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與傳統(tǒng)注塑制品相比痊末，微孔發(fā)泡注塑制品具有質(zhì)量更輕秒梅、翹曲和內(nèi)部殘余應(yīng)力更少、尺寸穩(wěn)定性好舌胶、成型周期短等一系列優(yōu)點(diǎn)。目前疮丛，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幔嫂，具有操作簡(jiǎn)單、效率高誊薄、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件履恩，且能耗少，符合節(jié)約材料呢蔫，降低成本這一發(fā)展理念切心，滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場(chǎng)化的需求。然而片吊，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)生大量變形绽昏，泡孔尺寸分布不均勻，所得制品表面存在大量的氣痕俏脊、銀紋等缺陷全谤，制約了其力學(xué)性能的提高和外觀視覺(jué)，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進(jìn)一步應(yīng)用爷贫。家復(fù)合改性聚合物材料工程技術(shù)研究中心的何力團(tuán)隊(duì)采用自主研發(fā)的氣體反壓裝置认然，利用化學(xué)欠注發(fā)泡工藝研究氣體反壓（GCP）對(duì)微孔注塑過(guò)程中發(fā)泡行為的影響。研究發(fā)現(xiàn)漫萄，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(diǎn)卷员，改善了泡孔的形態(tài)。丙烯微孔發(fā)泡實(shí)驗(yàn)方法將PP腾务、發(fā)泡劑(AC)毕骡、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(jìn)行塑化。然后打開(kāi)氣體反壓裝置，在型腔中分別注入固定的GCP為0挺峡，0.2葵孤，0.4，0.6橱赠，0.8?MPa的氣體尤仍，隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹(shù)脂進(jìn)行發(fā)泡，冷卻后狭姨，取出PP發(fā)泡樣品宰啦。GCP對(duì)充模過(guò)程中熔體壓力的影響熔體注射完后，熔體壓力瞬間達(dá)到大值饼拍。隨著GCP從0增加至0.8?MPa赡模，熔體內(nèi)部大壓力從1.55?MPa增大到2.16?MPa，注射完成后师抄，隨著氣體的排出漓柑，熔體壓力瞬間下降，隨著冷卻收縮叨吮，熔體壓力逐漸趨于0?MPa辆布。由此可知，GCP可以明顯地提高熔體充模過(guò)程中的熔體壓力茶鉴，改善欠注發(fā)泡過(guò)程中的熔體壓力環(huán)境锋玲。CP對(duì)泡孔質(zhì)量的影響在沒(méi)有施加氣體反壓時(shí)，由于熔體流動(dòng)速率遠(yuǎn)大于泡孔的膨脹速率涵叮，泡孔發(fā)生流動(dòng)剪切變形惭蹂，導(dǎo)致末端位置的泡孔在皮層區(qū)域受到剪切作用時(shí)間和作用力較大，在流動(dòng)方向上出現(xiàn)很大的變形割粮，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象盾碗，泡孔形貌極不規(guī)則，而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小穆刻，呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)置尔。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著GCP的增大氢伟，皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小榜轿，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，規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大朵锣，泡孔之間呈現(xiàn)獨(dú)立分布谬盐。當(dāng)GCP達(dá)到0.8?MPa時(shí)，皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對(duì)較好的圓形形態(tài)诚些，此時(shí)整體泡孔的變形較小飞傀。是因?yàn)镚CP可以有效地降低泡孔在充模過(guò)程中受到的流動(dòng)剪切作用皇型，GCP值越大，泡孔在遷移過(guò)程中受到熔體壓力越大砸烦，泡孔受到熔體的約束力大弃鸦，泡孔不易發(fā)生變形。GCP對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響CP對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響如下圖所示幢痘』８瘢可知，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(gè)樣品厚度的10.9%颜说；隨著GCP的增大购岗，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高，GCP為0.8 MPa時(shí)门粪，升高至26.7%喊积。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%玄妈，這說(shuō)明GCP可以減小泡孔變形層乾吻，增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍。對(duì)變形層的泡孔變形度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)拟蜻，如下圖所示溶弟，泡孔的平均長(zhǎng)度隨著GCP的增加，整體呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)瞭郑，泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大，泡孔的變形度隨GCP的增大而減小鸭你，由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8?MPa下的0.304泡孔變形度屈张，即GCP可以減小泡孔長(zhǎng)度與寬度的差距，使變形區(qū)的泡孔變形程度減小袱巨。對(duì)不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)阁谆，見(jiàn)圖c，隨著GCP的增加愉老，當(dāng)GCP為0.2?MPa時(shí)泡孔直徑略有減小场绿，但隨著GCP的進(jìn)一步增大，泡孔直徑從36.09?μm增大到41.93?μm嫉入。這是因?yàn)镚CP的增大使得熔體的壓力也隨之增大焰盗，使得泡孔的成核臨界能壘升高，泡孔的成核速率下降咒林，泡孔在充模過(guò)程中受到流動(dòng)場(chǎng)的影響減弱熬拒，更多的氣體在卸壓階段促進(jìn)泡孔的生長(zhǎng)，因此熔體壓力越大垫竞，泡孔直徑越大澎粟。

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利用化學(xué)改性非交聯(lián)法和單螺桿擠出機(jī)蛀序，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。以均聚PP和共聚PP為基礎(chǔ)樹(shù)脂活烙，考察了影響PP發(fā)泡的主要因素（如引發(fā)劑徐裸、發(fā)泡劑的用量、擠出溫度等）啸盏。結(jié)果表明重贺，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，共聚PP為60.00份宫补，過(guò)氧化二特丁烷為0.18份檬姥，過(guò)氧化二異丙苯為0.02份，改性劑為0.50份粉怕，碳酸鈣為0.50份健民，發(fā)泡劑AC為 0.40份。以其制備的微發(fā)泡片材泡孔直徑小于50μｍ贫贝，泡孔密度可達(dá)個(gè)／cm3秉犹。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、耐高溫稚晚、綠色環(huán)保崇堵、易注射成型、成型周期短和成本低等優(yōu)點(diǎn)客燕。隨著汽車輕量化的發(fā)展鸳劳，PP發(fā)泡材料在汽車內(nèi)飾件上的應(yīng)用越來(lái)越多。普通 PP發(fā)泡制品表觀質(zhì)量不理想也搓，僅適用于需表面附皮的高端車赏廓，汽車用PP發(fā)泡材料主要為質(zhì)量更好的 化學(xué)微發(fā)泡材料［1-3］“剩化學(xué)微孔發(fā)泡材料的泡孔是直徑為十幾到數(shù)十微米幔摸，封閉微孔泡以小于50μｍ 為佳。目前國(guó)內(nèi)行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)水平大多在80～350μｍ颤练，國(guó)外也只有美國(guó)既忆、意大利、日本等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能生產(chǎn)嗦玖。本工作利用化學(xué)改性非交聯(lián)法患雇，以均聚PP和共聚PP共混物為基礎(chǔ)樹(shù)脂，采用一步法工藝研制出了性能符合相關(guān)指標(biāo)要求的汽車內(nèi)飾件用 PP 低 倍微發(fā)泡專用料宇挫，以其制備的微發(fā)泡片材泡孔直徑小于50μｍ庆亡，泡孔密度可達(dá)個(gè)／cm3。聚丙烯微孔發(fā)泡１ 試驗(yàn)部分1.1 主要原料 均聚PP（記作 PP1）捞稿，熔體流動(dòng)速率（MFR）為3.0g/（10min）又谋，中國(guó)石化齊魯分公司拼缝；共聚PP（記作PP2），MFR為2.0g/（10min）彰亥，中國(guó)石化齊魯分公司咧七；抗氧劑，168和1010任斋，上海汽巴高橋化學(xué)有限公司继阻；過(guò)氧化二特丁烷（DBP），過(guò)氧化二特丁烷（DBP）废酷，過(guò)氧化二異丙苯（DCP）瘟檩，二乙烯基苯，偶氮二甲酰胺（發(fā)泡劑AC）澈蟆，液體石蠟墨辛，江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司；發(fā)泡改性劑DMS-10趴俘，自制睹簇。1.2 儀器設(shè)備 RC300C型轉(zhuǎn)矩流變儀，德國(guó)HAAKE公 司寥闪；CMT450料試驗(yàn) 機(jī)太惠，天水三斯有限公司；∮25單螺桿擠出機(jī)疲憋，德國(guó)BRABENDER公司凿渊；AH-2奧林巴斯顯微鏡，日本奧林巴斯公司缚柳。1.3 試樣制備工藝 混料：將樹(shù)脂嗽元、過(guò)氧化物、改性劑喂击、抗氧劑、成核劑和發(fā)泡劑按配比稱量淤翔，投入10L高速攪拌機(jī)翰绊，低速混合1min，高速混合2min出料旁壮，料溫不 高于50℃监嗜。擠出發(fā)泡：擠出機(jī)設(shè)置溫度180～200℃，機(jī)頭溫度195℃抡谐，距機(jī)頭30cm 處加壓輥將發(fā)泡片壓平裁奇，取樣待用。1.4 測(cè)試表征拉伸強(qiáng)度按照GB/T1040.3—2006測(cè)試麦撵，采用4型試樣刽肠，拉伸速度為50mm／min溃肪；彎曲強(qiáng)度和彎曲模量按GB/T9341—2000測(cè)試，寬度25mm音五；沖擊強(qiáng)度按GB/T1843—2008測(cè)試惫撰；表觀密度按GB/T6343—2009測(cè)試；泡孔密度按方法測(cè)試躺涝。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(shù)脂厨钻，DBP和DCP不同配比的混合物0.2份做引發(fā)劑，測(cè)試體系的熔體強(qiáng)度和觀察發(fā)泡片質(zhì)量坚嗜，結(jié)果見(jiàn)表1夯膀。DBP/DCP對(duì)發(fā)泡片表面質(zhì)量的影響 注：擠出口模厚度0.6mm，寬度50mm苍蔬。由表1看出诱建，DBP和DCP都能提高PP熔體強(qiáng)度，但片材表面和泡孔均勻性不同银室，隨DCP含量增加涂佃，擠出片材表面質(zhì)量變差，泡孔變得不均勻蜈敢；DCP雖有利于提高熔體強(qiáng)度辜荠，但比例不宜過(guò)大，以不超過(guò)引發(fā)劑總質(zhì)量分 數(shù)20％為宜抓狭。這是由于DCP分解溫度低于PP加工溫度伯病，擠出反應(yīng)時(shí)，DCP和PP還沒(méi)有完全混合均勻就大量分解否过，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量PP自由基午笛，導(dǎo)致 PP部分交聯(lián)，形成局部高強(qiáng)度熔體苗桂，熔體強(qiáng)度的不均勻性導(dǎo)致發(fā)泡不均勻药磺，形成凹凸不平的表面。以PP1/PP2質(zhì)量比2/3共混物做基礎(chǔ)樹(shù)脂煤伟，選取 DBP／DCP質(zhì)量比90/10癌佩，考察引發(fā)劑用量和發(fā)泡性能的關(guān)系，結(jié)果見(jiàn)圖1便锨。1 引發(fā)劑含量與發(fā)泡性能關(guān)系由圖1可看出围辙，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放案；而發(fā)泡材料表觀密度逐漸降低姚建，因此總引發(fā)劑含量不宜低于0.15份。這是由于當(dāng)引發(fā)劑含量低時(shí)吱殉，引發(fā)劑濃度不足掸冤，PP接枝率不高厘托，熔體強(qiáng)度不足，難以包裹住氣體贩虾，泡孔較大催烘，并有部分泡孔破裂，導(dǎo)致發(fā)泡片密度較高缎罢；隨引發(fā)劑含量增加伊群，PP接枝程度提高，熔體強(qiáng)度相應(yīng)增加策精，氣泡在膨脹過(guò)程中舰始，泡壁不易破裂，形成致密均勻的泡孔咽袜，單位體積泡孔數(shù)量增加丸卷，材料密度下降；隨引發(fā)劑含量進(jìn)一步提高询刹，熔體強(qiáng)度高于氣泡膨脹的動(dòng)力谜嫉，使氣泡不能充分膨脹，導(dǎo)致發(fā)泡片密度略有提高凹联。.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)系沐兰。由看出，起初隨發(fā)泡劑AC含量的增加蔽挠，發(fā)泡材料表觀密度降低住闯，泡孔密度提高，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澳淑，部分未分解的發(fā)泡劑在熔體中也起了發(fā)泡成核劑的作用比原。但在發(fā)泡劑含量增加到0.5份時(shí)，發(fā)泡材料表觀密度反而回升杠巡，泡孔密度下降量窘。這是由于隨發(fā)泡劑含量的進(jìn)一步提高，熔體中氣體含量過(guò)多氢拥，氣泡膨脹加劇蚌铜，導(dǎo)致部分泡孔破裂合并，氣體溢出兄一，于是發(fā)泡材料表觀密度又提高，泡孔密度下降识腿。由還可看出出革，發(fā)泡劑的合適用量為0.3～0.5份。

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彈性體材料是指在受到外力或變形時(shí)渡讼，能夠恢復(fù)原狀或者接近原狀的材料骂束。其最基本的特性就是彈性耳璧，即在受到一定的外力作用后能夠發(fā)生彈性變形，然后在去除外力后能夠自動(dòng)恢復(fù)原狀的能力展箱。因此旨枯，彈性體材料在工業(yè)制造、機(jī)械制造和航天混驰、軍事等領(lǐng)域中扮演著重要的角色攀隔。 彈性體材料最典型的代表就是橡膠。橡膠具有較高的彈性和機(jī)械強(qiáng)度栖榨，具有良好的抗拉昆汹、抗壓、抗撕裂和耐磨性能婴栽，適用于制作各種密封圈满粗、彈簧、橡膠管等重要的機(jī)械零部件愚争。除了橡膠之外映皆，還有許多其他的彈性體材料，例如聚合物材料轰枝、彈性泡沫等捅彻，這些材料都具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。由于彈性體材料具有良好的柔韌性和粘性狸膏，因此可以用于制作各種居家用品沟饥、文具用品、玩具等湾戳。此外贤旷，彈性體材料還可以用于醫(yī)療領(lǐng)域中，例如制作假肢和支架等醫(yī)療器械砾脑。在軍事領(lǐng)域中幼驶，彈性體材料可以用于制造坦克履帶、防彈衣和車胎等軍事裝備韧衣，具有重要的戰(zhàn)略意義盅藻。彈性體材料是現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中不可缺少的一種材料，其廣泛應(yīng)用于制造畅铭、機(jī)械氏淑、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域硕噩，為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)假残。隨著新技術(shù)和新材料的不斷涌現(xiàn)，相信彈性體材料的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)更加廣泛。 TPU材料（熱塑性聚氨酯）是一種由聚醚或聚酯多元醇和二異氰酸酯組成的熱塑性彈性體辉懒。它具有優(yōu)異的彈性阳惹、耐磨性、耐油性眶俩、耐化學(xué)性莹汤、耐氧化性和良好的加工性能。由于其優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)颠印，TPU材料被廣泛應(yīng)用于汽車纲岭、運(yùn)動(dòng)鞋、電子產(chǎn)品嗽仪、醫(yī)療器械荒勇、玩具、建筑材料等領(lǐng)域闻坚。 POE材料是一種烯烴共聚物沽翔，其含量一般在20~50%之間。其優(yōu)異的物理性質(zhì)包括良好的伸展性窿凤、回彈性仅偎、耐磨性、耐撕裂性雳殊、防水性和耐氣候性等橘沥。此外，POE材料還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性夯秃，可以在寬廣的溫度和化學(xué)介質(zhì)條件下使用座咆。這些性質(zhì)使得POE材料在各種應(yīng)用領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。其次仓洼，POE材料的制備方法分為物理法和化學(xué)法兩類介陶。物理法主要是采用熔融混合或混合方式將多種材料混合熔融后制成，而化學(xué)法主要是采用聚合反應(yīng)將不同單體聚合成共聚物色建。POE材料的物理和化學(xué)制備方法各有優(yōu)缺點(diǎn)哺呜，具體制備方法應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用要求而定。 TPEE材料（熱塑性聚酯彈性體）是一種由聚酯多元醇箕戳、二酸和丁二酸酯組成的熱塑性彈性體某残。它具有良好的彈性、耐磨性陵吸、耐油性玻墅、耐化學(xué)性、耐氧化性和耐高溫性能壮虫。由于其優(yōu)異的性能澳厢，TPEE材料被廣泛應(yīng)用于汽車、電氣電子、醫(yī)療器械赏酥、玩具、運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域谆构。 彈性體材料的制造工藝十分多樣裸扶，其中最常見(jiàn)的方式就是熱壓模塑和擠出成型。在這些制造過(guò)程中搬素，需要考慮材料的成型條件呵晨、工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等因素，以確保材料具有足夠的彈性和機(jī)械性能熬尺。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展摸屠，在彈性體制造領(lǐng)域中也出現(xiàn)了許多新的制造技術(shù)和新材料，例如反應(yīng)注塑粱哼、液相硅膠等季二，這些新技術(shù)和新材料大大拓寬了彈性體材料的應(yīng)用領(lǐng)域。

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塑料部件在國(guó)內(nèi)汽車上占重量的10%左右揭措，在國(guó)外汽車上達(dá)到了15%至20%胯舷。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)用于儀表板绊含、電機(jī)支架桑嘶、座位板、空調(diào)風(fēng)罩躬充、門嵌飾板等內(nèi)外飾逃顶。聚丙烯使用量占比塑料部件50%以上。讓汽車用上更多的塑料部件充甚，還有很多功課可以開(kāi)展以政。全球微孔發(fā)泡相關(guān)的專利申請(qǐng)，前三位為：美國(guó)津坑、日本妙蔗、德國(guó)。Trexel公司的MuCell技術(shù)是目前為成熟疆瑰、商品化為廣泛的微孔發(fā)泡技術(shù)眉反，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。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)和商品化推廣穆役，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出連續(xù)微孔成型技術(shù)--MuCell寸五。MuCell技術(shù)的核心即采用超臨界流體為發(fā)泡劑，發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔耿币，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)梳杏。聚丙烯微孔發(fā)泡微孔發(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，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競(jìng)相研究的主要課題之一。2018年十性，中石化就將聚丙烯微孔發(fā)泡材料應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)列為重點(diǎn)課題叛溢。國(guó)內(nèi)微孔發(fā)泡材料注重原料技術(shù)研發(fā)。在高校方面劲适，北京化工大學(xué)在微孔發(fā)泡工藝的專利申請(qǐng)量上占有主要地位楷掉，主要發(fā)明人為楊衛(wèi)民課題組和何亞?wèn)|課題組。楊衛(wèi)民課題組的研究方向主要是微孔發(fā)泡專用注射機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)霞势，在專利申請(qǐng)方向上側(cè)重于改進(jìn)螺桿結(jié)構(gòu)和設(shè)置滲透釜來(lái)獲得聚合物熔體/超臨界氣體均相體系烹植。近期，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(guò)程的優(yōu)化和強(qiáng)化”項(xiàng)目斬獲上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)愕贡。北京化工大學(xué)教授草雕、教育部“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授楊衛(wèi)民，華東理工大學(xué)化工學(xué)院院長(zhǎng)固以、聯(lián)合化學(xué)反應(yīng)工程研究所所長(zhǎng)墩虹、教育部“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授趙玲，兩位教授將出席“2020中國(guó)聚烯烴大會(huì)”憨琳，并介紹聚烯烴發(fā)泡技術(shù)與材料開(kāi)發(fā)败晴。國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢(shì)愈加顯著，對(duì)汽車輕量化提出了更高要求栽渴。特別是在車市持續(xù)萎靡尖坤、新能源汽車競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈的情況下，輕量化成為汽車產(chǎn)業(yè)從困境中突圍的重要方向闲擦。整車廠慢味、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領(lǐng)域的布局。汽車輕量化要求更高墅冷，對(duì)聚丙烯微孔發(fā)泡材料的需求正在進(jìn)一步放大纯路！在這個(gè)領(lǐng)域有哪些新的進(jìn)展和要求？有哪些新的技術(shù)研發(fā)寞忿？趙玲教授將在“2020中國(guó)聚烯烴大會(huì)”開(kāi)講驰唬。

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摘要:長(zhǎng)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，在滿足汽車零部件性能的同時(shí)腔彰，對(duì)零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)叫编，目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞。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)狀霹抛，詳細(xì)介紹了薄壁注塑搓逾、物理發(fā)泡、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)概況杯拐，并展望了PP-LGF在儀表板上的應(yīng)用前景霞篡。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來(lái)世蔗，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展朗兵。然而污淋，由此引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題也日益嚴(yán)重，通過(guò)汽車輕量化來(lái)降低油耗從而降低環(huán)境污染余掖，已經(jīng)成為汽車行業(yè)的研究熱點(diǎn)芙沥，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(lái)也取得了較大進(jìn)展浊吏。運(yùn)用復(fù)合材料來(lái)部分取代車身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法救氯。在眾多的復(fù)合材料中找田，長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）以其低廉的價(jià)格、優(yōu)良的力學(xué)性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞着憨。與短玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-SGF）相比墩衙，PPLGF在強(qiáng)度、剛度甲抖、翹曲度漆改、耐疲勞、缺口沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢(shì)准谚，因此挫剑，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。1 長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料性能特點(diǎn)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的制備工藝主要分為5種柱衔，即熔融浸漬樊破、溶液浸漬、粉末浸漬唆铐、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝哲戚，而在汽車零部件領(lǐng)域主要應(yīng)用的為熔融浸漬法。熔融浸漬法生產(chǎn)的PP-LGF粒子的長(zhǎng)度一般為8mm～15mm艾岂，其中玻纖的含量可達(dá)20%～60%顺少，粒子中玻纖的保留長(zhǎng)度可達(dá)1mm～3mm,如圖1所示，相較于玻纖保留長(zhǎng)度僅為0.2mm～0.4mm的PP-SGF材料王浴，PPLGF因其內(nèi)部纖維構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)脆炎，可保證產(chǎn)品具有更優(yōu)的力學(xué)性能、抗沖擊性能氓辣、耐蠕變性能等特點(diǎn)腕窥，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。此外筛婉，隨著纖維含量的增加簇爆，PP-LGF的性能也隨之提高癞松。長(zhǎng)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，為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量入蛆，中响蓉、高檔車型普遍會(huì)采用軟質(zhì)儀表板，即在儀表板骨架表面增加軟質(zhì)表皮層哨毁。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件枫甲，同時(shí)也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu)，因此要求其具有高強(qiáng)度及高剛性扼褪，目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料想幻，采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料，在滿足相關(guān)性能的同時(shí)话浇，可提升儀表板吸能性能脏毯，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，從而降低儀表板骨架重量幔崖，推動(dòng)汽車內(nèi)飾輕量化食店。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑、物理發(fā)泡赏寇、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面吉嫩，介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應(yīng)用。 2.1 薄壁注塑薄壁注塑工藝是直接將產(chǎn)品壁厚減薄嗅定，在模具中進(jìn)行加工的一種成型方法自娩，與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm～3.5mm壁厚的儀表板骨架相比，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左右渠退，整體減重可達(dá)約25%椒功。該工藝的投入成本較低，重量?jī)?yōu)勢(shì)明顯智什。目前动漾，該工藝在國(guó)內(nèi)和國(guó)外合資品牌中，如吉利荠锭、大眾旱眯、上汽、福特等均有應(yīng)用证九，一般選擇PPLGF20材料删豺，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm。然而愧怜，薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問(wèn)題呀页，首先是該工藝的模具成本較高，使用薄壁注塑拥坛，成型模具需要采用熱流道設(shè)計(jì)蓬蝶，熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高尘分。其次，注塑工藝管控和注塑精度要求高丸氛，因?yàn)镻P-LGF中長(zhǎng)玻纖分布的各向異性培愁，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)定性較差缓窜。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝定续，它是以熱塑性材料為基體，通過(guò)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禾锤，并保持在高壓力下私股，然后，通過(guò)開(kāi)關(guān)式射嘴射進(jìn)溫度和壓力較低的模具型腔恩掷，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]倡鲸，該項(xiàng)技術(shù)早期由麻省理工學(xué)院發(fā)明，1995年由美國(guó)Trexel公司將技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球商品化螃成。MuCell 工藝優(yōu)勢(shì)為成型周期短、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好查坪、翹曲低寸宏、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣。MuCell工藝使用超臨界流體偿曙，可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動(dòng)性氮凝。泡孔成長(zhǎng)壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段，縮短成型周期望忆，同時(shí)罩阵，可使壓力分布均勻，有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力启摄，降低因長(zhǎng)玻纖各項(xiàng)異性導(dǎo)致的產(chǎn)品翹曲稿壁，增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。另外歉备，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕傅是，微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充，降低材料密度蕾羊，產(chǎn)品重量減輕喧笔，較同材質(zhì)實(shí)體，重量可降低5%～10%龟再。目前书闸，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝，骨架產(chǎn)品設(shè)計(jì)壁厚2.4mm利凑，相較于實(shí)心材料重量降低了10%浆劲，此外嫌术，長(zhǎng)城和大眾也有應(yīng)用于此項(xiàng)技術(shù)。MuCell 工藝的缺點(diǎn)是一次性投入高梳侨，工藝難度大蛉威，同時(shí)相關(guān)研究表明，使用該工藝對(duì)儀表板減重比控制在3%～8%時(shí)走哺，產(chǎn)品性能會(huì)下降10%左右蚯嫌，基本滿足性能要求，減重超過(guò)8%丙躏，機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降择示，不能滿足要求。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%～5%晒旅。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(kāi)模發(fā)泡工藝（core-back）栅盲，二者均是在注塑過(guò)程中，利用塑料粒子中加入的碳酸氫鈉和碳酸銨類的無(wú)機(jī)發(fā)泡劑废恋，受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體谈秫，使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)，以降低材料密度鱼鼓，減輕產(chǎn)品重量拟烫。其中，core-back工藝因使用了二次開(kāi)模迄本，相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡硕淑，發(fā)泡的倍率更高，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多嘉赎，產(chǎn)品的減重比更大置媳。一般來(lái)說(shuō)，模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡的減重比相比于實(shí)心材料在5%～8%左右公条，而core-back工藝可高達(dá)30%～50%拇囊，具體根據(jù)退模行程決定。同物理發(fā)泡工藝一樣靶橱，化學(xué)發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應(yīng)用減重的同時(shí)寂拆，減少產(chǎn)品翹曲變形，提升產(chǎn)品穩(wěn)定性抓韩，而且二次開(kāi)模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件纠永。目前，寶馬5系已在儀表板骨架上應(yīng)用了PP-LGF的core-back工藝谒拴，產(chǎn)品壁厚由初始1.8mm左右發(fā)泡到3.8mm尝江，重量降低了約40%，此外大眾的部分車型也已使用模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡工藝英上。core-back工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴炭序，開(kāi)模的周期較長(zhǎng)啤覆，模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高，而且該工藝的技術(shù)難度較高惭聂，后期調(diào)試周期較長(zhǎng)窗声，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)泡劑較貴辜纲，產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯笨觅，減重效果低于薄壁注塑工藝，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝耕腾。

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POE是乙烯和辛烯的共聚物见剩，其中共聚單體辛烯（C8H16）的含量為20%-30%。分子結(jié)構(gòu)中辛烯的存在破壞了乙烯的結(jié)晶扫俺，但是同時(shí)也賦予共聚物優(yōu)良的透明性和良好的彈性苍苞。在常溫下乙烯的結(jié)晶作為物理交聯(lián)點(diǎn)，在高溫下乙烯解結(jié)晶使共聚物具有塑性狼纬。窄的分子量分布使POE具有較高的拉伸強(qiáng)度和抗沖擊性等羹呵。由于辛烯的支化作用，使得共聚物的熱敏性大大提高疗琉，大大增強(qiáng)了聚合物的可加工性冈欢。與EPDM和EPR相比，α-烯烴在共聚單體中的比重較小没炒，大大減少了分子骨架上的叔氫原子涛癌，這使得POE的耐熱氧老化性能大大提高犯戏。POE具有優(yōu)異的性能 (特別是高耐熱氧老化性)送火，價(jià)格相對(duì)便宜，因此是一種應(yīng)用前景廣闊的新型彈性體材料先匪。但是POE熱塑性彈性體材料在實(shí)際應(yīng)用中存在的最大問(wèn)題就是熱變形溫度較低（熱變形溫度<80℃）种吸，這大大限制了該材料的應(yīng)用領(lǐng)域。熱塑性彈性體POE在高溫下呀非，乙烯結(jié)晶相的消失坚俗，可能會(huì)導(dǎo)致某些性能（模量、耐溶劑性）等發(fā)生突變岸裙。使用交聯(lián)猖败、填充增強(qiáng)等方法可以大幅度提高該材料的使用溫度并改善其它性能。適當(dāng)?shù)牧蚧w系和補(bǔ)強(qiáng)體系能有效的提高POE硫化膠的性能降允，而且通過(guò)橡塑共混改性的方法恩闻，也可以獲得一種新型POE復(fù)合材料，可期望用其代替某些如EPDM等橡膠改性PP剧董，應(yīng)用于長(zhǎng)期處在高負(fù)荷幢尚、高應(yīng)變破停、高溫等苛刻工作環(huán)境的橡膠制品中。茂金屬聚烯烴彈性體（Metallocene catalyzed polyolefin elastomer）是杜邦-陶氏(DuPont Dow)彈性體公司采用限定幾何構(gòu)型催化技術(shù)(CGCT) 和INSITE 工藝制成的新型聚烯烴彈性體材料尉剩。限定幾何構(gòu)型催化技術(shù)是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的茂金屬技術(shù)之一真慢，它能極其嚴(yán)格的控制材料的分子結(jié)構(gòu)，制得加工性能和使用性能優(yōu)良的所需材料理茎。茂金屬催化劑催化效率高黑界、工藝適應(yīng)性強(qiáng)和制得產(chǎn)品性能優(yōu)異，因此很快進(jìn)入了工業(yè)化階段功蜓。Engage POE具有相對(duì)分子量分布窄园爷、聚合物結(jié)構(gòu)可控、聚合物分子可剪裁等一系列特點(diǎn)式撼，其產(chǎn)品具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能和加工性能童社，具有其它高聚物無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。近來(lái)著隆，新型聚烯烴彈性體Engage POE越來(lái)越受到科研工作者和生產(chǎn)企業(yè)的廣泛關(guān)注扰楼。采用溶液法聚合工藝生產(chǎn)的茂金屬聚乙烯彈性體是在茂金屬催化體系作用下由乙烯和α-烯烴的共聚物，α-烯烴一般為1-己烯和1-辛烯美浦。DOW Chemical公司按照共聚單體含量將POE進(jìn)行分類弦赖，辛烯在共聚單體中含量<20%，密度為0.895g/cm3~0.915g/cm3的彈性體稱為聚烯烴塑性體（POP）浦辨；辛烯在共聚單體中含量>20%蹬竖，在20%-30%之間，密度為0.865~0.895g/cm3流酬，稱為聚烯烴彈性體（POE）商品名為Engage币厕。Exxon化學(xué)公司的彈性體一般特指乙丙橡膠。在聚合過(guò)程POE分子鏈中的樹(shù)脂相（聚乙烯鏈）結(jié)晶區(qū)起到了物理交聯(lián)點(diǎn)的作用芽腾，一定量辛烯的引入削弱了聚乙烯鏈結(jié)晶區(qū)旦装，形成了橡膠相從而成為具有橡膠彈性的無(wú)定型區(qū)，使得POE成為一種性能優(yōu)異的熱塑性彈性體[9]摊滔。微觀結(jié)構(gòu)決定聚合物的宏觀性能阴绢，與傳統(tǒng)聚合方法制備的聚合物相比，聚烯烴彈性體POE具有很窄的分子量分布和短支鏈結(jié)構(gòu)艰躺，因而具有高彈性呻袭、高強(qiáng)度、高伸長(zhǎng)率等優(yōu)異的物理機(jī)械性能和的優(yōu)異的耐低溫性能腺兴。窄的分子量分布使材料在注射和擠出加工過(guò)程中不宜產(chǎn)生撓曲左电，因而POE材料的加工性能優(yōu)異。又由于POE大分子鏈的飽和結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)中所含叔碳原子相對(duì)較少券腔，因而具有優(yōu)異的耐熱老化和抗紫外線性能伏穆。另外，CGCT技術(shù)的應(yīng)用還能夠有效控制在聚合物線形短支鏈支化結(jié)構(gòu)中引入長(zhǎng)支鏈纷纫，使材料的透明度提高枕扫，同時(shí)有效的改善了聚合物的加工流變性能。