安徽TPEE材料定制

近年來(lái)綜合性能優(yōu)異忱反、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(zhǎng)速度快的品種滤愕。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)温算，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，成功開(kāi)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)间影。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類注竿。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)臭氧層有破壞作用巩割，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)較高裙顽，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑宣谈，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù)愈犹，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)闻丑、表面張力和黏度下降漩怎、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嗦嗡。聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯是結(jié)晶聚合物勋锤，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)法保持完整泡孔侥祭，可操作窗口窄叁执。因此，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矮冬。為了攻克這一難題谈宛，趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無(wú)錫會(huì)通、中石化北化院欢伏、浙江新恒泰入挣、鎮(zhèn)海煉化等單位，在合適物料體系硝拧、可控工藝過(guò)程和高效工業(yè)裝備等方面開(kāi)展了超臨界CO2發(fā)泡聚丙烯的優(yōu)化径筏、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”三大技術(shù)創(chuàng)新障陶。趙玲介紹滋恬，在低于流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡，既可突破結(jié)晶的制約抱究，又能保證發(fā)泡材料微孔結(jié)構(gòu)和外形尺寸穩(wěn)定成型恢氯。基于這一發(fā)泡機(jī)制鼓寺，他們開(kāi)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)泡專用料勋拟，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。CO2變壓飽和提高了過(guò)程效率和發(fā)泡倍率妈候，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)泡敢靡、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)苦银、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)啸胧，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)赶站。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)泡裝置纺念，實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套贝椿、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%陷谱，成品率提高到99%以上烙博，發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元叭首、利稅1.09億元习勤。此外，該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件焙格、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

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編者按：目前图毕，塑料部件在國(guó)內(nèi)汽車上占重量的10%左右，在國(guó)外汽車上達(dá)到了15%至20%眷唉。微孔發(fā)泡技術(shù)能使塑料部件的重量降低15%至30%予颤，廣泛應(yīng)用于儀表板、電機(jī)支架冬阳、座位板蛤虐、空調(diào)風(fēng)罩、門(mén)嵌飾板等內(nèi)外飾肝陪。本文作者從專利角度對(duì)微孔發(fā)泡技術(shù)的重點(diǎn)申請(qǐng)人進(jìn)行分析驳庭，以期為行業(yè)企業(yè)提供參考。標(biāo)題：微孔發(fā)泡技術(shù)讓汽車駛向輕量化丙烯微孔發(fā)泡汽車非金屬部件的輕量化領(lǐng)域氯窍，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競(jìng)相研究的主要課題之一饲常。目前，塑料部件在國(guó)內(nèi)汽車上占重量的10%左右狼讨，在國(guó)外汽車上達(dá)到了15%至20%贝淤。微孔發(fā)泡技術(shù)能使塑料部件的重量降低15%至30%，廣泛應(yīng)用于儀表板政供、電機(jī)支架播聪、座位板、空調(diào)風(fēng)罩布隔、門(mén)嵌飾板等內(nèi)外飾离陶。該技術(shù)在20世紀(jì)80年代初被麻省理工學(xué)院提出，通常指孔徑小于10μm衅檀、泡孔密度大于109個(gè)/cm3的發(fā)泡材料枕磁，這種材料的孔密度非常高且為封閉泡孔，相對(duì)于其他發(fā)泡材料具有更好的剛性术吝，在汽車零件等工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用计济。本文中，筆者將從專利角度對(duì)微孔發(fā)泡技術(shù)的重點(diǎn)申請(qǐng)人進(jìn)行分析排苍，以期為行業(yè)企業(yè)提供參考沦寂。外注重工藝技術(shù)保護(hù)筆者通過(guò)專利數(shù)據(jù)庫(kù)檢索后發(fā)現(xiàn)，截至目前淘衙，全球共有4000多件與微孔發(fā)泡相關(guān)的專利申請(qǐng)传藏，其中國(guó)外有1700余件，美國(guó)彤守、日本毯侦、德國(guó)三國(guó)的相關(guān)專利申請(qǐng)量居前三位；國(guó)內(nèi)相關(guān)專利申請(qǐng)有2400多件具垫，其中企業(yè)占1556件侈离，其次是科研院所，從申請(qǐng)人分布地區(qū)來(lái)看筝蚕，廣東卦碾、江蘇、浙江等地的專利申請(qǐng)量較高起宽。Trexel公司的MuCell技術(shù)是目前為成熟洲胖、商品化為廣泛的微孔發(fā)泡技術(shù)，該技術(shù)來(lái)源于麻省理工學(xué)院在20世紀(jì)80年代提出的發(fā)明專利坯沪。Trexel公司在1995年通過(guò)專利權(quán)轉(zhuǎn)讓獲得這項(xiàng)技術(shù)的全球開(kāi)發(fā)和商品化推廣绿映，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)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)泡劑腐晾，發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔叉弦，通過(guò)壓力控制氣泡的生長(zhǎng)使樹(shù)脂形成泡孔均勻的微孔結(jié)構(gòu)。后來(lái)赴魁，Trexel公司基于MuCell技術(shù)提交相關(guān)專利申請(qǐng)共有33件卸奉，涉及微孔發(fā)泡工藝以及發(fā)泡設(shè)備結(jié)構(gòu)的研發(fā)，旨在提高超臨界流體在聚合物中的溶解性以及控制超臨界流體的流量颖御。為提高發(fā)泡劑超臨界流體的溶解性榄棵，Trexel公司通過(guò)加入液壓系統(tǒng)、設(shè)置旋轉(zhuǎn)擠壓系統(tǒng)以及在加熱工作缸內(nèi)安裝旋轉(zhuǎn)的螺旋件等方法改進(jìn)潘拱；在超臨界流體計(jì)量控制上疹鳄，Trexel公司給出了在入口閥和出口閥之間設(shè)置儲(chǔ)料缸控制發(fā)泡劑計(jì)量、螺桿上添加超臨界流體的計(jì)量泵等解決手段芦岂”窆基于MuCell工藝的加工成本可降低10%至20%，減少材料消耗并縮短成型周期禽最，成為汽車輕量化的優(yōu)良解決方案腺怯。Demag Ergotech公司在微孔發(fā)泡技術(shù)方面也申請(qǐng)了較多專利袱饭，其早的相關(guān)專利申請(qǐng)是在1995年，申請(qǐng)的25件相關(guān)專利均為螺桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)的技術(shù)改進(jìn)呛占，其專利的商品化產(chǎn)品為Ergocell微孔發(fā)泡技術(shù)虑乖。該技術(shù)的核心是設(shè)置了氣體計(jì)量與混合模塊，使熔體/氣體混合物的均化過(guò)程獨(dú)立于塑化過(guò)程晾虑，獲得的制品具有較低的內(nèi)應(yīng)力疹味，消除了翹曲和縮痕，較適用于汽車內(nèi)飾帜篇。阿博格公司是全球領(lǐng)先的注塑機(jī)制造商糙捺，其在2015年公開(kāi)了Profoam發(fā)泡技術(shù)，該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單笙隙，采用液體發(fā)泡劑洪灯，通過(guò)密封螺桿加料段來(lái)使料斗和塑化裝置之間形成壓力腔，從而使發(fā)泡劑在壓力下引入逃沿。該技術(shù)主要適用于纖維增強(qiáng)發(fā)泡材料婴渡，制得的發(fā)泡塑件多能減重30%。阿博格公司的專利申請(qǐng)量不多凯亮，主要涉及注塑機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)边臼，其中具有顆粒鎖結(jié)構(gòu)的注塑機(jī)是Profoam發(fā)泡工藝的關(guān)鍵技術(shù)。筆者認(rèn)為假消，Trexel柠并、Demag Ergotech等國(guó)外企業(yè)掌握了微孔發(fā)泡工藝的核心技術(shù)，國(guó)內(nèi)企業(yè)在使用相關(guān)技術(shù)時(shí)必然面臨較高的專利許可費(fèi)用富拗。國(guó)內(nèi)注重原料技術(shù)研發(fā)在國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)人中臼予，南京聚隆科技股份有限公司（下稱聚隆科技）和會(huì)通新材料股份有限公司（下稱會(huì)通新材料）的相關(guān)專利申請(qǐng)量多，這兩個(gè)申請(qǐng)人都是以微孔發(fā)泡材料的原料研發(fā)為主啃沪，涉及的技術(shù)均為通過(guò)原料選擇來(lái)提高發(fā)泡材料的熔體強(qiáng)度和流動(dòng)性粘拾，以獲得泡孔均勻、外觀優(yōu)良的微孔發(fā)泡產(chǎn)品创千。

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發(fā)泡塑料發(fā)泡塑料是通過(guò)物理或者化學(xué)的方式使塑料內(nèi)部產(chǎn)生微孔結(jié)構(gòu)而得到的一類塑料缰雇。這種塑料具有質(zhì)輕、隔熱追驴、緩沖械哟、絕緣、防腐殿雪、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)暇咆。幾乎所有的熱固性和熱塑性塑料都能制成發(fā)泡塑料，常見(jiàn)的發(fā)泡塑料有聚苯乙烯、聚氨酯爸业、聚烯烴其骄。三大發(fā)泡塑料對(duì)比聚丙烯微孔發(fā)泡發(fā)泡聚丙烯簡(jiǎn)介發(fā)泡聚丙烯是以聚丙烯為基礎(chǔ)樹(shù)脂制備的發(fā)泡塑料。與常用發(fā)泡塑料相比沃呢，發(fā)泡聚丙烯具有諸多優(yōu)點(diǎn)年栓。發(fā)泡聚丙烯原料由于普通聚丙烯較低的熔體強(qiáng)度無(wú)法保證氣泡增長(zhǎng)時(shí)泡孔壁所承受的拉伸應(yīng)力，所以發(fā)泡用聚丙烯需要采用高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)薄霜。提高聚丙烯熔體強(qiáng)度的方法包括物理共混和化學(xué)改性兩類方法。目前生產(chǎn)高熔體強(qiáng)度聚丙烯原料的廠家有巴塞爾(Basell)纸兔、北歐化工(Borealis)惰瓜、陶氏化學(xué)、韓國(guó)三星汉矿、捌榉唬克森美孚等，具備聚丙烯發(fā)泡技術(shù)的廠家有JSP和Kaneka以及BASF洲拇、Berstorff公司奈揍。國(guó)內(nèi)很多科研院所對(duì)發(fā)泡技術(shù)進(jìn)行了較多研究，部分廠家實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)赋续，如鎮(zhèn)海煉化男翰、燕山石化樹(shù)脂研究所、武漢富蒂亞纽乱，但產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)外相比仍有較大差距蛾绎。發(fā)泡聚丙烯制備工藝發(fā)泡聚丙烯主要有三種制備工藝：高熔體強(qiáng)度聚丙烯發(fā)泡、交聯(lián)聚丙烯發(fā)泡鸦列、共混體系發(fā)泡工藝租冠。發(fā)泡聚丙烯制備關(guān)鍵發(fā)泡聚丙烯產(chǎn)品具有良好的性能和應(yīng)用前景，但技術(shù)開(kāi)發(fā)難度大薯嗤，聚丙烯發(fā)泡工藝關(guān)鍵技術(shù)在于通過(guò)調(diào)整過(guò)程溫度來(lái)控制聚丙烯發(fā)泡穩(wěn)定性和發(fā)泡倍率顽爹。發(fā)泡聚丙烯應(yīng)用領(lǐng)域1.食品包裝發(fā)泡聚丙烯具有良好的可降解性，耐油性好骆姐，這使得它在一次性包裝市場(chǎng)中比難降解的發(fā)泡聚苯乙烯餐具有明顯的優(yōu)勢(shì)镜粤。2.保溫隔熱發(fā)泡聚丙烯材料是一種新型的隔熱材料，耐溫能力強(qiáng)诲锹，通撤比剩可承受溫度范圍在-40～110℃，在短時(shí)間內(nèi)可承受130℃高溫归园。3.汽車行業(yè)發(fā)泡聚丙烯材料近年來(lái)在汽車行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用日趨擴(kuò)大黄虱，可以大幅降低汽車重量，節(jié)省油耗庸诱。4.建筑領(lǐng)域防水保護(hù)材料捻浦、地板緩沖材料晤揣、外墻隔熱材料5.電子包裝6.緩沖包裝7.體育用品8.玩具發(fā)泡聚丙烯主要生產(chǎn)企業(yè)發(fā)泡聚丙烯產(chǎn)品具有良好的性能和應(yīng)用前景，但技術(shù)開(kāi)發(fā)難度很大朱灿，目前國(guó)內(nèi)尚未有其相關(guān)的昧识、可工業(yè)化的產(chǎn)品出現(xiàn)，核心技術(shù)主要掌握在JSP和ANEKA這兩家公司手中盗扒。

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什么是MPP跪楞？MPP又名微孔發(fā)泡聚丙烯，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微米侣灶，泡孔密度大于10的9次方個(gè)/cm3)甸祭。由于材料內(nèi)部大量微米級(jí)泡孔的存在，MPP具有優(yōu)異的減震褥影、緩沖池户、隔熱和吸聲等性能，可廣泛應(yīng)用于包裝凡怎、交通工具校焦、箱包、體育器材等領(lǐng)域统倒，是傳統(tǒng)EVA寨典、PU、PS發(fā)泡材料檐薯、EPE和EPP的佳替代物凝赛。聚丙烯微孔發(fā)泡MPP所需的原料制造MPP一般需要使用高熔體強(qiáng)度聚丙烯(high melt strength PP)。通用的PP由于其是線性的半結(jié)晶聚合物坛缕，加工窗口較窄墓猎，且難以得到封閉的泡孔結(jié)構(gòu)。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赚楚，在高溫高壓下將二氧化碳?xì)怏w導(dǎo)入聚丙烯材料基體毙沾，并誘導(dǎo)其成核、發(fā)泡宠页，形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料左胞。發(fā)泡過(guò)程清潔無(wú)污染，發(fā)泡制品衛(wèi)生環(huán)保举户。發(fā)泡過(guò)程PP材料未發(fā)生交聯(lián)烤宙，因此可回收循環(huán)使用。聚丙烯（PP）本身是無(wú)毒材料俭嘁，是目前嬰兒奶瓶和可微波加熱餐盒的常用材料躺枕。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(jí)要求較高的領(lǐng)域。也可應(yīng)用于兒童拼圖拐云、玩具等對(duì)產(chǎn)品健康要求較高的領(lǐng)域罢猪，代替常用的由AC發(fā)泡劑制造的交聯(lián)PE泡沫，EVA泡沫叉瘩。 PP是半結(jié)晶聚合物膳帕，其熔點(diǎn)一般150~170℃。相比于耐溫只有70~80℃的PE薇缅、PS危彩、PU發(fā)泡材料，MPP的使用溫度可達(dá)120℃泳桦，因此MPP特別適合高溫包裝恬砂、高溫保溫等領(lǐng)域。MPP集增強(qiáng)蓬痒、隔熱和降噪為一體，也特別適用于對(duì)材料輕量化要求較高的領(lǐng)域漆羔，如汽車梧奢、軌道交通，船舶演痒，風(fēng)機(jī)葉片等亲轨。輕質(zhì)高強(qiáng)的MPP厚板作為結(jié)構(gòu)泡沫使用，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結(jié)構(gòu)泡沫如PVC/PU互穿結(jié)構(gòu)泡沫鸟顺、PET結(jié)構(gòu)泡沫等惦蚊，特別是作為三明治夾芯復(fù)合材料的芯材使用。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)下讯嫂，由于泡孔較小蹦锋，微孔發(fā)泡材料的機(jī)械性能損失較小。這意味著使用MPP可以更加節(jié)約材料欧芽，更加降低制品重量和體積莉掂。(2) 由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控，MPP可以被剖切成厚度小于0.1mm的超薄片材千扔，而片材表面不會(huì)穿孔憎妙，可應(yīng)用于微電子器件的包裝(3) 由于表面大量微米級(jí)泡孔的存在，MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板曲楚，提高漫反射率厘唾。(4) 微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內(nèi)氣體的對(duì)流，從而有效降低了由空氣對(duì)流引起的熱傳遞龙誊。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有較低的抚垃、依賴于泡孔結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)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。(6) 同樣由于其微米尺度的泡孔讯柔，MPP具有極佳的表面保護(hù)性能抡蛙，可應(yīng)用于液晶面板等防護(hù)性要求較高的包裝領(lǐng)域。 MPP的阻燃著下游應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大以及性能要求的提升魂迄，對(duì)MPP阻燃要求日益劇增粗截，巴斯夫BASF無(wú)鹵阻燃劑Flamestab?NOR116在MPP中添加量非常低，添加1%即可達(dá)到UL94 VTM-2阻燃等級(jí)捣炬，對(duì)材料的物理性能及發(fā)泡性能幾乎不影響熊昌，NOR116除優(yōu)異的阻燃效果外，它還有出色的光和熱穩(wěn)定性湿酸，以及不與酸性環(huán)境以及含鹵阻燃劑中的酸性成份發(fā)生反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)婿屹。MPP的光老化MPP是一款容易受光老化的產(chǎn)品，巴斯夫光穩(wěn)定劑Tinuvin? XT55在MPP微孔發(fā)泡聚丙烯上能夠達(dá)到非常高效的光老化推溃，延長(zhǎng)MPP長(zhǎng)時(shí)間在戶外暴曬的時(shí)間昂利，防止材料老化降解； BASF Tinuvin? XT55除了優(yōu)異的光老化外铁坎，同時(shí)還具有形態(tài)顆练浼椋化，加工方便硬萍，潔凈扩所，無(wú)粉塵污染等特點(diǎn)。