東莞PBAT發(fā)泡材料定制

日常生活中蛉顽，當人們購買兒童玩具、家具用品等塑料制品時终蒂，都會十分在意其材質是否無毒無味蜂林、綠色環(huán)保，近年來綜合性能優(yōu)異拇泣、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”噪叙，日益受到熱捧，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種霉翔。超臨界CO2（二氧化碳）發(fā)泡聚合物技術是制備聚丙烯微孔發(fā)泡材料的關鍵核心技術睁蕾。在5月19日召開的上海市科技獎勵大會上，華東理工大學化工學院趙玲教授領銜的“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”項目斬獲科技進步獎一等獎债朵。跳轉閱讀→化工醫(yī)藥企業(yè)HR注意啦子眶，這里有近千位化學化工醫(yī)藥專業(yè)的海內外本碩博畢業(yè)生等你招聘~聚丙烯微孔發(fā)泡鎖定新材料發(fā)展重點領域布局綠色制造新技術輕量化材料已是我國新材料發(fā)展重點領域，發(fā)泡則是實現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段序芦。隨著航天航空臭杰、國防、能源谚中、交通渴杆、包裝寥枝、電器、運動器械等行業(yè)的快速發(fā)展磁奖，對具有優(yōu)異機械性能和絕熱囊拜、隔音、絕緣比搭、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來越迫切冠跷。聚丙烯作為產量大、增長量快身诺、應用領域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一蜜托，其高品質發(fā)泡材料的綠色制備一直是聚合物發(fā)泡領域的熱點與難點。2016年戚长，由華東理工大學牽頭申報的國家重點研發(fā)計劃“重點基礎材料技術提升與產業(yè)化”重點專項項目——“聚合物材料的輕量化技術”獲準立項盗冷。該項目所聚焦的正是運用綠色高效發(fā)泡工藝，開展聚合物輕量化的應用基礎—共性技術—產業(yè)化示范的“一條鏈式”研發(fā)工作同廉。據(jù)趙玲介紹仪糖，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類∑刃ぃ化學發(fā)泡劑常常存在化學殘留锅劝、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蟆湖，已逐漸被禁止和限制使用故爵；一些新型氟碳氫化合物的全球變暖潛能值仍相對較高或價格昂貴，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全隅津。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候诬垂、火災危險、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端伦仍，超臨界流體结窘，特別是超臨界CO2發(fā)泡聚合物是綠色制造技術，被工信部列入我國優(yōu)先發(fā)展的產業(yè)關鍵共性技術充蓝，而且CO2進入聚合物后會引起熔點隧枫、表面張力和粘度下降、結晶行為改變等一系列變化谓苟，可以制備微孔甚至納米泡孔材料官脓。聚丙烯是結晶聚合物，低溫固態(tài)發(fā)泡受結晶限制涝焙，很難制備高發(fā)泡倍率產品卑笨；高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔，可操作窗口窄仑撞。因此湾趾，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芭商。為了攻克這一難題，近年來搀缠，華理趙玲團隊聯(lián)合無錫會通、中石化北化院近迁、浙江新恒泰艺普、鎮(zhèn)海煉化等單位，在合適物料體系鉴竭、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)化歧譬、強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)化構建流場結構實現(xiàn)高效規(guī)模制備”等三大技術創(chuàng)新優(yōu)勢：根據(jù)在低于其流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡既可以突破結晶的制約又能保證發(fā)泡材料微孔結構和外形尺寸的穩(wěn)定成型這一發(fā)泡機制搏存，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)泡專用料瑰步，以及能有效改善泡孔結構和表觀形態(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)泡倍率璧眠，氣泡成核和生長的分段實施大幅減小了高壓設備體積缩焦；釜壓發(fā)泡、模壓發(fā)泡等高壓設備和聚合物預成型體的結構優(yōu)化設計保證了均勻的壓力場责静、溫度場和速度場袁滥，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。

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簡述聚丙烯微孔發(fā)泡新材料(Microcellular Polypropylene foam), 簡稱MPP灾螃，是特指泡孔尺寸小于100微米的聚丙烯多孔發(fā)泡材料(更嚴格地定義是泡孔尺寸小于10微米题翻，泡孔密度大于10的9次方個/cm3)。由于材料內部大量微米級泡孔的存在腰鬼，MPP具有優(yōu)異的減震嵌赠、緩沖、隔熱和吸聲等性能熄赡，可廣泛應用于包裝姜挺、交通工具、箱包本谜、體育器材等領域初家，是傳統(tǒng)EVA、PU乌助、PS發(fā)泡材料溜在、EPE和EPP的替代物。聚丙烯微孔發(fā)泡性能與應用應用超臨界二氧化碳技術(supercritical carbon dioxide) 制備MPP他托，在高溫高壓下將二氧化碳氣體導入聚丙烯材料基體掖肋，并誘導其成核、發(fā)泡赏参，形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料志笼。發(fā)泡過程清潔無污染沿盅，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)纫溃，因此可回收循環(huán)使用腰涧。丙烯（PP）本身是無毒材料，是目前嬰兒奶瓶和可微波加熱餐盒的常用材料紊浩。清潔衛(wèi)生的MPP特別適合于醫(yī)療器械窖铡、食品等包裝材料衛(wèi)生等級要求較高的領域。也可應用于兒童拼圖坊谁、玩具等對產品健康要求較高的領域费彼，代替常用的由AC發(fā)泡劑制造的交聯(lián)PE泡沫，EVA泡沫口芍。PP是半結晶聚合物箍铲，其熔點一般150~170℃。相比于耐溫只有70~80℃的PE鬓椭、PS颠猴、PU發(fā)泡材料，MPP的使用溫度可達120℃膘融，因此MPP特別適合高溫包裝芙粱、高溫保溫等領域。MPP集增強氧映、隔熱和降噪為一體春畔，也特別適用于對材料輕量化要求較高的領域，如汽車岛都、軌道交通律姨，船舶，風機葉片等臼疫。輕質高強的MPP厚板作為結構泡沫使用择份，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結構泡沫如PVC/PU互穿結構泡沫、PET結構泡沫等烫堤，特別是作為三明治夾芯復合材料的芯材使用荣赶。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，由于泡孔較小鸽斟，微孔發(fā)泡材料的機械性能損失較小拔创。這意味著使用MPP可以更加節(jié)約材料，更加降低制品重量和體積富蓄。2) 由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控剩燥，MPP可以被剖切成厚度小于0.1mm的超薄片材，而片材表面不會穿孔立倍，可應用于微電子器件的包裝灭红。(3) 由于表面大量微米級泡孔的存在侣滩，MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板，提高漫反射率变擒。(4) 微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內氣體的對流君珠，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)泡材料具有較低的赁项、依賴于泡孔結構的長期穩(wěn)定的低導熱系數(shù)葛躏。(5) 輕質高強的MPP片材適合于作為揚聲器振膜使用。(6) 同樣由于其微米尺度的泡孔悠菜，MPP具有極佳的表面保護性能，可應用于液晶面板等防護性要求較高的包裝領域败富。

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PBAT是一種石油基生物可降解塑料 PBAT材料不僅可堆肥也可以生物降解悔醋，PBAT生產的生物降解材料是生物堆肥垃圾中心回收生物變廢物時的使用材料，兽叮。主要應用于：全降解包裝袋芬骄，全降解包裝用薄膜，物品內襯鹦聪，盒子內托账阻，食品包裝袋等。那么泽本，生物基塑料和生物可降解塑料到底是什么淘太？生物基塑料強調塑料制品的原材料，因此未必具有生物可降解性能规丽。而生物可降解塑料則強調塑料制品的廢棄處理方式（可否分解）蒲牧，這類塑料未必是生物基的，它也可以是化石基的赌莺。在歐洲冰抢，可堆肥塑料（生物可降解塑料）有完善的法例約束（歐洲標準EN 13432）。要落實可持續(xù)的塑料政策艘狭，就得推行生物垃圾的分類收集挎扰，并努力發(fā)展工業(yè)堆肥，而非僅僅紙上談兵巢音。大力發(fā)展可堆肥塑料遵倦，除了要防止其被廢棄在自然環(huán)境中，還應該把它們集中工業(yè)堆肥港谊，形成塑料處理的“閉環(huán)”骇吭。可堆肥塑料雖然被認為是良好的一次性塑料替代品歧寺，但它有局限性燥狰。其局限性在于可堆肥塑料仍然是基于“用完即棄”的邏輯棘脐，而非可反復使用的材料。因此龙致，我們依然將反復使用模式作為主要的塑料政策進行倡導蛀缝。寧波致微新材料科技有限公司成立于2017年是一家專注于研究、開發(fā)目代、生產及銷售的高科技企業(yè)屈梁，其中推出的PBAT材料，發(fā)泡出應用在禮品內襯榛了、內托包裝盒中等等在讶，在超臨界物理發(fā)泡下使材料做到了無毒、無味霜大、無化學物質殘留构哺，其表面光滑，質感細膩战坤，可印刷曙强，耐摔耐折疊等。

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與傳統(tǒng)注塑制品相比途茫，微孔發(fā)泡注塑制品具有質量更輕碟嘴、翹曲和內部殘余應力更少、尺寸穩(wěn)定性好囊卜、成型周期短等一系列優(yōu)點娜扇。目前，欠注發(fā)泡成型是微孔注塑技術中應用為廣泛的工藝之一边败，具有操作簡單袱衷、效率高、能夠生產復雜制件笑窜，且能耗少致燥，符合節(jié)約材料，降低成本這一發(fā)展理念排截，滿足發(fā)泡產品市場化的需求嫌蚤。然而，欠注發(fā)泡成型工藝也存在發(fā)泡制品內部泡孔易發(fā)生大量變形断傲，泡孔尺寸分布不均勻脱吱，所得制品表面存在大量的氣痕、銀紋等缺陷认罩，制約了其力學性能的提高和外觀視覺箱蝠，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進一步應用。家復合改性聚合物材料工程技術研究中心的何力團隊采用自主研發(fā)的氣體反壓裝置，利用化學欠注發(fā)泡工藝研究氣體反壓（GCP）對微孔注塑過程中發(fā)泡行為的影響宦搬。研究發(fā)現(xiàn)牙瓢，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，改善了泡孔的形態(tài)间校。丙烯微孔發(fā)泡實驗方法將PP矾克、發(fā)泡劑(AC)、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行塑化憔足。然后打開氣體反壓裝置胁附，在型腔中分別注入固定的GCP為0，0.2滓彰，0.4控妻，0.6，0.8?MPa的氣體揭绑，隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進行發(fā)泡饼暑，冷卻后，取出PP發(fā)泡樣品洗做。GCP對充模過程中熔體壓力的影響熔體注射完后，熔體壓力瞬間達到大值彰居。隨著GCP從0增加至0.8?MPa诚纸，熔體內部大壓力從1.55?MPa增大到2.16?MPa，注射完成后陈惰，隨著氣體的排出畦徘，熔體壓力瞬間下降，隨著冷卻收縮抬闯，熔體壓力逐漸趨于0?MPa井辆。由此可知，GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力溶握，改善欠注發(fā)泡過程中的熔體壓力環(huán)境杯缺。CP對泡孔質量的影響在沒有施加氣體反壓時，由于熔體流動速率遠大于泡孔的膨脹速率睡榆，泡孔發(fā)生流動剪切變形萍肆，導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，在流動方向上出現(xiàn)很大的變形胀屿，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象塘揣，泡孔形貌極不規(guī)則，而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小宿崭，呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)亲铡。同時發(fā)現(xiàn)，隨著GCP的增大，皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小奖蔓，熔體內部芯層泡孔從橢圓形向規(guī)整圓形形態(tài)轉變赞草，規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大，泡孔之間呈現(xiàn)獨立分布锭硼。當GCP達到0.8?MPa時房资，皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對較好的圓形形態(tài)，此時整體泡孔的變形較小檀头。是因為GCP可以有效地降低泡孔在充模過程中受到的流動剪切作用轰异，GCP值越大，泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大暑始，泡孔受到熔體的約束力大搭独，泡孔不易發(fā)生變形。GCP對結構參數(shù)的影響CP對泡孔結構參數(shù)的影響如下圖所示廊镜⊙栏危可知，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%嗤朴；隨著GCP的增大配椭，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高，GCP為0.8 MPa時雹姊，升高至26.7%股缸。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，從63.7%下降到45.4%吱雏，這說明GCP可以減小泡孔變形層敦姻，增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍。對變形層的泡孔變形度進行統(tǒng)計歧杏，如下圖所示镰惦，泡孔的平均長度隨著GCP的增加，整體呈現(xiàn)減小的趨勢犬绒，泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大旺入，泡孔的變形度隨GCP的增大而減小，由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8?MPa下的0.304泡孔變形度懂更，即GCP可以減小泡孔長度與寬度的差距眨业，使變形區(qū)的泡孔變形程度減小。對不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進行統(tǒng)計沮协，見圖c龄捡，隨著GCP的增加，當GCP為0.2?MPa時泡孔直徑略有減小慷暂，但隨著GCP的進一步增大聘殖，泡孔直徑從36.09?μm增大到41.93?μm晨雳。這是因為GCP的增大使得熔體的壓力也隨之增大，使得泡孔的成核臨界能壘升高奸腺，泡孔的成核速率下降餐禁，泡孔在充模過程中受到流動場的影響減弱，更多的氣體在卸壓階段促進泡孔的生長突照，因此熔體壓力越大帮非，泡孔直徑越大。