嘉興超臨界二氧化碳發(fā)泡定制

說到一次性容器你是不是認為紙比塑料更環(huán)保呢？這可不一定卿嘲，塑料具有重量輕呻此，不易受水和陽光影響的特點，適合制作容器腔寡，但也因為這樣的特點使得塑料不易被大自然分解，容易造成大量垃圾掌唾，因此后來出現(xiàn)紙質(zhì)容器放前，但紙質(zhì)容器也不是沒有缺點，甚至與傳統(tǒng)塑料相比問題還更大糯彬。首先因為紙張?zhí)焐滤居铮龅剿蜁浕瑳]辦法單獨承裝液體撩扒，因此市面上常見的紙杯就需要在紙張表面加一層塑料淋膜似扔，所以摸起來感覺滑滑的吨些。但這種復合材質(zhì)的設計就會造成回收的難題，紙加塑料淋膜的設計當被送到回收廠時炒辉，如果沒有特殊技術是無法將紙與塑料淋膜分離豪墅，不能分離就無法重新回收材料再利用，而被放在自然環(huán)境中也因為是復合材料很難被分解黔寇，所以紙杯基本上只能焚燒偶器。聚丙烯微孔發(fā)泡所以說材質(zhì)越單一越容易回收再利用，現(xiàn)在有一種PP發(fā)泡塑料就具有這種易回收利用的特點缝裤，耐熱屏轰，抗腐蝕又安全，還可以在微波爐內(nèi)加熱憋飞，只要經(jīng)過發(fā)泡加工處理霎苗，成為發(fā)泡聚丙烯就能制成又輕又安全的容器，并且材質(zhì)單一只要回收方式正確就能再利用榛做。發(fā)泡技術是塑料在擠出唁盏，吹塑等加工過程中為了減輕產(chǎn)品的重量，將二氧化碳或氮氣注入到特殊的塑化裝置中瘤睹，使氣體與原料充分混合升敲，讓塑料產(chǎn)生反應形成具有微孔發(fā)泡的塑料制品過程，利用發(fā)泡技術生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有輕量化轰传，緩沖吸震驴党，吸音，保溫等特點获茬，廣泛應用于包裝港庄，建筑建材等行業(yè)。塑料發(fā)泡歷史塑料發(fā)泡技術的發(fā)展已有幾十年的歷史了恕曲，在20世紀20年代出現(xiàn)了早的泡沫膠木鹏氧，這種材料是用類似于制造泡沫橡膠的方法制取的，從那以后的三十年內(nèi)幾乎所有的塑料都能夠通過發(fā)泡技術制成泡沫塑料佩谣。到了80年代美國人研制出了微孔發(fā)泡之后把还，人們對這種微孔新型塑料日益感興趣，并逐漸成為市場上主要的塑料發(fā)泡技術茸俭。發(fā)泡劑現(xiàn)在市場上普遍使用的發(fā)泡劑可以分為兩種吊履。一種是物理發(fā)泡劑，這種發(fā)泡劑一般使用二氧化碳调鬓，氮氣艇炎，氨氣等氣體，并且這些氣體在氣態(tài)下不會發(fā)生化學反應腾窝，而且在氣態(tài)時在塑料中的擴散速度會低于在空氣中的擴散速度缀踪。另一種是化學發(fā)泡劑居砖，它是一種當受熱后就會釋放如氮氣，二氧化碳等的物質(zhì)驴娃，釋放氣體的速度能夠奏候，化學發(fā)泡劑一般有碳酸銨，碳酸氫鈉等托慨。泡工藝泡工藝有三種一種是物理發(fā)泡法鼻由，就是將氣體在壓力下注入塑料糊狀熔體中，再經(jīng)過降壓釋放出氣體厚棵，從而就能在成型的塑料中形成很多小孔蕉世，這種發(fā)泡法由于成本較低，發(fā)泡后對不會留下殘余物婆硬，并且對發(fā)泡塑料性能不會改變狠轻。另一種是化學發(fā)泡法，這種是利用化學方法產(chǎn)生氣體來使塑料發(fā)泡彬犯，是對加入塑料中的化學發(fā)泡劑進行加熱后讓其分解釋放出氣體而發(fā)泡向楼，還有一種就是利用塑料之間相互發(fā)生化學反應釋放出氣體而進行發(fā)泡。 后一種是機械發(fā)泡谐区，使用機械攪拌的方法使氣體混入材料中湖蜕，然后經(jīng)定型過程形成泡孔的泡沫塑料。發(fā)泡原理將發(fā)泡劑注入到塑料熔體中后宋列，發(fā)泡劑的分子就會在塑料中形成很多微小氣泡（氣泡核）昭抒，隨著塑料在熔化過程中溫度的升高和壓力增加，氣泡開始增長或者與其它氣泡合并變大炼杖，隨著塑料產(chǎn)品的成型后溫度和壓力開始降低灭返，氣泡也會停止增長并且慢慢成型，這樣就會在塑料中形成很多或大或小的氣孔坤邪。所以不管采用什么發(fā)泡工藝熙含，使用哪種發(fā)泡劑都要經(jīng)過形成氣泡核，氣泡核膨脹艇纺，氣泡固化成型這個過程怎静。發(fā)泡膜包裝袋制造過程在所有的發(fā)泡產(chǎn)品中常用的就是發(fā)泡膜，也就是我們常說的珍珠棉黔衡，將它作為包裝材料來使用有很多的優(yōu)點消约，如防震，防潮员帮，韌性好等，來看看我們包裝使用的發(fā)泡膜包裝袋是怎么制造出來的导饲。發(fā)泡膜包裝袋使用的材料是聚乙烯捞高，首先將聚乙烯原料顆粒按比例混合氯材，通過管道將其吸入到擠出機入料口，同時在擠出機中還要加入發(fā)泡劑硝岗。在擠出機中需要加溫讓原料熔化氢哮，再通過噴淋冷卻降溫以達到發(fā)泡溫度讓其膨脹發(fā)泡，然后從機頭口模擠出圓筒形發(fā)泡膜型檀。將圓筒型發(fā)泡膜切刨開冗尤，展平后收成卷，這樣就可以切割后包裝產(chǎn)品了胀溺。讓成卷的發(fā)泡膜通過印刷機在上面印上需要的圖案或者文字裂七。印刷好的發(fā)泡膜按照包裝袋的大小裁剪成片狀，后通過機器壓封成包裝袋仓坞，這樣就可以用于包裝產(chǎn)品了背零。塑料通過發(fā)泡技術能讓其內(nèi)部形成氣泡，能讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品更加輕便无埃，還能起到包裝保護的功能徙瓶，現(xiàn)在科學家研究出了一種氣泡金屬，也具有這樣的性能嫉称，它就像金屬的氣泡包裝材料侦镇。這種復合氣泡金屬是通過空心金屬周圍熔化鋁材來制造的，它是一種新型復合材料并不是普通的金屬织阅，它比合金鋼要輕70%壳繁，能吸收超過普通鋼幾十倍的能量，具備防輻射蒲稳，防彈氮趋，防火的能力，在遭遇壓力時其內(nèi)部的氣泡能起到緩沖保護的作用江耀，也許將來我們就能用到這種氣泡金屬剩胁。隨著世界資源的減少和對環(huán)境要求的提高，怎么提高可持續(xù)性以及提升效率祥国，推動材料和能源消耗的下降昵观，以及材料性能的提升，成本降低舌稀，有些可以通過輕量化實現(xiàn)啊犬，而發(fā)泡技術就是輕量化未來發(fā)展的方向。那些用于包裝壁查，汽車觉至，建筑和日用消費品中的傳統(tǒng)固體材料都是朝著發(fā)泡，輕量化結構在發(fā)展睡腿，很多高分子發(fā)泡材料被作為基礎原材料使用语御，各種利用發(fā)泡技術制造出來的塑料產(chǎn)品在我們生活中的使用將越來越廣泛峻贮。

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隨著國內(nèi)大煉化項目、PDH項目陸續(xù)上馬应闯，國內(nèi)聚丙烯（PP）市場成為群雄角力之地纤控。新建項目投產(chǎn)，PP產(chǎn)能仍將快速增長碉纺，預計到2023年我國PP產(chǎn)能將超過3500萬噸船万，自給率將近90%。屆時骨田，高性能產(chǎn)品將成為企業(yè)突出重圍的殺手锏耿导。高性能PP成投資熱土2020年已經(jīng)有三家企業(yè)成功投產(chǎn)聚丙烯裝置，浙江石化盛撑、恒力石化碎节、利和知信。近一個月抵卫，聚烯烴行業(yè)掀起了新一波高性能PP投資熱潮：4月22日狮荔，總投資約100億美元的埃克森美孚廣東惠州乙烯項目正式動工介粘，項目包括乙烯裝置和高端PE殖氏、PP等生產(chǎn)裝置，采用已經(jīng)成功應用姻采、先進的專有工藝和催化劑技術生產(chǎn)高性能聚合物雅采。聚丙烯微孔發(fā)泡5月17日，總投資約56億美元的中海殼牌惠州三期乙烯項目合作框架協(xié)議簽約慨亲，項目產(chǎn)品包括聚α烯烴婚瓜、高碳合成醇、茂金屬PE刑棵、共聚PP等巴刻，共14規(guī)模生產(chǎn)裝置。18日蛉签，徐州海天石化集團年產(chǎn)10萬噸高性能PP樹脂項目“云簽約”胡陪，落戶大慶龍鳳區(qū)。高性能產(chǎn)品研發(fā)能力不足我國已投入生產(chǎn)的高端聚丙烯專用樹脂有：三元共聚聚丙烯薄膜專用料F5606碍舍、管材專用料柠座、薄壁注塑料M50T、高熔體強度薄膜專用料片橡、丙丁共聚膜料妈经、低溫抗沖注塑專用料、氫調(diào)法高流動注塑料、高透明注塑專用料狂塘、抗菌系列專用料录煤、低灰分PP、快速成型PP荞胡、透明PP專用料等。但由于我國高端聚丙烯產(chǎn)品研發(fā)能力不足了嚎，且同質(zhì)化嚴重泪漂，一些高性能和特殊性能產(chǎn)品，如茂金屬PP（mPP）歪泳、特種雙向拉伸聚丙烯（BOPP）膜萝勤、流延聚丙烯（CPP）膜等仍需大量進口來滿足國內(nèi)市場需求。我國mPP年消費量約10萬噸呐伞，除燕山石化少量供應市場敌卓，基本依賴進口，主要用于生產(chǎn)醫(yī)用或食品用高透明PP制品伶氢、食品包裝薄膜趟径、無紡布、超細旦丙綸纖維等領域癣防。具有高拉伸速度與幅寬蜗巧、超薄、超透及更好低溫熱封性能的特種BOPP薄膜蕾盯、電工膜幕屹、電容器膜、鍍鋁膜等PP薄膜料以及汽車和家電用PP注塑料的年進口量均超百萬噸级遭。PP管材料的年進口量約50萬噸望拖。高性能PP開發(fā)方向1抗菌PP此次新冠肺炎疫情的肆虐，推動汽車生產(chǎn)商聚焦抗菌PP在內(nèi)飾件中的應用挫鸽，這或?qū)⒊蔀檐囉肞P下一個熱點應用領域说敏。2玻纖增強PP長玻纖增強PP材料因具備更高的強度、剛度掠兄、韌度像云、尺寸穩(wěn)定性，廣泛應用于儀表骨架板蚂夕、車門組合件迅诬、前端組件、車身門板模塊婿牍、車頂面板侈贷、座椅骨架等汽車部件上。長玻纖增強PP材料在120℃時的高溫疲勞強度是普通玻纖增強PP材料的2倍，甚至比以耐熱性著稱的玻纖增強尼龍材料高10%俏蛮，具有作為結構件所需的耐久性和可靠性撑蚌。氣味散發(fā)耐刮擦PP隨著人們對汽車品質(zhì)的追求，車用PP材料需要滿足的已不僅僅是力學性能搏屑，還有對外觀争涌、環(huán)保等方面的高要求。目前市場上低氣味散發(fā)PP材料多被Basell辣恋、北歐化工等公司產(chǎn)品壟斷亮垫，國產(chǎn)替代進口任務艱巨。制造高抗刮擦汽車內(nèi)飾件材料一方面要采用國外表面硬度較高的PP原料伟骨，另一方面需要添加助劑提升材料表面的爽滑度饮潦。但助劑在體系內(nèi)受熱會有小分子散發(fā)影響車內(nèi)空氣質(zhì)量，同時又會出現(xiàn)表面遷移現(xiàn)象携狭，影響內(nèi)飾件外觀继蜡。因此，問題核心仍取決于PP基材的性能逛腿。

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隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展稀并，制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代，越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件鳄逾。塑料在汽車上的應用已有近50年的歷史稻轨，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，塑料飾件的大量應用雕凹，促進了汽車的減重節(jié)能殴俱，提高了汽車的美觀舒適度。P以密度小枚抵、性價比高线欲、具有優(yōu)異的耐熱性能、耐化學藥品腐蝕性汽摹、剛性李丰、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。近來更是有把汽車內(nèi)飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢逼泣。由于高性能基礎樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長趴泌、投資巨大、技術要求高拉庶，且需要高精尖的集成先進綜合技術嗜憔，所以對現(xiàn)有PP樹脂需要進行更廣泛、更有效氏仗、更經(jīng)濟吉捶、更實用的改性。聚丙烯微孔發(fā)泡微發(fā)泡(Microcellular Foaming)是指以熱塑性材料為基體，制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔呐舔。微發(fā)泡注塑成型技術突破了傳統(tǒng)注塑的諸多局限币励，在基本保證制品性能的基礎上，可以明顯減輕重量和成型的周期珊拼，大大降低機臺的鎖模力食呻，并具有內(nèi)應力和翹曲小、平直度高澎现，沒有縮水搁进，尺寸穩(wěn)定，成型視窗大等特點昔头，特別是在生產(chǎn)高精密和材料較貴的制品上與常規(guī)注塑相比較獨具優(yōu)勢，成為近年來注塑技術發(fā)展的一個重要方向影兽。聚丙烯微發(fā)泡材料能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件揭斧。隨著汽車輕量化的發(fā)展，選用PP發(fā)泡材料已成為汽車減重的重要途徑峻堰，目前其在汽車內(nèi)飾上的應用也越來越多讹开，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%，卡車捐名、工程機械車占20% 旦万，客車、商務車占35% 镶蹋。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學微發(fā)泡材料成艘。普通微發(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)量很不理想，僅適合于需要表面覆皮的高端車贺归，不僅增加了制造成本淆两，也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應用；而化學微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體拂酣，化學發(fā)泡劑為氣源秋冰，通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)，注入模腔后氣體在擴散內(nèi)壓的作用下婶熬，使制品中間分布著直徑從十幾到幾十微米的封閉微孔泡剑勾，且其理想的泡孔直徑應 <50μm ，但目前國內(nèi)行業(yè)實際生產(chǎn)的微發(fā)泡PP的微泡孔直徑約為80～350μm 。對于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡行剂、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等匾嘱，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件，如車身門板洲赵、尾門、風道等；擠出微發(fā)泡適用于密封條叠萍、頂棚等芝发；吹塑微發(fā)泡適用于汽車風管等。利用微發(fā)泡技術可使PP制品的質(zhì)量減少約10%～20% 苛谷，較傳統(tǒng)材料在部件上可實現(xiàn)高50%的減重辅鲸，注射壓力降低約30%～50% ，鎖模力降低約20% 腹殿，循環(huán)周期減少10%～15%独悴，同時還能提高汽車的節(jié)能性，較傳統(tǒng)材料可實現(xiàn)高30%的節(jié)能锣尉，并且能改善制品的翹曲變形性刻炒，使產(chǎn)品和模具的設計更靈活。輻射交聯(lián)PP高發(fā)泡片材具有良好的力學性能自沧，作為汽車車頂坟奥，可降低汽車的質(zhì)量，同時其還可用于汽車的內(nèi)飾件拇厢，有利于汽車的輕量化爱谁。

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利用化學改性非交聯(lián)法和單螺桿擠出機，采用一步法擠出工藝研制了汽車內(nèi)飾用聚丙烯（PP）微發(fā)泡料孝偎。以均聚PP和共聚PP為基礎樹脂访敌，考察了影響PP發(fā)泡的主要因素（如引發(fā)劑、發(fā)泡劑的用量衣盾、擠出溫度等）寺旺。結果表明，具有良好性能的PP微發(fā)泡專用料的配方（質(zhì)量份數(shù)）：均聚PP為40.00份雨效，共聚PP為60.00份迅涮，過氧化二特丁烷為0.18份，過氧化二異丙苯為0.02份徽龟，改性劑為0.50份叮姑，碳酸鈣為0.50份，發(fā)泡劑AC為 0.40份据悔。以其制備的微發(fā)泡片材泡孔直徑小于50μｍ传透，泡孔密度可達個／cm3。關鍵詞： 聚丙烯 微發(fā)泡 汽車內(nèi)飾件 專用料 聚丙烯（PP）發(fā)泡材料具有質(zhì)輕极颓、耐高溫朱盐、綠色環(huán)保、易注射成型菠隆、成型周期短和成本低等優(yōu)點兵琳。隨著汽車輕量化的發(fā)展狂秘，PP發(fā)泡材料在汽車內(nèi)飾件上的應用越來越多。普通 PP發(fā)泡制品表觀質(zhì)量不理想躯肌，僅適用于需表面附皮的高端車者春，汽車用PP發(fā)泡材料主要為質(zhì)量更好的 化學微發(fā)泡材料［1-3］∏迮化學微孔發(fā)泡材料的泡孔是直徑為十幾到數(shù)十微米钱烟，封閉微孔泡以小于50μｍ 為佳。目前國內(nèi)行業(yè)實際生產(chǎn)水平大多在80～350μｍ嫡丙，國外也只有美國拴袭、意大利、日本等少數(shù)幾個國家能生產(chǎn)曙博。本工作利用化學改性非交聯(lián)法拥刻，以均聚PP和共聚PP共混物為基礎樹脂，采用一步法工藝研制出了性能符合相關指標要求的汽車內(nèi)飾件用 PP 低 倍微發(fā)泡專用料父泳，以其制備的微發(fā)泡片材泡孔直徑小于50μｍ泰佳，泡孔密度可達個／cm3。聚丙烯微孔發(fā)泡１ 試驗部分1.1 主要原料 均聚PP（記作 PP1）尘吗，熔體流動速率（MFR）為3.0g/（10min），中國石化齊魯分公司浇坐；共聚PP（記作PP2）睬捶，MFR為2.0g/（10min），中國石化齊魯分公司近刘；抗氧劑擒贸，168和1010，上海汽巴高橋化學有限公司觉渴；過氧化二特丁烷（DBP）介劫，過氧化二特丁烷（DBP），過氧化二異丙苯（DCP）案淋，二乙烯基苯座韵，偶氮二甲酰胺（發(fā)泡劑AC），液體石蠟踢京，江蘇強盛功能化學股份有限公司誉碴；發(fā)泡改性劑DMS-10，自制瓣距。1.2 儀器設備 RC300C型轉(zhuǎn)矩流變儀黔帕，德國HAAKE公 司；CMT450料試驗 機蹈丸，天水三斯有限公司成黄；∮25單螺桿擠出機呐芥，德國BRABENDER公司；AH-2奧林巴斯顯微鏡奋岁，日本奧林巴斯公司思瘟。1.3 試樣制備工藝 混料：將樹脂、過氧化物厦取、改性劑潮太、抗氧劑、成核劑和發(fā)泡劑按配比稱量虾攻，投入10L高速攪拌機铡买，低速混合1min，高速混合2min出料霎箍，料溫不 高于50℃奇钞。擠出發(fā)泡：擠出機設置溫度180～200℃，機頭溫度195℃漂坏，距機頭30cm 處加壓輥將發(fā)泡片壓平景埃，取樣待用。1.4 測試表征拉伸強度按照GB/T1040.3—2006測試顶别，采用4型試樣谷徙，拉伸速度為50mm／min；彎曲強度和彎曲模量按GB/T9341—2000測試驯绎，寬度25mm完慧；沖擊強度按GB/T1843—2008測試；表觀密度按GB/T6343—2009測試剩失；泡孔密度按方法測試屈尼。２ 結果與討論.1 引發(fā)劑的選擇以PP1/PP2質(zhì)量 比2/3共混物做基礎樹脂，DBP和DCP不同配比的混合物0.2份做引發(fā)劑拴孤，測試體系的熔體強度和觀察發(fā)泡片質(zhì)量脾歧，結果見表1。DBP/DCP對發(fā)泡片表面質(zhì)量的影響 注：擠出口模厚度0.6mm演熟，寬度50mm鞭执。由表1看出，DBP和DCP都能提高PP熔體強度芒粹，但片材表面和泡孔均勻性不同蚕冬，隨DCP含量增加，擠出片材表面質(zhì)量變差是辕，泡孔變得不均勻囤热；DCP雖有利于提高熔體強度，但比例不宜過大获三，以不超過引發(fā)劑總質(zhì)量分 數(shù)20％為宜旁蔼。這是由于DCP分解溫度低于PP加工溫度锨苏，擠出反應時，DCP和PP還沒有完全混合均勻就大量分解棺聊，短時間內(nèi)產(chǎn)生大量PP自由基伞租，導致 PP部分交聯(lián)，形成局部高強度熔體限佩，熔體強度的不均勻性導致發(fā)泡不均勻葵诈，形成凹凸不平的表面。以PP1/PP2質(zhì)量比2/3共混物做基礎樹脂祟同，選取 DBP／DCP質(zhì)量比90/10作喘，考察引發(fā)劑用量和發(fā)泡性能的關系，結果見圖1晕城。1 引發(fā)劑含量與發(fā)泡性能關系由圖1可看出泞坦，隨引發(fā)劑含量增加，單位體積泡孔數(shù)量先增加后基本不變砖顷；而發(fā)泡材料表觀密度逐漸降低贰锁，因此總引發(fā)劑含量不宜低于0.15份。這是由于當引發(fā)劑含量低時滤蝠，引發(fā)劑濃度不足豌熄，PP接枝率不高，熔體強度不足物咳，難以包裹住氣體房轿，泡孔較大，并有部分泡孔破裂所森，導致發(fā)泡片密度較高；隨引發(fā)劑含量增加夯接，PP接枝程度提高焕济，熔體強度相應增加，氣泡在膨脹過程中盔几，泡壁不易破裂晴弃，形成致密均勻的泡孔，單位體積泡孔數(shù)量增加逊拍，材料密度下降上鞠；隨引發(fā)劑含量進一步提高，熔體強度高于氣泡膨脹的動力芯丧，使氣泡不能充分膨脹芍阎，導致發(fā)泡片密度略有提高。.2 發(fā)泡劑的選擇與用量圖2是發(fā)泡劑 AC含量與發(fā)泡材料表觀密度及其泡孔密度的關系缨恒。由看出谴咸，起初隨發(fā)泡劑AC含量的增加轮听，發(fā)泡材料表觀密度降低，泡孔密度提高岭佳，這是由于發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氣體隨其用量增加而增加血巍，部分未分解的發(fā)泡劑在熔體中也起了發(fā)泡成核劑的作用。但在發(fā)泡劑含量增加到0.5份時珊随，發(fā)泡材料表觀密度反而回升述寡，泡孔密度下降。這是由于隨發(fā)泡劑含量的進一步提高叶洞，熔體中氣體含量過多鲫凶，氣泡膨脹加劇，導致部分泡孔破裂合并京办，氣體溢出掀序，于是發(fā)泡材料表觀密度又提高，泡孔密度下降惭婿。由還可看出不恭，發(fā)泡劑的合適用量為0.3～0.5份。