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年來(lái)綜合性能優(yōu)異、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”恕稠，是聚合物泡沫材料中增長(zhǎng)速度快的品種琅绅。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)，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)性突破鹅巍，成功開(kāi)發(fā)了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)化技術(shù)千扶。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類(lèi)÷媾酰化學(xué)發(fā)泡劑存在化學(xué)殘留澎羞、發(fā)泡過(guò)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(lèi)則對(duì)臭氧層有破壞作用，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)較高敛苇，烷烴類(lèi)發(fā)泡劑則易燃燒不安全妆绞。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑，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(guó)優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)括饶，而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)株茶、表面張力和黏度下降、結(jié)晶行為改變等一系列變化图焰，可以制備微孔甚至納米泡孔材料启盛。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)晶限制技羔，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(wú)法保持完整泡孔僵闯，可操作窗口窄。因藤滥，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鳖粟。為了攻克這一難題，趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無(wú)錫會(huì)通超陆、中石化北化院牺弹、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位时呀，在合適物料體系、可控工藝過(guò)程和高效工業(yè)裝備等方面開(kāi)展了超臨界CO2發(fā)泡聚丙烯的優(yōu)化晶默、強(qiáng)化和工程化等系列工作谨娜，形成了“適合超臨界CO2發(fā)泡的聚丙烯專(zhuān)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。趙玲介紹磺陡，在低于流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡趴梢，既可突破結(jié)晶的制約，又能保證發(fā)泡材料微孔結(jié)構(gòu)和外形尺寸穩(wěn)定成型币他∥氚校基于這一發(fā)泡機(jī)制，他們開(kāi)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(zhuān)用料蝴悉，以及能改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑彰阴。CO2變壓飽和提高了過(guò)程效率和發(fā)泡倍率，氣泡成核和生長(zhǎng)的分段實(shí)施減小了高壓設(shè)備體積;同時(shí)釜壓發(fā)泡拍冠、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)尿这，保證了均勻的壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)庆杜，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)射众。利用上述創(chuàng)新技術(shù)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬(wàn)立方米模壓發(fā)泡裝置晃财，實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套叨橱、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4萬(wàn)~6萬(wàn)立方米的釜壓發(fā)泡裝置，生產(chǎn)效率提高25%，成品率提高到99%以上罗洗，發(fā)泡專(zhuān)用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)愉舔，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元、利稅1.09億元栖博。此外屑宠，該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利8件、實(shí)用新型專(zhuān)利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文仇让。趙玲表示典奉，超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng)，除聚丙烯外丧叽，還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn)卫玖，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(zhuān)用料踊淳，除可應(yīng)用于汽車(chē)零部件和內(nèi)飾假瞬、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域，還可滿足兒童玩具迂尝、食品脱茉、醫(yī)療、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求垄开。由于微孔賦予了聚丙烯獨(dú)特的性能琴许，聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應(yīng)用于更多的新興領(lǐng)域，如新能源汽車(chē)動(dòng)力電池墊片溉躲、5G通信微波中繼天線罩榜田、高檔汽車(chē)音響振膜、防彈衣背板等锻梳。

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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）日常生活中箭券，當(dāng)人們購(gòu)買(mǎi)兒童玩具、家具用品等塑料制品時(shí)疑枯，都會(huì)十分在意其材質(zhì)是否無(wú)毒無(wú)味辩块、綠色環(huán)保，近年來(lái)綜合性能優(yōu)異神汹、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”庆捺，日益受到熱捧，是聚合物泡沫材料中增長(zhǎng)速度快的品種屁魏。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)滔以。在第22屆工博會(huì)高校展區(qū)，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(xiàng)目氓拼，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)用你画。該項(xiàng)目也是2019年度上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)項(xiàng)目抵碟。聚丙烯微孔發(fā)泡無(wú)水發(fā)泡制備聚合物珠粒實(shí)驗(yàn)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(diǎn)領(lǐng)域，布局綠色制造新技術(shù)輕量化材料已是我國(guó)新材料發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域坏匪，發(fā)泡則是實(shí)現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段拟逮。隨著航天航空、國(guó)防适滓、能源敦迄、交通、包裝凭迹、電器罚屋、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)械性能和絕熱嗅绸、隔音脾猛、絕緣、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來(lái)越迫切鱼鸠。聚丙烯作為產(chǎn)量大猛拴、增長(zhǎng)量快、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹(shù)脂之一蚀狰，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)愉昆。016年，由華東理工大學(xué)牽頭申報(bào)的國(guó)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(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目——“聚合物材料的輕量化技術(shù)”獲準(zhǔn)立項(xiàng)麻蹋，該項(xiàng)目所聚焦的正是運(yùn)用綠色高效發(fā)泡工藝撼唾，開(kāi)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)趙玲介紹哥蔚，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類(lèi)≈朊桑化學(xué)發(fā)泡劑常常存在化學(xué)殘留糙箍、發(fā)泡過(guò)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(lèi)則對(duì)臭氧層有破壞作用牵祟，已逐漸被禁止和限制使用深夯；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(lèi)發(fā)泡劑則易燃燒不安全诺苹。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候咕晋、火災(zāi)危險(xiǎn)、有害殘留以及VOC排放等問(wèn)題和弊端收奔，超臨界流體掌呜，特別是超臨界CO2，發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)坪哄，被工信部列入我國(guó)優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)质蕉，而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)势篡、表面張力和粘度下降、結(jié)晶行為改變等一系列變化模暗，可以制備微孔甚至納米泡孔材料禁悠。聚丙烯是結(jié)晶聚合物，低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制兑宇，很難制備高發(fā)泡倍率產(chǎn)品碍侦；高溫發(fā)泡聚合物熔體強(qiáng)度不夠無(wú)法保持完整泡孔，可操作窗口窄隶糕。因此瓷产，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。為了攻克這一難題若厚，近年來(lái)華理趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無(wú)錫會(huì)通拦英、中石化北化院、浙江新恒泰测秸、鎮(zhèn)海煉化等單位疤估，在合適物料體系、可控工藝過(guò)程和高效工業(yè)裝備等方面開(kāi)展了超臨界CO2發(fā)泡聚丙烯的優(yōu)化霎冯、強(qiáng)化和工程化等系列工作铃拇，形成了“適合超臨界CO2發(fā)泡的聚丙烯專(zhuān)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”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，開(kāi)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(zhuān)用料沈撞，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/添加劑慷荔；CO2變壓飽和提高了過(guò)程效率和發(fā)泡倍率，氣泡成核和生長(zhǎng)的分段實(shí)施大幅減小了高壓設(shè)備體積缠俺；釜壓發(fā)泡显晶、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(chǎng)、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)壹士，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)磷雇。

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隨著汽車(chē)工業(yè)的蓬勃發(fā)展，制造汽車(chē)的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代躏救，越來(lái)越多的汽車(chē)零部件開(kāi)始采用改性塑料替代金屬制件唯笙。塑料在汽車(chē)上的應(yīng)用已有近50年的歷史，目前汽車(chē)用改性塑料的使用量已成為衡量汽車(chē)設(shè)計(jì)和制造水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志盒使，塑料飾件的大量應(yīng)用崩掘，促進(jìn)了汽車(chē)的減重節(jié)能，提高了汽車(chē)的美觀舒適度少办。PP以密度小苞慢、性?xún)r(jià)比高、具有優(yōu)異的耐熱性能凡泣、耐化學(xué)藥品腐蝕性枉疼、剛性皮假、易于成型加工和回收利用等特性在汽車(chē)上得到了廣泛的應(yīng)用。近來(lái)更是有把汽車(chē)內(nèi)飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢(shì)骂维。由于高性能基礎(chǔ)樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)周期長(zhǎng)惹资、投資巨大、技術(shù)要求高航闺，且需要高精尖的集成先進(jìn)綜合技術(shù)褪测，所以對(duì)現(xiàn)有PP樹(shù)脂需要進(jìn)行更廣泛、更有效潦刃、更經(jīng)濟(jì)侮措、更實(shí)用的改性。延伸性乖杠、機(jī)械的強(qiáng)度和抗斷裂性無(wú)機(jī)填料和彈性體增韌增強(qiáng)改性PP主要是“三高”分扎。是由 PP樹(shù)脂、三元乙丙橡膠(EPDM)和乙烯-辛烯共聚物(POE)等增韌彈性體及滑石粉胧洒、碳酸鈣等無(wú)機(jī)填料的復(fù)合物畏吓，其主要用于汽車(chē)保險(xiǎn)杠的注射成型，且改性PP保險(xiǎn)杠具有成本低卫漫、質(zhì)輕菲饼、易涂裝、可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)列赎『暝茫滑石粉填充改性PP材料具有高剛性、低熱膨脹系數(shù)和低收縮率包吝，且其抗化學(xué)腐蝕性能強(qiáng)饼煞，尤其是經(jīng)表面處理的滑石粉填充PP可有效改善PP的沖擊性能，提高材料的模量和熱變形溫度诗越。聚丙烯微孔發(fā)泡玻璃纖維增強(qiáng)改性PP玻璃纖維增強(qiáng)改性PP材料尤其是LGFPP材料在汽車(chē)部件上的研究與應(yīng)用(如在前端模塊派哲、儀表板骨架、車(chē)門(mén)模塊等典型部件的應(yīng)用)是多年來(lái)的研究熱點(diǎn)之一掺喻。LGFPP制品指含有長(zhǎng)度為10～25mm的玻璃纖維改性的PP復(fù)合材料經(jīng)過(guò)注塑等工藝形成的三維結(jié)構(gòu)。10～25mm的長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)聚合物相比普通4～7mm的短玻璃纖維增強(qiáng)聚合物具有更高的強(qiáng)度储矩、剛度感耙、韌性，以及尺寸穩(wěn)定性好持隧、翹曲度低等優(yōu)勢(shì)即硼。此外，LGFPP材料比短玻璃纖維增強(qiáng)PP(GFPP)有著更好的抗蠕變性能屡拨，即使經(jīng)受100℃的高溫也不會(huì)產(chǎn)生明顯的蠕變只酥。與金屬材料和熱固性復(fù)合材料相比褥实，LG-FPP的密度低，相同部件的質(zhì)量可減輕20%～50%;LGFPP能為設(shè)計(jì)人員提供更大的設(shè)計(jì)靈活性裂允，可成型形狀復(fù)雜的部件损离、提高集成汽車(chē)零部件的能力、節(jié)約模具成本(一般長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)聚合物注塑模具的成本約為金屬?zèng)_壓模具成本的20%)绝编、減少能耗(長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)聚合物的生產(chǎn)能耗僅為鋼制品的60%～80%僻澎，鋁制品的35%～50%)、簡(jiǎn)化裝配工序十饥。汽車(chē)部件用礦物纖維增強(qiáng)PP的新產(chǎn)品窟勃，具有強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)低逗堵、耐高溫秉氧、阻燃性能好、低浮纖蜒秤、低翹曲汁咏、低收縮 等特點(diǎn)。發(fā)泡改性PPPP發(fā)泡材料是通過(guò)提高PP的熔體強(qiáng)度垦藏，從而提高發(fā)泡倍率而制成的低密度物質(zhì)梆暖，其具有質(zhì)輕、耐熱掂骏、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)轰驳。隨著汽車(chē)輕量化的發(fā)展，選用PP發(fā)泡材料已成為汽車(chē)減重的重要途徑弟灼，目前其在汽車(chē)內(nèi)飾上的應(yīng)用也越來(lái)越多级解，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車(chē)上的使用占比為轎車(chē)占45%，卡車(chē)田绑、工程機(jī)械車(chē)占20% 勤哗，客車(chē)、商務(wù)車(chē)占35%掩驱。汽車(chē)用PP發(fā)泡材料主要為化學(xué)微發(fā)泡材料芒划，因?yàn)槠胀ㄎl(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)量很不理想，僅適合于需要表面覆皮的高端車(chē)欧穴，不僅增加了制造成本民逼，也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應(yīng)用;而化學(xué)微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體，化學(xué)發(fā)泡劑為氣源涮帘，通過(guò)自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)拼苍，注入模腔后氣體在擴(kuò)散內(nèi)壓的作用下，使制品中間分布著直徑從十幾到幾十微米的封閉微孔泡调缨，且其理想的泡孔直徑應(yīng) <50μm 疮鲫，但目前國(guó)內(nèi)行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的微發(fā)泡PP的微泡孔直徑約為80～350μm 吆你。對(duì)于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等俊犯，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車(chē)內(nèi)外飾件妇多，如車(chē)身門(mén)板、尾門(mén)瘫析、風(fēng)道等;擠出微發(fā)泡適用于密封條砌梆、頂棚等;吹塑微發(fā)泡適用于汽車(chē)風(fēng)管等。利用微發(fā)泡技術(shù)可使PP制品的質(zhì)量減少約10%～20% 贬循，較傳統(tǒng)材料在部件上可實(shí)現(xiàn)50%的減重咸包，注射壓力降低約30%～50% ，鎖模力降低約20% 杖虾，循環(huán)周期減少10%～15%烂瘫，同時(shí)還能提高汽車(chē)的節(jié)能性，較傳統(tǒng)材料可實(shí)現(xiàn)30%的節(jié)能奇适，并且能改善制品的翹曲變形性坟比，使產(chǎn)品和模具的設(shè)計(jì)更靈活。在一些部件中嚷往，如汽車(chē)風(fēng)管葛账、風(fēng)道，還可實(shí)現(xiàn)隔熱皮仁、降噪的效果籍琳，減少后道工序的成本。密 度 為0.06g/cm3的輻射交聯(lián)PP高發(fā)泡片材具有良好的力學(xué)性能贷祈，作為汽車(chē)車(chē)頂趋急，可降低汽車(chē)的質(zhì)量，同時(shí)其還可用于汽車(chē)的內(nèi)飾件势誊，有利于汽車(chē)的輕量化呜达。耐刮擦PP相對(duì)于工程塑料來(lái)說(shuō)，PP粟耻、橡膠改性PP查近、熱塑性聚烯烴和熱塑性彈性體等聚烯烴材料具有可回收、質(zhì)輕挤忙、成本低的優(yōu)勢(shì)嗦嗡，因而被越來(lái)越多地應(yīng)用于汽車(chē)以及其他領(lǐng)域，然而聚烯烴材料的耐刮擦性能明顯較差饭玲，而這一性能卻是儀表板、操控臺(tái)和門(mén)板表皮等汽車(chē)內(nèi)部應(yīng)用部件的關(guān)鍵性能叁执，也是汽車(chē)外部應(yīng)用部件茄厘、全地形車(chē)輛(ATVs)的重要性能之一矮冬，而且表面性能提高的聚烯烴能很好地代替金屬和工程塑料，同時(shí)還有利于涂色次哈，因此積極尋找提高聚烯烴材料耐刮擦性能的解決方案十分重要胎署。通過(guò)添加涂層、無(wú)機(jī)礦物和某些功能助劑可提高聚烯烴的耐刮擦性能窑滞，例如添加耐刮擦劑可制備耐刮擦汽車(chē)內(nèi)飾用PP復(fù)合材料琼牧。汽車(chē)用改性PP的回收利用塑料作為一種環(huán)保材料，因其可塑性強(qiáng)哀卫、質(zhì)輕巨坊、回收再利用率高等特性，在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛此改，無(wú)論是內(nèi)飾件趾撵、外飾件還是功能性結(jié)構(gòu)件，都越來(lái)越多地用到了塑料共啃。我國(guó)汽車(chē)保有量達(dá)到1.75億輛占调，對(duì)應(yīng)用于汽車(chē)的塑料的粉碎再回收無(wú)疑變得越來(lái)越重要，且汽車(chē)塑料的回收將會(huì)形成一個(gè)巨大的市場(chǎng)移剪，是一個(gè)前景廣闊的領(lǐng)域究珊，學(xué)術(shù)界和企業(yè)在這方面都有很多的研究和實(shí)踐。

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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)合材料纵苛，在滿足汽車(chē)零部件性能的同時(shí)剿涮，對(duì)零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)，目前在汽車(chē)零部件應(yīng)用上備受青睞赶站。文章主要介紹了PP-LGF在汽車(chē)儀表板輕量化方面的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀幔虏，詳細(xì)介紹了薄壁注塑、物理發(fā)泡贝椿、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)概況想括，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(lái)烙博，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展瑟蜈，汽車(chē)工業(yè)也得到了快速發(fā)展。然而渣窜，由此引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題也日益嚴(yán)重铺根，通過(guò)汽車(chē)輕量化來(lái)降低油耗從而降低環(huán)境污染，已經(jīng)成為汽車(chē)行業(yè)的研究熱點(diǎn)乔宿，其中位迂，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。運(yùn)用復(fù)合材料來(lái)部分取代車(chē)身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)、外飾裝飾件是汽車(chē)輕量化的一種行之有效的方法掂林。在眾多的復(fù)合材料中臣缀，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泻帮。與短玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-SGF）相比精置，PPLGF在強(qiáng)度、剛度锣杂、翹曲度脂倦、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)元莫，因此赖阻，使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車(chē)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種柒竞，即熔融浸漬政供、溶液浸漬、粉末浸漬朽基、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝布隔，而在汽車(chē)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稼虎，其中玻纖的含量可達(dá)20%～60%衅檀，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材料霎俩，PPLGF因其內(nèi)部纖維構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)哀军，可保證產(chǎn)品具有更優(yōu)的力學(xué)性能、抗沖擊性能打却、耐蠕變性能等特點(diǎn)杉适，更加適合應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)性能要求較高的零部件。此外柳击，隨著纖維含量的增加猿推，PP-LGF的性能也隨之提高。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(chē)內(nèi)飾中的重要部件捌肴，為提升汽車(chē)內(nèi)飾的感知質(zhì)量蹬叭，中、高檔車(chē)型普遍會(huì)采用軟質(zhì)儀表板状知，即在儀表板骨架表面增加軟質(zhì)表皮層秽五。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件，同時(shí)也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu)饥悴，因此要求其具有高強(qiáng)度及高剛性坦喘，目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料盲再，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)瓣铣，可提升儀表板吸能性能洲胖，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坯沪，推動(dòng)汽車(chē)內(nèi)飾輕量化。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑擒滑、物理發(fā)泡腐晾、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面，介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應(yīng)用丐一。 2.1 薄壁注塑薄壁注塑工藝是直接將產(chǎn)品壁厚減薄藻糖，在模具中進(jìn)行加工的一種成型方法，與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm～3.5mm壁厚的儀表板骨架相比库车，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左右巨柒，整體減重可達(dá)約25%。該工藝的投入成本較低柠衍，重量?jī)?yōu)勢(shì)明顯洋满。目前，該工藝在國(guó)內(nèi)和國(guó)外合資品牌中珍坊，如吉利牺勾、大眾、上汽阵漏、福特等均有應(yīng)用驻民，一般選擇PPLGF20材料，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm履怯。然而回还，薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問(wèn)題，首先是該工藝的模具成本較高叹洲，使用薄壁注塑柠硕，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疹味。其次仅叫，注塑工藝管控和注塑精度要求高，因?yàn)镻P-LGF中長(zhǎng)玻纖分布的各向異性糙捺，采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴(yán)重诫咱，尺寸穩(wěn)定性較差。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱(chēng)為MuCell 工藝洪灯，它是以熱塑性材料為基體坎缭，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竟痰，并保持在高壓力下，然后掏呼，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坏快，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)明憎夷，1995年由美國(guó)Trexel公司將技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球商品化莽鸿。MuCell 工藝優(yōu)勢(shì)為成型周期短、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好拾给、翹曲低祥得、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣。MuCell工藝使用超臨界流體蒋得，可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動(dòng)性级及。泡孔成長(zhǎng)壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段，縮短成型周期额衙，同時(shí)饮焦，可使壓力分布均勻，有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力窍侧，降低因長(zhǎng)玻纖各項(xiàng)異性導(dǎo)致的產(chǎn)品翹曲县踢，增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。另外疏之，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕殿雪，微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充，降低材料密度锋爪，產(chǎn)品重量減輕丙曙，較同材質(zhì)實(shí)體，重量可降低5%～10%其骄。目前亏镰，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拯爽，相較于實(shí)心材料重量降低了10%索抓，此外，長(zhǎng)城和大眾也有應(yīng)用于此項(xiàng)技術(shù)毯炮。MuCell 工藝的缺點(diǎn)是一次性投入高逼肯，工藝難度大，同時(shí)相關(guān)研究表明桃煎，使用該工藝對(duì)儀表板減重比控制在3%～8%時(shí)篮幢，產(chǎn)品性能會(huì)下降10%左右，基本滿足性能要求为迈，減重超過(guò)8%三椿，機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降缺菌，不能滿足要求。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%～5%搜锰。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）伴郁，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(lèi)的無(wú)機(jī)發(fā)泡劑蛋叼，受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體焊傅，使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)，以降低材料密度狈涮，減輕產(chǎn)品重量租冠。其中，core-back工藝因使用了二次開(kāi)模薯嗤，相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡，發(fā)泡的倍率更高纤泵，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多骆姐，產(chǎn)品的減重比更大。一般來(lái)說(shuō)捏题，模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡的減重比相比于實(shí)心材料在5%～8%左右玻褪，而core-back工藝可高達(dá)30%～50%，具體根據(jù)退模行程決定公荧。同物理發(fā)泡工藝一樣带射，化學(xué)發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應(yīng)用減重的同時(shí)，減少產(chǎn)品翹曲變形循狰，提升產(chǎn)品穩(wěn)定性窟社，而且二次開(kāi)模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件。目前绪钥，寶馬5系已在儀表板骨架上應(yīng)用了PP-LGF的core-back工藝灿里，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%程腹，此外大眾的部分車(chē)型也已使用模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡工藝匣吊。core-back工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴，開(kāi)模的周期較長(zhǎng)寸潦，模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高色鸳，而且該工藝的技術(shù)難度較高，后期調(diào)試周期較長(zhǎng)见转，產(chǎn)品的綜合成本較高命雀。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池户，減重效果低于薄壁注塑工藝咏雌，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝凡怎。