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年來綜合性能優(yōu)異捺檬、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”，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種贸铜。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)堡纬，近日華東理工大學(xué)化工學(xué)院趙玲教授團(tuán)隊(duì)在該技術(shù)領(lǐng)域取得了實(shí)質(zhì)性突破聂受，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)。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類烤镐〉凹茫化學(xué)發(fā)泡劑存在化學(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(diǎn);物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用炮叶，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^高碗旅，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑镜悉，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù)祟辟，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)，而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)侣肄、表面張力和黏度下降旧困、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茫孔。丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結(jié)晶聚合物叮喳，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(qiáng)度不夠無法保持完整泡孔缰贝，可操作窗口窄馍悟。因，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剩晴。為了攻克這一難題锣咒，趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無錫會(huì)通、中石化北化院赞弥、浙江新恒泰毅整、鎮(zhèn)海煉化等單位，在合適物料體系绽左、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)化悼嫉、強(qiáng)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(shí)現(xiàn)高效規(guī)模制備”三大技術(shù)創(chuàng)新拼窥。趙玲介紹戏蔑，在低于流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡，既可突破結(jié)晶的制約鲁纠，又能保證發(fā)泡材料微孔結(jié)構(gòu)和外形尺寸穩(wěn)定成型总棵。基于這一發(fā)泡機(jī)制改含，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)泡專用料情龄，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。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)施減小了高壓設(shè)備體積;同時(shí)釜壓發(fā)泡骤视、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)鞍爱，保證了均勻的壓力場、溫度場和速度場尚胞，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)硬霍。利用上述創(chuàng)新技術(shù)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬立方米模壓發(fā)泡裝置笼裳，實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套唯卖、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%躬柬，成品率提高到99%以上拜轨，發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元允青、利稅1.09億元橄碾。此外，該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件颠锉、實(shí)用新型專利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文法牲。趙玲表示，超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng)琼掠，除聚丙烯外拒垃，還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn)，多種熱塑性聚合物及其復(fù)合材料的中試已經(jīng)完成瓷蛙。采用該技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專用料悼瓮，除可應(yīng)用于汽車零部件和內(nèi)飾、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域艰猬，還可滿足兒童玩具横堡、食品、醫(yī)療冠桃、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求命贴。由于微孔賦予了聚丙烯獨(dú)特的性能，聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應(yīng)用于更多的新興領(lǐng)域食听，如新能源汽車動(dòng)力電池墊片套么、5G通信微波中繼天線罩、高檔汽車音響振膜碳蛋、防彈衣背板等。

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新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展之本省咨，可降解塑料是新興的塑料新材料肃弟。隨著全球?qū)Ω纳骗h(huán)境的訴求越來越強(qiáng)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。著眼于中國的雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)笤受，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穷缤。在此背景下，本報(bào)告深入研究可降解塑料行業(yè)現(xiàn)狀箩兽。從性能上看津肛，PLA、PBAT汗贫、PHA等生物降解塑料性能接近普通塑料身坐，為替代不可降解塑料創(chuàng)造了條件；從技術(shù)上看落包，PLA生產(chǎn)的中間原料丙交酯技術(shù)難以完全突破部蛇，限制產(chǎn)能釋放，而PBAT國內(nèi)生產(chǎn)工藝不受限于國外咐蝇，產(chǎn)能快速擴(kuò)張涯鲁；從應(yīng)用上看，可降解塑料主要應(yīng)用在餐飲有序、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域抹腿。根據(jù)艾瑞測算，至2025年旭寿，外賣包裝警绩、農(nóng)膜和醫(yī)療領(lǐng)域?qū)?huì)釋放可降解塑料需求494.8億元、72.7億元和0.172億元许师。長遠(yuǎn)來看房蝉，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)塑料微渠，靠政策驅(qū)動(dòng)的市場可持續(xù)性存在風(fēng)險(xiǎn)搭幻，產(chǎn)品的推廣最終取決于產(chǎn)業(yè)降本提效的空間；二逞盆，國內(nèi)掌握生物降解塑料技術(shù)的企業(yè)不多檀蹋，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)無法突破云芦，存在產(chǎn)能無法按時(shí)釋放的風(fēng)險(xiǎn)俯逾；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舅逸、濕度桌肴、菌類等條件，而實(shí)際在使用后琉历，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(yàn)證坠七。

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塑料部件在國內(nèi)汽車上占重量的10%左右水醋，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%彪置，廣泛應(yīng)用于儀表板拄踪、電機(jī)支架、座位板拳魁、空調(diào)風(fēng)罩惶桐、門嵌飾板等內(nèi)外飾。聚丙烯使用量占比塑料部件50%以上潘懊。讓汽車用上更多的塑料部件姚糊，還有很多功課可以開展。全球微孔發(fā)泡相關(guān)的專利申請卦尊，前三位為：美國叛拷、日本、德國岂却。Trexel公司的MuCell技術(shù)是目前為成熟忿薇、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)明專利躏哩。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)和商品化推廣署浩，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)泡劑扫尺，發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔筋栋，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)。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)域正驻，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一弊攘。2018年，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)課題姑曙。國內(nèi)微孔發(fā)泡材料注重原料技術(shù)研發(fā)襟交。在高校方面，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伤靠，主要發(fā)明人為楊衛(wèi)民課題組和何亞東課題組捣域。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)，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宴合。近期焕梅，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(jiǎng)一等獎(jiǎng)。北京化工大學(xué)教授卦洽、教育部“長江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授楊衛(wèi)民贞言，華東理工大學(xué)化工學(xué)院院長、聯(lián)合化學(xué)反應(yīng)工程研究所所長阀蒂、教育部“長江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授趙玲蜗字，兩位教授將出席“2020中國聚烯烴大會(huì)”打肝，并介紹聚烯烴發(fā)泡技術(shù)與材料開發(fā)。國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢愈加顯著挪捕，對汽車輕量化提出了更高要求。特別是在車市持續(xù)萎靡争便、新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下级零，輕量化成為汽車產(chǎn)業(yè)從困境中突圍的重要方向。整車廠滞乙、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領(lǐng)域的布局奏纪。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)一步放大斩启！在這個(gè)領(lǐng)域有哪些新的進(jìn)展和要求序调？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(huì)”開講兔簇。

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概述聚丙烯微孔發(fā)泡新材料(Microcellular Polypropylene foam), 簡稱MPP发绢，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(gè)/cm3)垄琐。由于材料內(nèi)部大量微米級(jí)泡孔的存在边酒，MPP具有優(yōu)異的減震、緩沖狸窘、隔熱和吸聲等性能墩朦，可廣泛應(yīng)用于包裝、交通工具翻擒、箱包氓涣、體育器材等領(lǐng)域，是傳統(tǒng)EVA陋气、PU劳吠、PS發(fā)泡材料、EPE和EPP的替代物恩伺。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赴背，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)其成核晶渠、發(fā)泡凰荚，形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料。發(fā)泡過程清潔無污染褒脯，發(fā)泡制品衛(wèi)生環(huán)保便瑟。發(fā)泡過程PP材料未發(fā)生交聯(lián)，因此可回收循環(huán)使用番川。聚丙烯（PP）本身是無毒材料到涂，是目前嬰兒奶瓶和可微波加熱餐盒的常用材料脊框。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(jí)要求較高的領(lǐng)域践啄。也可應(yīng)用于兒童拼圖浇雹、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泡沫屿讽，EVA泡沫昭灵。PP是半結(jié)晶聚合物，其熔點(diǎn)一般150~170℃伐谈。相比于耐溫只有70~80℃的PE烂完、PS、PU發(fā)泡材料诵棵，MPP的使用溫度可達(dá)120℃抠蚣，因此MPP特別適合高溫包裝、高溫保溫等領(lǐng)域履澳。MPP集增強(qiáng)嘶窄、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)域奇昙，如汽車护侮、軌道交通，船舶储耐，風(fēng)機(jī)葉片等羊初。輕質(zhì)高強(qiáng)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)泡沫什湘、PET結(jié)構(gòu)泡沫等长赞，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)下闽撤，由于泡孔較小得哆，微孔發(fā)泡材料的機(jī)械性能損失較小。這意味著使用MPP可以更加節(jié)約材料哟旗，更加降低制品重量和體積贩据。(2) 由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控，MPP可以被剖切成厚度小于0.1mm的超薄片材闸餐，而片材表面不會(huì)穿孔饱亮，可應(yīng)用于微電子器件的包裝。(3) 由于表面大量微米級(jí)泡孔的存在舍沙，MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板近上，提高漫反射率。(4) 微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內(nèi)氣體的對流拂铡，從而有效降低了由空氣對流引起的熱傳遞壹无。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有較低的葱绒、依賴于泡孔結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定的低導(dǎo)熱系數(shù)。(5) 輕質(zhì)高強(qiáng)的MPP片材適合于作為揚(yáng)聲器振膜使用斗锭。6) 同樣由于其微米尺度的泡孔地淀，MPP具有極佳的表面保護(hù)性能，可應(yīng)用于液晶面板等防要求較高的包裝領(lǐng)域拒迅。