江蘇PBAT發(fā)泡材料定制

與傳統(tǒng)注塑制品相比陨倡，微孔發(fā)泡注塑制品具有質(zhì)量更輕敛滋、翹曲和內(nèi)部殘余應(yīng)力更少、尺寸穩(wěn)定性好兴革、成型周期短等一系列優(yōu)點(diǎn)绎晃。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杂曲，具有操作簡單庶艾、效率高、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件解阅，且能耗少落竹，符合節(jié)約材料，降低成本這一發(fā)展理念货抄，滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場化的需求。然而朱转，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)生大量變形蟹地，泡孔尺寸分布不均勻，所得制品表面存在大量的氣痕藤为、銀紋等缺陷怪与，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)用缅疟。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)的氣體反壓裝置分别，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。研究發(fā)現(xiàn)存淫，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)耘斩，改善了泡孔的形態(tài)。實(shí)驗(yàn)方法聚丙烯微孔發(fā)泡將PP桅咆、發(fā)泡劑(AC)括授、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。然后打開氣體反壓裝置，在型腔中分別注入固定的GCP為0荚虚，0.2薛夜，0.4，0.6版述，0.8 MPa的氣體梯澜，隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進(jìn)行發(fā)泡，冷卻后渴析，取出PP發(fā)泡樣品晚伙。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(dá)到值檬某。隨著GCP從0增加至0.8 MPa撬腾，熔體內(nèi)部壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa，注射完成后恢恼，隨著氣體的排出民傻，熔體壓力瞬間下降，隨著冷卻收縮场斑，熔體壓力逐漸趨于0 MPa漓踢。由此可知，GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力漏隐，改善欠注發(fā)泡過程中的熔體壓力環(huán)境喧半。 GCP對泡孔質(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青责，泡孔發(fā)生流動(dòng)剪切變形挺据，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)很大的變形脖隶，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象扁耐，泡孔形貌極不規(guī)則，而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小产阱，呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)婉称。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著GCP的增大构蹬，皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小王暗，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)域所占比例增大庄敛，泡孔之間呈現(xiàn)獨(dú)立分布俗壹。當(dāng)GCP達(dá)到0.8 MPa時(shí)，皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對較好的圓形形態(tài)铐姚，此時(shí)整體泡孔的變形較小策肝。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)剪切作用肛捍，GCP值越大，泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大之众，泡孔受到熔體的約束力大拙毫，泡孔不易發(fā)生變形。GCP對泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響GCP對泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響如下圖所示棺禾∽禾悖可知，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%膘婶；隨著GCP的增大缺前，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高，GCP為0.8 MPa時(shí)悬襟，升高至26.7%衅码。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%脊岳，這說明GCP可以減小泡孔變形層逝段，增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍。對變形層的泡孔變形度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)割捅，如下圖所示奶躯，泡孔的平均長度隨著GCP的增加，整體呈現(xiàn)減小的趨勢亿驾，泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大嘹黔，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泡孔變形度莫瞬，即GCP可以減小泡孔長度與寬度的差距儡蔓，使變形區(qū)的泡孔變形程度減小。對不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)疼邀，見圖c浙值，隨著GCP的增加，當(dāng)GCP為0.2 MPa時(shí)泡孔直徑略有減小檩小，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烟勋。這是因?yàn)镚CP的增大使得熔體的壓力也隨之增大规求，使得泡孔的成核臨界能壘升高，泡孔的成核速率下降卵惦，泡孔在充模過程中受到流動(dòng)場的影響減弱阻肿，更多的氣體在卸壓階段促進(jìn)泡孔的生長，因此熔體壓力越大沮尿，泡孔直徑越大丛塌。GCP提高了充模時(shí)的熔體壓力较解，有效地降低了泡孔的變形，且隨著GCP的升高赴邻，泡孔直徑增大印衔，泡孔密度下降，發(fā)泡材料的質(zhì)量減少整體趨于不變姥敛。結(jié)論隨著GCP從0增加至0.8 MPa奸焙，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)減小彤敛，減小了泡孔受到的流動(dòng)剪切力与帆。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%墨榄，變形層的泡孔的變形度從0.530下降到0.304玄糟，泡孔的平均長度增大。GCP的增加有效地改善了泡孔形貌袄秩，減小了泡孔變形層的CP增加了熔體流動(dòng)時(shí)的阻力阵翎，提高了注塑充模階段的熔體壓力，使得臨界成核點(diǎn)后移播揪，泡孔的成核長大在充模后進(jìn)行贮喧，進(jìn)而改善了制品泡孔的形貌。

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隨著新能源等行業(yè)的快速發(fā)展猪狈，發(fā)泡材料得到大規(guī)模應(yīng)用箱沦，因其具有的優(yōu)異機(jī)械性能和無毒（低毒）、絕熱雇庙、隔音谓形、絕緣、緩沖疆前、輕量化等性能寒跳，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)。隨著國民對于環(huán)保竹椒、綠色童太、安全、舒適要求愈加苛刻胸完，對環(huán)境友好型的發(fā)泡技術(shù)和具備可阻燃书释、可（完全）降解、可導(dǎo)電等新型發(fā)泡材料受到追捧赊窥，成為國內(nèi)外研究人員的研究熱點(diǎn)爆惧。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)，發(fā)的聚丙烯發(fā)泡專用料打破了國外公司的壟斷锨能，聚丙烯微孔發(fā)泡材料不斷地在新興領(lǐng)域成功應(yīng)用扯再，包括新能源汽車動(dòng)力電池墊片等等芍耘，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。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熄阻、隔音斋竞、隔熱保溫以及阻燃防爆等特性唯咬，其在汽車領(lǐng)域主要用于汽車車載空調(diào)用隔熱泡沫管材鞋喇、汽車減震、新能源汽車電池用發(fā)泡硅膠密封墊圈等郑什。目前大多數(shù)汽車內(nèi)飾材料复濒，如地板脖卖、頂棚、方向盤巧颈、汽車座椅等均為聚氨酯類泡沫材料畦木，這種材料耐候性能較差，易燃且燃燒過程中釋放大量對人體有害的有毒氣體砸泛。隨著國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢愈加顯著十籍，對汽車輕量化提出了更高要求。特別是在車市持續(xù)萎靡唇礁、新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下勾栗，輕量化成為汽車產(chǎn)業(yè)從困境中突圍的重要方向。整車廠盏筐、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領(lǐng)域的布局围俘。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。鋰電池在使用過程中必須保持絕佳的防水防塵效果琢融，而易發(fā)熱自燃是影響其安全使用的頭等難題界牡。在暴雨、淺灘漾抬、霧霾等極端條件下宿亡，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，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)力電池上纳令。例如：特斯拉model3電池PACK包為了減輕模組重量挽荠、提升安全性，大量使用有機(jī)硅發(fā)泡灌封材料來保護(hù)單個(gè)電芯平绩，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)致熱失控坤按。由于特斯拉在動(dòng)力電池組技術(shù)方便的標(biāo)桿作用，大大加速硅膠發(fā)泡材料在動(dòng)力電池PACK包上的應(yīng)用推廣馒过。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，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)域酗钞，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一腹忽。2018年来累，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。日常生活中窘奏，當(dāng)人們購買兒童玩具嘹锁、家具用品等塑料制品時(shí)，都會十分在意其材質(zhì)是否無毒無味着裹、綠色環(huán)保领猾，近年來綜合性能優(yōu)異、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”骇扇，日益受到熱捧摔竿，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種。聚丙烯作為產(chǎn)量大少孝、增長量快继低、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一，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)稍走。其中袁翁，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)。聚焦發(fā)泡材料綠色制造新技術(shù)2016年婿脸，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)粱胜。該項(xiàng)目所聚焦的正是運(yùn)用綠色高效發(fā)泡工藝，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)工作狐树。據(jù)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)專家介紹焙压，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類⊥食伲化學(xué)發(fā)泡劑常常存在化學(xué)殘留冗恨、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臭氧層有破壞作用味赃，已逐漸被禁止和限制使用掀抹；一些新型氟碳?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬^高或價(jià)格昂貴，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全心俗。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候傲武、火災(zāi)危險(xiǎn)、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端城榛，超臨界流體揪利，特別是超臨界CO2發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)，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)狠持，而且CO2進(jìn)入聚合物后會引起熔點(diǎn)疟位、表面張力和粘度下降、結(jié)晶行為改變等一系列變化喘垂，可以制備微孔甚至納米泡孔材料甜刻。聚丙烯是結(jié)晶聚合物绍撞，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)品得院；高溫發(fā)泡聚合物熔體強(qiáng)度不夠無法保持完整泡孔傻铣，可操作窗口窄。因此祥绞，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非洲。了攻克這一難題，近年來蜕径，團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無錫會通两踏、中石化北化院、浙江新恒泰丧荐、鎮(zhèn)海煉化等單位缆瓣，在合適物料體系、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)化虹统、強(qiáng)化和工程化等系列工作弓坞，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：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，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)泡專用料车荔，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/添加劑渡冻；CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率，氣泡成核和生長的分段實(shí)施大幅減小了高壓設(shè)備體積忧便；釜壓發(fā)泡族吻、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、溫度場和速度場珠增，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)超歌。目成果利用上述創(chuàng)新技術(shù)，項(xiàng)目已成功建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬立方模壓發(fā)泡裝置蒂教，實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造巍举；新建了4套、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4-6萬立方的釜壓發(fā)泡裝置凝垛，生產(chǎn)效率提高25%懊悯，成品率提高到99%以上；發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)梦皮；2016-2018年新增產(chǎn)值3.31億炭分，利稅1.09億。隨著應(yīng)用市場快速開拓剑肯，2019年共推廣新建了13套裝置捧毛，市場占有率高和競爭力強(qiáng)。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件岖妄；相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文型将，“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〖雠埃”科技查新表明，模壓發(fā)泡的工程化技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平丸凭，釜壓發(fā)泡的優(yōu)化與強(qiáng)化技術(shù)具有國內(nèi)外新穎性福扬。

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日常生活中，當(dāng)人們購買兒童玩具惜犀、家具用品等塑料制品時(shí)铛碑，都會十分在意其材質(zhì)是否無毒無味、綠色環(huán)保虽界，近年來綜合性能優(yōu)異汽烦、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”，日益受到熱捧莉御，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種撇吞。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)大會上礁叔，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)牍颈。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)域琅关，發(fā)泡則是實(shí)現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段煮岁。隨著航天航空、國防涣易、能源画机、交通、包裝新症、電器步氏、運(yùn)動(dòng)器械等行業(yè)的快速發(fā)展，對具有優(yōu)異機(jī)械性能和絕熱账劲、隔音戳护、絕緣、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來越迫切瀑焦。聚丙烯作為產(chǎn)量大腌且、增長量快、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一榛瓮，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)铺董。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)。該項(xiàng)目所聚焦的正是運(yùn)用綠色高效發(fā)泡工藝精续，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)工作坝锰。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)泡劑兩大類重付∏昙叮化學(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(diǎn)确垫；物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用弓颈，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^高或價(jià)格昂貴删掀，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全翔冀。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候、火災(zāi)危險(xiǎn)披泪、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端纤子，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)款票，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)控硼，而且CO2進(jìn)入聚合物后會引起熔點(diǎn)、表面張力和粘度下降徽职、結(jié)晶行為改變等一系列變化象颖，可以制備微孔甚至納米泡孔材料。聚丙烯是結(jié)晶聚合物姆钉，低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制说订，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潮瓶，可操作窗口窄陶冷。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毯辅。為了攻克這一難題埂伦，近年來，華理趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無錫會通思恐、中石化北化院沾谜、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位胀莹，在合適物料體系基跑、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描焰，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：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)制媳否，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；CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率篱竭，氣泡成核和生長的分段實(shí)施大幅減小了高壓設(shè)備體積力图；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)保證了均勻的壓力場掺逼、溫度場和速度場吃媒，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)。

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編者按：目前吕喘，塑料部件在國內(nèi)汽車上占重量的10%左右晓折，在國外汽車上達(dá)到了15%至20%。微孔發(fā)泡技術(shù)能使塑料部件的重量降低15%至30%兽泄，廣泛應(yīng)用于儀表板、電機(jī)支架漾月、座位板病梢、空調(diào)風(fēng)罩、門嵌飾板等內(nèi)外飾梁肿。本文作者從專利角度對微孔發(fā)泡技術(shù)的重點(diǎn)申請人進(jìn)行分析蜓陌，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)域吩蔑，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一钮热。目前，塑料部件在國內(nèi)汽車上占重量的10%左右烛芬，在國外汽車上達(dá)到了15%至20%隧期。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)用于儀表板赘娄、電機(jī)支架仆潮、座位板、空調(diào)風(fēng)罩遣臼、門嵌飾板等內(nèi)外飾性置。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揍堰、泡孔密度大于109個(gè)/cm3的發(fā)泡材料鹏浅，這種材料的孔密度非常高且為封閉泡孔，相對于其他發(fā)泡材料具有更好的剛性屏歹，在汽車零件等工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用隐砸。本文中，筆者將從專利角度對微孔發(fā)泡技術(shù)的重點(diǎn)申請人進(jìn)行分析西采，以期為行業(yè)企業(yè)提供參考凰萨。外注重工藝技術(shù)保護(hù)筆者通過專利數(shù)據(jù)庫檢索后發(fā)現(xiàn)，截至目前，全球共有4000多件與微孔發(fā)泡相關(guān)的專利申請胖眷，其中國外有1700余件武通，美國、日本珊搀、德國三國的相關(guān)專利申請量居前三位冶忱；國內(nèi)相關(guān)專利申請有2400多件，其中企業(yè)占1556件境析，其次是科研院所囚枪，從申請人分布地區(qū)來看，廣東劳淆、江蘇链沼、浙江等地的專利申請量較高。Trexel公司的MuCell技術(shù)是目前為成熟沛鸵、商品化為廣泛的微孔發(fā)泡技術(shù)括勺，該技術(shù)來源于麻省理工學(xué)院在20世紀(jì)80年代提出的發(fā)明專利。Trexel公司在1995年通過專利權(quán)轉(zhuǎn)讓獲得這項(xiàng)技術(shù)的全球開發(fā)和商品化推廣曲掰，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出連續(xù)微孔成型技術(shù)--MuCell疾捍。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栏妖，通過壓力控制氣泡的生長使樹脂形成泡孔均勻的微孔結(jié)構(gòu)乱豆。后來，Trexel公司基于MuCell技術(shù)提交相關(guān)專利申請共有33件吊趾，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)宛裕，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。為提高發(fā)泡劑超臨界流體的溶解性趾徽，Trexel公司通過加入液壓系統(tǒng)续滋、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)；在超臨界流體計(jì)量控制上孵奶，Trexel公司給出了在入口閥和出口閥之間設(shè)置儲料缸控制發(fā)泡劑計(jì)量疲酌、螺桿上添加超臨界流體的計(jì)量泵等解決手段×嗽基于MuCell工藝的加工成本可降低10%至20%朗恳，減少材料消耗并縮短成型周期，成為汽車輕量化的優(yōu)良解決方案载绿。Demag Ergotech公司在微孔發(fā)泡技術(shù)方面也申請了較多專利粥诫，其早的相關(guān)專利申請是在1995年，申請的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)崭庸，其專利的商品化產(chǎn)品為Ergocell微孔發(fā)泡技術(shù)怀浆。該技術(shù)的核心是設(shè)置了氣體計(jì)量與混合模塊谊囚，使熔體/氣體混合物的均化過程獨(dú)立于塑化過程，獲得的制品具有較低的內(nèi)應(yīng)力执赡，消除了翹曲和縮痕镰踏，較適用于汽車內(nèi)飾。阿博格公司是全球領(lǐng)先的注塑機(jī)制造商沙合，其在2015年公開了Profoam發(fā)泡技術(shù)奠伪，該技術(shù)工藝簡單，采用液體發(fā)泡劑首懈，通過密封螺桿加料段來使料斗和塑化裝置之間形成壓力腔绊率，從而使發(fā)泡劑在壓力下引入。該技術(shù)主要適用于纖維增強(qiáng)發(fā)泡材料究履，制得的發(fā)泡塑件多能減重30%滤否。阿博格公司的專利申請量不多，主要涉及注塑機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最仑，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)顽聂。筆者認(rèn)為，Trexel盯仪、Demag Ergotech等國外企業(yè)掌握了微孔發(fā)泡工藝的核心技術(shù)，國內(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)用蜜葱。國內(nèi)注重原料技術(shù)研發(fā)在國內(nèi)專利申請人中全景，南京聚隆科技股份有限公司（下稱聚隆科技）和會通新材料股份有限公司（下稱會通新材料）的相關(guān)專利申請量多，這兩個(gè)申請人都是以微孔發(fā)泡材料的原料研發(fā)為主牵囤，涉及的技術(shù)均為通過原料選擇來提高發(fā)泡材料的熔體強(qiáng)度和流動(dòng)性爸黄，以獲得泡孔均勻、外觀優(yōu)良的微孔發(fā)泡產(chǎn)品揭鳞。

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發(fā)泡材料品種眾多炕贵，大多數(shù)熱塑性塑料和熱固性塑料都能加工成發(fā)泡材料。熱塑性塑料發(fā)泡材料是指以高分子聚合物(塑料野崇、橡膠称开、彈性體)為基礎(chǔ)而其內(nèi)部具有無數(shù)氣泡的微孔材料，也可以視為以氣體為填料的復(fù)合材料乓梨。下面介紹熱塑性塑料發(fā)泡材料的四大成型工藝鳖轰。一、模壓成型聚丙烯微孔發(fā)泡模壓成型屬于較早的發(fā)泡工藝類型扶镀，所以對模壓發(fā)泡并沒有規(guī)范的縮寫命名蕴侣。直到近年來聚丙烯模壓發(fā)泡材料涌現(xiàn)出來后，被冠以“M”臭觉，定義為“MPP”昆雀。近年來涌現(xiàn)出MPP辱志，幾乎是我國獨(dú)創(chuàng)的一種發(fā)泡PP。其制造工藝是以壓機(jī)做為發(fā)泡的關(guān)鍵設(shè)備狞膘，原理上與傳統(tǒng)的模壓發(fā)泡沒有本質(zhì)的不同揩懒，關(guān)鍵的區(qū)別在于發(fā)泡劑不是傳統(tǒng)的AC化學(xué)發(fā)泡劑，而是采用超臨界CO2客冈，因而發(fā)泡倍率可以高達(dá)20多倍旭从，且非常環(huán)保。具體的制造方法是场仲，先采用混煉和悦、壓延、擠出等各類加工工藝將PP 制成不同厚度的薄板渠缕，然后將這些薄板剪裁好放置在大型壓機(jī)中的模具中鸽素，合上模具。加熱壓機(jī)的上下模板亦鳞，將PP板材的溫度上升至PP的熔點(diǎn)附近馍忽，與此同時(shí)從不同方位向模具中注入超臨界CO2，在充分浸漬PP板材后燕差，將PP板材的溫度降至適于發(fā)泡的溫度遭笋，迅速釋放壓機(jī)的壓力，讓PP板材充分發(fā)泡并降溫徒探，即得到MPP發(fā)泡板材瓦呼。MPP產(chǎn)品的制造以及制品的優(yōu)點(diǎn)在于：在固體形態(tài)下浸漬;對PP熔體強(qiáng)度要求較低;發(fā)泡過程易于控制;產(chǎn)品泡孔精細(xì)、均勻;材料力學(xué)性能優(yōu);超臨界CO2較為環(huán)保且不會燃燒测暗。但不足點(diǎn)也是比較明確的央串，如：浸漬速度慢;必須經(jīng)歷制成薄板的預(yù)加工工藝過程;受聚丙烯結(jié)晶度的影響很大;靠壓機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，不僅不連續(xù)碗啄，且效率較低质和，難以大規(guī)模工業(yè)化;應(yīng)用領(lǐng)域不十分明確;在發(fā)泡PP中屬于制造成本較高的工藝。二稚字、可發(fā)性珠粒模塑成型可發(fā)性珠粒模塑成型工藝饲宿，即在高壓釜中，在一定時(shí)間內(nèi)胆描，通過高壓將物理發(fā)泡劑在預(yù)定溫度下浸漬進(jìn)入基體樹脂的細(xì)小粒料之中褒傅，然后冷卻體系溫度至室溫，即得到可發(fā)性珠粒袄友。使用時(shí)殿托，先在一定的發(fā)泡溫度下，利用水蒸氣或熱空氣使可發(fā)性珠粒預(yù)發(fā)泡一下剧蚣，得到綠豆大小預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性珠粒支竹。在制備制品時(shí)旋廷，將預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性珠粒放入模具中加熱、減壓礼搁，使預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性塑料珠粒進(jìn)一步膨脹并相融合饶碘，形成預(yù)定形狀的發(fā)泡材料，即稱為可發(fā)性珠粒模塑成型馒吴。由于都是采用物理發(fā)泡劑扎运，因而發(fā)泡倍率較大。三饮戳、擠出發(fā)泡成型將塑料與發(fā)泡劑(物理或化學(xué))分別加入擠出機(jī)的不同位置豪治，高壓下在擠出機(jī)中熔融形成均勻的溶液，然后在口模處突然泄壓扯罐、發(fā)泡负拟、冷卻，制成板材歹河、片材甚至管材等掩浙。在擠出發(fā)泡過程中，發(fā)泡劑在高壓狀況下必須與塑料形成均勻的溶液秸歧，并在口模處瞬間泄壓厨姚、發(fā)泡、冷卻键菱、形成發(fā)泡材料遣蚀，不可能借助固相或者結(jié)晶的約束力，故而對塑料的熔體強(qiáng)度要求很高纱耻，特別需要熔體在拉伸過程中具有較強(qiáng)的應(yīng)變硬化的性能，因此發(fā)泡難度較大险耀。四弄喘、注塑發(fā)泡成型注塑發(fā)泡材料是發(fā)展相對較晚的一種發(fā)泡材料，主要因?yàn)閭鹘y(tǒng)注塑工藝與發(fā)泡必備條件之間存在矛盾甩牺。當(dāng)今的注塑發(fā)泡材料僅限于發(fā)泡倍率很低的制品蘑志，甚至于發(fā)泡并非是主要目的，而僅僅為了減小注塑制品的收縮率與變形贬派，特別是在托盤急但，支架等大型制品的注塑中。聚賽龍公司通過配方的優(yōu)化設(shè)計(jì)搞乏、精準(zhǔn)的加工工藝波桩、特殊的螺桿組合及配混工藝研制的可微發(fā)泡改性PA6區(qū)別于普通可微發(fā)泡改性PA材，使其在高表面要求请敦、發(fā)泡效率及穩(wěn)定性上具備優(yōu)勢镐躲，使其能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件储玫。