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與傳統(tǒng)注塑制品相比贫堰，微孔發(fā)泡注塑制品具有質(zhì)量更輕、翹曲和內(nèi)部殘余應(yīng)力更少待牵、尺寸穩(wěn)定性好其屏、成型周期短等一系列優(yōu)點(diǎn)。目前缨该，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偎行，具有操作簡單、效率高贰拿、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件蛤袒，且能耗少，符合節(jié)約材料膨更，降低成本這一發(fā)展理念妙真，滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場(chǎng)化的需求。然而荚守，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)生大量變形珍德，泡孔尺寸分布不均勻，所得制品表面存在大量的氣痕矗漾、銀紋等缺陷锈候，制約了其力學(xué)性能的提高和外觀視覺，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進(jìn)一步應(yīng)用敞贡。國家復(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)的氣體反壓裝置泵琳，利用化學(xué)欠注發(fā)泡工藝研究氣體反壓（GCP）對(duì)微孔注塑過程中發(fā)泡行為的影響。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(diǎn)获列，改善了泡孔的形態(tài)琳钉。實(shí)驗(yàn)方法聚丙烯微孔發(fā)泡將PP、發(fā)泡劑(AC)蛛倦、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)行塑化歌懒。然后打開氣體反壓裝置，在型腔中分別注入固定的GCP為0溯壶，0.2及皂，0.4，0.6且改，0.8 MPa的氣體验烧，隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進(jìn)行發(fā)泡，冷卻后又跛，取出PP發(fā)泡樣品碍拆。GCP對(duì)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(dá)到值慨蓝。隨著GCP從0增加至0.8 MPa感混，熔體內(nèi)部壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa，注射完成后礼烈，隨著氣體的排出弧满，熔體壓力瞬間下降，隨著冷卻收縮此熬，熔體壓力逐漸趨于0 MPa庭呜。由此可知，GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力犀忱，改善欠注發(fā)泡過程中的熔體壓力環(huán)境募谎。 GCP對(duì)泡孔質(zhì)量的影響在沒有施加氣體反壓時(shí)，由于熔體流動(dòng)速率遠(yuǎn)大于泡孔的膨脹速率阴汇，泡孔發(fā)生流動(dòng)剪切變形数冬，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)很大的變形鲫寄，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象吉执，泡孔形貌極不規(guī)則，而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小地来，呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)戳玫。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著GCP的增大未斑，皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小咕宿，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，泡孔之間呈現(xiàn)獨(dú)立分布府阀。當(dāng)GCP達(dá)到0.8 MPa時(shí)缆镣，皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對(duì)較好的圓形形態(tài)，此時(shí)整體泡孔的變形較小试浙。這是因?yàn)镚CP可以有效地降低泡孔在充模過程中受到的流動(dòng)剪切作用董瞻，GCP值越大，泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大田巴，泡孔受到熔體的約束力大钠糊，泡孔不易發(fā)生變形。GCP對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響GCP對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響如下圖所示壹哺〕椋可知，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%管宵；隨著GCP的增大截珍，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高，GCP為0.8 MPa時(shí)箩朴，升高至26.7%岗喉。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%隧饼，這說明GCP可以減小泡孔變形層沈堡，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)燕雁，如下圖所示，泡孔的平均長度隨著GCP的增加鲸拥，整體呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)拐格，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的增大而減小刑赶，由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8 MPa下的0.304泡孔變形度捏浊，即GCP可以減小泡孔長度與寬度的差距，使變形區(qū)的泡孔變形程度減小撞叨。對(duì)不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)金踪，見圖c，隨著GCP的增加牵敷，當(dāng)GCP為0.2 MPa時(shí)泡孔直徑略有減小胡岔，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枷餐。這是因?yàn)镚CP的增大使得熔體的壓力也隨之增大靶瘸，使得泡孔的成核臨界能壘升高，泡孔的成核速率下降，泡孔在充模過程中受到流動(dòng)場(chǎng)的影響減弱怨咪，更多的氣體在卸壓階段促進(jìn)泡孔的生長屋剑，因此熔體壓力越大，泡孔直徑越大诗眨。GCP提高了充模時(shí)的熔體壓力唉匾，有效地降低了泡孔的變形，且隨著GCP的升高匠楚，泡孔直徑增大巍膘，泡孔密度下降，發(fā)泡材料的質(zhì)量減少整體趨于不變油啤。結(jié)論隨著GCP從0增加至0.8 MPa典徘，熔體內(nèi)部的壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa，使充模過程中受流動(dòng)影響的泡孔數(shù)減小益咬，減小了泡孔受到的流動(dòng)剪切力逮诲。隨著GCP的增大，泡孔變形層區(qū)域厚度所占比例從63.7%下降到45.4%幽告，變形層的泡孔的變形度從0.530下降到0.304梅鹦，泡孔的平均長度增大。GCP的增加有效地改善了泡孔形貌冗锁，減小了泡孔變形層的CP增加了熔體流動(dòng)時(shí)的阻力齐唆，提高了注塑充模階段的熔體壓力，使得臨界成核點(diǎn)后移冻河，泡孔的成核長大在充模后進(jìn)行箍邮，進(jìn)而改善了制品泡孔的形貌。

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與傳統(tǒng)注塑制品相比叨叙，微孔發(fā)泡注塑制品具有質(zhì)量更輕锭弊、翹曲和內(nèi)部殘余應(yīng)力更少、尺寸穩(wěn)定性好擂错、成型周期短等一系列優(yōu)點(diǎn)味滞。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钮呀，具有操作簡單剑鞍、效率高、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件爽醋，且能耗少蚁署，符合節(jié)約材料，降低成本這一發(fā)展理念子房，滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場(chǎng)化的需求形用。然而就轧，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，泡孔尺寸分布不均勻田度，所得制品表面存在大量的氣痕妒御、銀紋等缺陷，制約了其力學(xué)性能的提高和外觀視覺镇饺，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進(jìn)一步應(yīng)用乎莉。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，利用化學(xué)欠注發(fā)泡工藝研究氣體反壓（GCP）對(duì)微孔注塑過程中發(fā)泡行為的影響奸笤。研究發(fā)現(xiàn)惋啃，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)，改善了泡孔的形態(tài)监右。丙烯微孔發(fā)泡實(shí)驗(yàn)方法將PP边灭、發(fā)泡劑(AC)、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)行塑化健盒。然后打開氣體反壓裝置绒瘦，在型腔中分別注入固定的GCP為0，0.2扣癣，0.4惰帽，0.6，0.8?MPa的氣體父虑，隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進(jìn)行發(fā)泡该酗，冷卻后，取出PP發(fā)泡樣品士嚎。GCP對(duì)充模過程中熔體壓力的影響熔體注射完后呜魄，熔體壓力瞬間達(dá)到大值。隨著GCP從0增加至0.8?MPa莱衩，熔體內(nèi)部大壓力從1.55?MPa增大到2.16?MPa耕赘，注射完成后，隨著氣體的排出膳殷，熔體壓力瞬間下降，隨著冷卻收縮九火，熔體壓力逐漸趨于0?MPa赚窃。由此可知，GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力岔激，改善欠注發(fā)泡過程中的熔體壓力環(huán)境勒极。CP對(duì)泡孔質(zhì)量的影響在沒有施加氣體反壓時(shí)，由于熔體流動(dòng)速率遠(yuǎn)大于泡孔的膨脹速率虑鼎，泡孔發(fā)生流動(dòng)剪切變形辱匿，導(dǎo)致末端位置的泡孔在皮層區(qū)域受到剪切作用時(shí)間和作用力較大键痛，在流動(dòng)方向上出現(xiàn)很大的變形，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象匾七，泡孔形貌極不規(guī)則絮短，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)昨忆。同時(shí)發(fā)現(xiàn)丁频，隨著GCP的增大，皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小邑贴，熔體內(nèi)部芯層泡孔從橢圓形向規(guī)整圓形形態(tài)轉(zhuǎn)變席里，規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大，泡孔之間呈現(xiàn)獨(dú)立分布拢驾。當(dāng)GCP達(dá)到0.8?MPa時(shí)奖磁，皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對(duì)較好的圓形形態(tài)，此時(shí)整體泡孔的變形較小繁疤。是因?yàn)镚CP可以有效地降低泡孔在充模過程中受到的流動(dòng)剪切作用咖为，GCP值越大，泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大嵌洼，泡孔受到熔體的約束力大案疲，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)的影響如下圖所示麻养『址龋可知，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%鳖昌；隨著GCP的增大备畦，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高，GCP為0.8 MPa時(shí)许昨，升高至26.7%懂盐。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%糕档，這說明GCP可以減小泡孔變形層莉恼，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)速那，如下圖所示俐银，泡孔的平均長度隨著GCP的增加，整體呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)端仰，泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大捶惜，泡孔的變形度隨GCP的增大而減小，由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8?MPa下的0.304泡孔變形度荔烧，即GCP可以減小泡孔長度與寬度的差距吱七，使變形區(qū)的泡孔變形程度減小汽久。對(duì)不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見圖c踊餐，隨著GCP的增加景醇，當(dāng)GCP為0.2?MPa時(shí)泡孔直徑略有減小，但隨著GCP的進(jìn)一步增大市袖，泡孔直徑從36.09?μm增大到41.93?μm啡直。這是因?yàn)镚CP的增大使得熔體的壓力也隨之增大，使得泡孔的成核臨界能壘升高苍碟，泡孔的成核速率下降酒觅，泡孔在充模過程中受到流動(dòng)場(chǎng)的影響減弱，更多的氣體在卸壓階段促進(jìn)泡孔的生長微峰，因此熔體壓力越大舷丹，泡孔直徑越大。

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簡述聚丙烯微孔發(fā)泡新材料(Microcellular Polypropylene foam), 簡稱MPP蜓肆，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微米颜凯，泡孔密度大于10的9次方個(gè)/cm3)。由于材料內(nèi)部大量微米級(jí)泡孔的存在仗扬，MPP具有優(yōu)異的減震症概、緩沖、隔熱和吸聲等性能早芭，可廣泛應(yīng)用于包裝彼城、交通工具、箱包退个、體育器材等領(lǐng)域募壕，是傳統(tǒng)EVA、PU语盈、PS發(fā)泡材料舱馅、EPE和EPP的替代物。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刀荒，在高溫高壓下將二氧化碳?xì)怏w導(dǎo)入聚丙烯材料基體代嗤，并誘導(dǎo)其成核、發(fā)泡缠借，形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料资溃。發(fā)泡過程清潔無污染，發(fā)泡制品衛(wèi)生環(huán)保烈炭。發(fā)泡過程PP材料未發(fā)生交聯(lián)，因此可回收循環(huán)使用宝恶。丙烯（PP）本身是無毒材料符隙，是目前嬰兒奶瓶和可微波加熱餐盒的常用材料趴捅。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)域霹疫。也可應(yīng)用于兒童拼圖拱绑、玩具等對(duì)產(chǎn)品健康要求較高的領(lǐng)域，代替常用的由AC發(fā)泡劑制造的交聯(lián)PE泡沫丽蝎，EVA泡沫猎拨。PP是半結(jié)晶聚合物，其熔點(diǎn)一般150~170℃屠阻。相比于耐溫只有70~80℃的PE红省、PS、PU發(fā)泡材料国觉，MPP的使用溫度可達(dá)120℃吧恃，因此MPP特別適合高溫包裝、高溫保溫等領(lǐng)域麻诀。MPP集增強(qiáng)痕寓、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)域蝇闭，如汽車呻率、軌道交通，船舶呻引，風(fēng)機(jī)葉片等礼仗。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)泡沫苞七、PET結(jié)構(gòu)泡沫等藐守，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)下蹂风，由于泡孔較小卢厂，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)約材料惠啄，更加降低制品重量和體積慎恒。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的超薄片材撵渡，而片材表面不會(huì)穿孔融柬，可應(yīng)用于微電子器件的包裝。(3) 由于表面大量微米級(jí)泡孔的存在趋距，MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板粒氧，提高漫反射率。(4) 微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內(nèi)氣體的對(duì)流节腐，從而有效降低了由空氣對(duì)流引起的熱傳遞外盯。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有較低的摘盆、依賴于泡孔結(jié)構(gòu)的長期穩(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)聲器振膜使用饱苟。(6) 同樣由于其微米尺度的泡孔孩擂，MPP具有極佳的表面保護(hù)性能，可應(yīng)用于液晶面板等防護(hù)性要求較高的包裝領(lǐng)域箱熬。

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年來綜合性能優(yōu)異类垦、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速度快的品種城须。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)蚤认，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，成功開發(fā)了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)化技術(shù)酿傍。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類烙懦。化學(xué)發(fā)泡劑存在化學(xué)殘留赤炒、發(fā)泡過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)臭氧層有破壞作用氯析，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，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全莺褒。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑掩缓，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù)，已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)遵岩，而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)你辣、表面張力和黏度下降、結(jié)晶行為改變等一系列變化尘执，可以制備微孔甚至納米泡孔材料舍哄。丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結(jié)晶聚合物，低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制誊锭，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表悬，可操作窗口窄。因丧靡，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蟆沫。為了攻克這一難題，趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無錫會(huì)通温治、中石化北化院饭庞、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位熬荆，在合適物料體系舟山、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，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)新捏顺。趙玲介紹六孵，在低于流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡，既可突破結(jié)晶的制約幅骄，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”窘瘢基于這一發(fā)泡機(jī)制拆座，他們開發(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，以及能改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑冠息。CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率挪凑，氣泡成核和生長的分段實(shí)施減小了高壓設(shè)備體積;同時(shí)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(jì)逛艰，保證了均勻的壓力場(chǎng)躏碳、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)，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)散怖。利用上述創(chuàng)新技術(shù)菇绵，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬立方米模壓發(fā)泡裝置，實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套镇眷、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4萬~6萬立方米的釜壓發(fā)泡裝置咬最，生產(chǎn)效率提高25%，成品率提高到99%以上欠动，發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)永乌，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元、利稅1.09億元具伍。此外翅雏，該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件、實(shí)用新型專利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文人芽。趙玲表示望几，超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng)，除聚丙烯外啼肩，還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn)橄妆，多種熱塑性聚合物及其復(fù)合材料的中試已經(jīng)完成。采用該技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專用料祈坠，除可應(yīng)用于汽車零部件和內(nèi)飾害碾、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域，還可滿足兒童玩具赦拘、食品慌随、醫(yī)療、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求。由于微孔賦予了聚丙烯獨(dú)特的性能阁猜，聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應(yīng)用于更多的新興領(lǐng)域丸逸，如新能源汽車動(dòng)力電池墊片、5G通信微波中繼天線罩剃袍、高檔汽車音響振膜黄刚、防彈衣背板等。

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核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)：1民效、技術(shù)創(chuàng)新：·成套設(shè)備：自主研發(fā)的超臨界CO2微孔發(fā)泡成套裝備憔维，將化學(xué)工程的技術(shù)手段應(yīng)用于聚合物加工∥沸希·適用性好：工藝適用于多種聚合物材料的微孔發(fā)泡(PP业扒、PA、TPU舒萎、TPAE程储、PVDF…)”矍蓿·控制確：通過宏觀工藝參數(shù)(溫度章鲤、壓力)的確控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)的確控制交煞。2咏窿、性能優(yōu)勢(shì)：·多類別：從彈性體到工程塑料的多種聚合物輕量化材料產(chǎn)品 ∷卣鳎·高性能：充分發(fā)揮多孔結(jié)構(gòu)作用能并配合材料的功能化改性集嵌，實(shí)現(xiàn)材料的高性能化 ∮悖·輕量化：低密度(min) 30kg/m3 根欧。重環(huán)保：純物理發(fā)泡，制程清潔環(huán)保端蛆，產(chǎn)品安全無毒凤粗。聚丙烯微孔發(fā)泡已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的產(chǎn)品種類：1、M-PP：聚丙烯微孔發(fā)泡板材2今豆、M-PVDF：聚偏氟乙烯微孔發(fā)泡板材3嫌拣、M-PA12：尼龍12微孔發(fā)泡板材4、M-TPU：熱塑性聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡板材5呆躲、M-TPEE：熱塑性聚酯彈性體微孔發(fā)泡板材6异逐、M-PEBA：熱塑性聚酰胺彈性體微孔發(fā)泡板材

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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，在滿足汽車零部件性能的同時(shí)插掂，對(duì)零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)灰瞻，目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞腥例。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)介紹了薄壁注塑酝润、物理發(fā)泡燎竖、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)用前景要销。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來构回，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)展疏咐。然而捐凭，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)境污染凳鬓，已經(jīng)成為汽車行業(yè)的研究熱點(diǎn)，其中患民，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)展缩举。運(yùn)用復(fù)合材料來部分取代車身結(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匹颤。在眾多的復(fù)合材料中仅孩，長玻纖增強(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印蓖。與短玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-SGF）相比辽慕，PPLGF在強(qiáng)度、剛度赦肃、翹曲度溅蛉、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)他宛，因此船侧，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種厅各，即熔融浸漬镜撩、溶液浸漬、粉末浸漬队塘、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝袁梗，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粒子的長度一般為8mm～15mm憔古，其中玻纖的含量可達(dá)20%～60%遮怜，粒子中玻纖的保留長度可達(dá)1mm～3mm,如圖1所示，相較于玻纖保留長度僅為0.2mm～0.4mm的PP-SGF材料投放，PPLGF因其內(nèi)部纖維構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)奈泪，可保證產(chǎn)品具有更優(yōu)的力學(xué)性能、抗沖擊性能、耐蠕變性能等特點(diǎn)涝桅，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拜姿。此外，隨著纖維含量的增加冯遂，PP-LGF的性能也隨之提高蕊肥。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，為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量蛤肌，中壁却、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)表皮層裸准。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件展东，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)度及高剛性炒俱，目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料盐肃，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)权悟，可提升儀表板吸能性能砸王，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峦阁，推動(dòng)汽車內(nèi)飾輕量化谦铃。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑、物理發(fā)泡榔昔、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面驹闰，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)品壁厚減薄件豌，在模具中進(jìn)行加工的一種成型方法疮方，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左右茧彤，整體減重可達(dá)約25%骡显。該工藝的投入成本較低，重量優(yōu)勢(shì)明顯曾掂。目前惫谤，該工藝在國內(nèi)和國外合資品牌中，如吉利珠洗、大眾溜歪、上汽、福特等均有應(yīng)用许蓖，一般選擇PPLGF20材料蝴猪，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm调衰。然而，薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問題自阱，首先是該工藝的模具成本較高嚎莉，使用薄壁注塑，成型模具需要采用熱流道設(shè)計(jì)沛豌，熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高趋箩。其次，注塑工藝管控和注塑精度要求高加派，因?yàn)镻P-LGF中長玻纖分布的各向異性叫确，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)定性較差芍锦。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝竹勉，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娄琉，并保持在高壓力下饶米，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车胡，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]，該項(xiàng)技術(shù)早期由麻省理工學(xué)院發(fā)明照瘾，1995年由美國Trexel公司將技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球商品化匈棘。MuCell 工藝優(yōu)勢(shì)為成型周期短、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好析命、翹曲低主卫、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣。MuCell工藝使用超臨界流體鹃愤，可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動(dòng)性簇搅。泡孔成長壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段，縮短成型周期软吐，同時(shí)瘩将，可使壓力分布均勻，有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力凹耙，降低因長玻纖各項(xiàng)異性導(dǎo)致的產(chǎn)品翹曲姿现，增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。另外肖抱，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕备典，微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充，降低材料密度意述，產(chǎn)品重量減輕提佣，較同材質(zhì)實(shí)體吮蛹，重量可降低5%～10%。目前拌屏，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝潮针，骨架產(chǎn)品設(shè)計(jì)壁厚2.4mm，相較于實(shí)心材料重量降低了10%槐壳，此外然低，長城和大眾也有應(yīng)用于此項(xiàng)技術(shù)。MuCell 工藝的缺點(diǎn)是一次性投入高务唐，工藝難度大雳攘，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)枫笛，產(chǎn)品性能會(huì)下降10%左右吨灭，基本滿足性能要求，減重超過8%刑巧，機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降喧兄，不能滿足要求。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%～5%啊楚。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）吠冤，二者均是在注塑過程中，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)泡劑恭理，受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體拯辙，使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)，以降低材料密度颜价，減輕產(chǎn)品重量涯保。其中，core-back工藝因使用了二次開模周伦，相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡夕春，發(fā)泡的倍率更高，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多专挪，產(chǎn)品的減重比更大及志。一般來說，模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡的減重比相比于實(shí)心材料在5%～8%左右寨腔，而core-back工藝可高達(dá)30%～50%困肩，具體根據(jù)退模行程決定。同物理發(fā)泡工藝一樣脆侮，化學(xué)發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應(yīng)用減重的同時(shí)锌畸，減少產(chǎn)品翹曲變形，提升產(chǎn)品穩(wěn)定性靖避，而且二次開模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件潭枣。目前比默，寶馬5系已在儀表板骨架上應(yīng)用了PP-LGF的core-back工藝，產(chǎn)品壁厚由初始1.8mm左右發(fā)泡到3.8mm盆犁，重量降低了約40%命咐，此外大眾的部分車型也已使用模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡工藝。core-back工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴谐岁，開模的周期較長醋奠，模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高，而且該工藝的技術(shù)難度較高伊佃，后期調(diào)試周期較長窜司，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)泡劑較貴航揉，產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯塞祈，減重效果低于薄壁注塑工藝，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝帅涂。