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簡述聚丙烯微孔發(fā)泡新材料(Microcellular Polypropylene foam), 簡稱MPP肄扎，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微米墨林，泡孔密度大于10的9次方個/cm3)赁酝。由于材料內(nèi)部大量微米級泡孔的存在，MPP具有優(yōu)異的減震旭等、緩沖酌呆、隔熱和吸聲等性能，可廣泛應(yīng)用于包裝搔耕、交通工具隙袁、箱包、體育器材等領(lǐng)域弃榨，是傳統(tǒng)EVA菩收、PU、PS發(fā)泡材料鲸睛、EPE和EPP的替代物娜饵。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氣體導(dǎo)入聚丙烯材料基體官辈，并誘導(dǎo)其成核箱舞、發(fā)泡，形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料拳亿。發(fā)泡過程清潔無污染晴股，發(fā)泡制品衛(wèi)生環(huán)保。發(fā)泡過程PP材料未發(fā)生交聯(lián)风瘦，因此可回收循環(huán)使用队魏。丙烯（PP）本身是無毒材料，是目前嬰兒奶瓶和可微波加熱餐盒的常用材料万搔。清潔衛(wèi)生的MPP特別適合于醫(yī)療器械胡桨、食品等包裝材料衛(wèi)生等級要求較高的領(lǐng)域。也可應(yīng)用于兒童拼圖瞬雹、玩具等對產(chǎn)品健康要求較高的領(lǐng)域昧谊，代替常用的由AC發(fā)泡劑制造的交聯(lián)PE泡沫，EVA泡沫酗捌。PP是半結(jié)晶聚合物呢诬，其熔點一般150~170℃。相比于耐溫只有70~80℃的PE胖缤、PS尚镰、PU發(fā)泡材料，MPP的使用溫度可達120℃哪廓，因此MPP特別適合高溫包裝狗唉、高溫保溫等領(lǐng)域。MPP集增強涡真、隔熱和降噪為一體分俯，也特別適用于對材料輕量化要求較高的領(lǐng)域肾筐，如汽車、軌道交通缸剪，船舶吗铐，風(fēng)機葉片等。輕質(zhì)高強的MPP厚板作為結(jié)構(gòu)泡沫使用杏节，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結(jié)構(gòu)泡沫如PVC/PU互穿結(jié)構(gòu)泡沫唬渗、PET結(jié)構(gòu)泡沫等，特別是作為三明治夾芯復(fù)合材料的芯材使用拢锹。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)下谣妻，由于泡孔較小，微孔發(fā)泡材料的機械性能損失較小卒稳。這意味著使用MPP可以更加節(jié)約材料蹋半，更加降低制品重量和體積。2) 由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控充坑，MPP可以被剖切成厚度小于0.1mm的超薄片材减江，而片材表面不會穿孔，可應(yīng)用于微電子器件的包裝捻爷。(3) 由于表面大量微米級泡孔的存在辈灼，MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板，提高漫反射率也榄。(4) 微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內(nèi)氣體的對流巡莹，從而有效降低了由空氣對流引起的熱傳遞。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有較低的甜紫、依賴于泡孔結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定的低導(dǎo)熱系數(shù)降宅。(5) 輕質(zhì)高強的MPP片材適合于作為揚聲器振膜使用。(6) 同樣由于其微米尺度的泡孔囚霸，MPP具有極佳的表面保護性能腰根，可應(yīng)用于液晶面板等防護性要求較高的包裝領(lǐng)域。

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與傳統(tǒng)注塑制品相比拓型，微孔發(fā)泡注塑制品具有質(zhì)量更輕额嘿、翹曲和內(nèi)部殘余應(yīng)力更少、尺寸穩(wěn)定性好劣挫、成型周期短等一系列優(yōu)點册养。目前，欠注發(fā)泡成型是微孔注塑技術(shù)中應(yīng)用為廣泛的工藝之一压固，具有操作簡單捕儒、效率高、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件，且能耗少刘莹，符合節(jié)約材料，降低成本這一發(fā)展理念焚刚，滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場化的需求点弯。然而，欠注發(fā)泡成型工藝也存在發(fā)泡制品內(nèi)部泡孔易發(fā)生大量變形矿咕，泡孔尺寸分布不均勻抢肛，所得制品表面存在大量的氣痕、銀紋等缺陷碳柱，制約了其力學(xué)性能的提高和外觀視覺捡絮，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進一步應(yīng)用。家復(fù)合改性聚合物材料工程技術(shù)研究中心的何力團隊采用自主研發(fā)的氣體反壓裝置莲镣，利用化學(xué)欠注發(fā)泡工藝研究氣體反壓（GCP）對微孔注塑過程中發(fā)泡行為的影響福稳。研究發(fā)現(xiàn)，采用氣體反壓可以減少發(fā)泡注塑制品的泡孔變形以及不均勻等缺點瑞侮，改善了泡孔的形態(tài)的圆。丙烯微孔發(fā)泡實驗方法將PP、發(fā)泡劑(AC)半火、發(fā)泡助劑[Zn(St)2／ZnO]按照98.5∶1∶0.5的比例混合均勻后加入料筒中進行塑化越妈。然后打開氣體反壓裝置，在型腔中分別注入固定的GCP為0钮糖，0.2梅掠，0.4，0.6店归，0.8?MPa的氣體阎抒，隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進行發(fā)泡，冷卻后娱节，取出PP發(fā)泡樣品挠蛉。GCP對充模過程中熔體壓力的影響熔體注射完后，熔體壓力瞬間達到大值肄满。隨著GCP從0增加至0.8?MPa谴古，熔體內(nèi)部大壓力從1.55?MPa增大到2.16?MPa，注射完成后稠歉，隨著氣體的排出掰担，熔體壓力瞬間下降，隨著冷卻收縮怒炸，熔體壓力逐漸趨于0?MPa带饱。由此可知，GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力，改善欠注發(fā)泡過程中的熔體壓力環(huán)境勺疼。CP對泡孔質(zhì)量的影響在沒有施加氣體反壓時教寂，由于熔體流動速率遠大于泡孔的膨脹速率，泡孔發(fā)生流動剪切變形执庐，導(dǎo)致末端位置的泡孔在皮層區(qū)域受到剪切作用時間和作用力較大酪耕，在流動方向上出現(xiàn)很大的變形，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象轨淌，泡孔形貌極不規(guī)則迂烁，而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小，呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)递鹉。同時發(fā)現(xiàn)盟步，隨著GCP的增大，皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小躏结，熔體內(nèi)部芯層泡孔從橢圓形向規(guī)整圓形形態(tài)轉(zhuǎn)變却盘，規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大，泡孔之間呈現(xiàn)獨立分布窜觉。當(dāng)GCP達到0.8?MPa時谷炸，皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對較好的圓形形態(tài)，此時整體泡孔的變形較小禀挫。是因為GCP可以有效地降低泡孔在充模過程中受到的流動剪切作用旬陡，GCP值越大，泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大语婴，泡孔受到熔體的約束力大描孟，泡孔不易發(fā)生變形。GCP對結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響CP對泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響如下圖所示砰左∧湫眩可知，在常壓下泡孔的非變形層(也就是規(guī)則泡孔區(qū))厚度僅占整個樣品厚度的10.9%缠导；隨著GCP的增大廉羔，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高，GCP為0.8 MPa時僻造，升高至26.7%憋他。而泡孔變形層區(qū)域厚度所占比例隨著GCP的增大而大幅度下降，從63.7%下降到45.4%髓削，這說明GCP可以減小泡孔變形層竹挡，增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍。對變形層的泡孔變形度進行統(tǒng)計立膛，如下圖所示揪罕，泡孔的平均長度隨著GCP的增加梯码，整體呈現(xiàn)減小的趨勢，泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大好啰，泡孔的變形度隨GCP的增大而減小轩娶，由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8?MPa下的0.304泡孔變形度，即GCP可以減小泡孔長度與寬度的差距坎怪，使變形區(qū)的泡孔變形程度減小罢坝。對不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進行統(tǒng)計，見圖c搅窿，隨著GCP的增加，當(dāng)GCP為0.2?MPa時泡孔直徑略有減小隙券，但隨著GCP的進一步增大男应，泡孔直徑從36.09?μm增大到41.93?μm。這是因為GCP的增大使得熔體的壓力也隨之增大娱仔，使得泡孔的成核臨界能壘升高沐飘，泡孔的成核速率下降，泡孔在充模過程中受到流動場的影響減弱牲迫，更多的氣體在卸壓階段促進泡孔的生長耐朴，因此熔體壓力越大，泡孔直徑越大盹憎。

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當(dāng)熱塑性聚氨酯聚合物在1950年代問世時筛峭，TPE成為商業(yè)現(xiàn)實。在1960年代陪每，苯乙烯嵌段共聚物問世影晓，在1970年代，各種TPE出現(xiàn)檩禾。TPE的全球使用量（1990年為680000噸/年）以每年約9%的速度增長挂签。由于聚苯乙烯和聚丁二烯之間的不相容性，苯乙烯-丁二烯材料具有兩相微觀結(jié)構(gòu)塊盼产，前者根據(jù)確切的成分分成球體或棒饵婆。由于聚苯乙烯含量低，該材料具有彈性戏售，聚丁二烯的特性占主導(dǎo)地位侨核。通常，它們提供比傳統(tǒng)交聯(lián)橡膠更廣泛的性能蜈项，因為其成分可以變化以適應(yīng)最終的構(gòu)造目標(biāo)芹关。嵌段共聚物很有趣，因為它們可以“微相分離”以形成周期性納米結(jié)構(gòu)紧卒，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）嵌段共聚物侥衬。這種聚合物被稱為Kraton，用于鞋底和粘合劑。由于微細結(jié)構(gòu)轴总，需要透射電子顯微鏡（TEM）來檢查結(jié)構(gòu)直颅。丁二烯基質(zhì)用四氧化鋨染色以在圖像中提供對比度。該材料是通過活性聚合制成的怀樟，因此塊體幾乎是單分散的功偿，因此有助于形成非常規(guī)則的微觀結(jié)構(gòu)。由于大多數(shù)聚合物彼此不相容往堡，形成嵌段聚合物通常會導(dǎo)致相分離械荷，并且自從引入SBS嵌段聚合物以來，該原理已被廣泛采用虑灰，特別是在其中一種嵌段是高度結(jié)晶的情況下吨瞎。不相容規(guī)則的一個例外是Noryl材料，其中聚苯乙烯和聚苯醚或PPO相互形成連續(xù)共混物穆咐。其他TPE具有結(jié)晶域颤诀，其中一種嵌段與相鄰鏈中的其他嵌段共結(jié)晶，例如在共聚酯橡膠中对湃，實現(xiàn)與SBS嵌段聚合物相同的效果崖叫。取決于嵌段長度，由于較高的晶體熔點拍柒，域通常比后者更穩(wěn)定心傀。該點決定了材料成型所需的加工溫度，以及產(chǎn)品的最終使用溫度斤儿。這樣的材料包括Hytrel剧包，一種聚酯-聚醚共聚物和Pebax，一種尼龍或聚酰胺-聚醚共聚物往果。熱塑性彈性體（TPE）疆液，有時也稱為熱塑性橡膠，是一類共聚物或聚合物（通常是塑料和橡膠）的物理混合物陕贮，由具有熱塑性和彈性體特性的材料組成堕油。雖然大多數(shù)彈性體是熱固性塑料，但相比之下肮之，熱塑性塑料在制造中相對容易使用掉缺，例如通過注塑成型。熱塑性彈性體顯示出橡膠材料和塑料材料的典型優(yōu)勢戈擒。使用熱塑性彈性體的好處是能夠拉伸到適度的伸長率并恢復(fù)到接近原始形狀的能力眶明，從而比其他材料具有更長的使用壽命和更好的物理范圍。熱固性彈性體和熱塑性彈性體之間的主要區(qū)別在于其結(jié)構(gòu)中的交聯(lián)鍵類型筐高。事實上搜囱，交聯(lián)是賦予高彈性性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)因素丑瞧。類型商業(yè)TPE有六類通用類別（名稱符合ISO18064）：苯乙烯嵌段共聚物，TPS（TPE-s）蜀肘；熱塑性聚烯烴彈性體绊汹；熱塑性硫化橡膠，TPV（TPE-v或TPV）扮宠；熱塑性聚氨酯西乖，TPU（TPU）；熱塑性共聚酯坛增，TPC（TPE-E）获雕；熱塑性聚酰胺，TPA（TPE-A）收捣；未分類的熱塑性彈性體典鸡，TPZ。來自嵌段共聚物組的TPE材料的例子包括CAWITON坏晦、THERMOLASTK、THERMOLASTM嫁乘、Arnitel昆婿、Hytrel、Dryflex蜓斧、Mediprene仓蛆、Kraton、Pibiflex挎春、Sofprene和Laprene看疙。這些苯乙烯嵌段共聚物（TPE-s）中有CAWITON、THERMOLASTK直奋、THERMOLASTM能庆、Sofprene、Dryflex和Laprene脚线。Laripur搁胆、Desmopan或Elastollan是熱塑性聚氨酯（TPU）的例子。Sarlink邮绿、Santoprene渠旁、Termoton、Solprene船逮、THERMOLASTV顾腊、Vegaprene、或Forprene是TPV材料的例子挖胃。熱塑性烯烴彈性體（TPO）化合物的例子是For-TecE或Engage杂靶。Ninjaflex用于3D打印梆惯。為了符合熱塑性彈性體的資格，材料必須具有以下三個基本特征：1.拉伸到適度伸長的能力伪煤。2.并在消除應(yīng)力后恢復(fù)到接近其原始形狀的狀態(tài).3.可在高溫下作為熔體加工,沒有明顯的蠕變加袋。TPE用于傳統(tǒng)彈性體無法提供產(chǎn)品所需物理性能范圍的地方。這些材料在汽車領(lǐng)域和家用電器領(lǐng)域有大量應(yīng)用抱既。2014年职烧，TPE的全球市場規(guī)模達到約167億美元。大約40%的TPE產(chǎn)品用于汽車制造防泵。例如蚀之，共聚酯TPE用于雪地摩托軌道，其中剛度和耐磨性非常重要捷泞。熱塑性烯烴（TPO）越來越多地用作屋頂材料足删。TPE也廣泛用于導(dǎo)管尼龍嵌段共聚物為患者提供了一系列理想的柔軟度。熱塑性有機硅和烯烴混合物用于擠出玻璃滑道和動態(tài)擋風(fēng)雨條汽車型材锁右。苯乙烯嵌段共聚物因其易于加工而用于鞋底失受，并廣泛用作粘合劑。 由于在對各種熱塑性基材進行雙組分注塑成型方面具有無與倫比的能力咏瑟，工程TPS材料還涵蓋了從汽車市場到消費品和醫(yī)療產(chǎn)品的廣泛技術(shù)應(yīng)用拂到。例如，柔軟的抓握表面码泞、設(shè)計元素兄旬、背光開關(guān)和表面，以及密封件余寥、墊圈或阻尼元件领铐。TPE通常用于制造汽車性能應(yīng)用的懸架襯套，因為與常規(guī)橡膠襯套相比宋舷，它具有更大的抗變形能力绪撵。由于改性塑料樹脂的功能、成本效益和適應(yīng)性肥缔，熱塑性塑料在供暖莲兢、通風(fēng)和空調(diào)（HVAC）行業(yè)經(jīng)歷了增長成各種蓋子、風(fēng)扇和外殼续膳。TPE還可用于醫(yī)療設(shè)備改艇、電纜護套和內(nèi)絕緣、性玩具和一些耳機電纜坟岔。 不僅用于工業(yè)用途谒兄，還用于運動鞋和背包等消費品。您可以在許多運動和戶外品牌產(chǎn)品中看到基于TPE的材料“ARIAPRENE”社付。2021年承疲，全新的TPE回收理念問世邻耕，稱為APTERRA，它是GRS（全球回收標(biāo)準(zhǔn)）收集和再生泡沫織物廠廢料燕鸽，因為每次生產(chǎn)運行總是有20%的廢料兄世。

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央廣網(wǎng)上海9月17日消息（記者唐奇云 通訊員張婷）日常生活中，當(dāng)人們購買兒童玩具啊研、家具用品等塑料制品時御滩，都會十分在意其材質(zhì)是否無毒無味、綠色環(huán)保党远，近年來綜合性能優(yōu)異削解、可回收及易降解的聚丙烯發(fā)泡材料已成為泡沫塑料家族中的“新寵”，日益受到熱捧沟娱，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種氛驮。超臨界CO2（二氧化碳）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)。在第22屆工博會高校展區(qū)济似，華東理工大學(xué)化工學(xué)院教授趙玲領(lǐng)銜的“高性能輕量化聚合物材料的綠色高效制備”項目矫废，聚焦的正是輕量化聚丙烯發(fā)泡材料的綠色制造和高端應(yīng)用。該項目也是2019年度上海市科技進步獎一等獎項目砰蠢。聚丙烯微孔發(fā)泡無水發(fā)泡制備聚合物珠粒實驗裝置（央廣網(wǎng)發(fā) 華東理工大學(xué)供圖）鎖定新材料發(fā)展重點領(lǐng)域磷脯，布局綠色制造新技術(shù)輕量化材料已是我國新材料發(fā)展重點領(lǐng)域，發(fā)泡則是實現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段娩脾。隨著航天航空、國防打毛、能源柿赊、交通、包裝幻枉、電器碰声、運動器械等行業(yè)的快速發(fā)展，對具有優(yōu)異機械性能和絕熱熬甫、隔音胰挑、絕緣、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來越迫切椿肩。聚丙烯作為產(chǎn)量大瞻颂、增長量快、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一郑象，其高品質(zhì)發(fā)泡材料的綠色制備一直是聚合物發(fā)泡領(lǐng)域的熱點與難點贡这。016年，由華東理工大學(xué)牽頭申報的國家重點研發(fā)計劃“重點基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”重點專項項目——“聚合物材料的輕量化技術(shù)”獲準(zhǔn)立項厂榛，該項目所聚焦的正是運用綠色高效發(fā)泡工藝盖矫，開展聚合物輕量化的應(yīng)用基礎(chǔ)—共性技術(shù)—產(chǎn)業(yè)化示范的“一條鏈?zhǔn)健毖邪l(fā)工作丽惭。據(jù)趙玲介紹，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類辈双≡鹛停化學(xué)發(fā)泡劑常常存在化學(xué)殘留、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點湃望；物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用换衬，已逐漸被禁止和限制使用；一些新型氟碳氫化合物的全球變暖潛能值仍相對較高喜爷，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全冗疮。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候、火災(zāi)危險檩帐、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端术幔，超臨界流體，特別是超臨界CO2湃密，發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)诅挑，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)，而且CO2進入聚合物后會引起熔點泛源、表面張力和粘度下降拔妥、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达箍。聚丙烯是結(jié)晶聚合物没龙，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)品缎玫；高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔硬纤，可操作窗口窄。因此赃磨，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筝家。為了攻克這一難題，近年來華理趙玲團隊聯(lián)合無錫會通邻辉、中石化北化院溪王、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位值骇，在合適物料體系莹菱、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吱瘩，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)實現(xiàn)高效規(guī)模制備”等三大技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢：根據(jù)在低于其流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡既可以突破結(jié)晶的制約又能保證發(fā)泡材料微孔結(jié)構(gòu)和外形尺寸的穩(wěn)定成型這一發(fā)泡機制芒珠，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，以及能有效改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑搅裙；CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率皱卓，氣泡成核和生長的分段實施大幅減小了高壓設(shè)備體積裹芝；釜壓發(fā)泡、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)計保證了均勻的壓力場娜汁、溫度場和速度場嫂易，成功實現(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)。