山東泡沫定制定制

日常生活中昆庇，當(dāng)人們購(gòu)買兒童玩具、家具用品等塑料制品時(shí)闸溃，都會(huì)十分在意其材質(zhì)是否無(wú)毒無(wú)味整吆、綠色環(huán)保，近年來(lái)綜合性能優(yōu)異圈暗、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”掂为，日益受到熱捧，是聚合物泡沫材料中增長(zhǎng)速度快的品種员串。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)勇哗。在5月19日召開的上海市科技獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，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(guò)程的優(yōu)化和強(qiáng)化”項(xiàng)目斬獲科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)寸齐。跳轉(zhuǎn)閱讀→化工醫(yī)藥企業(yè)HR注意啦欲诺，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(diǎn)領(lǐng)域布局綠色制造新技術(shù)輕量化材料已是我國(guó)新材料發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域，發(fā)泡則是實(shí)現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段渺鹦。隨著航天航空扰法、國(guó)防、能源毅厚、交通塞颁、包裝、電器、運(yùn)動(dòng)器械等行業(yè)的快速發(fā)展祠锣，對(duì)具有優(yōu)異機(jī)械性能和絕熱酷窥、隔音、絕緣伴网、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來(lái)越迫切蓬推。聚丙烯作為產(chǎn)量大、增長(zhǎng)量快澡腾、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一沸伏，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(diǎn)與難點(diǎn)。2016年动分，由華東理工大學(xué)牽頭申報(bào)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目——“聚合物材料的輕量化技術(shù)”獲準(zhǔn)立項(xiàng)毅糟。該項(xiàng)目所聚焦的正是運(yùn)用綠色高效發(fā)泡工藝，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)工作刺啦。據(jù)趙玲介紹留特，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類÷耆常化學(xué)發(fā)泡劑常常存在化學(xué)殘留蜕青、發(fā)泡過(guò)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(duì)臭氧層有破壞作用糊渊，已逐漸被禁止和限制使用右核；一些新型氟碳?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬?duì)較高或價(jià)格昂貴，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全渺绒。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候贺喝、火災(zāi)危險(xiǎn)、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端宗兼，超臨界流體躏鱼，特別是超臨界CO2發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)，被工信部列入我國(guó)優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)殷绍，而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)染苛、表面張力和粘度下降、結(jié)晶行為改變等一系列變化主到，可以制備微孔甚至納米泡孔材料茶行。聚丙烯是結(jié)晶聚合物，低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制登钥，很難制備高發(fā)泡倍率產(chǎn)品畔师；高溫發(fā)泡聚合物熔體強(qiáng)度不夠無(wú)法保持完整泡孔，可操作窗口窄牧牢。因此看锉，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姿锭。為了攻克這一難題，近年來(lái)伯铣，華理趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無(wú)錫會(huì)通艾凯、中石化北化院、浙江新恒泰懂傀、鎮(zhèn)海煉化等單位，在合適物料體系蜡感、可控工藝過(guò)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)化蹬蚁、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(chǎng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效規(guī)模制備”等三大技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)：根據(jù)在低于其流動(dòng)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(jī)制郑兴，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)泡專用料犀斋，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；CO2變壓飽和提高了過(guò)程效率和發(fā)泡倍率情连，氣泡成核和生長(zhǎng)的分段實(shí)施大幅減小了高壓設(shè)備體積叽粹；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(jì)保證了均勻的壓力場(chǎng)却舀、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)虫几，成功實(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)。

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年來(lái)綜合性能優(yōu)異挽拔、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”辆脸，是聚合物泡沫材料中增長(zhǎng)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)螃诅，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)性突破啡氢，成功開發(fā)了高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料綠色制備過(guò)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)泡劑兩大類术裸√仁牵化學(xué)發(fā)泡劑存在化學(xué)殘留、發(fā)泡過(guò)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(duì)臭氧層有破壞作用袭艺，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?duì)較高搀崭，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑匹表，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù)门坷，已被工信部列入我國(guó)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)袍镀、表面張力和黏度下降默蚌、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苇羡。丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結(jié)晶聚合物绸吸，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(wú)法保持完整泡孔，可操作窗口窄锦茁。因攘轩，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。為了攻克這一難題码俩，趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無(wú)錫會(huì)通度帮、中石化北化院、浙江新恒泰稿存、鎮(zhèn)海煉化等單位笨篷，在合適物料體系、可控工藝過(guò)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)化瓣履、強(qiáng)化和工程化等系列工作率翅，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(chǎng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效規(guī)模制備”三大技術(shù)創(chuàng)新。趙玲介紹袖迎，在低于流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡冕臭，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)定成型燕锥」脊螅基于這一發(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)泡專用料脯宿，以及能改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑念颈。CO2變壓飽和提高了過(guò)程效率和發(fā)泡倍率，氣泡成核和生長(zhǎng)的分段實(shí)施減小了高壓設(shè)備體積;同時(shí)釜壓發(fā)泡连霉、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)榴芳，保證了均勻的壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)跺撼，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)窟感。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(wàn)立方米模壓發(fā)泡裝置歉井，實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套柿祈、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4萬(wàn)~6萬(wàn)立方米的釜壓發(fā)泡裝置，生產(chǎn)效率提高25%哩至，成品率提高到99%以上躏嚎，發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元菩貌、利稅1.09億元卢佣。此外，該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件箭阶、實(shí)用新型專利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文虚茶。趙玲表示戈鲁，超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng)，除聚丙烯外嘹叫，還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn)婆殿，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)泡專用料罩扇，除可應(yīng)用于汽車零部件和內(nèi)飾婆芦、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域，還可滿足兒童玩具喂饥、食品寞缝、醫(yī)療、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求仰泻。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)域滩届，如新能源汽車動(dòng)力電池墊片集侯、5G通信微波中繼天線罩、高檔汽車音響振膜帜消、防彈衣背板等棠枉。

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新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展之本，可降解塑料是新興的塑料新材料泡挺。隨著全球?qū)Ω纳骗h(huán)境的訴求越來(lái)越強(qiáng)烈辈讶，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(guó)的雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)娄猫，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贱除。在此背景下，本報(bào)告深入研究可降解塑料行業(yè)現(xiàn)狀媳溺。從性能上看月幌，PLA、PBAT悬蔽、PHA等生物降解塑料性能接近普通塑料扯躺，為替代不可降解塑料創(chuàng)造了條件；從技術(shù)上看蝎困，PLA生產(chǎn)的中間原料丙交酯技術(shù)難以完全突破录语，限制產(chǎn)能釋放，而PBAT國(guó)內(nèi)生產(chǎn)工藝不受限于國(guó)外禾乘，產(chǎn)能快速擴(kuò)張澎埠；從應(yīng)用上看，可降解塑料主要應(yīng)用在餐飲盖袭、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域失暂。根據(jù)艾瑞測(cè)算彼宠，至2025年，外賣包裝弟塞、農(nóng)膜和醫(yī)療領(lǐng)域?qū)?huì)釋放可降解塑料需求494.8億元凭峡、72.7億元和0.172億元。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看决记，可降解塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨不確定性：一摧冀，可降解塑料的成本高于傳統(tǒng)塑料，靠政策驅(qū)動(dòng)的市場(chǎng)可持續(xù)性存在風(fēng)險(xiǎn)系宫，產(chǎn)品的推廣最終取決于產(chǎn)業(yè)降本提效的空間索昂；二，國(guó)內(nèi)掌握生物降解塑料技術(shù)的企業(yè)不多扩借，而且在關(guān)鍵環(huán)節(jié)與國(guó)外企業(yè)相比仍有較大差異椒惨，若后續(xù)技術(shù)無(wú)法突破，存在產(chǎn)能無(wú)法按時(shí)釋放的風(fēng)險(xiǎn)潮罪；三康谆，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、濕度嫉到、菌類等條件沃暗，而實(shí)際在使用后，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)證何恶。

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與傳統(tǒng)注塑制品相比孽锥，微孔發(fā)泡注塑制品具有質(zhì)量更輕、翹曲和內(nèi)部殘余應(yīng)力更少细层、尺寸穩(wěn)定性好惜辑、成型周期短等一系列優(yōu)點(diǎn)。目前疫赎，欠注發(fā)泡成型是微孔注塑技術(shù)中應(yīng)用為廣泛的工藝之一韵丑，具有操作簡(jiǎn)單、效率高虚缎、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件撵彻，且能耗少，符合節(jié)約材料实牡，降低成本這一發(fā)展理念陌僵，滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場(chǎng)化的需求。然而创坞，欠注發(fā)泡成型工藝也存在發(fā)泡制品內(nèi)部泡孔易發(fā)生大量變形碗短，泡孔尺寸分布不均勻，所得制品表面存在大量的氣痕题涨、銀紋等缺陷偎谁，制約了其力學(xué)性能的提高和外觀視覺总滩，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進(jìn)一步應(yīng)用。家復(fù)合改性聚合物材料工程技術(shù)研究中心的何力團(tuán)隊(duì)采用自主研發(fā)的氣體反壓裝置巡雨，利用化學(xué)欠注發(fā)泡工藝研究氣體反壓（GCP）對(duì)微孔注塑過(guò)程中發(fā)泡行為的影響闰渔。研究發(fā)現(xiàn)，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(diǎn)铐望，改善了泡孔的形態(tài)冈涧。丙烯微孔發(fā)泡實(shí)驗(yàn)方法將PP、發(fā)泡劑(AC)正蛙、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(jìn)行塑化督弓。然后打開氣體反壓裝置，在型腔中分別注入固定的GCP為0乒验，0.2愚隧，0.4，0.6锻全，0.8?MPa的氣體奸攻，隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進(jìn)行發(fā)泡，冷卻后虱痕，取出PP發(fā)泡樣品。GCP對(duì)充模過(guò)程中熔體壓力的影響熔體注射完后辐赞，熔體壓力瞬間達(dá)到大值部翘。隨著GCP從0增加至0.8?MPa，熔體內(nèi)部大壓力從1.55?MPa增大到2.16?MPa响委，注射完成后新思，隨著氣體的排出，熔體壓力瞬間下降赘风，隨著冷卻收縮夹囚，熔體壓力逐漸趨于0?MPa。由此可知邀窃，GCP可以明顯地提高熔體充模過(guò)程中的熔體壓力荸哟，改善欠注發(fā)泡過(guò)程中的熔體壓力環(huán)境。CP對(duì)泡孔質(zhì)量的影響在沒有施加氣體反壓時(shí)瞬捕，由于熔體流動(dòng)速率遠(yuǎn)大于泡孔的膨脹速率鞍历，泡孔發(fā)生流動(dòng)剪切變形，導(dǎo)致末端位置的泡孔在皮層區(qū)域受到剪切作用時(shí)間和作用力較大肪虎，在流動(dòng)方向上出現(xiàn)很大的變形劣砍，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象，泡孔形貌極不規(guī)則扇救，而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小刑枝，呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)香嗓。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著GCP的增大装畅，皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小靠娱，熔體內(nèi)部芯層泡孔從橢圓形向規(guī)整圓形形態(tài)轉(zhuǎn)變，規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大洁灵，泡孔之間呈現(xiàn)獨(dú)立分布饱岸。當(dāng)GCP達(dá)到0.8?MPa時(shí)，皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對(duì)較好的圓形形態(tài)徽千，此時(shí)整體泡孔的變形較小苫费。是因?yàn)镚CP可以有效地降低泡孔在充模過(guò)程中受到的流動(dòng)剪切作用，GCP值越大双抽，泡孔在遷移過(guò)程中受到熔體壓力越大百框，泡孔受到熔體的約束力大，泡孔不易發(fā)生變形牍汹。GCP對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響CP對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響如下圖所示铐维。可知慎菲，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(gè)樣品厚度的10.9%嫁蛇；隨著GCP的增大，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高露该，GCP為0.8 MPa時(shí)睬棚，升高至26.7%。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解幼，從63.7%下降到45.4%抑党，這說(shuō)明GCP可以減小泡孔變形層，增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍撵摆。對(duì)變形層的泡孔變形度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)底靠，如下圖所示，泡孔的平均長(zhǎng)度隨著GCP的增加特铝，整體呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)暑中，泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大，泡孔的變形度隨GCP的增大而減小鲫剿，由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8?MPa下的0.304泡孔變形度痒芝，即GCP可以減小泡孔長(zhǎng)度與寬度的差距，使變形區(qū)的泡孔變形程度減小牵素。對(duì)不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)严衬，見圖c，隨著GCP的增加笆呆，當(dāng)GCP為0.2?MPa時(shí)泡孔直徑略有減小请琳，但隨著GCP的進(jìn)一步增大粱挡，泡孔直徑從36.09?μm增大到41.93?μm。這是因?yàn)镚CP的增大使得熔體的壓力也隨之增大俄精，使得泡孔的成核臨界能壘升高询筏，泡孔的成核速率下降，泡孔在充模過(guò)程中受到流動(dòng)場(chǎng)的影響減弱竖慧，更多的氣體在卸壓階段促進(jìn)泡孔的生長(zhǎng)嫌套，因此熔體壓力越大，泡孔直徑越大圾旨。