金華PP微孔發(fā)泡廠家

摘要:長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）作為一種輕質(zhì)高強(qiáng)的復(fù)合材料味赃，在滿足汽車零部件性能的同時(shí)，對零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)虐拓，目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞心俗。文章主要介紹了PP-LGF在汽車儀表板輕量化方面的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀，詳細(xì)介紹了薄壁注塑蓉驹、物理發(fā)泡城榛、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝實(shí)現(xiàn)儀表板輕量化的技術(shù)概況，并展望了PP-LGF在儀表板上的應(yīng)用前景态兴。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來狠持，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展瞻润。然而喘垂，由此引發(fā)的環(huán)境問題也日益嚴(yán)重，通過汽車輕量化來降低油耗從而降低環(huán)境污染绍撞，已經(jīng)成為汽車行業(yè)的研究熱點(diǎn)正勒，其中，使用質(zhì)量更輕的非金屬材料替代傳統(tǒng)金屬材料的研究在近年來也取得了較大進(jìn)展傻铣。運(yùn)用復(fù)合材料來部分取代車身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)章贞、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法。在眾多的復(fù)合材料中非洲，長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）以其低廉的價(jià)格鸭限、優(yōu)良的力學(xué)性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞就谜。與短玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-SGF）相比，PPLGF在強(qiáng)度里覆、剛度丧荐、翹曲度、耐疲勞喧枷、缺口沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢虹统，因此，使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車零部件可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)重量及成本的降低隧甚。1 長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料性能特點(diǎn)長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的制備工藝主要分為5種车荔，即熔融浸漬、溶液浸漬戚扳、粉末浸漬忧便、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝，而在汽車零部件領(lǐng)域主要應(yīng)用的為熔融浸漬法帽借。熔融浸漬法生產(chǎn)的PP-LGF粒子的長度一般為8mm～15mm珠增，其中玻纖的含量可達(dá)20%～60%，粒子中玻纖的保留長度可達(dá)1mm～3mm,如圖1所示砍艾，相較于玻纖保留長度僅為0.2mm～0.4mm的PP-SGF材料蒂教，PPLGF因其內(nèi)部纖維構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可保證產(chǎn)品具有更優(yōu)的力學(xué)性能脆荷、抗沖擊性能凝垛、耐蠕變性能等特點(diǎn)，更加適合應(yīng)用于汽車領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)性能要求較高的零部件蜓谋。此外梦皮，隨著纖維含量的增加，PP-LGF的性能也隨之提高桃焕。長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料在儀表板上的應(yīng)用儀表板是汽車內(nèi)飾中的重要部件剑肯，為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量，中覆旭、高檔車型普遍會采用軟質(zhì)儀表板退子，即在儀表板骨架表面增加軟質(zhì)表皮層。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件型将，同時(shí)也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu)寂祥，因此要求其具有高強(qiáng)度及高剛性，目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料七兜，采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料丸凭，在滿足相關(guān)性能的同時(shí)，可提升儀表板吸能性能，同時(shí)可將現(xiàn)有儀表板骨架的設(shè)計(jì)厚度由3mm～3.5mm降低到1.8mm～2.5mm惜犀，從而降低儀表板骨架重量铛碑，推動汽車內(nèi)飾輕量化。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑虽界、物理發(fā)泡汽烦、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面，介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應(yīng)用莉御。 2.1 薄壁注塑薄壁注塑工藝是直接將產(chǎn)品壁厚減薄撇吞，在模具中進(jìn)行加工的一種成型方法，與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm～3.5mm壁厚的儀表板骨架相比礁叔，PP-LGF材料運(yùn)用薄壁注塑工藝制造的儀表板骨架產(chǎn)品壁厚一般為2.5mm左右牍颈，整體減重可達(dá)約25%。該工藝的投入成本較低琅关，重量優(yōu)勢明顯煮岁。目前，該工藝在國內(nèi)和國外合資品牌中涣易，如吉利画机、大眾、上汽都毒、福特等均有應(yīng)用色罚，一般選擇PPLGF20材料，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm账劲。然而，薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問題金抡，首先是該工藝的模具成本較高瀑焦，使用薄壁注塑，成型模具需要采用熱流道設(shè)計(jì)梗肝，熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高榛瓮。其次，注塑工藝管控和注塑精度要求高巫击，因?yàn)镻P-LGF中長玻纖分布的各向異性禀晓，采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴(yán)重，尺寸穩(wěn)定性較差坝锰。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝粹懒，它是以熱塑性材料為基體，通過將超臨界流體（二氧化碳或氮?dú)猓?溶解到熱熔膠中形成單相溶體顷级，并保持在高壓力下凫乖，然后，通過開關(guān)式射嘴射進(jìn)溫度和壓力較低的模具型腔，由于溫度和壓力降低引發(fā)分子的不穩(wěn)定性從而在產(chǎn)品內(nèi)部形成從十到幾十微米不等的封閉氣泡微孔[4-5]帽芽，該項(xiàng)技術(shù)早期由麻省理工學(xué)院發(fā)明删掀，1995年由美國Trexel公司將技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球商品化。MuCell 工藝優(yōu)勢為成型周期短导街、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好披泪、翹曲低、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣搬瑰。MuCell工藝使用超臨界流體款票，可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動性。泡孔成長壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段跌捆，縮短成型周期徽职，同時(shí)，可使壓力分布均勻佩厚，有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力姆钉，降低因長玻纖各項(xiàng)異性導(dǎo)致的產(chǎn)品翹曲，增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性抄瓦。另外潮瓶，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕，微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充钙姊，降低材料密度毯辅，產(chǎn)品重量減輕，較同材質(zhì)實(shí)體煞额，重量可降低5%～10%思恐。目前，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝膊毁，骨架產(chǎn)品設(shè)計(jì)壁厚2.4mm胀莹，相較于實(shí)心材料重量降低了10%，此外婚温，長城和大眾也有應(yīng)用于此項(xiàng)技術(shù)描焰。MuCell 工藝的缺點(diǎn)是一次性投入高，工藝難度大栅螟，同時(shí)相關(guān)研究表明荆秦，使用該工藝對儀表板減重比控制在3%～8%時(shí)，產(chǎn)品性能會下降10%左右力图，基本滿足性能要求步绸，減重超過8%，機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降搪哪，不能滿足要求靡努。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%～5%坪圾。2.3 化學(xué)發(fā)泡化學(xué)發(fā)泡工藝包括模內(nèi)發(fā)泡工藝和二次開模發(fā)泡工藝（core-back），二者均是在注塑過程中惑朦，利用塑料粒子中加入的碳酸氫鈉和碳酸銨類的無機(jī)發(fā)泡劑兽泄，受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體，使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)漾月，以降低材料密度病梢，減輕產(chǎn)品重量。其中梁肿，core-back工藝因使用了二次開模蜓陌，相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡，發(fā)泡的倍率更高吩蔑，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多钮热，產(chǎn)品的減重比更大。一般來說烛芬，模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡的減重比相比于實(shí)心材料在5%～8%左右隧期，而core-back工藝可高達(dá)30%～50%，具體根據(jù)退模行程決定赘娄。同物理發(fā)泡工藝一樣仆潮，化學(xué)發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應(yīng)用減重的同時(shí)，減少產(chǎn)品翹曲變形遣臼，提升產(chǎn)品穩(wěn)定性性置，而且二次開模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件。目前揍堰，寶馬5系已在儀表板骨架上應(yīng)用了PP-LGF的core-back工藝鹏浅，產(chǎn)品壁厚由初始1.8mm左右發(fā)泡到3.8mm，重量降低了約40%屏歹，此外大眾的部分車型也已使用模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡工藝篡石。core-back工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴，開模的周期較長西采，模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高，而且該工藝的技術(shù)難度較高继控，后期調(diào)試周期較長械馆，產(chǎn)品的綜合成本較高。模內(nèi)發(fā)泡工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴武通，產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯霹崎，減重效果低于薄壁注塑工藝，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝冶忱。

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微發(fā)泡注塑尾菇，聚丙烯/橡膠/滑石粉復(fù)合材料，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，具有材料成本低派诬、抗腐蝕性好劳淆、比強(qiáng)度高和易于成型加工等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于包裝工程默赂、紡織沛鸵、電子產(chǎn)品以及汽車工業(yè)。以汽車工業(yè)為例缆八，聚丙烯的年均用量高達(dá)255.6百萬噸曲掰，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%。因此奈辰，近年來為了節(jié)省材料和能源栏妖、減少環(huán)境污染進(jìn)而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會的健康可持續(xù)發(fā)展，塑料制品的輕量化問題引起了廣大學(xué)者的研究興趣奖恰，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)方式吊趾。然而，由于聚丙烯的熔體強(qiáng)度低房官，導(dǎo)致其發(fā)泡能力非常差趾徽，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)性能翰守，尤其是沖擊力學(xué)性能孵奶。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蜡峰，顯著提高了聚丙烯熔體強(qiáng)度和促進(jìn)了結(jié)晶了袁，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湿颅。

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PBAT全名為聚己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯载绿，即英文 Poly (butyleneadipate-co-terephthalate)的簡寫，即其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：從其化學(xué)結(jié)構(gòu)式可知：PBAT 是己二酸丁二醇酯和對苯二甲酸丁二醇酯的共聚物油航。兼具 PBA(聚己二酸丁二醇酯)和 PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)的特性崭庸，既有較好的力學(xué)性能，又有較高的延展性和斷裂伸長率谊囚，還具有優(yōu)良的生物降解性怕享，是一種全生物可降解塑料。生物可降解塑料是在土壤镰踏、沙土等自然條件下函筋，與微生物淵（如細(xì)菌/霉菌/藻類等）作用降解成二氧化碳、水等小分子或低分子化合物的塑料奠伪。降解塑料主要分為光降解塑料跌帐、生物降解塑料堯首懈、光生物降解塑料。光降解塑料需要充足的光照才能降解谨敛，給生產(chǎn)帶來了很大局限性究履，所以光降解塑料的推廣并不好。生物降解塑料品種已經(jīng)有幾十種佣盒，可批量生產(chǎn)和工業(yè)化生產(chǎn)的品種主要有：微生物發(fā)酵合成的聚羥基脂肪酸酯挎袜，化學(xué)合成的聚乳酸(PLA)、聚己內(nèi)酯肥惭、二元醇二羧酸脂肪族聚酯(PBS)盯仪、脂肪族/芳香族共聚酯、CO2/環(huán)氧化合物共聚物 (APC)蜜葱、聚乙烯醇(PVA)等全景、天然高分子淀粉基塑料及其生物降解塑料共混物、塑料合金等牵囤。PBAT操作特點(diǎn)：(1)為了減少 BDO 的副反應(yīng)發(fā)生爸黄，減少 THF的生成，降低原料消耗揭鳞，整個酯化反應(yīng)在真空條件下進(jìn)行炕贵，降低了酯化反應(yīng)溫度；同時(shí)也降低了能耗野崇。(2)由于原料的活性較低問題称开，采用了高性能催化劑；由于此催化劑的易水解失活的特性乓梨，由原來傳統(tǒng)催化劑液面以上的加入方式鳖轰，改為液面下加入，解決了以上問題扶镀。(3)在縮聚過程中蕴侣，生成的低聚物易隨真空氣相管道帶人到噴淋系統(tǒng)中，造成系統(tǒng)堵塞臭觉。為此昆雀，在氣相管道上設(shè)置旋風(fēng)分離收集系統(tǒng)，將生成的低聚物通過旋風(fēng)分離器收集捕捉蝠筑，其尾氣進(jìn)入BDO 噴淋循環(huán)系統(tǒng)忆肾。(4)酯化反應(yīng)過程中，雖然可以降低副反應(yīng)發(fā)生的程度菱肖，但在酯化反應(yīng)中還是不可避免的有THF 和水。由于 THF 屬于低毒性旭从，但是其高濃度易對人體危害很大稳强，如果直接排放至污水處理场仲，將會對污水處理系統(tǒng)內(nèi)的細(xì)菌產(chǎn)生危害。為解決這一問題退疫，設(shè)置了 THF 回收裝置渠缕。將 THF 與水進(jìn)行分離處理，經(jīng)過回收裝置處理后褒繁，其 THF 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)到 99.95%以上亦鳞，可用于直接銷售。廢水中 THF 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在 0.05%左右棒坏，將廢水送至汽提塔進(jìn)行汽提燕差，提取出其中的 THF 及其他有機(jī)物，通過管道送至燃?xì)忮仩t燃燒坝冕。(5)由于 PBAT 玻璃化溫度較低徒探，如采用傳統(tǒng)水下拉條切粒，易造成黏結(jié)喂窟、纏刀测暗，導(dǎo)致生產(chǎn)不穩(wěn)。為此磨澡，采用水下模頭切粒的方式碗啄，通過水下輸送管道的長短和切粒水的溫度來控制切片粒子的成型和結(jié)晶程度；同時(shí)由于 PBAT 易降解的特性稳摄，生產(chǎn)的切片粒子輸送至干燥塔進(jìn)行干燥稚字，然后沖氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)和包裝。(6)針對 PBAT 的特性秩命，分子鏈增長難尉共、黏度高、流動性差等特點(diǎn)弃锐，惠通公司采用惠通獨(dú)家專利技術(shù)的立式液相增黏釜袄友，可使物料的動力黏度由目前 350 Pa·S 增加到 1000 Pa·S 以上、分子鏈隨之增長，同時(shí)由于黏度很高，需采用螺桿出料的方式來保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性始衅。(7)由于在生產(chǎn) PBAT 過程中肿男，有 THF 蒸汽產(chǎn)生，為此在縮聚裝置內(nèi)局部地區(qū)設(shè)置了軸流風(fēng)機(jī)加強(qiáng)裝置通風(fēng)能力草姻，同時(shí)還設(shè)置可燃有害氣體檢測和報(bào)警裝置，現(xiàn)場設(shè)計(jì)個人防護(hù)面具和呼吸器等安全裝備；THF 回收裝置采取全敞開式混凝土框架結(jié)構(gòu)目尖，使有害氣體不易積聚。PBAT 作為性能良好的環(huán)保材料扎运，可以降低石油資源消耗瑟曲，緩解“白色污染”饮戳，對我國可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前全球 PBAT 市場需求旺盛洞拨，由于 PBAT 價(jià)格較高扯罐，而我國具備良好的原料生產(chǎn)條件。PBAT 產(chǎn)品主要用于出口烦衣，行業(yè)集中度高歹河，潛在市場大，產(chǎn)業(yè)化前景好花吟。

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由于光降解材料的局限秸歧，以及廣泛的生物來源，目前的研究熱點(diǎn)更多地放在生物降解材料上示辈，相對于光降解材料寥茫，生物降解材料的原料來源更加綠色，降解的產(chǎn)物對環(huán)境的污染性也更加小矾麻。生物可降解材料是一類在酶或微生物的作用下纱耻，使維持自身結(jié)構(gòu)的分子鏈逐漸斷裂，形成對環(huán)境無害的小分子化合物的材料险耀。 生物降解的方式有生物的物理弄喘、化學(xué)作用和酶的直接作用。根據(jù)來源的不同可以分為微生物降解型的生物材料甩牺、合成高分子型的生物降解材料蘑志、天然高分子型的生物降解材料。微生物降解材料是以有機(jī)物為碳源贬派，微生物進(jìn)行發(fā)酵轉(zhuǎn)化為高分子聚酯急但，利用這種高分子聚酯制作為塑料的材料。合成高分子型的生物降解材料是利用化學(xué)方法合成在自然界中與原本存在的利于降解的高分子化合物搞乏。天然高分子型的生物降解材料是在合成時(shí)以淀粉波桩、纖維素、木質(zhì)素等多糖化合物為原料请敦，在必要的條件下加入生物降解添加劑或經(jīng)氧化镐躲、改性而加工制成的塑料。其中侍筛，淀粉基構(gòu)成的可降解材料和PLA構(gòu)成的可降解材料是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)萤皂，PHB作為可降解材料也有較為廣泛的應(yīng)用。 淀粉通過植物光合作用而形成的匣椰，易得裆熙，降解后仍以二氧化碳和水的形式回歸到生態(tài)環(huán)境中，是完全無污染的非常優(yōu)良的生物降解材料。針對淀粉作為原料來源的淀粉基塑料是目前可降解材料領(lǐng)域研究的—大熱點(diǎn)弛车。 PLA(聚乳酸）是多糖經(jīng)過降解發(fā)酵制得齐媒、純化、聚合而成的環(huán)境友好型樹脂纷跛。PLA是由乳酸分子在一定條件下脫水縮合而成。PLA在土壤掩埋條件下邀杏，在溫度贫奠、氧氣、弱堿性的共同作用下望蜡，6~12個月降解為乳酸,最終經(jīng)微生物代謝唤崭，形成二氧化碳和水。PLA因其優(yōu)良的生物相容性和機(jī)械強(qiáng)度脖律，被廣泛應(yīng)用于新興功能型醫(yī)用高分子材料如醫(yī)用手術(shù)縫合線谢肾、骨科用固定材料等。 PHB(聚β-羥基丁酸酯）是細(xì)菌體內(nèi)碳源和能源的以顆粒狀儲存的酯類積累物小泉。PHB對氣體有阻擋性芦疏，能用于未添加抗氧化劑的食品的包裝袋;PHB有良好的生物相容性，可用于手術(shù)縫合線微姊、骨折固定材料;因PHB能夠降解酸茴，可用于與農(nóng)藥或貴重藥品的包埋處理。因?yàn)镻HB用細(xì)菌發(fā)酵法進(jìn)行生產(chǎn)兢交，所以PHB的生產(chǎn)重點(diǎn)放在基因工程等技術(shù)薪捍。針對其易結(jié)晶、較脆配喳、降解速度較慢的缺點(diǎn)酪穿，如何通過物理或化學(xué)的方法改善PHB的性能成為研究的重點(diǎn)對象。