武漢PLA發(fā)泡定制

日常生活中，當(dāng)人們購買兒童玩具烟零、家具用品等塑料制品時瘪松，都會十分在意其材質(zhì)是否無毒無味、綠色環(huán)保锨阿，近年來綜合性能優(yōu)異宵睦、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”，日益受到熱捧墅诡，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種壳嚎。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5月19日召開的上海市科技獎勵大會上末早，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)化和強化”項目斬獲科技進(jìn)步獎一等獎烟馅。跳轉(zhuǎn)閱讀→化工醫(yī)藥企業(yè)HR注意啦，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)展重點領(lǐng)域荐吉，發(fā)泡則是實現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段焙糟。隨著航天航空、國防样屠、能源穿撮、交通缺脉、包裝、電器悦穿、運動器械等行業(yè)的快速發(fā)展攻礼，對具有優(yōu)異機械性能和絕熱、隔音栗柒、絕緣礁扮、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來越迫切。聚丙烯作為產(chǎn)量大瞬沦、增長量快太伊、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)域的熱點與難點逛钻。2016年僚焦，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。該項目所聚焦的正是運用綠色高效發(fā)泡工藝曙痘，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)工作芳悲。據(jù)趙玲介紹，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類边坤∶福化學(xué)發(fā)泡劑常常存在化學(xué)殘留、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點茧痒；物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用肮韧，已逐漸被禁止和限制使用；一些新型氟碳?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬^高或價格昂貴旺订，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全惹苗。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候、火災(zāi)危險耸峭、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端，超臨界流體淋纲，特別是超臨界CO2發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)劳闹，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洽瞬、表面張力和粘度下降本涕、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伙窃。聚丙烯是結(jié)晶聚合物菩颖，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)品为障；高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔晦闰，可操作窗口窄放祟。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呻右。為了攻克這一難題跪妥，近年來，華理趙玲團隊聯(lián)合無錫會通声滥、中石化北化院眉撵、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位落塑，在合適物料體系纽疟、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憾赁，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)泡機制污朽，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，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/添加劑缠沈；CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率膘壶，氣泡成核和生長的分段實施大幅減小了高壓設(shè)備體積；釜壓發(fā)泡洲愤、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颓芭、溫度場和速度場，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)柬赐。

武漢PLA發(fā)泡定制

概述聚丙烯微孔發(fā)泡新材料(Microcellular Polypropylene foam), 簡稱MPP亡问，是特指泡孔尺寸小于100微米的聚丙烯多孔發(fā)泡材料(更嚴(yán)格地定義是泡孔尺寸小于10微米，泡孔密度大于10的9次方個/cm3)肛宋。由于材料內(nèi)部大量微米級泡孔的存在州藕，MPP具有優(yōu)異的減震、緩沖酝陈、隔熱和吸聲等性能床玻，可廣泛應(yīng)用于包裝、交通工具沉帮、箱包锈死、體育器材等領(lǐng)域，是傳統(tǒng)EVA穆壕、PU待牵、PS發(fā)泡材料、EPE和EPP的替代物喇勋。丙烯微孔發(fā)泡性能與應(yīng)用應(yīng)用超臨界二氧化碳技術(shù)(supercritical carbon dioxide) 制備MPP缨该，在高溫高壓下將二氧化碳?xì)怏w導(dǎo)入聚丙烯材料基體，并誘導(dǎo)其成核川背、發(fā)泡贰拿，形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料蛤袒。發(fā)泡過程清潔無污染，發(fā)泡制品衛(wèi)生環(huán)保壮不。發(fā)泡過程PP材料未發(fā)生交聯(lián)汗盘，因此可回收循環(huán)使用。聚丙烯（PP）本身是無毒材料询一，是目前嬰兒奶瓶和可微波加熱餐盒的常用材料隐孽。清潔衛(wèi)生的MPP特別適合于醫(yī)療器械、食品等包裝材料衛(wèi)生等級要求較高的領(lǐng)域健蕊。也可應(yīng)用于兒童拼圖菱阵、玩具等對產(chǎn)品健康要求較高的領(lǐng)域，代替常用的由AC發(fā)泡劑制造的交聯(lián)PE泡沫缩功，EVA泡沫晴及。PP是半結(jié)晶聚合物，其熔點一般150~170℃嫡锌。相比于耐溫只有70~80℃的PE虑稼、PS、PU發(fā)泡材料势木，MPP的使用溫度可達(dá)120℃蛛倦，因此MPP特別適合高溫包裝、高溫保溫等領(lǐng)域啦桌。MPP集增強溯壶、隔熱和降噪為一體，也特別適用于對材料輕量化要求較高的領(lǐng)域甫男，如汽車且改、軌道交通，船舶板驳，風(fēng)機葉片等又跛。輕質(zhì)高強的MPP厚板作為結(jié)構(gòu)泡沫使用，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結(jié)構(gòu)泡沫如PVC/PU互穿結(jié)構(gòu)泡沫若治、PET結(jié)構(gòu)泡沫等效扫，特別是作為三明治夾芯復(fù)合材料的芯材使用。 MPP微米尺度的泡孔賦予材料的特別之處有：(1) 同等發(fā)泡倍率(或表觀密度)下直砂，由于泡孔較小，微孔發(fā)泡材料的機械性能損失較小浩习。這意味著使用MPP可以更加節(jié)約材料静暂，更加降低制品重量和體積。(2) 由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控谱秽，MPP可以被剖切成厚度小于0.1mm的超薄片材洽蛀，而片材表面不會穿孔摹迷，可應(yīng)用于微電子器件的包裝。(3) 由于表面大量微米級泡孔的存在郊供，MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板峡碉，提高漫反射率。(4) 微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內(nèi)氣體的對流驮审，從而有效降低了由空氣對流引起的熱傳遞鲫寄。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有較低的、依賴于泡孔結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定的低導(dǎo)熱系數(shù)疯淫。(5) 輕質(zhì)高強的MPP片材適合于作為揚聲器振膜使用地来。6) 同樣由于其微米尺度的泡孔，MPP具有極佳的表面保護(hù)性能熙掺，可應(yīng)用于液晶面板等防要求較高的包裝領(lǐng)域未斑。

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編者按：目前，塑料部件在國內(nèi)汽車上占重量的10%左右币绩，在國外汽車上達(dá)到了15%至20%蜡秽。微孔發(fā)泡技術(shù)能使塑料部件的重量降低15%至30%，廣泛應(yīng)用于儀表板缆镣、電機支架芽突、座位板、空調(diào)風(fēng)罩费就、門嵌飾板等內(nèi)外飾诉瓦。本文作者從專利角度對微孔發(fā)泡技術(shù)的重點申請人進(jìn)行分析，以期為行業(yè)企業(yè)提供參考力细。標(biāo)題：微孔發(fā)泡技術(shù)讓汽車駛向輕量化丙烯微孔發(fā)泡汽車非金屬部件的輕量化領(lǐng)域睬澡，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一。目前眠蚂，塑料部件在國內(nèi)汽車上占重量的10%左右煞聪，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%逝慧，廣泛應(yīng)用于儀表板昔脯、電機支架、座位板笛臣、空調(diào)風(fēng)罩云稚、門嵌飾板等內(nèi)外飾。該技術(shù)在20世紀(jì)80年代初被麻省理工學(xué)院提出沈堡，通常指孔徑小于10μm静陈、泡孔密度大于109個/cm3的發(fā)泡材料，這種材料的孔密度非常高且為封閉泡孔，相對于其他發(fā)泡材料具有更好的剛性鲸拥，在汽車零件等工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用拐格。本文中，筆者將從專利角度對微孔發(fā)泡技術(shù)的重點申請人進(jìn)行分析刑赶，以期為行業(yè)企業(yè)提供參考捏浊。外注重工藝技術(shù)保護(hù)筆者通過專利數(shù)據(jù)庫檢索后發(fā)現(xiàn)，截至目前撞叨，全球共有4000多件與微孔發(fā)泡相關(guān)的專利申請金踪，其中國外有1700余件，美國谒所、日本热康、德國三國的相關(guān)專利申請量居前三位；國內(nèi)相關(guān)專利申請有2400多件劣领，其中企業(yè)占1556件姐军，其次是科研院所，從申請人分布地區(qū)來看尖淘，廣東奕锌、江蘇、浙江等地的專利申請量較高村生。Trexel公司的MuCell技術(shù)是目前為成熟惊暴、商品化為廣泛的微孔發(fā)泡技術(shù)，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)明專利趁桃。Trexel公司在1995年通過專利權(quán)轉(zhuǎn)讓獲得這項技術(shù)的全球開發(fā)和商品化推廣辽话，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出連續(xù)微孔成型技術(shù)--MuCell。MuCell技術(shù)的核心即采用超臨界流體為發(fā)泡劑卫病，發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔油啤，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)。后來蟀苛，Trexel公司基于MuCell技術(shù)提交相關(guān)專利申請共有33件益咬，涉及微孔發(fā)泡工藝以及發(fā)泡設(shè)備結(jié)構(gòu)的研發(fā)，旨在提高超臨界流體在聚合物中的溶解性以及控制超臨界流體的流量帜平。為提高發(fā)泡劑超臨界流體的溶解性幽告，Trexel公司通過加入液壓系統(tǒng)、設(shè)置旋轉(zhuǎn)擠壓系統(tǒng)以及在加熱工作缸內(nèi)安裝旋轉(zhuǎn)的螺旋件等方法改進(jìn)裆甩；在超臨界流體計量控制上冗锁，Trexel公司給出了在入口閥和出口閥之間設(shè)置儲料缸控制發(fā)泡劑計量、螺桿上添加超臨界流體的計量泵等解決手段嗤栓《澈樱基于MuCell工藝的加工成本可降低10%至20%，減少材料消耗并縮短成型周期，成為汽車輕量化的優(yōu)良解決方案芋绸。Demag Ergotech公司在微孔發(fā)泡技術(shù)方面也申請了較多專利，其早的相關(guān)專利申請是在1995年担敌，申請的25件相關(guān)專利均為螺桿等機械結(jié)構(gòu)的技術(shù)改進(jìn)摔敛，其專利的商品化產(chǎn)品為Ergocell微孔發(fā)泡技術(shù)。該技術(shù)的核心是設(shè)置了氣體計量與混合模塊全封，使熔體/氣體混合物的均化過程獨立于塑化過程马昙，獲得的制品具有較低的內(nèi)應(yīng)力，消除了翹曲和縮痕刹悴，較適用于汽車內(nèi)飾行楞。阿博格公司是全球領(lǐng)先的注塑機制造商，其在2015年公開了Profoam發(fā)泡技術(shù)土匀，該技術(shù)工藝簡單子房，采用液體發(fā)泡劑，通過密封螺桿加料段來使料斗和塑化裝置之間形成壓力腔就轧，從而使發(fā)泡劑在壓力下引入证杭。該技術(shù)主要適用于纖維增強發(fā)泡材料，制得的發(fā)泡塑件多能減重30%妒御。阿博格公司的專利申請量不多解愤，主要涉及注塑機結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中具有顆粒鎖結(jié)構(gòu)的注塑機是Profoam發(fā)泡工藝的關(guān)鍵技術(shù)乎莉。筆者認(rèn)為送讲，Trexel、Demag Ergotech等國外企業(yè)掌握了微孔發(fā)泡工藝的核心技術(shù)惋啃，國內(nèi)企業(yè)在使用相關(guān)技術(shù)時必然面臨較高的專利許可費用哼鬓。國內(nèi)注重原料技術(shù)研發(fā)在國內(nèi)專利申請人中，南京聚隆科技股份有限公司（下稱聚隆科技）和會通新材料股份有限公司（下稱會通新材料）的相關(guān)專利申請量多肥橙，這兩個申請人都是以微孔發(fā)泡材料的原料研發(fā)為主魄宏，涉及的技術(shù)均為通過原料選擇來提高發(fā)泡材料的熔體強度和流動性，以獲得泡孔均勻存筏、外觀優(yōu)良的微孔發(fā)泡產(chǎn)品宠互。

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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”椭坚，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種予跌。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)院趙玲教授團隊在該技術(shù)領(lǐng)域取得了實質(zhì)性突破善茎，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(shù)券册。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)殘留烁焙、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航邢，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，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全骄蝇。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑膳殷，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù)，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)九火，而且CO2進(jìn)入聚合物后會引起熔點赚窃、表面張力和黏度下降、結(jié)晶行為改變等一系列變化岔激，可以制備微孔甚至納米泡孔材料勒极。丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結(jié)晶聚合物，低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制虑鼎，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辱匿，可操作窗口窄。因震叙，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掀鹅。為了攻克這一難題，趙玲團隊聯(lián)合無錫會通媒楼、中石化北化院乐尊、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位划址，在合適物料體系扔嵌、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夺颤，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”三大技術(shù)創(chuàng)新痢缎。趙玲介紹，在低于流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡世澜，既可突破結(jié)晶的制約独旷，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×攘眩基于這一發(fā)泡機制嵌洼，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，以及能改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑封恰。CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率麻养，氣泡成核和生長的分段實施減小了高壓設(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)計诺舔，保證了均勻的壓力場鳖昌、溫度場和速度場备畦，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)。利用上述創(chuàng)新技術(shù)许昨，項目團隊建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬立方米模壓發(fā)泡裝置懂盐，實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4萬~6萬立方米的釜壓發(fā)泡裝置糕档，生產(chǎn)效率提高25%允粤，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)翼岁，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元、利稅1.09億元司光。此外琅坡，該團隊已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件、實用新型專利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文残家。趙玲表示榆俺，超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強，除聚丙烯外坞淮，還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn)茴晋，多種熱塑性聚合物及其復(fù)合材料的中試已經(jīng)完成。采用該技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專用料回窘，除可應(yīng)用于汽車零部件和內(nèi)飾诺擅、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域，還可滿足兒童玩具啡直、食品烁涌、醫(yī)療、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求酒觅。由于微孔賦予了聚丙烯獨特的性能撮执，聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應(yīng)用于更多的新興領(lǐng)域，如新能源汽車動力電池墊片舷丹、5G通信微波中繼天線罩抒钱、高檔汽車音響振膜、防彈衣背板等颜凯。