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微發(fā)泡注塑，聚丙烯/橡膠/滑石粉復合材料流译，增強增韌聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯作為一種經(jīng)濟高效的熱塑性聚合物逞怨，具有材料成本低、抗腐蝕性好福澡、比強度高和易于成型加工等優(yōu)點叠赦，已廣泛應(yīng)用于包裝工程、紡織革砸、電子產(chǎn)品以及汽車工業(yè)除秀。以汽車工業(yè)為例，聚丙烯的年均用量高達255.6百萬噸算利，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%册踩。因此，近年來為了節(jié)省材料和能源效拭、減少環(huán)境污染進而實現(xiàn)經(jīng)濟社會的健康可持續(xù)發(fā)展暂吉，塑料制品的輕量化問題引起了廣大學者的研究興趣，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現(xiàn)方式缎患。然而借笙，由于聚丙烯的熔體強度低，導致其發(fā)泡能力非常差较锡，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业稼，嚴重降低了其力學性能，尤其是沖擊力學性能蚂蕴。針對上述問題低散，山東大學材料科學與工程學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俯邓，顯著提高了聚丙烯熔體強度和促進了結(jié)晶，進而改善了聚丙烯的發(fā)泡能力熔号，終通過微發(fā)泡注塑制備了具有優(yōu)異綜合力學性能的微孔聚丙烯制品稽鞭。

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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)泡料引镊。以均聚PP和共聚PP為基礎(chǔ)樹脂朦蕴，考察了影響PP發(fā)泡的主要因素（如引發(fā)劑、發(fā)泡劑的用量弟头、擠出溫度等）吩抓。結(jié)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份赴恨，共聚PP為60.00份疹娶，過氧化二特丁烷為0.18份，過氧化二異丙苯為0.02份伦连，改性劑為0.50份雨饺，碳酸鈣為0.50份，發(fā)泡劑AC為 0.40份惑淳。以其制備的微發(fā)泡片材泡孔直徑小于50μｍ额港，泡孔密度可達個／cm3。關(guān)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)輕歧焦、耐高溫移斩、綠色環(huán)保、易注射成型倚舀、成型周期短和成本低等優(yōu)點叹哭。隨著汽車輕量化的發(fā)展，PP發(fā)泡材料在汽車內(nèi)飾件上的應(yīng)用越來越多痕貌。普通 PP發(fā)泡制品表觀質(zhì)量不理想风罩，僅適用于需表面附皮的高端車，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］舵稠〕化學微孔發(fā)泡材料的泡孔是直徑為十幾到數(shù)十微米，封閉微孔泡以小于50μｍ 為佳哺徊。目前國內(nèi)行業(yè)實際生產(chǎn)水平大多在80～350μｍ室琢，國外也只有美國、意大利落追、日本等少數(shù)幾個國家能生產(chǎn)盈滴。本工作利用化學改性非交聯(lián)法，以均聚PP和共聚PP共混物為基礎(chǔ)樹脂，采用一步法工藝研制出了性能符合相關(guān)指標要求的汽車內(nèi)飾件用 PP 低 倍微發(fā)泡專用料巢钓，以其制備的微發(fā)泡片材泡孔直徑小于50μｍ病苗，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）症汹，熔體流動速率（MFR）為3.0g/（10min）硫朦，中國石化齊魯分公司；共聚PP（記作PP2）背镇，MFR為2.0g/（10min）咬展，中國石化齊魯分公司；抗氧劑瞒斩，168和1010破婆，上海汽巴高橋化學有限公司；過氧化二特丁烷（DBP）济瓢，過氧化二特丁烷（DBP）荠割，過氧化二異丙苯（DCP）妹卿，二乙烯基苯旺矾，偶氮二甲酰胺（發(fā)泡劑AC），液體石蠟夺克，江蘇強盛功能化學股份有限公司箕宙；發(fā)泡改性劑DMS-10，自制铺纽。1.2 儀器設(shè)備 RC300C型轉(zhuǎn)矩流變儀柬帕，德國HAAKE公 司；CMT450料試驗 機狡门，天水三斯有限公司陷寝；∮25單螺桿擠出機，德國BRABENDER公司其馏；AH-2奧林巴斯顯微鏡凤跑，日本奧林巴斯公司。1.3 試樣制備工藝 混料：將樹脂叛复、過氧化物仔引、改性劑、抗氧劑褐奥、成核劑和發(fā)泡劑按配比稱量咖耘，投入10L高速攪拌機，低速混合1min撬码，高速混合2min出料儿倒，料溫不 高于50℃。擠出發(fā)泡：擠出機設(shè)置溫度180～200℃呜笑，機頭溫度195℃夫否，距機頭30cm 處加壓輥將發(fā)泡片壓平找筝，取樣待用。1.4 測試表征拉伸強度按照GB/T1040.3—2006測試慷吊，采用4型試樣袖裕，拉伸速度為50mm／min；彎曲強度和彎曲模量按GB/T9341—2000測試溉瓶，寬度25mm急鳄；沖擊強度按GB/T1843—2008測試；表觀密度按GB/T6343—2009測試堰酿；泡孔密度按方法測試疾宏。２ 結(jié)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(chǔ)樹脂，DBP和DCP不同配比的混合物0.2份做引發(fā)劑触创，測試體系的熔體強度和觀察發(fā)泡片質(zhì)量坎藐，結(jié)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哼绑，寬度50mm岩馍。由表1看出，DBP和DCP都能提高PP熔體強度抖韩，但片材表面和泡孔均勻性不同蛀恩，隨DCP含量增加，擠出片材表面質(zhì)量變差茂浮，泡孔變得不均勻双谆；DCP雖有利于提高熔體強度，但比例不宜過大席揽，以不超過引發(fā)劑總質(zhì)量分 數(shù)20％為宜顽馋。這是由于DCP分解溫度低于PP加工溫度，擠出反應(yīng)時幌羞，DCP和PP還沒有完全混合均勻就大量分解寸谜，短時間內(nèi)產(chǎn)生大量PP自由基，導致 PP部分交聯(lián)新翎，形成局部高強度熔體程帕，熔體強度的不均勻性導致發(fā)泡不均勻，形成凹凸不平的表面地啰。以PP1/PP2質(zhì)量比2/3共混物做基礎(chǔ)樹脂愁拭，選取 DBP／DCP質(zhì)量比90/10，考察引發(fā)劑用量和發(fā)泡性能的關(guān)系亏吝，結(jié)果見圖1岭埠。1 引發(fā)劑含量與發(fā)泡性能關(guān)系由圖1可看出，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惜论；而發(fā)泡材料表觀密度逐漸降低许赃，因此總引發(fā)劑含量不宜低于0.15份。這是由于當引發(fā)劑含量低時馆类，引發(fā)劑濃度不足混聊，PP接枝率不高，熔體強度不足乾巧，難以包裹住氣體句喜，泡孔較大，并有部分泡孔破裂沟于，導致發(fā)泡片密度較高咳胃；隨引發(fā)劑含量增加，PP接枝程度提高旷太，熔體強度相應(yīng)增加展懈，氣泡在膨脹過程中，泡壁不易破裂供璧，形成致密均勻的泡孔存崖，單位體積泡孔數(shù)量增加，材料密度下降嗜傅；隨引發(fā)劑含量進一步提高金句，熔體強度高于氣泡膨脹的動力檩赢，使氣泡不能充分膨脹吕嘀，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(guān)系贞瞒。由看出偶房，起初隨發(fā)泡劑AC含量的增加，發(fā)泡材料表觀密度降低军浆，泡孔密度提高棕洋，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，部分未分解的發(fā)泡劑在熔體中也起了發(fā)泡成核劑的作用乒融。但在發(fā)泡劑含量增加到0.5份時掰盘，發(fā)泡材料表觀密度反而回升，泡孔密度下降赞季。這是由于隨發(fā)泡劑含量的進一步提高愧捕，熔體中氣體含量過多，氣泡膨脹加劇申钩，導致部分泡孔破裂合并次绘，氣體溢出，于是發(fā)泡材料表觀密度又提高，泡孔密度下降邮偎。由還可看出管跺，發(fā)泡劑的合適用量為0.3～0.5份。

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隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展禾进，制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代豁跑，越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件。塑料在汽車上的應(yīng)用已有近50年的歷史泻云，目前汽車用改性塑料的使用量已成為衡量汽車設(shè)計和制造水平高低的一個重要標志贩绕，塑料飾件的大量應(yīng)用，促進了汽車的減重節(jié)能壶愤，提高了汽車的美觀舒適度淑倾。P以密度小、性價比高征椒、具有優(yōu)異的耐熱性能娇哆、耐化學藥品腐蝕性、剛性勃救、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(yīng)用碍讨。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。由于高性能基礎(chǔ)樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長蒙秒、投資巨大勃黍、技術(shù)要求高，且需要高精尖的集成先進綜合技術(shù)晕讲，所以對現(xiàn)有PP樹脂需要進行更廣泛覆获、更有效、更經(jīng)濟瓢省、更實用的改性弄息。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勤婚。微發(fā)泡注塑成型技術(shù)突破了傳統(tǒng)注塑的諸多局限摹量，在基本保證制品性能的基礎(chǔ)上，可以明顯減輕重量和成型的周期馒胆，大大降低機臺的鎖模力缨称，并具有內(nèi)應(yīng)力和翹曲小、平直度高祝迂，沒有縮水睦尽，尺寸穩(wěn)定，成型視窗大等特點液兽，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)勢骂删，成為近年來注塑技術(shù)發(fā)展的一個重要方向掌动。聚丙烯微發(fā)泡材料能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件。隨著汽車輕量化的發(fā)展宁玫，選用PP發(fā)泡材料已成為汽車減重的重要途徑粗恢，目前其在汽車內(nèi)飾上的應(yīng)用也越來越多，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%欧瘪，卡車眷射、工程機械車占20% ，客車佛掖、商務(wù)車占35% 妖碉。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學微發(fā)泡材料。普通微發(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)量很不理想芥被，僅適合于需要表面覆皮的高端車欧宜，不僅增加了制造成本，也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應(yīng)用拴魄；而化學微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體冗茸，化學發(fā)泡劑為氣源，通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)匹中，注入模腔后氣體在擴散內(nèi)壓的作用下夏漱，使制品中間分布著直徑從十幾到幾十微米的封閉微孔泡，且其理想的泡孔直徑應(yīng) <50μm 顶捷，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 挂绰。對于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等服赎，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件葵蒂，如車身門板、尾門专肪、風道等刹勃；擠出微發(fā)泡適用于密封條、頂棚等嚎尤；吹塑微發(fā)泡適用于汽車風管等。利用微發(fā)泡技術(shù)可使PP制品的質(zhì)量減少約10%～20% 伍宦，較傳統(tǒng)材料在部件上可實現(xiàn)高50%的減重芽死，注射壓力降低約30%～50% ，鎖模力降低約20% 次洼，循環(huán)周期減少10%～15%关贵，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)能卖毁，并且能改善制品的翹曲變形性揖曾，使產(chǎn)品和模具的設(shè)計更靈活落萎。輻射交聯(lián)PP高發(fā)泡片材具有良好的力學性能，作為汽車車頂炭剪，可降低汽車的質(zhì)量练链，同時其還可用于汽車的內(nèi)飾件，有利于汽車的輕量化奴拦。

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隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展媒鼓，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错妖。塑料在汽車上的應(yīng)用已有近50年的歷史绿鸣，目前汽車用改性塑料的使用量已成為衡量汽車設(shè)計和制造水平高低的一個重要標志，塑料飾件的大量應(yīng)用暂氯，促進了汽車的減重節(jié)能潮模，提高了汽車的美觀舒適度。PP以密度小痴施、性價比高再登、具有優(yōu)異的耐熱性能、耐化學藥品腐蝕性晾剖、剛性锉矢、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(yīng)用。近來更是有把汽車內(nèi)飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢齿尽。由于高性能基礎(chǔ)樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長沽损、投資巨大、技術(shù)要求高循头，且需要高精尖的集成先進綜合技術(shù)绵估，所以對現(xiàn)有PP樹脂需要進行更廣泛、更有效卡骂、更經(jīng)濟国裳、更實用的改性。延伸性全跨、機械的強度和抗斷裂性無機填料和彈性體增韌增強改性PP主要是“三高”缝左。是由 PP樹脂、三元乙丙橡膠(EPDM)和乙烯-辛烯共聚物(POE)等增韌彈性體及滑石粉浓若、碳酸鈣等無機填料的復合物渺杉，其主要用于汽車保險杠的注射成型，且改性PP保險杠具有成本低挪钓、質(zhì)輕是越、易涂裝、可循環(huán)使用等優(yōu)點碌上∫衅溃滑石粉填充改性PP材料具有高剛性浦徊、低熱膨脹系數(shù)和低收縮率，且其抗化學腐蝕性能強天梧，尤其是經(jīng)表面處理的滑石粉填充PP可有效改善PP的沖擊性能盔性，提高材料的模量和熱變形溫度。聚丙烯微孔發(fā)泡玻璃纖維增強改性PP玻璃纖維增強改性PP材料尤其是LGFPP材料在汽車部件上的研究與應(yīng)用(如在前端模塊腿倚、儀表板骨架纯出、車門模塊等典型部件的應(yīng)用)是多年來的研究熱點之一。LGFPP制品指含有長度為10～25mm的玻璃纖維改性的PP復合材料經(jīng)過注塑等工藝形成的三維結(jié)構(gòu)敷燎。10～25mm的長玻璃纖維增強聚合物相比普通4～7mm的短玻璃纖維增強聚合物具有更高的強度暂筝、剛度、韌性硬贯，以及尺寸穩(wěn)定性好焕襟、翹曲度低等優(yōu)勢。此外饭豹，LGFPP材料比短玻璃纖維增強PP(GFPP)有著更好的抗蠕變性能鸵赖，即使經(jīng)受100℃的高溫也不會產(chǎn)生明顯的蠕變。與金屬材料和熱固性復合材料相比拄衰，LG-FPP的密度低它褪，相同部件的質(zhì)量可減輕20%～50%;LGFPP能為設(shè)計人員提供更大的設(shè)計靈活性，可成型形狀復雜的部件翘悉、提高集成汽車零部件的能力茫打、節(jié)約模具成本(一般長玻璃纖維增強聚合物注塑模具的成本約為金屬沖壓模具成本的20%)、減少能耗(長玻璃纖維增強聚合物的生產(chǎn)能耗僅為鋼制品的60%～80%妖混，鋁制品的35%～50%)老赤、簡化裝配工序。汽車部件用礦物纖維增強PP的新產(chǎn)品制市，具有強度高抬旺、熱膨脹系數(shù)低、耐高溫祥楣、阻燃性能好开财、低浮纖、低翹曲荣堰、低收縮 等特點床未。發(fā)泡改性PPPP發(fā)泡材料是通過提高PP的熔體強度，從而提高發(fā)泡倍率而制成的低密度物質(zhì)振坚，其具有質(zhì)輕、耐熱斋扰、耐高溫等優(yōu)點渡八。隨著汽車輕量化的發(fā)展啃洋，選用PP發(fā)泡材料已成為汽車減重的重要途徑，目前其在汽車內(nèi)飾上的應(yīng)用也越來越多屎鳍，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%宏娄，卡車、工程機械車占20% 逮壁，客車孵坚、商務(wù)車占35%。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學微發(fā)泡材料窥淆，因為普通微發(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)量很不理想卖宠，僅適合于需要表面覆皮的高端車，不僅增加了制造成本忧饭，也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應(yīng)用;而化學微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體扛伍，化學發(fā)泡劑為氣源，通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)词裤，注入模腔后氣體在擴散內(nèi)壓的作用下刺洒，使制品中間分布著直徑從十幾到幾十微米的封閉微孔泡，且其理想的泡孔直徑應(yīng) <50μm 吼砂，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 逆航。對于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等渔肩，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件因俐，如車身門板、尾門赖瞒、風道等;擠出微發(fā)泡適用于密封條女揭、頂棚等;吹塑微發(fā)泡適用于汽車風管等。利用微發(fā)泡技術(shù)可使PP制品的質(zhì)量減少約10%～20% 栏饮，較傳統(tǒng)材料在部件上可實現(xiàn)50%的減重吧兔，注射壓力降低約30%～50% ，鎖模力降低約20% 袍嬉，循環(huán)周期減少10%～15%境蔼，同時還能提高汽車的節(jié)能性，較傳統(tǒng)材料可實現(xiàn)30%的節(jié)能伺通，并且能改善制品的翹曲變形性箍土，使產(chǎn)品和模具的設(shè)計更靈活。在一些部件中罐监，如汽車風管吴藻、風道，還可實現(xiàn)隔熱弓柱、降噪的效果沟堡，減少后道工序的成本侧但。密 度 為0.06g/cm3的輻射交聯(lián)PP高發(fā)泡片材具有良好的力學性能，作為汽車車頂航罗，可降低汽車的質(zhì)量禀横，同時其還可用于汽車的內(nèi)飾件，有利于汽車的輕量化粥血。耐刮擦PP相對于工程塑料來說柏锄，PP、橡膠改性PP复亏、熱塑性聚烯烴和熱塑性彈性體等聚烯烴材料具有可回收趾娃、質(zhì)輕、成本低的優(yōu)勢蜓耻，因而被越來越多地應(yīng)用于汽車以及其他領(lǐng)域茫舶，然而聚烯烴材料的耐刮擦性能明顯較差，而這一性能卻是儀表板刹淌、操控臺和門板表皮等汽車內(nèi)部應(yīng)用部件的關(guān)鍵性能饶氏，也是汽車外部應(yīng)用部件、全地形車輛(ATVs)的重要性能之一有勾，而且表面性能提高的聚烯烴能很好地代替金屬和工程塑料疹启，同時還有利于涂色，因此積極尋找提高聚烯烴材料耐刮擦性能的解決方案十分重要蔼卡。通過添加涂層喊崖、無機礦物和某些功能助劑可提高聚烯烴的耐刮擦性能，例如添加耐刮擦劑可制備耐刮擦汽車內(nèi)飾用PP復合材料雇逞。汽車用改性PP的回收利用塑料作為一種環(huán)保材料荤懂，因其可塑性強、質(zhì)輕塘砸、回收再利用率高等特性节仿，在汽車工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，無論是內(nèi)飾件掉蔬、外飾件還是功能性結(jié)構(gòu)件廊宪，都越來越多地用到了塑料。我國汽車保有量達到1.75億輛女轿，對應(yīng)用于汽車的塑料的粉碎再回收無疑變得越來越重要箭启，且汽車塑料的回收將會形成一個巨大的市場，是一個前景廣闊的領(lǐng)域蛉迹，學術(shù)界和企業(yè)在這方面都有很多的研究和實踐傅寡。