慈溪可降解包裝材料廠家
發(fā)布時(shí)間:2024-04-03 01:04:28慈溪可降解包裝材料廠家
日常生活中,當(dāng)人們購買兒童玩具快耿、家具用品等塑料制品時(shí)囊陡,都會(huì)十分在意其材質(zhì)是否無毒無味芳绩、綠色環(huán)保,近年來綜合性能優(yōu)異关斜、可回收的聚丙烯發(fā)泡材料已成為泡沫塑料家族中的“新寵”示括,日益受到熱捧铺浇,是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種痢畜。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5月19日召開的上海市科技獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上鳍侣,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)目斬獲科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)丁稀。跳轉(zhuǎn)閱讀→化工醫(yī)藥企業(yè)HR注意啦,這里有近千位化學(xué)化工醫(yī)藥專業(yè)的海內(nèi)外本碩博畢業(yè)生等你招聘~聚丙烯微孔發(fā)泡鎖定新材料發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域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(diǎn)領(lǐng)域倚聚,發(fā)泡則是實(shí)現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段线衫。隨著航天航空、國防惑折、能源授账、交通、包裝惨驶、電器白热、運(yùn)動(dòng)器械等行業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)具有優(yōu)異機(jī)械性能和絕熱粗卜、隔音屋确、絕緣、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來越迫切续扔。聚丙烯作為產(chǎn)量大攻臀、增長量快、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一纱昧,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(diǎn)與難點(diǎn)刨啸。2016年,由華東理工大學(xué)牽頭申報(bào)的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目——“聚合物材料的輕量化技術(shù)”獲準(zhǔn)立項(xiàng)识脆。該項(xiàng)目所聚焦的正是運(yùn)用綠色高效發(fā)泡工藝呜投,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。據(jù)趙玲介紹存璃,聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類仑荐。化學(xué)發(fā)泡劑常常存在化學(xué)殘留纵东、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點(diǎn)粘招;物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對(duì)臭氧層有破壞作用,已逐漸被禁止和限制使用偎球;一些新型氟碳?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬?duì)較高或價(jià)格昂貴洒扎,烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全辑甜。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候、火災(zāi)危險(xiǎn)袍冷、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端磷醋,超臨界流體,特別是超臨界CO2發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)胡诗,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)邓线,而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)、表面張力和粘度下降煌恢、結(jié)晶行為改變等一系列變化骇陈,可以制備微孔甚至納米泡孔材料。聚丙烯是結(jié)晶聚合物瑰抵,低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制你雌,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二汛,可操作窗口窄婿崭。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肴颊。為了攻克這一難題氓栈,近年來,華理趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無錫會(huì)通苫昌、中石化北化院颤绕、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位祟身,在合適物料體系奥务、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袜硫,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”等三大技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì):根據(jù)在低于其流動(dòng)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(jī)制氯葬,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/添加劑婉陷;CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率帚称,氣泡成核和生長的分段實(shí)施大幅減小了高壓設(shè)備體積;釜壓發(fā)泡秽澳、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闯睹、溫度場和速度場,成功實(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)担神。
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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)合材料楼吃,在滿足汽車零部件性能的同時(shí),對(duì)零部件減重具有明顯貢獻(xiàn),目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞孩锡。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)狀酷宵,詳細(xì)介紹了薄壁注塑、物理發(fā)泡躬窜、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)概況浇垦,并展望了PP-LGF在儀表板上的應(yīng)用前景。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來荣挨,隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展男韧,汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展。然而垦沉,由此引發(fā)的環(huán)境問題也日益嚴(yán)重煌抒,通過汽車輕量化來降低油耗從而降低環(huán)境污染仍劈,已經(jīng)成為汽車行業(yè)的研究熱點(diǎn)厕倍,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)展贩疙。運(yùn)用復(fù)合材料來部分取代車身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)讹弯、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)合材料中这溅,長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料(PP-LGF)以其低廉的價(jià)格组民、優(yōu)良的力學(xué)性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞。與短玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料(PP-SGF)相比悲靴,PPLGF在強(qiáng)度臭胜、剛度、翹曲度癞尚、耐疲勞耸三、缺口沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢(shì),因此浇揩,使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車零部件可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)重量及成本的降低仪壮。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,即熔融浸漬胳徽、溶液浸漬积锅、粉末浸漬、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝养盗,而在汽車零部件領(lǐng)域主要應(yīng)用的為熔融浸漬法缚陷。熔融浸漬法生產(chǎn)的PP-LGF粒子的長度一般為8mm~15mm,其中玻纖的含量可達(dá)20%~60%往核,粒子中玻纖的保留長度可達(dá)1mm~3mm,如圖1所示箫爷,相較于玻纖保留長度僅為0.2mm~0.4mm的PP-SGF材料,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)性能蝶缀、抗沖擊性能丹喻、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翁都。此外碍论,隨著纖維含量的增加,PP-LGF的性能也隨之提高柄慰。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)飾中的重要部件鳍悠,為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量,中坐搔、高檔車型普遍會(huì)采用軟質(zhì)儀表板藏研,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)的主體部件概行,同時(shí)也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu)蠢挡,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材料凳忙,采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料业踏,在滿足相關(guān)性能的同時(shí),可提升儀表板吸能性能涧卵,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勤家,從而降低儀表板骨架重量,推動(dòng)汽車內(nèi)飾輕量化柳恐。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑伐脖、物理發(fā)泡、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面乐设,介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應(yīng)用讼庇。 2.1 薄壁注塑薄壁注塑工藝是直接將產(chǎn)品壁厚減薄,在模具中進(jìn)行加工的一種成型方法伤提,與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm~3.5mm壁厚的儀表板骨架相比巫俺,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,整體減重可達(dá)約25%肿男。該工藝的投入成本較低介汹,重量優(yōu)勢(shì)明顯。目前舶沛,該工藝在國內(nèi)和國外合資品牌中嘹承,如吉利、大眾如庭、上汽叹卷、福特等均有應(yīng)用,一般選擇PPLGF20材料,設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm~2.5mm骤竹。然而帝牡,薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問題,首先是該工藝的模具成本較高蒙揣,使用薄壁注塑靶溜,成型模具需要采用熱流道設(shè)計(jì),熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高懒震。其次罩息,注塑工藝管控和注塑精度要求高,因?yàn)镻P-LGF中長玻纖分布的各向異性个扰,采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴(yán)重瓷炮,尺寸穩(wěn)定性較差。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝递宅,它是以熱塑性材料為基體唆樊,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如蚜,并保持在高壓力下娇斩,然后部念,通過開關(guān)式射嘴射進(jìn)溫度和壓力較低的模具型腔舞痰,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]土榴,該項(xiàng)技術(shù)早期由麻省理工學(xué)院發(fā)明,1995年由美國Trexel公司將技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球商品化响牛。MuCell 工藝優(yōu)勢(shì)為成型周期短玷禽、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好、翹曲低呀打、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣矢赁。MuCell工藝使用超臨界流體,可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動(dòng)性贬丛。泡孔成長壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段撩银,縮短成型周期,同時(shí)豺憔,可使壓力分布均勻额获,有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力,降低因長玻纖各項(xiàng)異性導(dǎo)致的產(chǎn)品翹曲恭应,增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性抄邀。另外,泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕昼榛,微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充境肾,降低材料密度,產(chǎn)品重量減輕,較同材質(zhì)實(shí)體奥喻,重量可降低5%~10%偶宫。目前,福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝环鲤,骨架產(chǎn)品設(shè)計(jì)壁厚2.4mm读宙,相較于實(shí)心材料重量降低了10%,此外楔绞,長城和大眾也有應(yīng)用于此項(xiàng)技術(shù)结闸。MuCell 工藝的缺點(diǎn)是一次性投入高,工藝難度大酒朵,同時(shí)相關(guān)研究表明桦锄,使用該工藝對(duì)儀表板減重比控制在3%~8%時(shí),產(chǎn)品性能會(huì)下降10%左右蔫耽,基本滿足性能要求结耀,減重超過8%,機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降匙铡,不能滿足要求图甜。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%~5%。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)鳖眼,二者均是在注塑過程中黑毅,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,受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體钦讳,使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)矿瘦,以降低材料密度,減輕產(chǎn)品重量愿卒。其中缚去,core-back工藝因使用了二次開模,相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡琼开,發(fā)泡的倍率更高易结,產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多,產(chǎn)品的減重比更大柜候。一般來說搞动,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,而core-back工藝可高達(dá)30%~50%改橘,具體根據(jù)退模行程決定滋尉。同物理發(fā)泡工藝一樣,化學(xué)發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應(yīng)用減重的同時(shí)飞主,減少產(chǎn)品翹曲變形狮惜,提升產(chǎn)品穩(wěn)定性高诺,而且二次開模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件。目前碾篡,寶馬5系已在儀表板骨架上應(yīng)用了PP-LGF的core-back工藝虱而,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%开泽,此外大眾的部分車型也已使用模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡工藝牡拇。core-back工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴,開模的周期較長穆律,模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高惠呼,而且該工藝的技術(shù)難度較高,后期調(diào)試周期較長峦耘,產(chǎn)品的綜合成本較高剔蹋。模內(nèi)發(fā)泡工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴,產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯辅髓,減重效果低于薄壁注塑工藝泣崩,物理發(fā)泡工藝和core-back工藝。
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塑料化工研究發(fā)展至今洛口,已合成出上千種高分子材料矫付,其中具有工業(yè)價(jià)值的僅百余種,塑料常用的樹脂原料90%以上集中在五大通用樹脂(PE第焰、PP买优、PVC、PS樟遣、ABS)而叼,目前再繼續(xù)合成大批新的高分子材料難度很大,既不經(jīng)濟(jì)也不現(xiàn)實(shí)豹悬。在聚乙烯、聚丙烯塑料改性是目前高分子材料未來發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域液荸,龍樸君整理了這部分的相關(guān)信息瞻佛,供大家參考。深入研究聚合物組成娇钱、結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系伤柄,并在此基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)有的塑料進(jìn)行改性,以制造適用的塑料新材料文搂,已成為發(fā)展塑料工業(yè)的有效途徑之一适刀,全球的改性塑料行業(yè)也因此在近年內(nèi)獲得了長足的發(fā)展。關(guān)于改性的基礎(chǔ)知識(shí)在通用塑料和工程塑料的基礎(chǔ)上煤蹭,通過物理笔喉、化學(xué)取视、機(jī)械等方式,經(jīng)過填充常挚、共混作谭、增強(qiáng)等加工方法,改善塑料的性能或增加功能奄毡,對(duì)塑料的阻燃性折欠、強(qiáng)度、抗沖擊性吼过、韌性等機(jī)械性能得到改善和提高锐秦,使得塑料能適用在特殊的電、磁盗忱、光农猬、熱等環(huán)境條件下。從原料樹脂的生產(chǎn)到多種規(guī)格及品種的改性塑料母料的生產(chǎn)售淡,改性技術(shù)廣泛應(yīng)用于幾乎所有的塑料制品的原材料與成型加工過程中斤葱。如塑料的外觀、透明性揖闸、密度揍堕、精度、加工性汤纸、機(jī)械性能衩茸、化學(xué)性能、電磁性能贮泞、耐腐蝕性能楞慈、耐老化性、耐磨性啃擦、硬度囊蓝、熱性能、阻燃性令蛉、阻隔性等方面聚霜。為了降低塑料制品的成本、改善性能珠叔、提高功能蝎宇,都離不開塑料改性技術(shù)。如何進(jìn)行聚乙烯的改性祷安?1姥芥、不同密度的聚乙烯的共混改性由于市場上的專用原料較少和供應(yīng)的不平衡,促進(jìn)了共混改性技術(shù)的發(fā)展汇鞭。根據(jù)不同的吹塑中空制品的性能要求凉唐,可以通過調(diào)整低庸追、高密度聚乙烯在配方中的不同比例來滿足要求。一般說來熊榛,小型制品锚国、要求較軟的制品、盛放化學(xué)藥品玄坦、洗滌劑之類的容器血筑,低密度聚乙烯的比例應(yīng)該高些,高密度聚乙烯的比例應(yīng)該低些煎楣。當(dāng)然豺总,并不是所有的低、高密度聚乙烯都能用于吹塑中空制品择懂,應(yīng)該從市場上選擇能用于吹塑的塑料材料喻喳,并通過改進(jìn)配方設(shè)計(jì),使制品的性能價(jià)格比達(dá)到優(yōu)困曙。2表伦、不同分子量的高密度聚乙烯共混改性對(duì)于同為高密度聚乙烯材料來說,即使同為可用于吹塑成型的慷丽,可能在密度上相差無幾蹦哼,但從分子量上來說,差別可能較大要糊。樹脂牌號(hào)手冊(cè)上一般對(duì)材料的分子量都沒有標(biāo)出纲熏,而從融體指數(shù)上大致可以看出。在擠出吹塑中空制品時(shí)锄俄,隨著所用吹塑級(jí)的分子量的提高局劲,熔體強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)提高,同時(shí)制品的機(jī)械性能也會(huì)提高奶赠。但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)鱼填,當(dāng)分子量提高到一定程度后,熔體強(qiáng)度和擠出速率反而有下降的趨勢(shì)车柠。出現(xiàn)這種情況后剔氏,對(duì)制品的正常生產(chǎn)將造成不同程度的負(fù)面影響,有時(shí)甚至?xí)l(fā)安全事故竹祷。制品加工時(shí),出現(xiàn)分子量提高羊苟,熔體強(qiáng)度和擠出速率下降的情況塑陵,這與擠出機(jī)螺桿和進(jìn)料段設(shè)計(jì)有較大的關(guān)系。雖然在設(shè)備上改進(jìn)可以取得較為明顯的效果蜡励,但從材料配方上進(jìn)行改進(jìn)更能取得當(dāng)期實(shí)效和減少設(shè)備改造的投資令花。將不同分子量阻桅、不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的聚乙烯按比例共混,對(duì)于改善材料的分子量分布和材料內(nèi)微量添加劑元素的分布大有好處兼都。將它用于擠出吹塑, 往往容易收到較好的效果嫂沉。從制品的化學(xué)性能,機(jī)械性能及生產(chǎn)中的各項(xiàng)工藝性出發(fā)扮碧,可以比較自由的設(shè)計(jì)出各種不同的配方趟章,來滿足各種不同的要求,往往還可達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的慎王。3蚓土、不同品種塑料的共混改性在工廠的現(xiàn)場生產(chǎn)當(dāng)中,往往由于種種原因的限制赖淤,還會(huì)有許多不同的要求蜀漆。比如說采用一些分子量較低的材料來代替分子量較高的塑料原料,不但是市場供應(yīng)狀況的限制咱旱,還有可能是制造成本的要求确丢,比如,在HDPE中加人一定量的PP吐限,就能有效的改善的剛性鲜侥,而且不會(huì)影響的沖擊強(qiáng)度。加入的比例需要根據(jù)產(chǎn)品的要求來確定毯盈。4剃毒、高密度聚乙烯的填充改性技術(shù)在加工塑料制品時(shí),適當(dāng)?shù)募尤敫鞣N不同的填充劑搂赋,不但可以提高塑料制品的剛度和硬度赘阀,同時(shí)也可以大幅度的降低原料成本。單就降低成本這點(diǎn)出發(fā)脑奠,對(duì)許多附加值低的產(chǎn)品來說基公,就值得作深入的研究。就近幾年來塑料制品加工廠填充改性的情況來看宋欺,技術(shù)層次普遍較低轰豆。
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隨著新能源等行業(yè)的快速發(fā)展,發(fā)泡材料得到大規(guī)模應(yīng)用齿诞,因其具有的優(yōu)異機(jī)械性能和無毒(低毒)酸休、絕熱、隔音祷杈、絕緣斑司、緩沖、輕量化等性能但汞,在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用更是帶來了行業(yè)發(fā)展的新契機(jī)宿刮。隨著國民對(duì)于環(huán)保互站、綠色、安全僵缺、舒適要求愈加苛刻胡桃,對(duì)環(huán)境友好型的發(fā)泡技術(shù)和具備可阻燃、可(完全)降解磕潮、可導(dǎo)電等新型發(fā)泡材料受到追捧翠胰,成為國內(nèi)外研究人員的研究熱點(diǎn)。聚丙烯微孔發(fā)泡由華東理工大學(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)目斬獲科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)揉抵,發(fā)的聚丙烯發(fā)泡專用料打破了國外公司的壟斷亡容,聚丙烯微孔發(fā)泡材料不斷地在新興領(lǐng)域成功應(yīng)用,包括新能源汽車動(dòng)力電池墊片等等冤今,引領(lǐng)了高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料的綠色制造和高端應(yīng)用闺兢。發(fā)泡材料具有什么優(yōu)點(diǎn)發(fā)泡材料具有較好防震緩沖、隔音戏罢、隔熱保溫以及阻燃防爆等特性屋谭,其在汽車領(lǐng)域主要用于汽車車載空調(diào)用隔熱泡沫管材、汽車減震龟糕、新能源汽車電池用發(fā)泡硅膠密封墊圈等桐磁。目前大多數(shù)汽車內(nèi)飾材料,如地板讲岁、頂棚我擂、方向盤、汽車座椅等均為聚氨酯類泡沫材料缓艳,這種材料耐候性能較差校摩,易燃且燃燒過程中釋放大量對(duì)人體有害的有毒氣體。隨著國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢(shì)愈加顯著阶淘,對(duì)汽車輕量化提出了更高要求衙吩。特別是在車市持續(xù)萎靡、新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下溪窒,輕量化成為汽車產(chǎn)業(yè)從困境中突圍的重要方向坤塞。整車廠、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領(lǐng)域的布局澈蚌。發(fā)泡材料在新能源汽車領(lǐng)域的新應(yīng)用新能源電動(dòng)汽車的技術(shù)關(guān)鍵在于其高能量密度鋰電池的充放電技術(shù)及安全性能摹芙。鋰電池在使用過程中必須保持絕佳的防水防塵效果,而易發(fā)熱自燃是影響其安全使用的頭等難題宛瞄。在暴雨瘫辩、淺灘、霧霾等極端條件下坛悉,為滿足汽車行駛過程中動(dòng)力電池的密封和緩沖保護(hù)的要求伐厌,特斯拉等美國車企率先將發(fā)泡硅膠這一小眾材料應(yīng)用到動(dòng)力電池上。例如:特斯拉model3電池PACK包為了減輕模組重量裸影、提升安全性挣轨,大量使用有機(jī)硅發(fā)泡灌封材料來保護(hù)單個(gè)電芯,可在一定時(shí)間內(nèi)有限阻止電池包上部熱量傳輸給電芯導(dǎo)致熱失控轩猩。由于特斯拉在動(dòng)力電池組技術(shù)方便的標(biāo)桿作用卷扮,大大加速硅膠發(fā)泡材料在動(dòng)力電池PACK包上的應(yīng)用推廣。聚丙烯微孔發(fā)泡材料技術(shù)在新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下均践,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)域晤锹,微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一。2018年彤委,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)課題鞭铆。日常生活中,當(dāng)人們購買兒童玩具焦影、家具用品等塑料制品時(shí)车遂,都會(huì)十分在意其材質(zhì)是否無毒無味、綠色環(huán)保斯辰,近年來綜合性能優(yōu)異舶担、可回收的聚丙烯發(fā)泡材料已成為泡沫塑料家族中的“新寵”,日益受到熱捧彬呻,是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種衣陶。聚丙烯作為產(chǎn)量大、增長量快闸氮、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一剪况,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(diǎn)與難點(diǎn)。其中湖苞,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)拯欧。聚焦發(fā)泡材料綠色制造新技術(shù)2016年,由華東理工大學(xué)牽頭申報(bào)的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目——“聚合物材料的輕量化技術(shù)”獲準(zhǔn)立項(xiàng)财骨。該項(xiàng)目所聚焦的正是運(yùn)用綠色高效發(fā)泡工藝镐作,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。據(jù)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)專家介紹隆箩,聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類该贾。化學(xué)發(fā)泡劑常常存在化學(xué)殘留捌臊、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點(diǎn)杨蛋;物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對(duì)臭氧層有破壞作用,已逐漸被禁止和限制使用;一些新型氟碳?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬?duì)較高或價(jià)格昂貴逞力,烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全曙寡。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候、火災(zāi)危險(xiǎn)寇荧、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端举庶,超臨界流體,特別是超臨界CO2發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)揩抡,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)户侥,而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)、表面張力和粘度下降峦嗤、結(jié)晶行為改變等一系列變化蕊唐,可以制備微孔甚至納米泡孔材料。聚丙烯是結(jié)晶聚合物烁设,低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制替梨,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署尤,可操作窗口窄耙替。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曹体。了攻克這一難題俗扇,近年來,團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無錫會(huì)通箕别、中石化北化院铜幽、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位串稀,在合適物料體系除抛、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母截,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”等三大技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì):根據(jù)在低于其流動(dòng)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(jī)制到忽,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/添加劑清寇;CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率喘漏,氣泡成核和生長的分段實(shí)施大幅減小了高壓設(shè)備體積;釜壓發(fā)泡华烟、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翩迈、溫度場和速度場,成功實(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)盔夜。目成果利用上述創(chuàng)新技術(shù)负饲,項(xiàng)目已成功建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬立方模壓發(fā)泡裝置堤魁,實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套返十、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4-6萬立方的釜壓發(fā)泡裝置妥泉,生產(chǎn)效率提高25%,成品率提高到99%以上吧慢;發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)涛漂;2016-2018年新增產(chǎn)值3.31億,利稅1.09億检诗。隨著應(yīng)用市場快速開拓,2019年共推廣新建了13套裝置瓢剿,市場占有率高和競爭力強(qiáng)逢慌。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)獲得授權(quán)發(fā)明專利8件、實(shí)用新型專利8件间狂;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文攻泼,“國外同行認(rèn)為我們?nèi)嫦到y(tǒng)地研究了CO2間歇發(fā)泡聚丙烯行為〖螅”科技查新表明忙菠,模壓發(fā)泡的工程化技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平,釜壓發(fā)泡的優(yōu)化與強(qiáng)化技術(shù)具有國內(nèi)外新穎性纺弊。