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年來綜合性能優(yōu)異、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”奉芦，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種赵抢。超臨界二氧化碳(CO2)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，近日華東理工大學化工學院趙玲教授團隊在該技術領域取得了實質(zhì)性突破声功，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)化和強化技術烦却。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類∠劝停化學發(fā)泡劑存在化學殘留其爵、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，已逐漸被禁止和限制使用;而一些新型氟碳氫化合物的全球變暖潛能值仍相對較高伸蚯，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全摩渺。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術作為綠色制造技術剂邮，已被工信部列入我國優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關鍵共性技術证逻，而且CO2進入聚合物后會引起熔點、表面張力和黏度下降抗斤、結晶行為改變等一系列變化囚企，可以制備微孔甚至納米泡孔材料。丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結晶聚合物瑞眼，低溫固態(tài)發(fā)泡受結晶限制龙宏，很難制備高發(fā)泡倍率產(chǎn)品;高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔，可操作窗口窄伤疙。因银酗，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辆影。為了攻克這一難題，趙玲團隊聯(lián)合無錫會通黍特、中石化北化院蛙讥、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位灭衷，在合適物料體系次慢、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、強化和工程化等系列工作翔曲，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”三大技術創(chuàng)新迫像。趙玲介紹，在低于流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡瞳遍，既可突破結晶的制約闻妓，又能保證發(fā)泡材料微孔結構和外形尺寸穩(wěn)定成型÷有担基于這一發(fā)泡機制由缆，他們開發(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，以及能改善泡孔結構和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑猾蒂。CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率均唉，氣泡成核和生長的分段實施減小了高壓設備體積;同時釜壓發(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)化設計婚夫，保證了均勻的壓力場浸卦、溫度場和速度場署鸡，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(chǎn)案糙。利用上述創(chuàng)新技術，項目團隊建設了2套年產(chǎn)3萬立方米模壓發(fā)泡裝置靴庆，實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套时捌、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%炉抒，成品率提高到99%以上奢讨，發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元焰薄、利稅1.09億元拿诸。此外，該團隊已獲得授權發(fā)明專利8件塞茅、實用新型專利8件;相關研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文亩码。趙玲表示，超臨界CO2模壓發(fā)泡技術通用性強野瘦，除聚丙烯外描沟，還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn)飒泻，多種熱塑性聚合物及其復合材料的中試已經(jīng)完成。采用該技術生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專用料吏廉，除可應用于汽車零部件和內(nèi)飾泞遗、緩沖包裝等傳統(tǒng)領域，還可滿足兒童玩具席覆、食品史辙、醫(yī)療、家居用品等領域?qū)G色材料的需求娜睛。由于微孔賦予了聚丙烯獨特的性能髓霞，聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應用于更多的新興領域，如新能源汽車動力電池墊片畦戒、5G通信微波中繼天線罩方库、高檔汽車音響振膜、防彈衣背板等障斋。

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核心技術優(yōu)勢：1纵潦、技術創(chuàng)新：·成套設備：自主研發(fā)的超臨界CO2微孔發(fā)泡成套裝備，將化學工程的技術手段應用于聚合物加工垃环⊙悖·適用性好：工藝適用于多種聚合物材料的微孔發(fā)泡(PP、PA遂庄、TPU寥院、TPAE、PVDF…)涛目〗招唬·控制確：通過宏觀工藝參數(shù)(溫度、壓力)的確控制霹肝，實現(xiàn)了對泡孔結構的確控制估蹄。2、性能優(yōu)勢：·多類別：從彈性體到工程塑料的多種聚合物輕量化材料產(chǎn)品 沫换〕粢希·高性能：充分發(fā)揮多孔結構作用能并配合材料的功能化改性，實現(xiàn)材料的高性能化 讯赏】宥遥·輕量化：低密度(min) 30kg/m3 。重環(huán)保：純物理發(fā)泡漱挎，制程清潔環(huán)保系枪，產(chǎn)品安全無毒。聚丙烯微孔發(fā)泡已實現(xiàn)量產(chǎn)的產(chǎn)品種類：1识樱、M-PP：聚丙烯微孔發(fā)泡板材2嗤无、M-PVDF：聚偏氟乙烯微孔發(fā)泡板材3震束、M-PA12：尼龍12微孔發(fā)泡板材4、M-TPU：熱塑性聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡板材5当犯、M-TPEE：熱塑性聚酯彈性體微孔發(fā)泡板材6垢村、M-PEBA：熱塑性聚酰胺彈性體微孔發(fā)泡板材

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聚丙烯微孔發(fā)泡材料的特殊應用價值：微孔發(fā)泡材料的韌性高、疲勞壽命長嚎卫、比強度高嘉栓、熱穩(wěn)定性高、介電常數(shù)低拓诸。除此之外還有質(zhì)輕侵佃、隔熱、吸震奠支、隔音馋辈、價格低廉等特點。這是因為這種材料中有比塑料中原有的缺陷或微細裂縫小得多的孔徑倍谜，這種孔徑能鈍化塑料中原有裂縫的尖端迈螟，所以不會降低塑料的強度。因此尔崔，在汽車答毫、航天航空和其他各種運輸工具等領域有特殊的應用價值。聚丙烯微孔發(fā)泡通過研究熔體流動速率和微孔發(fā)泡PP性能之間的關系發(fā)現(xiàn)季春，低熔體流動速率的聚丙烯微孔發(fā)泡材料具有良好的機械性能洗搂。日本Sumitom化學公司利用幾種熔體流動速率不同的聚合物共混發(fā)泡，制得了一種沖擊強度高且具有類似于皮革結構紋理的柔軟片材载弄，這種泡沫塑料的發(fā)泡倍率在1.1~2.0之間耘拇。聚丙烯微孔發(fā)泡材料成核劑改性聚丙烯材料：PP是一種不完全結晶的通用塑料，它的結晶速度較慢慢侦锯，容易形成尺寸較大的球晶驼鞭，導致制品的光澤度和透明性差秦驯，制品的外觀缺乏美感尺碰，限制了其在透明包裝和日用品等領域的應用。利用成核劑改性聚丙烯译隘，是一種制備透明度高亲桥，力學性能優(yōu)異的聚丙烯材料的簡單有效的方法，因此在聚丙烯的改性當中被廣泛應用固耘。陳枝晴等研究了聚丙烯的透明性题篷，適量的成核劑和相應的分散劑能提高聚丙烯的透明性；且共聚PP的透明性比均聚PP好厅目。張廣平等采用2番枚，2-亞甲基-雙(4法严，6-二叔丁基苯基)磷酸及其衍生物作為聚丙烯的成核劑，研究了成核劑對復合材料力學性能的影響葫笼。結果表明：這種成核劑的佳質(zhì)量分數(shù)為0.4%深啤。此時，復合材料的結晶溫度提高了11℃~15℃路星，結晶度增加3%~6%溯街，結晶速率顯著增加；材料的模量提高了20%~30%洋丐，彎曲強度也提高了10%~20%呈昔。纖維增強聚丙烯材料：纖維增強聚丙烯復合材料是目前熱塑性塑料市場中增長較快的塑料品種之一，尤其是在汽車用塑料中友绝。為了能夠更好的發(fā)揮纖維的增強作用堤尾，在塑料中纖維長度需要大于LC，既零界長度迁客，LC取值與塑料的種類有直接關系哀峻。如果纖維的長度小于LC，其增強效果與一般的粉末填料區(qū)別不大哲泊。例如剩蟀，玻纖增強PP中，玻璃纖維的零界長度為3.1 mm切威；而在另外一種經(jīng)過化學改性的PP中育特，LC可能降到0.9mm以下。對于普通的短玻纖增強塑料先朦，制品中的纖維長度一般只有0.2~0.6mm缰冤，限制了制成品性能的提高。而在長玻纖增強塑料部件中喳魏，玻璃纖維的殘留長度可以達到3mm以上棉浸，大大提高了制品的物理機械性能。聚丙烯微孔發(fā)泡材料應用價值由于長纖維增強熱塑性塑料制品中的纖維殘留長度較長刺彩，它的沖擊強度比普通的纖維增強材料高了4倍左右迷郑；比強度(17.2%)更是比鋁材料(9.8%)都高；此外创倔，這種材料的加工流動性好嗡害，制品外觀光亮、無塌坑等缺陷畦攘，制品的成型收縮率也小霸妹。的研究成果表明，長玻纖增強聚丙烯(LFG/PP)和短玻纖增強聚丙烯(SFG/PP)的玻璃纖維直徑和含量相同時知押，LFG/PP的拉伸強度叹螟、彎曲強度和沖擊強度明顯高于SFG/PP鹃骂。

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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罢绽。隨著全球?qū)Ω纳骗h(huán)境的訴求越來越強烈偎漫，使用生物降解塑料被認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)略目標有缆，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象踊。在此背景下，本報告深入研究可降解塑料行業(yè)現(xiàn)狀棚壁。從性能上看杯矩，PLA、PBAT袖外、PHA等生物降解塑料性能接近普通塑料史隆，為替代不可降解塑料創(chuàng)造了條件；從技術上看曼验，PLA生產(chǎn)的中間原料丙交酯技術難以完全突破泌射，限制產(chǎn)能釋放，而PBAT國內(nèi)生產(chǎn)工藝不受限于國外鬓照，產(chǎn)能快速擴張熔酷；從應用上看，可降解塑料主要應用在餐飲豺裆、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)等領域拒秘。根據(jù)艾瑞測算，至2025年臭猜，外賣包裝躺酒、農(nóng)膜和醫(yī)療領域?qū)尫趴山到馑芰闲枨?94.8億元、72.7億元和0.172億元蔑歌。長遠來看羹应，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)塑料次屠，靠政策驅(qū)動的市場可持續(xù)性存在風險园匹，產(chǎn)品的推廣最終取決于產(chǎn)業(yè)降本提效的空間；二帅矗，國內(nèi)掌握生物降解塑料技術的企業(yè)不多偎肃，而且在關鍵環(huán)節(jié)與國外企業(yè)相比仍有較大差異煞烫，若后續(xù)技術無法突破浑此，存在產(chǎn)能無法按時釋放的風險；三滞详，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凛俱、濕度紊馏、菌類等條件，而實際在使用后蒲犬，能否有效地收集可降解塑料并滿足降解的環(huán)境條件還有待驗證朱监。

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隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代原叮，越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件赫编。塑料在汽車上的應用已有近50年的歷史，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奋隶，塑料飾件的大量應用擂送，促進了汽車的減重節(jié)能，提高了汽車的美觀舒適度唯欣。P以密度小嘹吨、性價比高、具有優(yōu)異的耐熱性能境氢、耐化學藥品腐蝕性蟀拷、剛性、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萍聊。近來更是有把汽車內(nèi)飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢问芬。由于高性能基礎樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長、投資巨大寿桨、技術要求高愈诚，且需要高精尖的集成先進綜合技術，所以對現(xiàn)有PP樹脂需要進行更廣泛牛隅、更有效炕柔、更經(jīng)濟、更實用的改性媒佣。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匕累，制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔。微發(fā)泡注塑成型技術突破了傳統(tǒng)注塑的諸多局限默伍，在基本保證制品性能的基礎上欢嘿，可以明顯減輕重量和成型的周期，大大降低機臺的鎖模力也糊，并具有內(nèi)應力和翹曲小炼蹦、平直度高，沒有縮水狸剃，尺寸穩(wěn)定掐隐，成型視窗大等特點，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)展的一個重要方向虑省。聚丙烯微發(fā)泡材料能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件匿刮。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探颈，目前其在汽車內(nèi)飾上的應用也越來越多熟丸，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%，卡車伪节、工程機械車占20% 光羞，客車、商務車占35% 怀大。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學微發(fā)泡材料狞山。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叉寂，不僅增加了制造成本萍启，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屏鳍，化學發(fā)泡劑為氣源勘纯，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)壓的作用下钓瞭，使制品中間分布著直徑從十幾到幾十微米的封閉微孔泡驳遵，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 山涡。對于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡堤结、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件鸭丛，如車身門板竞穷、尾門、風道等鳞溉；擠出微發(fā)泡適用于密封條瘾带、頂棚等；吹塑微發(fā)泡適用于汽車風管等熟菲。利用微發(fā)泡技術可使PP制品的質(zhì)量減少約10%～20% 看政，較傳統(tǒng)材料在部件上可實現(xiàn)高50%的減重，注射壓力降低約30%～50% 抄罕，鎖模力降低約20% 允蚣，循環(huán)周期減少10%～15%，同時還能提高汽車的節(jié)能性呆贿，較傳統(tǒng)材料可實現(xiàn)高30%的節(jié)能嚷兔，并且能改善制品的翹曲變形性，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谴垫，作為汽車車頂章母，可降低汽車的質(zhì)量母蛛，同時其還可用于汽車的內(nèi)飾件翩剪，有利于汽車的輕量化。

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新材料研習社報道彩郊，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展前弯，輕量、舒適秫逝、綠色恕出、環(huán)保成為汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向。汽車輕量化技術能夠減輕車身重量违帆、降低油耗浙巫，是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施之一。目前刷后，汽車零部件更多地采用塑料材料替代笨重的畴、昂貴的金屬構件，“以塑代鋼”成為解決汽車工業(yè)發(fā)展要求的佳方案尝胆，汽車塑料化程度已經(jīng)成為衡量汽車設計和制造水平的重要標志丧裁。在當前的車用塑料中，聚丙烯是用量含衔、使用頻次煎娇、增長速度的品種。聚丙烯在汽車工業(yè)中用量迅速增長是因為其密度小贪染、體積輕缓呛、設計空間廣，綠色環(huán)保杭隙、性能優(yōu)異及其制造成本低强经。聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯在汽車外裝飾件的應用特點是以塑代鋼，減輕汽車自重寺渗。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）而成的無臭匿情、無毒、半透明的聚合物信殊。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）炬称、無規(guī)聚丙烯（Atactic polypropylene）和間規(guī)聚丙烯（Syndiotactic polypropylene）三種。聚丙烯具有優(yōu)良的柔韌性涡拘、耐化學腐蝕性玲躯、耐熱性、介電性能，以及高強度的機械性能和高頻絕緣性跷车，且不受濕度的影響棘利，聚丙烯的種類及性能。目前朽缴，為了進一步改善聚丙烯的性能善玫，通常采用化學改性（共聚改性、交聯(lián)改性密强、接枝改性茅郎、添加成核劑等）或物理改性（添加有機或無機助劑等）改變高分子組分與大分子結構、晶體構型或填充或渤、共混系冗、增強等來實現(xiàn)性能優(yōu)化。改性聚丙烯根據(jù)特點和功能可分為長玻纖增強聚丙烯材料薪鹦、免噴涂聚丙烯材料掌敬、聚丙烯微發(fā)泡材料、高溶體強度聚丙烯池磁、環(huán)保阻燃聚丙烯材料奔害、抗菌聚丙烯、耐刮擦聚丙烯材料框仔，及低氣味舀武、低VOC聚丙烯材料等。01 聚丙烯的車用優(yōu)勢性能優(yōu)勢聚丙烯在強度离斩、剛度银舱、硬度、耐熱性上均優(yōu)于聚乙烯跛梗；能夠在100℃的溫度下正常使用寻馏，具有良好的尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性核偿、較好的力學性能诚欠、較高的耐沖擊性、機械性質(zhì)強韌漾岳，化學穩(wěn)定性良好且不受濕度影響轰绵。聚丙烯外觀透明而輕，密度為0.89~0.91 g/cm3尼荆，是目前塑料中輕的品種之一左腔。因此，采用聚丙烯替代傳統(tǒng)的金屬材料可以進一步實現(xiàn)重量的降低捅儒。另外液样，由于近年聚丙烯改性技術的發(fā)展使聚丙烯在汽車工業(yè)的發(fā)展占據(jù)優(yōu)勢振亮。保優(yōu)勢聚丙烯為無毒、無味鞭莽、無臭的乳白色透明高結晶聚合物坊秸，屬于環(huán)保材質(zhì)。聚丙烯不僅可回收再利用澎怒，而且在聚丙烯主鏈上含有叔碳原子褒搔，在高溫和氧化作用下能夠產(chǎn)生分子鏈分解反應，使聚丙烯具有降解特性丹拯，大大地降低了白色污染帶來的環(huán)境問題站超。成本優(yōu)勢聚丙烯的生產(chǎn)原料來源路徑多樣荸恕，主要有油乖酬、煤、甲醇融求、丙烯等咬像。煤制聚丙烯是 目前聚丙烯中增長快的一種原料來源方式。由于我國煤炭資源豐富生宛，且煤炭的價格較為穩(wěn)定县昂，煤制備聚丙烯成本浮動小。同時陷舅，聚丙烯容易加工成型倒彰，生產(chǎn)工藝簡單，其生產(chǎn)成本遠遠低于現(xiàn)有的其他塑料材料莱睁。02 車用聚丙烯的改性研究聚丙烯是汽車領域應用的核心基材待讳，但由于聚丙烯的性能缺陷，包括收縮率大仰剿、容易產(chǎn)生翹曲變形创淡、低溫易脆斷等，決定其必須通過改性才能滿足車用部件的特殊需求南吮。聚丙烯的改性原理是基于車用零件的具體要求琳彩，優(yōu)化基體樹脂的結構和組成，采用化學或物理方法來進行改性部凑。長玻纖增強聚丙烯長玻纖增強聚丙烯是采用長度為 10~25 mm的玻璃纖維與基體樹脂進行復合而形成的改性聚丙烯復合材料露乏，與普通聚丙烯材料相比，通過玻璃纖維增強的聚丙烯的機械性能能夠得到成倍甚至數(shù)倍的提高涂邀，能夠與ABS塑料的相關產(chǎn)品相媲美瘟仿。長玻纖增強聚丙烯具有更好的耐熱性能，且成本遠低于ABS塑料必孤；另外猾骡，長玻纖增強聚丙烯的高溫耐疲勞強度甚至比以耐熱性著稱的玻纖增強尼龍高出10%瑞躺，同時兼具更優(yōu)異的抗翹曲特性。普通聚丙烯與長玻纖增強聚丙烯的性能對比兴想。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幢哨，通過物理或者化學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構。發(fā)泡改性技術突破了傳統(tǒng)聚丙烯的諸多局限嫂便，可以減輕制品的質(zhì)量和成型周期捞镰；同時使制品具有內(nèi)應力、翹曲小的特性毙替，在注塑成型中更平整岸售、筆直和穩(wěn)定；另一方面厂画，由于微孔的支撐作用凸丸，使材料的抗沖擊性能和抗壓吸能性能更優(yōu)異，在受到多次連續(xù)撞擊和撓曲變形后能夠很快恢復原始形狀袱院。低氣味屎慢、低VOC聚丙烯低氣味、低 VOC 聚丙烯材料的研究是車用塑料發(fā)展的一個重要方向忽洛，尤其針對處于相對封閉空間的汽車內(nèi)飾用聚丙烯材料腻惠，對聚丙烯提出了綠色、環(huán)保的要求欲虚。低氣味集灌、低 VOC 聚丙烯是通過在填料、加工助劑的選擇复哆、成型及后處理工藝等各個環(huán)節(jié)上來優(yōu)化以減少小分子的產(chǎn)生欣喧，從而控制氣味的產(chǎn)生。