)現(xiàn)梢卸，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走诞，改善了泡孔的形態(tài)。實驗方法聚丙烯微孔發(fā)泡將PP蛤高、發(fā)泡劑(AC)蚣旱、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行塑化。然后打開氣體反壓裝置戴陡，在型腔中分別注入固定的GCP為0塞绿，0.2，0.4恤批，0.6异吻，0.8 MPa的氣體，隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進行發(fā)泡喜庞，冷卻后诀浪，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延都，熔體壓力瞬間達到值雷猪。隨著GCP從0增加至0.8 MPa，熔體內(nèi)部壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa窄潭，注射完成后春宣，隨著氣體的排出，熔體壓力瞬間下降嫉你，隨著冷卻收縮月帝，熔體壓力逐漸趨于0 MPa。由此可知幽污，GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力嚷辅，改善欠注發(fā)泡過程中的熔體壓力環(huán)境。 GCP對泡孔質(zhì)量的影響在沒有施加氣體反壓時距误，由于熔體流動速率遠大于泡孔的膨脹速率簸搞，泡孔發(fā)生流動剪切變形，導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准潭，在流動方向上出現(xiàn)很大的變形趁俊，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象，泡孔形貌極不規(guī)則刑然，而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小寺擂，呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)。同時發(fā)現(xiàn)，隨著GCP的增大怔软，皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小垦细，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，規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大挡逼，泡孔之間呈現(xiàn)獨立分布括改。當GCP達到0.8 MPa時，皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對較好的圓形形態(tài)家坎，此時整體泡孔的變形較小嘱能。這是因為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值越大乘盖，泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大焰檩，泡孔受到熔體的約束力大，泡孔不易發(fā)生變形订框。GCP對泡孔結(jié)構參數(shù)的影響GCP對泡孔結(jié)構參數(shù)的影響如下圖所示析苫。可知穿扳，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%衩侥；隨著GCP的增大，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高矛物，GCP為0.8 MPa時茫死，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履羞，從63.7%下降到45.4%峦萎，這說明GCP可以減小泡孔變形層，增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍忆首。對變形層的泡孔變形度進行統(tǒng)計爱榔，如下圖所示，泡孔的平均長度隨著GCP的增加糙及，整體呈現(xiàn)減小的趨勢详幽，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的增大而減小浸锨，由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8 MPa下的0.304泡孔變形度唇聘，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柱搜。對不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進行統(tǒng)計迟郎，見圖c，隨著GCP的增加聪蘸，當GCP為0.2 MPa時泡孔直徑略有減小宪肖，但隨著GCP的進一步增大炒嘲，泡孔直徑從36.09 μm增大到41.93 μm。這是因為GCP的增大使得熔體的壓力也隨之增大匈庭，使得泡孔的成核臨界能壘升高，泡孔的成核速率下降浑劳，泡孔在充模過程中受到流動場的影響減弱阱持，更多的氣體在卸壓階段促進泡孔的生長，因此熔體壓力越大魔熏，泡孔直徑越大衷咽。GCP提高了充模時的熔體壓力，有效地降低了泡孔的變形蒜绽，且隨著GCP的升高镶骗，泡孔直徑增大，泡孔密度下降躲雅，發(fā)泡材料的質(zhì)量減少整體趨于不變鼎姊。結(jié)論隨著GCP從0增加至0.8 MPa，熔體內(nèi)部的壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa相赁，使充模過程中受流動影響的泡孔數(shù)減小相寇，減小了泡孔受到的流動剪切力。隨著GCP的增大钮科，泡孔變形層區(qū)域厚度所占比例從63.7%下降到45.4%唤衫，變形層的泡孔的變形度從0.530下降到0.304，泡孔的平均長度增大绵脯。GCP的增加有效地改善了泡孔形貌佳励，減小了泡孔變形層的CP增加了熔體流動時的阻力，提高了注塑充模階段的熔體壓力蛆挫，使得臨界成核點后移赃承，泡孔的成核長大在充模后進行，進而改善了制品泡孔的形貌璃吧。

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生物降解塑料目前已開始應用在一次性餐具楣导、包裝、農(nóng)業(yè)畜挨、汽車筒繁、醫(yī)療、紡織等多個領域巴元，基于行業(yè)發(fā)展趨勢及市場需求毡咏，第八元素為客戶提供PLA、PBAT逮刨、PBS等降解材料呕缭，點擊以下鏈接堵泽，即可在線采購樣品：系統(tǒng)介紹車用聚丙烯的類型，應用方向恢总，性能要求迎罗。用PP丙烯微孔發(fā)泡隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代片仿，越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件纹安。塑料在汽車上的應用已有近50年的歷史，目前汽車用改性塑料的使用量已成為衡量汽車設計和制造水平高低的一個重要標志砂豌，塑料飾件的大量應用厢岂，促進了汽車的減重節(jié)能，提高了汽車的美觀舒適度阳距。PP以密度小塔粒、性價比高、具有優(yōu)異的耐熱性能筐摘、耐化學藥品腐蝕性卒茬、剛性、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用蓄拣。近來更是有把汽車內(nèi)飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢扬虚。由于高性能基礎樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長、投資巨大球恤、技術要求高辜昵，且需要高精尖的集成先進綜合技術，所以對現(xiàn)有PP樹脂需要進行更廣泛咽斧、更有效堪置、更經(jīng)濟、更實用的改性张惹。延伸性舀锨、機械的強度和抗斷裂性無機填料和彈性體增韌增強改性PP主要是“三高”。是由 PP樹脂宛逗、三元乙丙橡膠(EPDM)和乙烯-辛烯共聚物(POE)等增韌彈性體及滑石粉坎匿、碳酸鈣等無機填料的復合物，其主要用于汽車保險杠的注射成型雷激，且改性PP保險杠具有成本低替蔬、質(zhì)輕、易涂裝屎暇、可循環(huán)使用等優(yōu)點承桥。滑石粉填充改性PP材料具有高剛性根悼、低熱膨脹系數(shù)和低收縮率凶异，且其抗化學腐蝕性能強蜀撑，尤其是經(jīng)表面處理的滑石粉填充PP可有效改善PP的沖擊性能，提高材料的模量和熱變形溫度剩彬。玻璃纖維增強改性PP玻璃纖維增強改性PP材料尤其是LGFPP材料在汽車部件上的研究與應用(如在前端模塊酷麦、儀表板骨架、車門模塊等典型部件的應用)是多年來的研究熱點之一喉恋。LGFPP制品指含有長度為10～25mm的玻璃纖維改性的PP復合材料經(jīng)過注塑等工藝形成的三維結(jié)構贴铜。10～25mm的長玻璃纖維增強聚合物相比普通4～7mm的短玻璃纖維增強聚合物具有更高的強度、剛度瀑晒、韌性，以及尺寸穩(wěn)定性好徘意、翹曲度低等優(yōu)勢苔悦。此外，LGFPP材料比短玻璃纖維增強PP(GFPP)有著更好的抗蠕變性能椎咧，即使經(jīng)受100℃的高溫也不會產(chǎn)生明顯的蠕變玖详。與金屬材料和熱固性復合材料相比，LG-FPP的密度低勤讽，相同部件的質(zhì)量可減輕20%～50%;LGFPP能為設計人員提供更大的設計靈活性蟋座，可成型形狀復雜的部件、提高集成汽車零部件的能力脚牍、節(jié)約模具成本(一般長玻璃纖維增強聚合物注塑模具的成本約為金屬沖壓模具成本的20%)向臀、減少能耗(長玻璃纖維增強聚合物的生產(chǎn)能耗僅為鋼制品的60%～80%，鋁制品的35%～50%)诸狭、簡化裝配工序券膀。汽車部件用礦物纖維增強PP的新產(chǎn)品，具有強度高驯遇、熱膨脹系數(shù)低芹彬、耐高溫、阻燃性能好叉庐、低浮纖舒帮、低翹曲、低收縮 等特點陡叠。

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聚丙烯微孔發(fā)泡材料的特殊應用價值：微孔發(fā)泡材料的韌性高玩郊、疲勞壽命長、比強度高匾竿、熱穩(wěn)定性高瓦宜、介電常數(shù)低。除此之外還有質(zhì)輕岭妖、隔熱临庇、吸震反璃、隔音、價格低廉等特點假夺。這是因為這種材料中有比塑料中原有的缺陷或微細裂縫小得多的孔徑淮蜈，這種孔徑能鈍化塑料中原有裂縫的尖端，所以不會降低塑料的強度已卷。因此梧田，在汽車、航天航空和其他各種運輸工具等領域有特殊的應用價值侧蘸。聚丙烯微孔發(fā)泡通過研究熔體流動速率和微孔發(fā)泡PP性能之間的關系發(fā)現(xiàn)裁眯，低熔體流動速率的聚丙烯微孔發(fā)泡材料具有良好的機械性能。日本Sumitom化學公司利用幾種熔體流動速率不同的聚合物共混發(fā)泡讳癌，制得了一種沖擊強度高且具有類似于皮革結(jié)構紋理的柔軟片材穿稳，這種泡沫塑料的發(fā)泡倍率在1.1~2.0之間。聚丙烯微孔發(fā)泡材料成核劑改性聚丙烯材料：PP是一種不完全結(jié)晶的通用塑料晌坤，它的結(jié)晶速度較慢慢逢艘，容易形成尺寸較大的球晶，導致制品的光澤度和透明性差骤菠，制品的外觀缺乏美感它改，限制了其在透明包裝和日用品等領域的應用。利用成核劑改性聚丙烯商乎，是一種制備透明度高央拖，力學性能優(yōu)異的聚丙烯材料的簡單有效的方法，因此在聚丙烯的改性當中被廣泛應用鹉戚。陳枝晴等研究了聚丙烯的透明性爬泥，適量的成核劑和相應的分散劑能提高聚丙烯的透明性；且共聚PP的透明性比均聚PP好崩瓤。張廣平等采用2袍啡，2-亞甲基-雙(4，6-二叔丁基苯基)磷酸及其衍生物作為聚丙烯的成核劑却桶，研究了成核劑對復合材料力學性能的影響境输。結(jié)果表明：這種成核劑的佳質(zhì)量分數(shù)為0.4%。此時颖系，復合材料的結(jié)晶溫度提高了11℃~15℃嗅剖，結(jié)晶度增加3%~6%，結(jié)晶速率顯著增加嘁扼；材料的模量提高了20%~30%信粮，彎曲強度也提高了10%~20%。纖維增強聚丙烯材料：纖維增強聚丙烯復合材料是目前熱塑性塑料市場中增長較快的塑料品種之一趁啸，尤其是在汽車用塑料中强缘。為了能夠更好的發(fā)揮纖維的增強作用督惰，在塑料中纖維長度需要大于LC，既零界長度旅掂，LC取值與塑料的種類有直接關系赏胚。如果纖維的長度小于LC，其增強效果與一般的粉末填料區(qū)別不大商虐。例如觉阅，玻纖增強PP中，玻璃纖維的零界長度為3.1 mm秘车；而在另外一種經(jīng)過化學改性的PP中典勇，LC可能降到0.9mm以下。對于普通的短玻纖增強塑料叮趴，制品中的纖維長度一般只有0.2~0.6mm痴柔，限制了制成品性能的提高。而在長玻纖增強塑料部件中疫向，玻璃纖維的殘留長度可以達到3mm以上，大大提高了制品的物理機械性能豪嚎。聚丙烯微孔發(fā)泡材料應用價值由于長纖維增強熱塑性塑料制品中的纖維殘留長度較長搔驼，它的沖擊強度比普通的纖維增強材料高了4倍左右；比強度(17.2%)更是比鋁材料(9.8%)都高侈询；此外舌涨，這種材料的加工流動性好，制品外觀光亮扔字、無塌坑等缺陷囊嘉，制品的成型收縮率也小。的研究成果表明革为，長玻纖增強聚丙烯(LFG/PP)和短玻纖增強聚丙烯(SFG/PP)的玻璃纖維直徑和含量相同時扭粱，LFG/PP的拉伸強度、彎曲強度和沖擊強度明顯高于SFG/PP震檩。

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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）日常生活中琢蛤，當人們購買兒童玩具、家具用品等塑料制品時抛虏，都會十分在意其材質(zhì)是否無毒無味博其、綠色環(huán)保，近年來綜合性能優(yōu)異迂猴、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”慕淡，日益受到熱捧，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種沸毁。超臨界CO2（二氧化碳）發(fā)泡聚合物技術是制備聚丙烯微孔發(fā)泡材料的關鍵核心技術峰髓。在第22屆工博會高校展區(qū)傻寂，華東理工大學化工學院教授趙玲領銜的“高性能輕量化聚合物材料的綠色高效制備”項目，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用儿普。該項目也是2019年度上海市科技進步獎一等獎項目崎逃。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) 華東理工大學供圖）鎖定新材料發(fā)展重點領域，布局綠色制造新技術輕量化材料已是我國新材料發(fā)展重點領域眉孩，發(fā)泡則是實現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段个绍。隨著航天航空、國防浪汪、能源巴柿、交通、包裝死遭、電器广恢、運動器械等行業(yè)的快速發(fā)展，對具有優(yōu)異機械性能和絕熱呀潭、隔音钉迷、絕緣、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來越迫切钠署。聚丙烯作為產(chǎn)量大糠聪、增長量快、應用領域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一谐鼎，其高品質(zhì)發(fā)泡材料的綠色制備一直是聚合物發(fā)泡領域的熱點與難點舰蟆。016年，由華東理工大學牽頭申報的國家重點研發(fā)計劃“重點基礎材料技術提升與產(chǎn)業(yè)化”重點專項項目——“聚合物材料的輕量化技術”獲準立項狸棍，該項目所聚焦的正是運用綠色高效發(fā)泡工藝身害，開展聚合物輕量化的應用基礎—共性技術—產(chǎn)業(yè)化示范的“一條鏈式”研發(fā)工作。據(jù)趙玲介紹草戈，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類塌鸯。化學發(fā)泡劑常常存在化學殘留唐片、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點界赔；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牵触；一些新型氟碳氫化合物的全球變暖潛能值仍相對較高淮悼，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候揽思、火災危險袜腥、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端，超臨界流體，特別是超臨界CO2羹令，發(fā)泡聚合物是綠色制造技術鲤屡，被工信部列入我國優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關鍵共性技術，而且CO2進入聚合物后會引起熔點福侈、表面張力和粘度下降酒来、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肪凛。聚丙烯是結(jié)晶聚合物堰汉，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)品伟墙；高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔翘鸭，可操作窗口窄。因此戳葵，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就乓。為了攻克這一難題，近年來華理趙玲團隊聯(lián)合無錫會通拱烁、中石化北化院生蚁、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位戏自，在合適物料體系邦投、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、強化和工程化等系列工作浦妄，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)化構建流場結(jié)構實現(xiàn)高效規(guī)模制備”等三大技術創(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)構和外形尺寸的穩(wěn)定成型這一發(fā)泡機制，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)泡專用料见芹，以及能有效改善泡孔結(jié)構和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑剂娄；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施大幅減小了高壓設備體積玄呛；釜壓發(fā)泡阅懦、模壓發(fā)泡等高壓設備和聚合物預成型體的結(jié)構優(yōu)化設計保證了均勻的壓力場、溫度場和速度場徘铝，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)耳胎。

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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)高強的復合材料，在滿足汽車零部件性能的同時惕它，對零部件減重具有明顯貢獻怕午，目前在汽車零部件應用上備受青睞。文章主要介紹了PP-LGF在汽車儀表板輕量化方面的應用和發(fā)展現(xiàn)狀淹魄，詳細介紹了薄壁注塑郁惜、物理發(fā)泡、化學發(fā)泡三種成型工藝實現(xiàn)儀表板輕量化的技術概況甲锡，并展望了PP-LGF在儀表板上的應用前景兆蕉。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來羽戒，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展虎韵。然而易稠，由此引發(fā)的環(huán)境問題也日益嚴重，通過汽車輕量化來降低油耗從而降低環(huán)境污染包蓝，已經(jīng)成為汽車行業(yè)的研究熱點驶社，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展养晋。運用復合材料來部分取代車身結(jié)構件及內(nèi)衬吆、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法。在眾多的復合材料中绳泉，長玻纖增強聚丙烯材料（PP-LGF）以其低廉的價格逊抡、優(yōu)良的力學性能和環(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）相比零酪，PPLGF在強度冒嫡、剛度、翹曲度四苇、耐疲勞孝凌、缺口沖擊強度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢，因此月腋，使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車零部件可進一步實現(xiàn)重量及成本的降低蟀架。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，即熔融浸漬榆骚、溶液浸漬片拍、粉末浸漬、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝妓肢，而在汽車零部件領域主要應用的為熔融浸漬法捌省。熔融浸漬法生產(chǎn)的PP-LGF粒子的長度一般為8mm～15mm，其中玻纖的含量可達20%～60%碉钠，粒子中玻纖的保留長度可達1mm～3mm,如圖1所示纲缓，相較于玻纖保留長度僅為0.2mm～0.4mm的PP-SGF材料，PPLGF因其內(nèi)部纖維構成的三維網(wǎng)絡結(jié)構喊废，可保證產(chǎn)品具有更優(yōu)的力學性能祝高、抗沖擊性能、耐蠕變性能等特點污筷，更加適合應用于汽車領域?qū)Y(jié)構性能要求較高的零部件褂策。此外，隨著纖維含量的增加，PP-LGF的性能也隨之提高斤寂。長玻纖增強聚丙烯材料在儀表板上的應用儀表板是汽車內(nèi)飾中的重要部件耿焊，為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量，中遍搞、高檔車型普遍會采用軟質(zhì)儀表板罗侯，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)的主體部件溪猿，同時也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構钩杰，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材料诊县，采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料讲弄，在滿足相關性能的同時，可提升儀表板吸能性能依痊，同時可將現(xiàn)有儀表板骨架的設計厚度由3mm～3.5mm降低到1.8mm～2.5mm避除，從而降低儀表板骨架重量，推動汽車內(nèi)飾輕量化胸嘁。以下將從PP-LGF應用于儀表板上的薄壁注塑瓶摆、物理發(fā)泡、化學發(fā)泡三種成型工藝方面性宏，介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應用群井。 2.1 薄壁注塑薄壁注塑工藝是直接將產(chǎn)品壁厚減薄，在模具中進行加工的一種成型方法毫胜，與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm～3.5mm壁厚的儀表板骨架相比书斜，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，整體減重可達約25%酵使。該工藝的投入成本較低荐吉，重量優(yōu)勢明顯。目前凝化，該工藝在國內(nèi)和國外合資品牌中稍坯，如吉利酬荞、大眾搓劫、上汽、福特等均有應用混巧，一般選擇PPLGF20材料枪向，設計的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm。然而咧党，薄壁注塑工藝也存在兩點問題秘蛔，首先是該工藝的模具成本較高，使用薄壁注塑，成型模具需要采用熱流道設計深员，熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高负蠕。其次，注塑工藝管控和注塑精度要求高倦畅，因為PP-LGF中長玻纖分布的各向異性遮糖，采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴重，尺寸穩(wěn)定性較差叠赐。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝欲账，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芭概，并保持在高壓力下赛不，然后，通過開關式射嘴射進溫度和壓力較低的模具型腔罢洲，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]踢故，該項技術早期由麻省理工學院發(fā)明，1995年由美國Trexel公司將技術實現(xiàn)全球商品化奏路。MuCell 工藝優(yōu)勢為成型周期短畴椰、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好、翹曲低鸽粉、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣斜脂。MuCell工藝使用超臨界流體，可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動性触机。泡孔成長壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段帚戳，縮短成型周期，同時儡首，可使壓力分布均勻片任，有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應力，降低因長玻纖各項異性導致的產(chǎn)品翹曲蔬胯，增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性对供。另外，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕氛濒，微孔結(jié)構擴充产场，降低材料密度，產(chǎn)品重量減輕舞竿，較同材質(zhì)實體京景，重量可降低5%～10%。目前骗奖，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應用了該工藝确徙，骨架產(chǎn)品設計壁厚2.4mm醒串，相較于實心材料重量降低了10%，此外鄙皇，長城和大眾也有應用于此項技術芜赌。MuCell 工藝的缺點是一次性投入高，工藝難度大伴逸，同時相關研究表明较鼓，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%左右违柏，基本滿足性能要求博烂，減重超過8%，機械性能和耐熱老化性能急劇下降漱竖，不能滿足要求禽篱。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%～5%。2.3 化學發(fā)泡化學發(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）馍惹，二者均是在注塑過程中躺率，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万矾，使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構悼吱，以降低材料密度，減輕產(chǎn)品重量良狈。其中后添，core-back工藝因使用了二次開模，相較于模內(nèi)化學發(fā)泡薪丁，發(fā)泡的倍率更高遇西，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多，產(chǎn)品的減重比更大严嗜。一般來說粱檀，模內(nèi)化學發(fā)泡的減重比相比于實心材料在5%～8%左右，而core-back工藝可高達30%～50%漫玄，具體根據(jù)退模行程決定茄蚯。同物理發(fā)泡工藝一樣，化學發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應用減重的同時睦优，減少產(chǎn)品翹曲變形渗常，提升產(chǎn)品穩(wěn)定性，而且二次開模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件刨秆。目前凳谦，寶馬5系已在儀表板骨架上應用了PP-LGF的core-back工藝忆畅，產(chǎn)品壁厚由初始1.8mm左右發(fā)泡到3.8mm衡未，重量降低了約40%尸执，此外大眾的部分車型也已使用模內(nèi)化學發(fā)泡工藝。core-back工藝的缺點是發(fā)泡劑較貴缓醋，開模的周期較長如失，模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高，而且該工藝的技術難度較高送粱，后期調(diào)試周期較長褪贵，產(chǎn)品的綜合成本較高。模內(nèi)發(fā)泡工藝的缺點是發(fā)泡劑較貴抗俄，產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯脆丁，減重效果低于薄壁注塑工藝，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝动雹。