臺(tái)州OBC材料廠家
發(fā)布時(shí)間:2024-06-30 01:04:03臺(tái)州OBC材料廠家
日常生活中,當(dāng)人們購(gòu)買兒童玩具粒蜈、家具用品等塑料制品時(shí)顺献,都會(huì)十分在意其材質(zhì)是否無(wú)毒無(wú)味、綠色環(huán)保枯怖,近年來(lái)綜合性能優(yōu)異滚澜、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”,日益受到熱捧嫁怀,是聚合物泡沫材料中增長(zhǎng)速度快的品種设捐。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)上塘淑,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)萝招。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(guó)新材料發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域存捺,發(fā)泡則是實(shí)現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段槐沼。隨著航天航空、國(guó)防捌治、能源岗钩、交通、包裝肖油、電器兼吓、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)械性能和絕熱森枪、隔音视搏、絕緣、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來(lái)越迫切县袱。聚丙烯作為產(chǎn)量大浑娜、增長(zhǎng)量快、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一式散,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)筋遭。2016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)專項(xiàng)項(xiàng)目——“聚合物材料的輕量化技術(shù)”獲準(zhǔn)立項(xiàng)暴拄。該項(xiàng)目所聚焦的正是運(yùn)用綠色高效發(fā)泡工藝漓滔,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)趙玲介紹揍移,聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類次和。化學(xué)發(fā)泡劑常常存在化學(xué)殘留那伐、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點(diǎn)踏施;物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對(duì)臭氧層有破壞作用石蔗,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)格昂貴畅形,烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全养距。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候、火災(zāi)危險(xiǎn)日熬、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端棍厌,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)竖席,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)耘纱,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毕荐、結(jié)晶行為改變等一系列變化束析,可以制備微孔甚至納米泡孔材料。聚丙烯是結(jié)晶聚合物憎亚,低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制员寇,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)法保持完整泡孔第美,可操作窗口窄蝶锋。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什往。為了攻克這一難題扳缕,近年來(lái),華理趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無(wú)錫會(huì)通恶守、中石化北化院第献、浙江新恒泰贡必、鎮(zhèn)海煉化等單位兔港,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)化仔拟、強(qiáng)化和工程化等系列工作衫樊,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”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)泡專用料利花,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/添加劑科侈;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(zhǎng)的分段實(shí)施大幅減小了高壓設(shè)備體積炒事;釜壓發(fā)泡臀栈、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)挠乳,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)权薯。
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國(guó)內(nèi)聚丙烯行業(yè)正在被民營(yíng)企業(yè)加速?zèng)_擊姑躲,有如洪水。中石化聚丙烯占比全國(guó)聚丙烯產(chǎn)能27%盟蚣,中石油聚丙烯占比全國(guó)聚丙烯產(chǎn)能14%黍析,東華能源、中景石化屎开、寶豐能源阐枣、紹興三圓、巨正源等民營(yíng)企業(yè)強(qiáng)勢(shì)來(lái)攻奄抽。2020年聚丙烯纖維料火得一塌糊涂蔼两,薄壁注塑料緊隨其后,熱成型料正被很多大企業(yè)緊緊盯住逞度。石化熱成型T5015開發(fā)出系列化產(chǎn)品宪哩,T5015M成功銷往世界知名連鎖便利店品牌--日本全家集團(tuán),成為天津石化創(chuàng)效利器第晰。T5015M產(chǎn)品在透明度锁孟、加工成型、食品接觸安全等方面性能優(yōu)越茁瘦,可廣泛應(yīng)用于透明餐盒品抽、沙拉碗、飲品杯等食品包裝的生產(chǎn)甜熔。下一步圆恤,全力進(jìn)入當(dāng)前高速發(fā)展的外賣包裝、速食包裝加工應(yīng)用領(lǐng)域腔稀,不斷擴(kuò)大中高端材料市場(chǎng)份額盆昙。中原石化開發(fā)生產(chǎn)磨砂不透明奶茶杯專用料PPR-M75N,這是繼PPR-MT75引領(lǐng)奶茶杯市場(chǎng)“健康美麗新風(fēng)尚”營(yíng)銷案例入選2020中國(guó)石化十大優(yōu)品牌營(yíng)銷案例之后焊虏,公司進(jìn)一步豐富奶茶杯產(chǎn)品系列淡喜,滿足用戶個(gè)性化需求的又一創(chuàng)新。熱成型聚丙烯專用料幫助石化企業(yè)贏得了利潤(rùn)诵闭,在外賣包裝和速食包裝中的應(yīng)用增加炼团,正成為“新貴”。東華能源王紅英博士將在“2020中國(guó)聚烯烴大會(huì)”演講報(bào)告:《熱成型專用聚丙烯樹脂的開發(fā)應(yīng)用》近年來(lái)疏尿,隨著熱成型技術(shù)的發(fā)展瘟芝,熱成型工藝在家用電冰箱內(nèi)襯、汽車部件褥琐、建筑產(chǎn)品和小艇的外殼锌俱、化工容器等大型制品上的應(yīng)用也日益增多。筆者介紹熱成型基本原理及特點(diǎn)敌呈、國(guó)內(nèi)熱成型包裝市場(chǎng)概況贸宏、熱成型食品包裝用PP 概況以及PP 在熱成型包裝尤其食品包裝方面的應(yīng)用情況贩汉。PP熱成型包裝應(yīng)用聚丙烯微孔發(fā)泡1.1 杯子杯類主要為一次性杯子,如奶茶杯锚赤、冷飲杯匹舞、快餐杯等,主要用于快餐店线脚、奶茶店赐稽、果凍制品廠等。原料主要以PP[23]材質(zhì)為主浑侥,部分冷飲采用PET 材質(zhì)姊舵。杯子主要以透明材質(zhì)為主,季節(jié)性較強(qiáng)寓落,主要用PP原料生產(chǎn)括丁。1.2 耐熱餐盒一般的餐盒只盛放溫度不高的食品。但下游客戶也需要盛放剛出鍋的熱粥伶选、熱湯等或是需要在高溫蒸汽下進(jìn)行消毒史飞。這都對(duì)樹脂原料提出了更高要求。PET仰税,PS 不耐高溫构资。PP 耐熱性能較好,價(jià)格低廉陨簇,易得吐绵,所以成為原料。但一般PP 無(wú)法在高溫蒸汽下( ≥ 120℃ ) 不變形河绽,且市場(chǎng)上無(wú)針對(duì)熱成型的專用料己单,客戶采用T30S 添加助劑改性,仍存在耐熱溫度不穩(wěn)定耙饰、制品成難等問題纹笼。天津分公司研究院開發(fā)了耐高溫PP 熱成型專用料PPT5030,具有耐熱溫度高榔幸,成型方便允乐,適用于正負(fù)壓吸塑成型的加工方式。1.3 蓋子主要制品包括碗蓋削咆、餐盒蓋、杯蓋等蠢笋,主要用于快餐店拨齐、奶茶店、蛋糕店等.蓋子以透明為主昨寞,PP 蓋子一般在熱飲中應(yīng)用較多瞻惋。1.4 食品內(nèi)襯食品內(nèi)襯主要用于餅干厦滤、薯片、花生歼狼、餃子掏导、湯圓的包裝,外面還會(huì)有一層包裝羽峰,主要使用于速食品廠趟咆。目前國(guó)內(nèi)食品內(nèi)襯以透明為主,另外還有乳白色等梅屉。一般餃子值纱、湯圓等速凍產(chǎn)品的保存溫度為–4℃左右,PET 和PP 都是較合適的材質(zhì)坯汤,常溫下使用的零食托盤以PET虐唠,PS 和PP 為主,廠家根據(jù)喜好及價(jià)格選擇惰聂。目前未發(fā)現(xiàn)可替代熱成型托盤在食品內(nèi)襯領(lǐng)域應(yīng)用的替代品疆偿。綜上可見,PP 在熱成型食品包裝方面的應(yīng)用越來(lái)越普遍搓幌,樹脂性能要適應(yīng)熱成型加工方式的要求翁脆,如加工性能、力學(xué)性能鼻种、光學(xué)性能等反番,同時(shí)加工設(shè)備的改進(jìn)提升,也會(huì)對(duì)樹脂性能提出更高的要求叉钥,二者相互促進(jìn)罢缸,可生產(chǎn)出更多滿足用戶需求的PP 熱成型制品。熱成型食品包裝用PP特點(diǎn)及發(fā)展熱成型技術(shù)已成為PP 繼注射投队、擠出枫疆、吹塑之后,又一重要的加工方式敷鸦,世界主要PP 生產(chǎn)廠商針對(duì)這一市場(chǎng)提供了多個(gè)商業(yè)化的PP 牌號(hào)息楔。表2 列出世界主要PP 生產(chǎn)商部分商業(yè)化PP 熱成型專用料牌號(hào)。國(guó)外熱成型專用料多為均聚物扒披,透明無(wú)規(guī)共聚物較少值依,且部分牌號(hào)進(jìn)口周期長(zhǎng),國(guó)內(nèi)下游熱成型廠商較少使用進(jìn)口料碟案。熱成型制品廠商現(xiàn)有片材生產(chǎn)以600 mm 寬片材為主愿险,隨成型機(jī)工藝的進(jìn)步,片材寬度日益提高价说,寬可達(dá)1 000 mm 以上辆亏,因此對(duì)片材的抗熔垂能力提出更高要求风秤。下游制品行業(yè)內(nèi)解決方法為普通PP 添加一定比例的高密度聚乙烯(PE–HD) 以提高片材耐熔垂性能,但此方式將帶來(lái)混料不均扮叨、制品透明性受限等問題缤弦。國(guó)內(nèi)熱成型行業(yè)對(duì)具有高性能、超高透明度的PP 原料需求日益迫切彻磁。
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新材料研習(xí)社報(bào)道碍沐,隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展,輕量兵迅、舒適抢韭、綠色、環(huán)保成為汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向恍箭。汽車輕量化技術(shù)能夠減輕車身重量刻恭、降低油耗,是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施之一扯夭。目前鳍贾,汽車零部件更多地采用塑料材料替代笨重、昂貴的金屬構(gòu)件交洗,“以塑代鋼”成為解決汽車工業(yè)發(fā)展要求的佳方案骑科,汽車塑料化程度已經(jīng)成為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平的重要標(biāo)志。在當(dāng)前的車用塑料中构拳,聚丙烯是用量咆爽、使用頻次、增長(zhǎng)速度的品種置森。聚丙烯在汽車工業(yè)中用量迅速增長(zhǎng)是因?yàn)槠涿芏刃《饭 Ⅲw積輕、設(shè)計(jì)空間廣凫海,綠色環(huán)保呛凶、性能優(yōu)異及其制造成本低。聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯在汽車外裝飾件的應(yīng)用特點(diǎn)是以塑代鋼行贪,減輕汽車自重漾稀。聚丙烯是一種由丙烯聚合(均聚PP)或丙烯和乙烯共同聚合(共聚PP)而成的無(wú)臭、無(wú)毒建瘫、半透明的聚合物崭捍。聚丙烯按甲基(-CH3)空間排布的位置可分為等規(guī)聚丙烯(Isotactic polypropylene)、無(wú)規(guī)聚丙烯(Atactic polypropylene)和間規(guī)聚丙烯(Syndiotactic polypropylene)三種暖混。聚丙烯具有優(yōu)良的柔韌性缕贡、耐化學(xué)腐蝕性、耐熱性拣播、介電性能晾咪,以及高強(qiáng)度的機(jī)械性能和高頻絕緣性,且不受濕度的影響贮配,聚丙烯的種類及性能谍倦。目前,為了進(jìn)一步改善聚丙烯的性能泪勒,通常采用化學(xué)改性(共聚改性昼蛀、交聯(lián)改性、接枝改性圆存、添加成核劑等)或物理改性(添加有機(jī)或無(wú)機(jī)助劑等)改變高分子組分與大分子結(jié)構(gòu)叼旋、晶體構(gòu)型或填充、共混沦辙、增強(qiáng)等來(lái)實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化夫植。改性聚丙烯根據(jù)特點(diǎn)和功能可分為長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料、免噴涂聚丙烯材料油讯、聚丙烯微發(fā)泡材料详民、高溶體強(qiáng)度聚丙烯、環(huán)保阻燃聚丙烯材料陌兑、抗菌聚丙烯沈跨、耐刮擦聚丙烯材料,及低氣味兔综、低VOC聚丙烯材料等饿凛。01 聚丙烯的車用優(yōu)勢(shì)性能優(yōu)勢(shì)聚丙烯在強(qiáng)度、剛度软驰、硬度涧窒、耐熱性上均優(yōu)于聚乙烯;能夠在100℃的溫度下正常使用碌宴,具有良好的尺寸穩(wěn)定性杀狡、熱穩(wěn)定性、較好的力學(xué)性能贰镣、較高的耐沖擊性呜象、機(jī)械性質(zhì)強(qiáng)韌,化學(xué)穩(wěn)定性良好且不受濕度影響碑隆。聚丙烯外觀透明而輕恭陡,密度為0.89~0.91 g/cm3,是目前塑料中輕的品種之一上煤。因此休玩,采用聚丙烯替代傳統(tǒng)的金屬材料可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)重量的降低。另外,由于近年聚丙烯改性技術(shù)的發(fā)展使聚丙烯在汽車工業(yè)的發(fā)展占據(jù)優(yōu)勢(shì)拴疤。保優(yōu)勢(shì)聚丙烯為無(wú)毒永部、無(wú)味、無(wú)臭的乳白色透明高結(jié)晶聚合物呐矾,屬于環(huán)保材質(zhì)苔埋。聚丙烯不僅可回收再利用,而且在聚丙烯主鏈上含有叔碳原子蜒犯,在高溫和氧化作用下能夠產(chǎn)生分子鏈分解反應(yīng)组橄,使聚丙烯具有降解特性,大大地降低了白色污染帶來(lái)的環(huán)境問題罚随。成本優(yōu)勢(shì)聚丙烯的生產(chǎn)原料來(lái)源路徑多樣玉工,主要有油、煤淘菩、甲醇遵班、丙烯等。煤制聚丙烯是 目前聚丙烯中增長(zhǎng)快的一種原料來(lái)源方式瞄勾。由于我國(guó)煤炭資源豐富费奸,且煤炭的價(jià)格較為穩(wěn)定,煤制備聚丙烯成本浮動(dòng)小进陡。同時(shí)愿阐,聚丙烯容易加工成型,生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單趾疚,其生產(chǎn)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有的其他塑料材料缨历。02 車用聚丙烯的改性研究聚丙烯是汽車領(lǐng)域應(yīng)用的核心基材,但由于聚丙烯的性能缺陷糙麦,包括收縮率大辛孵、容易產(chǎn)生翹曲變形、低溫易脆斷等赡磅,決定其必須通過改性才能滿足車用部件的特殊需求魄缚。聚丙烯的改性原理是基于車用零件的具體要求,優(yōu)化基體樹脂的結(jié)構(gòu)和組成焚廊,采用化學(xué)或物理方法來(lái)進(jìn)行改性冶匹。長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯是采用長(zhǎng)度為 10~25 mm的玻璃纖維與基體樹脂進(jìn)行復(fù)合而形成的改性聚丙烯復(fù)合材料,與普通聚丙烯材料相比咆瘟,通過玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯的機(jī)械性能能夠得到成倍甚至數(shù)倍的提高嚼隘,能夠與ABS塑料的相關(guān)產(chǎn)品相媲美。長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯具有更好的耐熱性能袒餐,且成本遠(yuǎn)低于ABS塑料飞蛹;另外谤狡,長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯的高溫耐疲勞強(qiáng)度甚至比以耐熱性著稱的玻纖增強(qiáng)尼龍高出10%,同時(shí)兼具更優(yōu)異的抗翹曲特性卧檐。普通聚丙烯與長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯的性能對(duì)比墓懂。發(fā)泡改性聚丙烯發(fā)泡改性聚丙烯是以聚丙烯材料為基體,通過物理或者化學(xué)的方式使塑料中間層密布尺寸十到幾十微米的封閉微孔結(jié)構(gòu)泄隔。發(fā)泡改性技術(shù)突破了傳統(tǒng)聚丙烯的諸多局限拒贱,可以減輕制品的質(zhì)量和成型周期宛徊;同時(shí)使制品具有內(nèi)應(yīng)力佛嬉、翹曲小的特性,在注塑成型中更平整闸天、筆直和穩(wěn)定暖呕;另一方面,由于微孔的支撐作用苞氮,使材料的抗沖擊性能和抗壓吸能性能更優(yōu)異湾揽,在受到多次連續(xù)撞擊和撓曲變形后能夠很快恢復(fù)原始形狀。低氣味笼吟、低VOC聚丙烯低氣味库物、低 VOC 聚丙烯材料的研究是車用塑料發(fā)展的一個(gè)重要方向,尤其針對(duì)處于相對(duì)封閉空間的汽車內(nèi)飾用聚丙烯材料贷帮,對(duì)聚丙烯提出了綠色戚揭、環(huán)保的要求。低氣味撵枢、低 VOC 聚丙烯是通過在填料民晒、加工助劑的選擇、成型及后處理工藝等各個(gè)環(huán)節(jié)上來(lái)優(yōu)化以減少小分子的產(chǎn)生锄禽,從而控制氣味的產(chǎn)生潜必。
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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”沃但,是聚合物泡沫材料中增長(zhǎng)速度快的品種磁滚。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)性突破宵晚,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)垂攘。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類“犹郏化學(xué)發(fā)泡劑存在化學(xué)殘留搜贤、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,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)較高钝凶,烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全仪芒。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑唁影,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)掂名,而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)据沈、表面張力和黏度下降、結(jié)晶行為改變等一系列變化饺蔑,可以制備微孔甚至納米泡孔材料锌介。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)晶限制猾警,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)法保持完整泡孔孔祸,可操作窗口窄。因发皿,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崔慧。為了攻克這一難題,趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無(wú)錫會(huì)通穴墅、中石化北化院惶室、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位玄货,在合適物料體系皇钞、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松捉,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)新夹界。趙玲介紹,在低于流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡惩坑,既可突破結(jié)晶的制約掉盅,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∫允妫基于這一發(fā)泡機(jī)制趾痘,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/添加劑蔓钟。CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率永票,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、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)滥沫,保證了均勻的壓力場(chǎng)侣集、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)兰绣。利用上述創(chuàng)新技術(shù)世分,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,實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套缀辩、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)泡裝置臭埋,生產(chǎn)效率提高25%踪央,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)瓢阴,2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元畅蹂、利稅1.09億元。此外荣恐,該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件液斜、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。趙玲表示叠穆,超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng)少漆,除聚丙烯外,還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn)痹束,多種熱塑性聚合物及其復(fù)合材料的中試已經(jīng)完成检疫。采用該技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專用料,除可應(yīng)用于汽車零部件和內(nèi)飾祷嘶、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域,還可滿足兒童玩具夺溢、食品论巍、醫(yī)療、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求风响。由于微孔賦予了聚丙烯獨(dú)特的性能嘉汰,聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應(yīng)用于更多的新興領(lǐng)域,如新能源汽車動(dòng)力電池墊片状勤、5G通信微波中繼天線罩鞋怀、高檔汽車音響振膜、防彈衣背板等持搜。
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與傳統(tǒng)注塑制品相比密似,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)力更少葫盼、尺寸穩(wěn)定性好残腌、成型周期短等一系列優(yōu)點(diǎn)。目前贫导,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抛猫,具有操作簡(jiǎn)單、效率高孩灯、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件闺金,且能耗少,符合節(jié)約材料峰档,降低成本這一發(fā)展理念败匹,滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場(chǎng)化的需求匣距。然而,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)生大量變形哎壳,泡孔尺寸分布不均勻毅待,所得制品表面存在大量的氣痕、銀紋等缺陷归榕,制約了其力學(xué)性能的提高和外觀視覺尸红,阻礙了欠注發(fā)泡制品的進(jìn)一步應(yīng)用。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)的氣體反壓裝置刹泄,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)泡行為的影響外里。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)特石,改善了泡孔的形態(tài)盅蝗。丙烯微孔發(fā)泡實(shí)驗(yàn)方法將PP、發(fā)泡劑(AC)姆蘸、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)行塑化墩莫。然后打開氣體反壓裝置,在型腔中分別注入固定的GCP為0逞敷,0.2狂秦,0.4,0.6推捐,0.8?MPa的氣體裂问,隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進(jìn)行發(fā)泡,冷卻后牛柒,取出PP發(fā)泡樣品堪簿。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)到大值皮壁。隨著GCP從0增加至0.8?MPa椭更,熔體內(nèi)部大壓力從1.55?MPa增大到2.16?MPa,注射完成后闪彼,隨著氣體的排出甜孤,熔體壓力瞬間下降,隨著冷卻收縮畏腕,熔體壓力逐漸趨于0?MPa缴川。由此可知,GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力描馅,改善欠注發(fā)泡過程中的熔體壓力環(huán)境把夸。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铭污,泡孔發(fā)生流動(dòng)剪切變形恋日,導(dǎo)致末端位置的泡孔在皮層區(qū)域受到剪切作用時(shí)間和作用力較大膀篮,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)象岂膳,泡孔形貌極不規(guī)則誓竿,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)谈截。同時(shí)發(fā)現(xiàn)筷屡,隨著GCP的增大,皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小簸喂,熔體內(nèi)部芯層泡孔從橢圓形向規(guī)整圓形形態(tài)轉(zhuǎn)變毙死,規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大,泡孔之間呈現(xiàn)獨(dú)立分布喻鳄。當(dāng)GCP達(dá)到0.8?MPa時(shí)扼倘,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除呵。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)剪切作用再菊,GCP值越大,泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大竿奏,泡孔受到熔體的約束力大袄简,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)的影響如下圖所示泛啸。可知秃症,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%候址;隨著GCP的增大,泡孔的非變形層所占比例逐漸升高种柑,GCP為0.8 MPa時(shí)岗仑,升高至26.7%。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聚请,從63.7%下降到45.4%荠雕,這說(shuō)明GCP可以減小泡孔變形層,增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍驶赏。對(duì)變形層的泡孔變形度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)炸卑,如下圖所示,泡孔的平均長(zhǎng)度隨著GCP的增加煤傍,整體呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)盖文,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的增大而減小蚯姆,由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8?MPa下的0.304泡孔變形度五续,即GCP可以減小泡孔長(zhǎng)度與寬度的差距洒敏,使變形區(qū)的泡孔變形程度減小。對(duì)不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)疙驾,見圖c凶伙,隨著GCP的增加,當(dāng)GCP為0.2?MPa時(shí)泡孔直徑略有減小它碎,但隨著GCP的進(jìn)一步增大函荣,泡孔直徑從36.09?μm增大到41.93?μm。這是因?yàn)镚CP的增大使得熔體的壓力也隨之增大链韭,使得泡孔的成核臨界能壘升高偏竟,泡孔的成核速率下降,泡孔在充模過程中受到流動(dòng)場(chǎng)的影響減弱敞峭,更多的氣體在卸壓階段促進(jìn)泡孔的生長(zhǎng)踊谋,因此熔體壓力越大,泡孔直徑越大旋讹。
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彈性體材料是指在受到外力或變形時(shí)殖蚕,能夠恢復(fù)原狀或者接近原狀的材料。其最基本的特性就是彈性沉迹,即在受到一定的外力作用后能夠發(fā)生彈性變形睦疫,然后在去除外力后能夠自動(dòng)恢復(fù)原狀的能力。因此鞭呕,彈性體材料在工業(yè)制造蛤育、機(jī)械制造和航天、軍事等領(lǐng)域中扮演著重要的角色葫松。 彈性體材料最典型的代表就是橡膠瓦糕。橡膠具有較高的彈性和機(jī)械強(qiáng)度,具有良好的抗拉腋么、抗壓咕娄、抗撕裂和耐磨性能,適用于制作各種密封圈珊擂、彈簧圣勒、橡膠管等重要的機(jī)械零部件。除了橡膠之外摧扇,還有許多其他的彈性體材料圣贸,例如聚合物材料、彈性泡沫等扳剿,這些材料都具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域旁趟。由于彈性體材料具有良好的柔韌性和粘性,因此可以用于制作各種居家用品、文具用品锡搜、玩具等橙困。此外,彈性體材料還可以用于醫(yī)療領(lǐng)域中耕餐,例如制作假肢和支架等醫(yī)療器械凡傅。在軍事領(lǐng)域中,彈性體材料可以用于制造坦克履帶肠缔、防彈衣和車胎等軍事裝備夏跷,具有重要的戰(zhàn)略意義。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明未,其廣泛應(yīng)用于制造槽华、機(jī)械、醫(yī)療趟妥、軍事等領(lǐng)域猫态,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)。隨著新技術(shù)和新材料的不斷涌現(xiàn)披摄,相信彈性體材料的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)更加廣泛亲雪。 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。它具有優(yōu)異的彈性疚膊、耐磨性义辕、耐油性、耐化學(xué)性寓盗、耐氧化性和良好的加工性能灌砖。由于其優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì),TPU材料被廣泛應(yīng)用于汽車傀蚌、運(yùn)動(dòng)鞋周崭、電子產(chǎn)品、醫(yī)療器械喳张、玩具、建筑材料等領(lǐng)域美澳。 POE材料是一種烯烴共聚物销部,其含量一般在20~50%之間。其優(yōu)異的物理性質(zhì)包括良好的伸展性制跟、回彈性舅桩、耐磨性、耐撕裂性雨膨、防水性和耐氣候性等擂涛。此外,POE材料還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性聊记,可以在寬廣的溫度和化學(xué)介質(zhì)條件下使用撒妈。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)用前景恢暖。其次,POE材料的制備方法分為物理法和化學(xué)法兩類狰右。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杰捂,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。POE材料的物理和化學(xué)制備方法各有優(yōu)缺點(diǎn)棋蚌,具體制備方法應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用要求而定嫁佳。 TPEE材料(熱塑性聚酯彈性體)是一種由聚酯多元醇、二酸和丁二酸酯組成的熱塑性彈性體谷暮。它具有良好的彈性蒿往、耐磨性、耐油性湿弦、耐化學(xué)性瓤漏、耐氧化性和耐高溫性能。由于其優(yōu)異的性能省撑,TPEE材料被廣泛應(yīng)用于汽車赌蔑、電氣電子、醫(yī)療器械竟秫、玩具娃惯、運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域。 彈性體材料的制造工藝十分多樣肥败,其中最常見的方式就是熱壓模塑和擠出成型趾浅。在這些制造過程中,需要考慮材料的成型條件馒稍、工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等因素皿哨,以確保材料具有足夠的彈性和機(jī)械性能。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展纽谒,在彈性體制造領(lǐng)域中也出現(xiàn)了許多新的制造技術(shù)和新材料证膨,例如反應(yīng)注塑、液相硅膠等鼓黔,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)域央勒。