珠海超臨界二氧化碳發(fā)泡定制

聚丙烯微孔發(fā)泡材料的特殊應(yīng)用價值：微孔發(fā)泡材料的韌性高雷激、疲勞壽命長、比強(qiáng)度高告私、熱穩(wěn)定性高屎暇、介電常數(shù)低。除此之外還有質(zhì)輕德挣、隔熱恭垦、吸震、隔音格嗅、價格低廉等特點(diǎn)番挺。這是因?yàn)檫@種材料中有比塑料中原有的缺陷或微細(xì)裂縫小得多的孔徑，這種孔徑能鈍化塑料中原有裂縫的尖端屯掖，所以不會降低塑料的強(qiáng)度玄柏。因此，在汽車贴铜、航天航空和其他各種運(yùn)輸工具等領(lǐng)域有特殊的應(yīng)用價值粪摘。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(guān)系發(fā)現(xiàn)，低熔體流動速率的聚丙烯微孔發(fā)泡材料具有良好的機(jī)械性能绍坝。日本Sumitom化學(xué)公司利用幾種熔體流動速率不同的聚合物共混發(fā)泡徘意，制得了一種沖擊強(qiáng)度高且具有類似于皮革結(jié)構(gòu)紋理的柔軟片材，這種泡沫塑料的發(fā)泡倍率在1.1~2.0之間轩褐。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)晶的通用塑料椎咧，它的結(jié)晶速度較慢慢，容易形成尺寸較大的球晶，導(dǎo)致制品的光澤度和透明性差勤讽，制品的外觀缺乏美感蟋座，限制了其在透明包裝和日用品等領(lǐng)域的應(yīng)用。利用成核劑改性聚丙烯脚牍，是一種制備透明度高向臀，力學(xué)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(dāng)中被廣泛應(yīng)用诸狭。陳枝晴等研究了聚丙烯的透明性券膀，適量的成核劑和相應(yīng)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好驯遇。張廣平等采用2三娩，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妹懒，研究了成核劑對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：這種成核劑的佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%双吆。此時眨唬，復(fù)合材料的結(jié)晶溫度提高了11℃~15℃，結(jié)晶度增加3%~6%好乐，結(jié)晶速率顯著增加匾竿；材料的模量提高了20%~30%，彎曲強(qiáng)度也提高了10%~20%蔚万。纖維增強(qiáng)聚丙烯材料：纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)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岭妖，尤其是在汽車用塑料中。為了能夠更好的發(fā)揮纖維的增強(qiáng)作用反璃，在塑料中纖維長度需要大于LC昵慌，既零界長度，LC取值與塑料的種類有直接關(guān)系淮蜈。如果纖維的長度小于LC斋攀，其增強(qiáng)效果與一般的粉末填料區(qū)別不大。例如梧田，玻纖增強(qiáng)PP中淳蔼，玻璃纖維的零界長度為3.1 mm；而在另外一種經(jīng)過化學(xué)改性的PP中裁眯，LC可能降到0.9mm以下鹉梨。對于普通的短玻纖增強(qiáng)塑料，制品中的纖維長度一般只有0.2~0.6mm穿稳，限制了制成品性能的提高存皂。而在長玻纖增強(qiáng)塑料部件中，玻璃纖維的殘留長度可以達(dá)到3mm以上司草，大大提高了制品的物理機(jī)械性能艰垂。聚丙烯微孔發(fā)泡材料應(yīng)用價值由于長纖維增強(qiáng)熱塑性塑料制品中的纖維殘留長度較長泡仗，它的沖擊強(qiáng)度比普通的纖維增強(qiáng)材料高了4倍左右；比強(qiáng)度(17.2%)更是比鋁材料(9.8%)都高猜憎；此外娩怎，這種材料的加工流動性好，制品外觀光亮胰柑、無塌坑等缺陷截亦，制品的成型收縮率也小。的研究成果表明柬讨，長玻纖增強(qiáng)聚丙烯(LFG/PP)和短玻纖增強(qiáng)聚丙烯(SFG/PP)的玻璃纖維直徑和含量相同時崩瓤，LFG/PP的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度明顯高于SFG/PP踩官。

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與傳統(tǒng)注塑制品相比却桶，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)力更少蔗牡、尺寸穩(wěn)定性好颖系、成型周期短等一系列優(yōu)點(diǎn)。目前辩越，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嘁扼，具有操作簡單、效率高黔攒、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件趁啸，且能耗少，符合節(jié)約材料督惰，降低成本這一發(fā)展理念不傅，滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場化的需求。然而姑丑，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)生大量變形蛤签，泡孔尺寸分布不均勻，所得制品表面存在大量的氣痕栅哀、銀紋等缺陷震肮，制約了其力學(xué)性能的提高和外觀視覺，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進(jìn)一步應(yīng)用留拾。國家復(fù)合改性聚合物材料工程技術(shù)研究中心的何力團(tuán)隊(duì)采用自主研發(fā)的氣體反壓裝置戳晌，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。研究發(fā)現(xiàn)痴柔，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)沦偎，改善了泡孔的形態(tài)。實(shí)驗(yàn)方法聚丙烯微孔發(fā)泡將PP、發(fā)泡劑(AC)豪嚎、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)行塑化搔驼。然后打開氣體反壓裝置，在型腔中分別注入固定的GCP為0侈询，0.2舌涨，0.4，0.6扔字，0.8 MPa的氣體囊嘉，隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進(jìn)行發(fā)泡，冷卻后革为，取出PP發(fā)泡樣品扭粱。GCP對充模過程中熔體壓力的影響熔體注射完后，熔體壓力瞬間達(dá)到值震檩。隨著GCP從0增加至0.8 MPa琢蛤，熔體內(nèi)部壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa，注射完成后抛虏，隨著氣體的排出虐块，熔體壓力瞬間下降，隨著冷卻收縮嘉蕾，熔體壓力逐漸趨于0 MPa。由此可知霜旧，GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力错忱，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挂据，由于熔體流動速率遠(yuǎn)大于泡孔的膨脹速率以清，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崎逃，在流動方向上出現(xiàn)很大的變形掷倔，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象，泡孔形貌極不規(guī)則个绍，而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小勒葱，呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)。同時發(fā)現(xiàn)巴柿，隨著GCP的增大凛虽，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)變广恢，規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大凯旋，泡孔之間呈現(xiàn)獨(dú)立分布。當(dāng)GCP達(dá)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)至非，此時整體泡孔的變形較小钠署。這是因?yàn)镚CP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值越大荒椭，泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大谐鼎，泡孔受到熔體的約束力大，泡孔不易發(fā)生變形戳杀。GCP對泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響GCP對泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響如下圖所示该面。可知信卡，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%隔缀；隨著GCP的增大，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高傍菇，GCP為0.8 MPa時猾瘸，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丢习，從63.7%下降到45.4%牵触，這說明GCP可以減小泡孔變形層，增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍咐低。對變形層的泡孔變形度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)揽思，如下圖所示，泡孔的平均長度隨著GCP的增加见擦，整體呈現(xiàn)減小的趨勢钉汗，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的增大而減小鲤屡，由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8 MPa下的0.304泡孔變形度损痰，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酒来。對不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)卢未，見圖c，隨著GCP的增加堰汉，當(dāng)GCP為0.2 MPa時泡孔直徑略有減小辽社，但隨著GCP的進(jìn)一步增大，泡孔直徑從36.09 μm增大到41.93 μm翘鸭。這是因?yàn)镚CP的增大使得熔體的壓力也隨之增大爹袁，使得泡孔的成核臨界能壘升高，泡孔的成核速率下降矮固，泡孔在充模過程中受到流動場的影響減弱失息，更多的氣體在卸壓階段促進(jìn)泡孔的生長譬淳，因此熔體壓力越大，泡孔直徑越大盹兢。GCP提高了充模時的熔體壓力邻梆，有效地降低了泡孔的變形，且隨著GCP的升高绎秒，泡孔直徑增大浦妄，泡孔密度下降，發(fā)泡材料的質(zhì)量減少整體趨于不變见芹。結(jié)論隨著GCP從0增加至0.8 MPa剂娄，熔體內(nèi)部的壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa，使充模過程中受流動影響的泡孔數(shù)減小玄呛，減小了泡孔受到的流動剪切力阅懦。隨著GCP的增大，泡孔變形層區(qū)域厚度所占比例從63.7%下降到45.4%徘铝，變形層的泡孔的變形度從0.530下降到0.304耳胎，泡孔的平均長度增大。GCP的增加有效地改善了泡孔形貌惕它，減小了泡孔變形層的CP增加了熔體流動時的阻力怕午，提高了注塑充模階段的熔體壓力，使得臨界成核點(diǎn)后移淹魄，泡孔的成核長大在充模后進(jìn)行郁惜，進(jìn)而改善了制品泡孔的形貌。

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摘要:長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）作為一種輕質(zhì)高強(qiáng)的復(fù)合材料甲锡，在滿足汽車零部件性能的同時扳炬，對零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)，目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞搔体。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)介紹了薄壁注塑半醉、物理發(fā)泡疚俱、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝實(shí)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)用前景缩多。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來呆奕，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)展衬吆。然而梁钾，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)境污染逊抡，已經(jīng)成為汽車行業(yè)的研究熱點(diǎn)姆泻，其中零酪，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。運(yùn)用復(fù)合材料來部分取代車身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)拇勃、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法四苇。在眾多的復(fù)合材料中，長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）以其低廉的價格方咆、優(yōu)良的力學(xué)性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞月腋。與短玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-SGF）相比，PPLGF在強(qiáng)度瓣赂、剛度榆骚、翹曲度、耐疲勞煌集、缺口沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢妓肢，因此，使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車零部件可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)重量及成本的降低牙勘。1 長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料性能特點(diǎn)長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的制備工藝主要分為5種职恳，即熔融浸漬、溶液浸漬方面、粉末浸漬放钦、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝，而在汽車零部件領(lǐng)域主要應(yīng)用的為熔融浸漬法恭金。熔融浸漬法生產(chǎn)的PP-LGF粒子的長度一般為8mm～15mm操禀，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所示横腿，相較于玻纖保留長度僅為0.2mm～0.4mm的PP-SGF材料颓屑，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)性能耿焊、抗沖擊性能揪惦、耐蠕變性能等特點(diǎn)，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罗侯。此外器腋，隨著纖維含量的增加，PP-LGF的性能也隨之提高钩杰。長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料在儀表板上的應(yīng)用儀表板是汽車內(nèi)飾中的重要部件纫塌，為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量，中讲弄、高檔車型普遍會采用軟質(zhì)儀表板措左，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)的主體部件避除，同時也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu)怎披，因此要求其具有高強(qiáng)度及高剛性胸嘁，目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料，采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料钳枕，在滿足相關(guān)性能的同時缴渊，可提升儀表板吸能性能，同時可將現(xiàn)有儀表板骨架的設(shè)計(jì)厚度由3mm～3.5mm降低到1.8mm～2.5mm鱼炒，從而降低儀表板骨架重量衔沼，推動汽車內(nèi)飾輕量化。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑昔瞧、物理發(fā)泡指蚁、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面，介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應(yīng)用自晰。 2.1 薄壁注塑薄壁注塑工藝是直接將產(chǎn)品壁厚減薄凝化，在模具中進(jìn)行加工的一種成型方法，與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm～3.5mm壁厚的儀表板骨架相比酬荞，PP-LGF材料運(yùn)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左右搓劫，整體減重可達(dá)約25%。該工藝的投入成本較低混巧，重量優(yōu)勢明顯枪向。目前，該工藝在國內(nèi)和國外合資品牌中咧党，如吉利秘蛔、大眾、上汽傍衡、福特等均有應(yīng)用深员，一般選擇PPLGF20材料，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm蛙埂。然而倦畅，薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問題，首先是該工藝的模具成本較高绣的，使用薄壁注塑叠赐，成型模具需要采用熱流道設(shè)計(jì)，熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高被辑。其次，注塑工藝管控和注塑精度要求高敬惦，因?yàn)镻P-LGF中長玻纖分布的各向異性盼理，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)定性較差俄删。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝宏怔，它是以熱塑性材料為基體奏路，通過將超臨界流體（二氧化碳或氮?dú)猓?溶解到熱熔膠中形成單相溶體，并保持在高壓力下臊诊，然后鸽粉，通過開關(guān)式射嘴射進(jìn)溫度和壓力較低的模具型腔，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]抓艳，該項(xiàng)技術(shù)早期由麻省理工學(xué)院發(fā)明触机，1995年由美國Trexel公司將技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球商品化。MuCell 工藝優(yōu)勢為成型周期短玷或、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好儡首、翹曲低、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣偏友。MuCell工藝使用超臨界流體蔬胯，可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動性。泡孔成長壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段位他，縮短成型周期氛濒，同時，可使壓力分布均勻鹅髓，有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力舞竿，降低因長玻纖各項(xiàng)異性導(dǎo)致的產(chǎn)品翹曲，增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性迈勋。另外炬灭，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕，微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充靡菇，降低材料密度重归，產(chǎn)品重量減輕，較同材質(zhì)實(shí)體厦凤，重量可降低5%～10%鼻吮。目前，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝较鼓，骨架產(chǎn)品設(shè)計(jì)壁厚2.4mm椎木，相較于實(shí)心材料重量降低了10%，此外博烂，長城和大眾也有應(yīng)用于此項(xiàng)技術(shù)香椎。MuCell 工藝的缺點(diǎn)是一次性投入高，工藝難度大禽篱，同時相關(guān)研究表明畜伐，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%左右躺率，基本滿足性能要求玛界，減重超過8%万矾，機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降，不能滿足要求慎框。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%～5%良狈。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），二者均是在注塑過程中笨枯，利用塑料粒子中加入的碳酸氫鈉和碳酸銨類的無機(jī)發(fā)泡劑薪丁，受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體，使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)猎醇，以降低材料密度窥突，減輕產(chǎn)品重量。其中硫嘶，core-back工藝因使用了二次開模阻问，相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡，發(fā)泡的倍率更高沦疾，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多称近，產(chǎn)品的減重比更大。一般來說哮塞，模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡的減重比相比于實(shí)心材料在5%～8%左右刨秆，而core-back工藝可高達(dá)30%～50%，具體根據(jù)退模行程決定忆畅。同物理發(fā)泡工藝一樣衡未，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)品翹曲變形家凯，提升產(chǎn)品穩(wěn)定性缓醋，而且二次開模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件。目前绊诲，寶馬5系已在儀表板骨架上應(yīng)用了PP-LGF的core-back工藝送粱，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%掂之，此外大眾的部分車型也已使用模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡工藝抗俄。core-back工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴，開模的周期較長世舰，模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高动雹，而且該工藝的技術(shù)難度較高，后期調(diào)試周期較長跟压，產(chǎn)品的綜合成本較高胰蝠。模內(nèi)發(fā)泡工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴，產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯，減重效果低于薄壁注塑工藝姊氓，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝。

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日常生活中喷好，當(dāng)人們購買兒童玩具翔横、家具用品等塑料制品時，都會十分在意其材質(zhì)是否無毒無味梗搅、綠色環(huán)保禾唁，近年來綜合性能優(yōu)異、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”无切，日益受到熱捧荡短，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種。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)哆键。在5月19日召開的上海市科技獎勵大會上掘托，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(xiàng)目斬獲科技進(jìn)步獎一等獎。跳轉(zhuǎn)閱讀→化工醫(yī)藥企業(yè)HR注意啦籍嘹，這里有近千位化學(xué)化工醫(yī)藥專業(yè)的海內(nèi)外本碩博畢業(yè)生等你招聘~聚丙烯微孔發(fā)泡鎖定新材料發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域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(diǎn)領(lǐng)域闪盔，發(fā)泡則是實(shí)現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段。隨著航天航空辱士、國防泪掀、能源、交通颂碘、包裝异赫、電器、運(yùn)動器械等行業(yè)的快速發(fā)展头岔，對具有優(yōu)異機(jī)械性能和絕熱塔拳、隔音、絕緣切油、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來越迫切蝙斜。聚丙烯作為產(chǎn)量大、增長量快澎胡、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一孕荠，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)。2016年攻谁，由華東理工大學(xué)牽頭申報(bào)的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)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(xiàng)項(xiàng)目——“聚合物材料的輕量化技術(shù)”獲準(zhǔn)立項(xiàng)稚伍。該項(xiàng)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)工作戚宦。據(jù)趙玲介紹个曙，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)泡劑常常存在化學(xué)殘留垦搬、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點(diǎn)呼寸；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猴贰；一些新型氟碳?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬^高或價格昂貴对雪，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候米绕、火災(zāi)危險瑟捣、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端，超臨界流體栅干，特別是超臨界CO2發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)迈套，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)碱鳞、表面張力和粘度下降桑李、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窿给。聚丙烯是結(jié)晶聚合物芙扎，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)品填大；高溫發(fā)泡聚合物熔體強(qiáng)度不夠無法保持完整泡孔戒洼，可操作窗口窄。因此允华，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圈浇。為了攻克這一難題，近年來靴寂，華理趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無錫會通磷蜀、中石化北化院、浙江新恒泰百炬、鎮(zhèn)海煉化等單位褐隆，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)化剖踊、強(qiáng)化和工程化等系列工作庶弃，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)泡專用料德澈，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/添加劑歇攻；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)備體積梆造；釜壓發(fā)泡缴守、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(jì)保證了均勻的壓力場、溫度場和速度場，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)屡穗。

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塑料部件在國內(nèi)汽車上占重量的10%左右贴捡，在國外汽車上達(dá)到了15%至20%。微孔發(fā)泡技術(shù)能使塑料部件的重量降低15%至30%村砂，廣泛應(yīng)用于儀表板栈暇、電機(jī)支架、座位板箍镜、空調(diào)風(fēng)罩、門嵌飾板等內(nèi)外飾煎源。聚丙烯使用量占比塑料部件50%以上色迂。讓汽車用上更多的塑料部件，還有很多功課可以開展手销。全球微孔發(fā)泡相關(guān)的專利申請歇僧，前三位為：美國、日本锋拖、德國诈悍。Trexel公司的MuCell技術(shù)是目前為成熟、商品化為廣泛的微孔發(fā)泡技術(shù)兽埃，該技術(shù)來源于麻省理工學(xué)院在20世紀(jì)80年代提出的發(fā)明專利侥钳。Trexel公司在1995年通過專利權(quán)轉(zhuǎn)讓獲得這項(xiàng)技術(shù)的全球開發(fā)和商品化推廣，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出連續(xù)微孔成型技術(shù)--MuCell柄错。MuCell技術(shù)的核心即采用超臨界流體為發(fā)泡劑舷夺，發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔，通過壓力控制氣泡的生長使樹脂形成泡孔均勻的微孔結(jié)構(gòu)售貌。聚丙烯微孔發(fā)泡微孔發(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)域给猾，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一。2018年颂跨，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)課題敢伸。國內(nèi)微孔發(fā)泡材料注重原料技術(shù)研發(fā)。在高校方面恒削，北京化工大學(xué)在微孔發(fā)泡工藝的專利申請量上占有主要地位池颈，主要發(fā)明人為楊衛(wèi)民課題組和何亞東課題組。楊衛(wèi)民課題組的研究方向主要是微孔發(fā)泡專用注射機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)钓丰，在專利申請方向上側(cè)重于改進(jìn)螺桿結(jié)構(gòu)和設(shè)置滲透釜來獲得聚合物熔體/超臨界氣體均相體系饶辙。近期，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(xiàng)目斬獲上海市科技進(jìn)步獎一等獎斑粱。北京化工大學(xué)教授弃揽、教育部“長江學(xué)者獎勵計(jì)劃”特聘教授楊衛(wèi)民，華東理工大學(xué)化工學(xué)院院長、聯(lián)合化學(xué)反應(yīng)工程研究所所長矿微、教育部“長江學(xué)者獎勵計(jì)劃”特聘教授趙玲痕慢，兩位教授將出席“2020中國聚烯烴大會”，并介紹聚烯烴發(fā)泡技術(shù)與材料開發(fā)涌矢。國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢愈加顯著掖举，對汽車輕量化提出了更高要求。特別是在車市持續(xù)萎靡娜庇、新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下塔次，輕量化成為汽車產(chǎn)業(yè)從困境中突圍的重要方向。整車廠名秀、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領(lǐng)域的布局励负。汽車輕量化要求更高，對聚丙烯微孔發(fā)泡材料的需求正在進(jìn)一步放大匕得！在這個領(lǐng)域有哪些新的進(jìn)展和要求继榆？有哪些新的技術(shù)研發(fā)？趙玲教授將在“2020中國聚烯烴大會”開講汁掠。