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塑料部件在國內(nèi)汽車上占重量的10%左右吩谦，在國外汽車上達(dá)到了15%至20%。微孔發(fā)泡技術(shù)能使塑料部件的重量降低15%至30%膝藕，廣泛應(yīng)用于儀表板式廷、電機(jī)支架、座位板芭挽、空調(diào)風(fēng)罩滑废、門嵌飾板等內(nèi)外飾蝗肪。聚丙烯使用量占比塑料部件50%以上。讓汽車用上更多的塑料部件策严，還有很多功課可以開展穗慕。全球微孔發(fā)泡相關(guān)的專利申請饿敲，前三位為：美國妻导、日本、德國怀各。Trexel公司的MuCell技術(shù)是目前為成熟倔韭、商品化為廣泛的微孔發(fā)泡技術(shù)，該技術(shù)來源于麻省理工學(xué)院在20世紀(jì)80年代提出的發(fā)明專利瓢对。Trexel公司在1995年通過專利權(quán)轉(zhuǎn)讓獲得這項(xiàng)技術(shù)的全球開發(fā)和商品化推廣寿酌，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出連續(xù)微孔成型技術(shù)--MuCell。MuCell技術(shù)的核心即采用超臨界流體為發(fā)泡劑硕蛹，發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔醇疼，通過壓力控制氣泡的生長使樹脂形成泡孔均勻的微孔結(jié)構(gòu)。聚丙烯微孔發(fā)泡微孔發(fā)泡技術(shù)讓汽車駛向輕量化——在汽車非金屬部件的輕量化領(lǐng)域法焰，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一秧荆。2018年，中石化就將聚丙烯微孔發(fā)泡材料應(yīng)用技術(shù)開發(fā)列為重點(diǎn)課題埃仪。國內(nèi)微孔發(fā)泡材料注重原料技術(shù)研發(fā)乙濒。在高校方面，北京化工大學(xué)在微孔發(fā)泡工藝的專利申請量上占有主要地位卵蛉，主要發(fā)明人為楊衛(wèi)民課題組和何亞東課題組颁股。楊衛(wèi)民課題組的研究方向主要是微孔發(fā)泡專用注射機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，在專利申請方向上側(cè)重于改進(jìn)螺桿結(jié)構(gòu)和設(shè)置滲透釜來獲得聚合物熔體/超臨界氣體均相體系傻丝。近期甘有，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)泡材料綠色制備過程的優(yōu)化和強(qiáng)化”項(xiàng)目斬獲上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。北京化工大學(xué)教授葡缰、教育部“長江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授楊衛(wèi)民梧疲，華東理工大學(xué)化工學(xué)院院長、聯(lián)合化學(xué)反應(yīng)工程研究所所長运准、教育部“長江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授趙玲幌氮，兩位教授將出席“2020中國聚烯烴大會(huì)”，并介紹聚烯烴發(fā)泡技術(shù)與材料開發(fā)胁澳。國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢愈加顯著该互，對汽車輕量化提出了更高要求。特別是在車市持續(xù)萎靡韭畸、新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下宇智，輕量化成為汽車產(chǎn)業(yè)從困境中突圍的重要方向蔓搞。整車廠、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領(lǐng)域的布局随橘。汽車輕量化要求更高喂分，對聚丙烯微孔發(fā)泡材料的需求正在進(jìn)一步放大！在這個(gè)領(lǐng)域有哪些新的進(jìn)展和要求机蔗？有哪些新的技術(shù)研發(fā)蒲祈？趙玲教授將在“2020中國聚烯烴大會(huì)”開講。

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微發(fā)泡注塑萝嘁，聚丙烯/橡膠/滑石粉復(fù)合材料梆掸，增強(qiáng)增韌聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯作為一種經(jīng)濟(jì)高效的熱塑性聚合物，具有材料成本低牙言、抗腐蝕性好酸钦、比強(qiáng)度高和易于成型加工等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于包裝工程咱枉、紡織卑硫、電子產(chǎn)品以及汽車工業(yè)。以汽車工業(yè)為例蚕断，聚丙烯的年均用量高達(dá)255.6百萬噸欢伏，研究表明汽車每減重10%就可以將燃料的利用率提高至少6%。因此基括，近年來為了節(jié)省材料和能源颜懊、減少環(huán)境污染進(jìn)而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的健康可持續(xù)發(fā)展，塑料制品的輕量化問題引起了廣大學(xué)者的研究興趣风皿，而其中發(fā)泡注塑成型工藝被視為是一種非常有前途的輕量化實(shí)現(xiàn)方式河爹。然而，由于聚丙烯的熔體強(qiáng)度低桐款，導(dǎo)致其發(fā)泡能力非常差咸这，常規(guī)微發(fā)泡注塑聚丙烯產(chǎn)品存在泡孔尺寸大且分布極其不均勻，嚴(yán)重降低了其力學(xué)性能魔眨，尤其是沖擊力學(xué)性能媳维。針對上述問題，山東大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院王桂龍和合作者提出了一種利用橡膠和滑石粉的耦合作用改性聚丙烯的新途徑遏暴，顯著提高了聚丙烯熔體強(qiáng)度和促進(jìn)了結(jié)晶侄刽，進(jìn)而改善了聚丙烯的發(fā)泡能力，終通過微發(fā)泡注塑制備了具有優(yōu)異綜合力學(xué)性能的微孔聚丙烯制品朋凉。

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年來綜合性能優(yōu)異州丹、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”，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)墓毒，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)性突破吓揪，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)泡劑兩大類所计∧牵化學(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主胧，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^高叭首，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑讥裤，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù)放棒，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)姻报，而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)己英、表面張力和黏度下降、結(jié)晶行為改變等一系列變化吴旋，可以制備微孔甚至納米泡孔材料损肛。丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結(jié)晶聚合物，低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制荣瑟，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治拿，可操作窗口窄。因笆焰，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劫谅。為了攻克這一難題，趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無錫會(huì)通嚷掠、中石化北化院捏检、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位不皆，在合適物料體系贯城、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(qiáng)化和工程化等系列工作霹娄，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)新能犯。趙玲介紹，在低于流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡犬耻，既可突破結(jié)晶的制約踩晶，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≌泶牛基于這一發(fā)泡機(jī)制渡蜻，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，以及能改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑透典。CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率晴楔，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)泡顿苇、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税弃、溫度場和速度場纪岁，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)。利用上述創(chuàng)新技術(shù)则果，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)泡裝置幔翰，實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4萬~6萬立方米的釜壓發(fā)泡裝置西壮，生產(chǎn)效率提高25%遗增，成品率提高到99%以上，發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)款青，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元做修、利稅1.09億元。此外抡草，該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件饰及、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。趙玲表示康震，超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng)燎含，除聚丙烯外，還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn)腿短，多種熱塑性聚合物及其復(fù)合材料的中試已經(jīng)完成屏箍。采用該技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專用料，除可應(yīng)用于汽車零部件和內(nèi)飾橘忱、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域赴魁，還可滿足兒童玩具、食品鹦付、醫(yī)療尚粘、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求。由于微孔賦予了聚丙烯獨(dú)特的性能敲长，聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應(yīng)用于更多的新興領(lǐng)域郎嫁，如新能源汽車動(dòng)力電池墊片、5G通信微波中繼天線罩祈噪、高檔汽車音響振膜泽铛、防彈衣背板等。

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簡述聚丙烯微孔發(fā)泡新材料(Microcellular Polypropylene foam), 簡稱MPP辑鲤，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微米盔腔，泡孔密度大于10的9次方個(gè)/cm3)。由于材料內(nèi)部大量微米級泡孔的存在，MPP具有優(yōu)異的減震弛随、緩沖瓢喉、隔熱和吸聲等性能，可廣泛應(yīng)用于包裝舀透、交通工具栓票、箱包、體育器材等領(lǐng)域愕够，是傳統(tǒng)EVA走贪、PU、PS發(fā)泡材料惑芭、EPE和EPP的替代物坠狡。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)入聚丙烯材料基體遂跟，并誘導(dǎo)其成核逃沿、發(fā)泡，形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料漩勤。發(fā)泡過程清潔無污染感挥，發(fā)泡制品衛(wèi)生環(huán)保缩搅。發(fā)泡過程PP材料未發(fā)生交聯(lián)越败，因此可回收循環(huán)使用。丙烯（PP）本身是無毒材料硼瓣，是目前嬰兒奶瓶和可微波加熱餐盒的常用材料究飞。清潔衛(wèi)生的MPP特別適合于醫(yī)療器械、食品等包裝材料衛(wèi)生等級要求較高的領(lǐng)域堂鲤。也可應(yīng)用于兒童拼圖亿傅、玩具等對產(chǎn)品健康要求較高的領(lǐng)域，代替常用的由AC發(fā)泡劑制造的交聯(lián)PE泡沫瘟栖，EVA泡沫葵擎。PP是半結(jié)晶聚合物，其熔點(diǎn)一般150~170℃半哟。相比于耐溫只有70~80℃的PE酬滤、PS、PU發(fā)泡材料寓涨，MPP的使用溫度可達(dá)120℃盯串，因此MPP特別適合高溫包裝、高溫保溫等領(lǐng)域戒良。MPP集增強(qiáng)体捏、隔熱和降噪為一體，也特別適用于對材料輕量化要求較高的領(lǐng)域，如汽車几缭、軌道交通河泳，船舶，風(fēng)機(jī)葉片等年栓。輕質(zhì)高強(qiáng)的MPP厚板作為結(jié)構(gòu)泡沫使用乔询，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結(jié)構(gòu)泡沫如PVC/PU互穿結(jié)構(gòu)泡沫、PET結(jié)構(gòu)泡沫等韵洋，特別是作為三明治夾芯復(fù)合材料的芯材使用竿刁。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，由于泡孔較小搪缨，微孔發(fā)泡材料的機(jī)械性能損失較小食拜。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副编。2) 由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控负甸，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(huì)穿孔痹届，可應(yīng)用于微電子器件的包裝呻待。(3) 由于表面大量微米級泡孔的存在，MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板队腐，提高漫反射率蚕捉。(4) 微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內(nèi)氣體的對流，從而有效降低了由空氣對流引起的熱傳遞柴淘。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有較低的迫淹、依賴于泡孔結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定的低導(dǎo)熱系數(shù)。(5) 輕質(zhì)高強(qiáng)的MPP片材適合于作為揚(yáng)聲器振膜使用为严。(6) 同樣由于其微米尺度的泡孔敛熬，MPP具有極佳的表面保護(hù)性能，可應(yīng)用于液晶面板等防護(hù)性要求較高的包裝領(lǐng)域第股。