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年來綜合性能優(yōu)異黑滴、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”憨募，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(shù)是制備聚丙烯微孔發(fā)泡材料的關(guān)鍵核心技術(shù)袁辈，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)性突破菜谣，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)泡劑兩大類晚缩∥膊玻化學(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荞彼，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^高冈敛，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑鸣皂，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù)抓谴，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)寞缝、表面張力和黏度下降癌压、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荆陆。丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結(jié)晶聚合物滩届，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被啼，可操作窗口窄帜消。因棠枉，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。為了攻克這一難題券犁，趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無錫會(huì)通术健、中石化北化院、浙江新恒泰粘衬、鎮(zhèn)海煉化等單位荞估，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)化稚新、強(qiáng)化和工程化等系列工作勘伺，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。趙玲介紹褂删，在低于流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡飞醉，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)定成型屯阀∶辶保基于這一發(fā)泡機(jī)制，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)泡專用料难衰，以及能改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑钦无。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)泡盖袭、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)失暂，保證了均勻的壓力場、溫度場和速度場鳄虱，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)弟塞。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)泡裝置拙已，實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套决记、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%倍踪，成品率提高到99%以上系宫，發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元惭适、利稅1.09億元。此外楼镐，該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件癞志、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。趙玲表示框产，超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng)凄杯，除聚丙烯外错洁，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)完成戒突。采用該技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專用料屯碴，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)域膊存，還可滿足兒童玩具导而、食品、醫(yī)療隔崎、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求今艺。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)域爵卒，如新能源汽車動(dòng)力電池墊片虚缎、5G通信微波中繼天線罩、高檔汽車音響振膜钓株、防彈衣背板等实牡。

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簡述聚丙烯微孔發(fā)泡新材料(Microcellular Polypropylene foam), 簡稱MPP，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微米轴合，泡孔密度大于10的9次方個(gè)/cm3)创坞。由于材料內(nèi)部大量微米級泡孔的存在，MPP具有優(yōu)異的減震值桩、緩沖摆霉、隔熱和吸聲等性能，可廣泛應(yīng)用于包裝奔坟、交通工具携栋、箱包、體育器材等領(lǐng)域咳秉，是傳統(tǒng)EVA婉支、PU、PS發(fā)泡材料澜建、EPE和EPP的替代物向挖。聚丙烯微孔發(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，在高溫高壓下將二氧化碳?xì)怏w導(dǎo)入聚丙烯材料基體炕舵，并誘導(dǎo)其成核何之、發(fā)泡，形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料咽筋。發(fā)泡過程清潔無污染溶推，發(fā)泡制品衛(wèi)生環(huán)保。發(fā)泡過程PP材料未發(fā)生交聯(lián)，因此可回收循環(huán)使用蒜危。丙烯（PP）本身是無毒材料虱痕，是目前嬰兒奶瓶和可微波加熱餐盒的常用材料。清潔衛(wèi)生的MPP特別適合于醫(yī)療器械辐赞、食品等包裝材料衛(wèi)生等級要求較高的領(lǐng)域部翘。也可應(yīng)用于兒童拼圖、玩具等對產(chǎn)品健康要求較高的領(lǐng)域响委，代替常用的由AC發(fā)泡劑制造的交聯(lián)PE泡沫新思，EVA泡沫。PP是半結(jié)晶聚合物晃酒，其熔點(diǎn)一般150~170℃表牢。相比于耐溫只有70~80℃的PE、PS贝次、PU發(fā)泡材料崔兴，MPP的使用溫度可達(dá)120℃，因此MPP特別適合高溫包裝蛔翅、高溫保溫等領(lǐng)域敲茄。MPP集增強(qiáng)、隔熱和降噪為一體山析，也特別適用于對材料輕量化要求較高的領(lǐng)域堰燎，如汽車、軌道交通笋轨，船舶秆剪，風(fēng)機(jī)葉片等。輕質(zhì)高強(qiáng)的MPP厚板作為結(jié)構(gòu)泡沫使用爵政，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結(jié)構(gòu)泡沫如PVC/PU互穿結(jié)構(gòu)泡沫仅讽、PET結(jié)構(gòu)泡沫等，特別是作為三明治夾芯復(fù)合材料的芯材使用钾挟。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)下洁灵，由于泡孔較小，微孔發(fā)泡材料的機(jī)械性能損失較小掺出。這意味著使用MPP可以更加節(jié)約材料徽千，更加降低制品重量和體積。2) 由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控汤锨，MPP可以被剖切成厚度小于0.1mm的超薄片材双抽，而片材表面不會(huì)穿孔，可應(yīng)用于微電子器件的包裝闲礼。(3) 由于表面大量微米級泡孔的存在牍汹，MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板琅翻，提高漫反射率。(4) 微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內(nèi)氣體的對流柑贞，從而有效降低了由空氣對流引起的熱傳遞。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有較低的聂抢、依賴于泡孔結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定的低導(dǎo)熱系數(shù)钧嘶。(5) 輕質(zhì)高強(qiáng)的MPP片材適合于作為揚(yáng)聲器振膜使用。(6) 同樣由于其微米尺度的泡孔琳疏，MPP具有極佳的表面保護(hù)性能有决，可應(yīng)用于液晶面板等防護(hù)性要求較高的包裝領(lǐng)域。

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發(fā)泡材料品種眾多空盼，大多數(shù)熱塑性塑料和熱固性塑料都能加工成發(fā)泡材料书幕。熱塑性塑料發(fā)泡材料是指以高分子聚合物(塑料、橡膠揽趾、彈性體)為基礎(chǔ)而其內(nèi)部具有無數(shù)氣泡的微孔材料台汇，也可以視為以氣體為填料的復(fù)合材料。下面介紹熱塑性塑料發(fā)泡材料的四大成型工藝篱瞎。一苟呐、模壓成型聚丙烯微孔發(fā)泡模壓成型屬于較早的發(fā)泡工藝類型，所以對模壓發(fā)泡并沒有規(guī)范的縮寫命名俐筋。直到近年來聚丙烯模壓發(fā)泡材料涌現(xiàn)出來后牵素，被冠以“M”，定義為“MPP”澄者。近年來涌現(xiàn)出MPP笆呆，幾乎是我國獨(dú)創(chuàng)的一種發(fā)泡PP。其制造工藝是以壓機(jī)做為發(fā)泡的關(guān)鍵設(shè)備粱挡，原理上與傳統(tǒng)的模壓發(fā)泡沒有本質(zhì)的不同赠幕，關(guān)鍵的區(qū)別在于發(fā)泡劑不是傳統(tǒng)的AC化學(xué)發(fā)泡劑，而是采用超臨界CO2抱怔，因而發(fā)泡倍率可以高達(dá)20多倍劣坊，且非常環(huán)保。具體的制造方法是屈留，先采用混煉局冰、壓延、擠出等各類加工工藝將PP 制成不同厚度的薄板灌危，然后將這些薄板剪裁好放置在大型壓機(jī)中的模具中康二，合上模具。加熱壓機(jī)的上下模板勇蝙，將PP板材的溫度上升至PP的熔點(diǎn)附近沫勿，與此同時(shí)從不同方位向模具中注入超臨界CO2，在充分浸漬PP板材后，將PP板材的溫度降至適于發(fā)泡的溫度产雹，迅速釋放壓機(jī)的壓力诫惭，讓PP板材充分發(fā)泡并降溫，即得到MPP發(fā)泡板材蔓挖。MPP產(chǎn)品的制造以及制品的優(yōu)點(diǎn)在于：在固體形態(tài)下浸漬;對PP熔體強(qiáng)度要求較低;發(fā)泡過程易于控制;產(chǎn)品泡孔精細(xì)夕土、均勻;材料力學(xué)性能優(yōu);超臨界CO2較為環(huán)保且不會(huì)燃燒。但不足點(diǎn)也是比較明確的瘟判，如：浸漬速度慢;必須經(jīng)歷制成薄板的預(yù)加工工藝過程;受聚丙烯結(jié)晶度的影響很大;靠壓機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)怨绣，不僅不連續(xù)，且效率較低拷获，難以大規(guī)模工業(yè)化;應(yīng)用領(lǐng)域不十分明確;在發(fā)泡PP中屬于制造成本較高的工藝篮撑。二、可發(fā)性珠粒模塑成型可發(fā)性珠粒模塑成型工藝匆瓜，即在高壓釜中赢笨，在一定時(shí)間內(nèi)，通過高壓將物理發(fā)泡劑在預(yù)定溫度下浸漬進(jìn)入基體樹脂的細(xì)小粒料之中驮吱，然后冷卻體系溫度至室溫质欲，即得到可發(fā)性珠粒。使用時(shí)糠馆，先在一定的發(fā)泡溫度下嘶伟，利用水蒸氣或熱空氣使可發(fā)性珠粒預(yù)發(fā)泡一下，得到綠豆大小預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性珠粒又碌。在制備制品時(shí)九昧，將預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性珠粒放入模具中加熱、減壓毕匀，使預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性塑料珠粒進(jìn)一步膨脹并相融合铸鹰，形成預(yù)定形狀的發(fā)泡材料，即稱為可發(fā)性珠粒模塑成型皂岔。由于都是采用物理發(fā)泡劑蹋笼，因而發(fā)泡倍率較大。三躁垛、擠出發(fā)泡成型將塑料與發(fā)泡劑(物理或化學(xué))分別加入擠出機(jī)的不同位置剖毯，高壓下在擠出機(jī)中熔融形成均勻的溶液，然后在口模處突然泄壓教馆、發(fā)泡逊谋、冷卻，制成板材土铺、片材甚至管材等胶滋。在擠出發(fā)泡過程中板鬓，發(fā)泡劑在高壓狀況下必須與塑料形成均勻的溶液，并在口模處瞬間泄壓究恤、發(fā)泡俭令、冷卻、形成發(fā)泡材料部宿，不可能借助固相或者結(jié)晶的約束力唤蔗，故而對塑料的熔體強(qiáng)度要求很高，特別需要熔體在拉伸過程中具有較強(qiáng)的應(yīng)變硬化的性能窟赏，因此發(fā)泡難度較大。四箱季、注塑發(fā)泡成型注塑發(fā)泡材料是發(fā)展相對較晚的一種發(fā)泡材料涯穷，主要因?yàn)閭鹘y(tǒng)注塑工藝與發(fā)泡必備條件之間存在矛盾。當(dāng)今的注塑發(fā)泡材料僅限于發(fā)泡倍率很低的制品藏雏，甚至于發(fā)泡并非是主要目的拷况，而僅僅為了減小注塑制品的收縮率與變形，特別是在托盤掘殴，支架等大型制品的注塑中赚瘦。聚賽龍公司通過配方的優(yōu)化設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)的加工工藝奏寨、特殊的螺桿組合及配混工藝研制的可微發(fā)泡改性PA6區(qū)別于普通可微發(fā)泡改性PA材起意，使其在高表面要求、發(fā)泡效率及穩(wěn)定性上具備優(yōu)勢病瞳，使其能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件揽咕。

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新材料研習(xí)社報(bào)道，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展套菜，輕量亲善、舒適、綠色逗柴、環(huán)保成為汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向蛹头。汽車輕量化技術(shù)能夠減輕車身重量、降低油耗戏溺，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施之一渣蜗。目前，汽車零部件更多地采用塑料材料替代笨重旷祸、昂貴的金屬構(gòu)件袍睡，“以塑代鋼”成為解決汽車工業(yè)發(fā)展要求的佳方案，汽車塑料化程度已經(jīng)成為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平的重要標(biāo)志肋僧。在當(dāng)前的車用塑料中斑胜，聚丙烯是用量控淡、使用頻次、增長速度的品種止潘。聚丙烯在汽車工業(yè)中用量迅速增長是因?yàn)槠涿芏刃〔籼俊Ⅲw積輕、設(shè)計(jì)空間廣凭戴，綠色環(huán)保涧狮、性能優(yōu)異及其制造成本低。聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯在汽車外裝飾件的應(yīng)用特點(diǎn)是以塑代鋼么夫，減輕汽車自重者冤。聚丙烯是一種由丙烯聚合（均聚PP）或丙烯和乙烯共同聚合（共聚PP）而成的無臭、無毒档痪、半透明的聚合物涉枫。聚丙烯按甲基（-CH3）空間排布的位置可分為等規(guī)聚丙烯（Isotactic polypropylene）、無規(guī)聚丙烯（Atactic polypropylene）和間規(guī)聚丙烯（Syndiotactic polypropylene）三種腐螟。聚丙烯具有優(yōu)良的柔韌性愿汰、耐化學(xué)腐蝕性、耐熱性乐纸、介電性能衬廷，以及高強(qiáng)度的機(jī)械性能和高頻絕緣性，且不受濕度的影響汽绢，聚丙烯的種類及性能吗跋。目前，為了進(jìn)一步改善聚丙烯的性能宁昭，通常采用化學(xué)改性（共聚改性小腊、交聯(lián)改性、接枝改性久窟、添加成核劑等）或物理改性（添加有機(jī)或無機(jī)助劑等）改變高分子組分與大分子結(jié)構(gòu)秩冈、晶體構(gòu)型或填充、共混斥扛、增強(qiáng)等來實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化入问。改性聚丙烯根據(jù)特點(diǎn)和功能可分為長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料、免噴涂聚丙烯材料稀颁、聚丙烯微發(fā)泡材料芬失、高溶體強(qiáng)度聚丙烯、環(huán)保阻燃聚丙烯材料匾灶、抗菌聚丙烯棱烂、耐刮擦聚丙烯材料，及低氣味阶女、低VOC聚丙烯材料等颊糜。01 聚丙烯的車用優(yōu)勢性能優(yōu)勢聚丙烯在強(qiáng)度哩治、剛度、硬度衬鱼、耐熱性上均優(yōu)于聚乙烯业筏；能夠在100℃的溫度下正常使用，具有良好的尺寸穩(wěn)定性鸟赫、熱穩(wěn)定性蒜胖、較好的力學(xué)性能、較高的耐沖擊性抛蚤、機(jī)械性質(zhì)強(qiáng)韌台谢，化學(xué)穩(wěn)定性良好且不受濕度影響。聚丙烯外觀透明而輕岁经，密度為0.89~0.91 g/cm3朋沮，是目前塑料中輕的品種之一。因此蒿偎，采用聚丙烯替代傳統(tǒng)的金屬材料可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)重量的降低。另外怀读，由于近年聚丙烯改性技術(shù)的發(fā)展使聚丙烯在汽車工業(yè)的發(fā)展占據(jù)優(yōu)勢诉位。保優(yōu)勢聚丙烯為無毒、無味菜枷、無臭的乳白色透明高結(jié)晶聚合物苍糠，屬于環(huán)保材質(zhì)。聚丙烯不僅可回收再利用啤誊，而且在聚丙烯主鏈上含有叔碳原子岳瞭，在高溫和氧化作用下能夠產(chǎn)生分子鏈分解反應(yīng)，使聚丙烯具有降解特性蚊锹，大大地降低了白色污染帶來的環(huán)境問題瞳筏。成本優(yōu)勢聚丙烯的生產(chǎn)原料來源路徑多樣，主要有油牡昆、煤姚炕、甲醇、丙烯等丢烘。煤制聚丙烯是 目前聚丙烯中增長快的一種原料來源方式柱宦。由于我國煤炭資源豐富，且煤炭的價(jià)格較為穩(wěn)定播瞳，煤制備聚丙烯成本浮動(dòng)小掸刊。同時(shí)，聚丙烯容易加工成型赢乓，生產(chǎn)工藝簡單忧侧，其生產(chǎn)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有的其他塑料材料石窑。02 車用聚丙烯的改性研究聚丙烯是汽車領(lǐng)域應(yīng)用的核心基材，但由于聚丙烯的性能缺陷苍柏，包括收縮率大尼斧、容易產(chǎn)生翹曲變形、低溫易脆斷等试吁，決定其必須通過改性才能滿足車用部件的特殊需求棺棵。聚丙烯的改性原理是基于車用零件的具體要求，優(yōu)化基體樹脂的結(jié)構(gòu)和組成熄捍，采用化學(xué)或物理方法來進(jìn)行改性烛恤。長玻纖增強(qiáng)聚丙烯長玻纖增強(qiáng)聚丙烯是采用長度為 10~25 mm的玻璃纖維與基體樹脂進(jìn)行復(fù)合而形成的改性聚丙烯復(fù)合材料，與普通聚丙烯材料相比余耽，通過玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯的機(jī)械性能能夠得到成倍甚至數(shù)倍的提高缚柏，能夠與ABS塑料的相關(guān)產(chǎn)品相媲美。長玻纖增強(qiáng)聚丙烯具有更好的耐熱性能碟贾，且成本遠(yuǎn)低于ABS塑料币喧；另外，長玻纖增強(qiáng)聚丙烯的高溫耐疲勞強(qiáng)度甚至比以耐熱性著稱的玻纖增強(qiáng)尼龍高出10%袱耽，同時(shí)兼具更優(yōu)異的抗翹曲特性杀餐。普通聚丙烯與長玻纖增強(qiáng)聚丙烯的性能對比。發(fā)泡改性聚丙烯發(fā)泡改性聚丙烯是以聚丙烯材料為基體朱巨，通過物理或者化學(xué)的方式使塑料中間層密布尺寸十到幾十微米的封閉微孔結(jié)構(gòu)史翘。發(fā)泡改性技術(shù)突破了傳統(tǒng)聚丙烯的諸多局限，可以減輕制品的質(zhì)量和成型周期冀续；同時(shí)使制品具有內(nèi)應(yīng)力琼讽、翹曲小的特性，在注塑成型中更平整洪唐、筆直和穩(wěn)定钻蹬；另一方面，由于微孔的支撐作用凭需，使材料的抗沖擊性能和抗壓吸能性能更優(yōu)異脉让，在受到多次連續(xù)撞擊和撓曲變形后能夠很快恢復(fù)原始形狀。低氣味功炮、低VOC聚丙烯低氣味溅潜、低 VOC 聚丙烯材料的研究是車用塑料發(fā)展的一個(gè)重要方向，尤其針對處于相對封閉空間的汽車內(nèi)飾用聚丙烯材料薪伏，對聚丙烯提出了綠色滚澜、環(huán)保的要求。低氣味嫁怀、低 VOC 聚丙烯是通過在填料设捐、加工助劑的選擇借浊、成型及后處理工藝等各個(gè)環(huán)節(jié)上來優(yōu)化以減少小分子的產(chǎn)生，從而控制氣味的產(chǎn)生萝招。