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發(fā)布時間:2024-07-04 01:03:31江蘇OBC材料定制
彈性體材料是指在受到外力或變形時腋妙,能夠恢復原狀或者接近原狀的材料默怨。其最基本的特性就是彈性,即在受到一定的外力作用后能夠發(fā)生彈性變形骤素,然后在去除外力后能夠自動恢復原狀的能力匙睹。因此,彈性體材料在工業(yè)制造济竹、機械制造和航天痕檬、軍事等領域中扮演著重要的角色。 彈性體材料最典型的代表就是橡膠送浊。橡膠具有較高的彈性和機械強度梦谜,具有良好的抗拉、抗壓袭景、抗撕裂和耐磨性能唁桩,適用于制作各種密封圈、彈簧耸棒、橡膠管等重要的機械零部件荒澡。除了橡膠之外,還有許多其他的彈性體材料与殃,例如聚合物材料单山、彈性泡沫等,這些材料都具有廣泛的應用領域幅疼。由于彈性體材料具有良好的柔韌性和粘性米奸,因此可以用于制作各種居家用品、文具用品爽篷、玩具等悴晰。此外,彈性體材料還可以用于醫(yī)療領域中逐工,例如制作假肢和支架等醫(yī)療器械膨疏。在軍事領域中,彈性體材料可以用于制造坦克履帶钻弄、防彈衣和車胎等軍事裝備佃却,具有重要的戰(zhàn)略意義。彈性體材料是現(xiàn)代工業(yè)領域中不可缺少的一種材料窘俺,其廣泛應用于制造饲帅、機械复凳、醫(yī)療、軍事等領域,為推動經(jīng)濟發(fā)展和技術進步做出了巨大貢獻。隨著新技術和新材料的不斷涌現(xiàn)懊蒸,相信彈性體材料的應用領域將會更加廣泛肥卡。 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均唉。它具有優(yōu)異的彈性、耐磨性、耐油性、耐化學性按声、耐氧化性和良好的加工性能。由于其優(yōu)異的物理和化學性質恬吕,TPU材料被廣泛應用于汽車签则、運動鞋、電子產(chǎn)品铐料、醫(yī)療器械渐裂、玩具、建筑材料等領域钠惩。 POE材料是一種烯烴共聚物柒凉,其含量一般在20~50%之間。其優(yōu)異的物理性質包括良好的伸展性篓跛、回彈性扛拨、耐磨性、耐撕裂性举塔、防水性和耐氣候性等。此外求泰,POE材料還具有良好的化學穩(wěn)定性央渣,可以在寬廣的溫度和化學介質條件下使用。這些性質使得POE材料在各種應用領域中具有廣泛的應用前景渴频。其次芽丹,POE材料的制備方法分為物理法和化學法兩類。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卜朗,而化學法主要是采用聚合反應將不同單體聚合成共聚物拔第。POE材料的物理和化學制備方法各有優(yōu)缺點,具體制備方法應根據(jù)具體的應用要求而定场钉。 TPEE材料(熱塑性聚酯彈性體)是一種由聚酯多元醇蚊俺、二酸和丁二酸酯組成的熱塑性彈性體。它具有良好的彈性逛万、耐磨性泳猬、耐油性、耐化學性、耐氧化性和耐高溫性能得封。由于其優(yōu)異的性能埋心,TPEE材料被廣泛應用于汽車、電氣電子忙上、醫(yī)療器械拷呆、玩具、運動器材等領域疫粥。 彈性體材料的制造工藝十分多樣茬斧,其中最常見的方式就是熱壓模塑和擠出成型。在這些制造過程中手形,需要考慮材料的成型條件啥供、工藝參數(shù)和結構設計等因素,以確保材料具有足夠的彈性和機械性能库糠。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的不斷發(fā)展伙狐,在彈性體制造領域中也出現(xiàn)了許多新的制造技術和新材料,例如反應注塑瞬欧、液相硅膠等贷屎,這些新技術和新材料大大拓寬了彈性體材料的應用領域。
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說到一次性容器你是不是認為紙比塑料更環(huán)保呢艘虎?這可不一定唉侄,塑料具有重量輕,不易受水和陽光影響的特點野建,適合制作容器属划,但也因為這樣的特點使得塑料不易被大自然分解,容易造成大量垃圾候生,因此后來出現(xiàn)紙質容器同眯,但紙質容器也不是沒有缺點,甚至與傳統(tǒng)塑料相比問題還更大唯鸭。首先因為紙張?zhí)焐滤胛希龅剿蜁浕瑳]辦法單獨承裝液體目溉,因此市面上常見的紙杯就需要在紙張表面加一層塑料淋膜明肮,所以摸起來感覺滑滑的。但這種復合材質的設計就會造成回收的難題缭付,紙加塑料淋膜的設計當被送到回收廠時柿估,如果沒有特殊技術是無法將紙與塑料淋膜分離,不能分離就無法重新回收材料再利用陷猫,而被放在自然環(huán)境中也因為是復合材料很難被分解官份,所以紙杯基本上只能焚燒只厘。聚丙烯微孔發(fā)泡所以說材質越單一越容易回收再利用,現(xiàn)在有一種PP發(fā)泡塑料就具有這種易回收利用的特點舅巷,耐熱羔味,抗腐蝕又安全,還可以在微波爐內加熱钠右,只要經(jīng)過發(fā)泡加工處理赋元,成為發(fā)泡聚丙烯就能制成又輕又安全的容器,并且材質單一只要回收方式正確就能再利用飒房。發(fā)泡技術是塑料在擠出搁凸,吹塑等加工過程中為了減輕產(chǎn)品的重量,將二氧化碳或氮氣注入到特殊的塑化裝置中狠毯,使氣體與原料充分混合护糖,讓塑料產(chǎn)生反應形成具有微孔發(fā)泡的塑料制品過程,利用發(fā)泡技術生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有輕量化嚼松,緩沖吸震嫡良,吸音,保溫等特點献酗,廣泛應用于包裝寝受,建筑建材等行業(yè)。塑料發(fā)泡歷史塑料發(fā)泡技術的發(fā)展已有幾十年的歷史了罕偎,在20世紀20年代出現(xiàn)了早的泡沫膠木很澄,這種材料是用類似于制造泡沫橡膠的方法制取的,從那以后的三十年內幾乎所有的塑料都能夠通過發(fā)泡技術制成泡沫塑料颜及。到了80年代美國人研制出了微孔發(fā)泡之后甩苛,人們對這種微孔新型塑料日益感興趣,并逐漸成為市場上主要的塑料發(fā)泡技術俏站。發(fā)泡劑現(xiàn)在市場上普遍使用的發(fā)泡劑可以分為兩種讯蒲。一種是物理發(fā)泡劑,這種發(fā)泡劑一般使用二氧化碳乾翔,氮氣,氨氣等氣體施戴,并且這些氣體在氣態(tài)下不會發(fā)生化學反應反浓,而且在氣態(tài)時在塑料中的擴散速度會低于在空氣中的擴散速度。另一種是化學發(fā)泡劑赞哗,它是一種當受熱后就會釋放如氮氣雷则,二氧化碳等的物質,釋放氣體的速度能夠肪笋,化學發(fā)泡劑一般有碳酸銨月劈,碳酸氫鈉等度迂。泡工藝泡工藝有三種一種是物理發(fā)泡法,就是將氣體在壓力下注入塑料糊狀熔體中猜揪,再經(jīng)過降壓釋放出氣體惭墓,從而就能在成型的塑料中形成很多小孔,這種發(fā)泡法由于成本較低而姐,發(fā)泡后對不會留下殘余物腊凶,并且對發(fā)泡塑料性能不會改變。另一種是化學發(fā)泡法拴念,這種是利用化學方法產(chǎn)生氣體來使塑料發(fā)泡钧萍,是對加入塑料中的化學發(fā)泡劑進行加熱后讓其分解釋放出氣體而發(fā)泡,還有一種就是利用塑料之間相互發(fā)生化學反應釋放出氣體而進行發(fā)泡政鼠。 后一種是機械發(fā)泡风瘦,使用機械攪拌的方法使氣體混入材料中,然后經(jīng)定型過程形成泡孔的泡沫塑料公般。發(fā)泡原理將發(fā)泡劑注入到塑料熔體中后万搔,發(fā)泡劑的分子就會在塑料中形成很多微小氣泡(氣泡核),隨著塑料在熔化過程中溫度的升高和壓力增加俐载,氣泡開始增長或者與其它氣泡合并變大蟹略,隨著塑料產(chǎn)品的成型后溫度和壓力開始降低,氣泡也會停止增長并且慢慢成型遏佣,這樣就會在塑料中形成很多或大或小的氣孔挖炬。所以不管采用什么發(fā)泡工藝,使用哪種發(fā)泡劑都要經(jīng)過形成氣泡核状婶,氣泡核膨脹意敛,氣泡固化成型這個過程。發(fā)泡膜包裝袋制造過程在所有的發(fā)泡產(chǎn)品中常用的就是發(fā)泡膜膛虫,也就是我們常說的珍珠棉草姻,將它作為包裝材料來使用有很多的優(yōu)點,如防震稍刀,防潮撩独,韌性好等,來看看我們包裝使用的發(fā)泡膜包裝袋是怎么制造出來的账月。發(fā)泡膜包裝袋使用的材料是聚乙烯综膀,首先將聚乙烯原料顆粒按比例混合,通過管道將其吸入到擠出機入料口局齿,同時在擠出機中還要加入發(fā)泡劑剧劝。在擠出機中需要加溫讓原料熔化,再通過噴淋冷卻降溫以達到發(fā)泡溫度讓其膨脹發(fā)泡抓歼,然后從機頭口模擠出圓筒形發(fā)泡膜讥此。將圓筒型發(fā)泡膜切刨開拢锹,展平后收成卷,這樣就可以切割后包裝產(chǎn)品了萄喳。讓成卷的發(fā)泡膜通過印刷機在上面印上需要的圖案或者文字卒稳。印刷好的發(fā)泡膜按照包裝袋的大小裁剪成片狀,后通過機器壓封成包裝袋取胎,這樣就可以用于包裝產(chǎn)品了展哭。塑料通過發(fā)泡技術能讓其內部形成氣泡,能讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品更加輕便闻蛀,還能起到包裝保護的功能匪傍,現(xiàn)在科學家研究出了一種氣泡金屬,也具有這樣的性能觉痛,它就像金屬的氣泡包裝材料役衡。這種復合氣泡金屬是通過空心金屬周圍熔化鋁材來制造的,它是一種新型復合材料并不是普通的金屬薪棒,它比合金鋼要輕70%手蝎,能吸收超過普通鋼幾十倍的能量,具備防輻射俐芯,防彈棵介,防火的能力,在遭遇壓力時其內部的氣泡能起到緩沖保護的作用吧史,也許將來我們就能用到這種氣泡金屬邮辽。隨著世界資源的減少和對環(huán)境要求的提高,怎么提高可持續(xù)性以及提升效率贸营,推動材料和能源消耗的下降吨述,以及材料性能的提升,成本降低钞脂,有些可以通過輕量化實現(xiàn)揣云,而發(fā)泡技術就是輕量化未來發(fā)展的方向。那些用于包裝冰啃,汽車邓夕,建筑和日用消費品中的傳統(tǒng)固體材料都是朝著發(fā)泡,輕量化結構在發(fā)展阎毅,很多高分子發(fā)泡材料被作為基礎原材料使用焚刚,各種利用發(fā)泡技術制造出來的塑料產(chǎn)品在我們生活中的使用將越來越廣泛。
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系統(tǒng)介紹車用聚丙烯的類型净薛,應用方向汪榔,性能要求蒲拉。車用PP隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展肃拜,制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代痴腌,越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件。塑料在汽車上的應用已有近50年的歷史燃领,目前汽車用改性塑料的使用量已成為衡量汽車設計和制造水平高低的一個重要標志士聪,塑料飾件的大量應用,促進了汽車的減重節(jié)能猛蔽,提高了汽車的美觀舒適度剥悟。PP以密度小、性價比高曼库、具有優(yōu)異的耐熱性能区岗、耐化學藥品腐蝕性、剛性毁枯、易于成型加工和回收利用等特性在汽車上得到了廣泛的應用慈缔。近來更是有把汽車內飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢。由于高性能基礎樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長种玛、投資巨大藐鹤、技術要求高,且需要高精尖的集成先進綜合技術赂韵,所以對現(xiàn)有PP樹脂需要進行更廣泛娱节、更有效、更經(jīng)濟祭示、更實用的改性肄满。聚丙烯微孔發(fā)泡延伸性、機械的強度和抗斷裂性無機填料和彈性體增韌增強改性PP主要是“三高”绍移。是由 PP樹脂悄窃、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、碳酸鈣等無機填料的復合物蹂窖,其主要用于汽車保險杠的注射成型轧抗,且改性PP保險杠具有成本低、質輕瞬测、易涂裝横媚、可循環(huán)使用等優(yōu)點≡绿耍滑石粉填充改性PP材料具有高剛性灯蝴、低熱膨脹系數(shù)和低收縮率,且其抗化學腐蝕性能強孝宗,尤其是經(jīng)表面處理的滑石粉填充PP可有效改善PP的沖擊性能穷躁,提高材料的模量和熱變形溫度。玻璃纖維增強改性PP玻璃纖維增強改性PP材料尤其是LGFPP材料在汽車部件上的研究與應用(如在前端模塊因妇、儀表板骨架问潭、車門模塊等典型部件的應用)是多年來的研究熱點之一猿诸。LGFPP制品指含有長度為10~25mm的玻璃纖維改性的PP復合材料經(jīng)過注塑等工藝形成的三維結構。10~25mm的長玻璃纖維增強聚合物相比普通4~7mm的短玻璃纖維增強聚合物具有更高的強度狡忙、剛度梳虽、韌性,以及尺寸穩(wěn)定性好灾茁、翹曲度低等優(yōu)勢窜觉。此外,LGFPP材料比短玻璃纖維增強PP(GFPP)有著更好的抗蠕變性能北专,即使經(jīng)受100℃的高溫也不會產(chǎn)生明顯的蠕變禀挫。與金屬材料和熱固性復合材料相比,LG-FPP的密度低拓颓,相同部件的質量可減輕20%~50%;LGFPP能為設計人員提供更大的設計靈活性特咆,可成型形狀復雜的部件、提高集成汽車零部件的能力录粱、節(jié)約模具成本(一般長玻璃纖維增強聚合物注塑模具的成本約為金屬沖壓模具成本的20%)腻格、減少能耗(長玻璃纖維增強聚合物的生產(chǎn)能耗僅為鋼制品的60%~80%,鋁制品的35%~50%)啥繁、簡化裝配工序菜职。汽車部件用礦物纖維增強PP的新產(chǎn)品,具有強度高旗闽、熱膨脹系數(shù)低酬核、耐高溫、阻燃性能好适室、低浮纖嫡意、低翹曲、低收縮 等特點捣辆。發(fā)泡改性PPPP發(fā)泡材料是通過提高PP的熔體強度蔬螟,從而提高發(fā)泡倍率而制成的低密度物質,其具有質輕汽畴、耐熱旧巾、耐高溫等優(yōu)點。隨著汽車輕量化的發(fā)展忍些,選用PP發(fā)泡材料已成為汽車減重的重要途徑鲁猩,目前其在汽車內飾上的應用也越來越多,其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%罢坝,卡車廓握、工程機械車占20% ,客車、商務車占35%隙券。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學微發(fā)泡材料戈钢,因為普通微發(fā)泡PP制品的表觀質量很不理想,僅適合于需要表面覆皮的高端車是尔,不僅增加了制造成本,也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應用;而化學微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體开仰,化學發(fā)泡劑為氣源拟枚,通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài),注入模腔后氣體在擴散內壓的作用下众弓,使制品中間分布著直徑從十幾到幾十微米的封閉微孔泡恩溅,且其理想的泡孔直徑應 <50μm ,但目前國內行業(yè)實際生產(chǎn)的微發(fā)泡PP的微泡孔直徑約為80~350μm 谓娃。對于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡脚乡、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等,注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內外飾件滨达,如車身門板奶稠、尾門、風道等;擠出微發(fā)泡適用于密封條捡遍、頂棚等;吹塑微發(fā)泡適用于汽車風管等锌订。利用微發(fā)泡技術可使PP制品的質量減少約10%~20% ,較傳統(tǒng)材料在部件上可實現(xiàn)50%的減重画株,注射壓力降低約30%~50% 辆飘,鎖模力降低約20% ,循環(huán)周期減少10%~15%谓传,同時還能提高汽車的節(jié)能性蜈项,較傳統(tǒng)材料可實現(xiàn)30%的節(jié)能,并且能改善制品的翹曲變形性续挟,使產(chǎn)品和模具的設計更靈活紧卒。在一些部件中,如汽車風管诗祸、風道常侦,還可實現(xiàn)隔熱、降噪的效果贬媒,減少后道工序的成本聋亡。 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性能,作為汽車車頂际乘,可降低汽車的質量坡倔,同時其還可用于汽車的內飾件,有利于汽車的輕量化。耐刮擦PP相對于工程塑料來說罪塔,PP投蝉、橡膠改性PP、熱塑性聚烯烴和熱塑性彈性體等聚烯烴材料具有可回收征堪、質輕瘩缆、成本低的優(yōu)勢,因而被越來越多地應用于汽車以及其他領域佃蚜,然而聚烯烴材料的耐刮擦性能明顯較差庸娱,而這一性能卻是儀表板、操控臺和門板表皮等汽車內部應用部件的關鍵性能谐算,也是汽車外部應用部件熟尉、全地形車輛(ATVs)的重要性能之一,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洲脂,同時還有利于涂色斤儿,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。通過添加涂層恐锦、無機礦物和某些功能助劑可提高聚烯烴的耐刮擦性能往果,例如添加耐刮擦劑可制備耐刮擦汽車內飾用PP復合材料。汽車用改性PP的回收利用塑料作為一種環(huán)保材料一铅,因其可塑性強棚放、質輕、回收再利用率高等特性馅闽,在汽車工業(yè)中的應用非常廣泛飘蚯,無論是內飾件、外飾件還是功能性結構件福也,都越來越多地用到了塑料局骤。我國汽車保有量達到1.75億輛,對應用于汽車的塑料的粉碎再回收無疑變得越來越重要暴凑,且汽車塑料的回收將會形成一個巨大的市場峦甩,是一個前景廣闊的領域,學術界和企業(yè)在這方面都有很多的研究和實踐现喳。
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隨著國內大煉化項目凯傲、PDH項目陸續(xù)上馬,國內聚丙烯(PP)市場成為群雄角力之地嗦篱。新建項目投產(chǎn)冰单,PP產(chǎn)能仍將快速增長,預計到2023年我國PP產(chǎn)能將超過3500萬噸灸促,自給率將近90%诫欠。屆時涵卵,高性能產(chǎn)品將成為企業(yè)突出重圍的殺手锏。高性能PP成投資熱土2020年已經(jīng)有三家企業(yè)成功投產(chǎn)聚丙烯裝置荒叼,浙江石化轿偎、恒力石化、利和知信被廓。近一個月坏晦,聚烯烴行業(yè)掀起了新一波高性能PP投資熱潮:4月22日,總投資約100億美元的凹蕹耍克森美孚廣東惠州乙烯項目正式動工昆婿,項目包括乙烯裝置和高端PE、PP等生產(chǎn)裝置亦渗,采用已經(jīng)成功應用、先進的專有工藝和催化劑技術生產(chǎn)高性能聚合物汁尺。聚丙烯微孔發(fā)泡5月17日法精,總投資約56億美元的中海殼牌惠州三期乙烯項目合作框架協(xié)議簽約,項目產(chǎn)品包括聚α烯烴痴突、高碳合成醇搂蜓、茂金屬PE、共聚PP等辽装,共14規(guī)模生產(chǎn)裝置帮碰。18日,徐州海天石化集團年產(chǎn)10萬噸高性能PP樹脂項目“云簽約”拾积,落戶大慶龍鳳區(qū)殉挽。高性能產(chǎn)品研發(fā)能力不足我國已投入生產(chǎn)的高端聚丙烯專用樹脂有:三元共聚聚丙烯薄膜專用料F5606、管材專用料拓巧、薄壁注塑料M50T斯碌、高熔體強度薄膜專用料、丙丁共聚膜料肛度、低溫抗沖注塑專用料傻唾、氫調法高流動注塑料、高透明注塑專用料承耿、抗菌系列專用料冠骄、低灰分PP、快速成型PP加袋、透明PP專用料等凛辣。但由于我國高端聚丙烯產(chǎn)品研發(fā)能力不足,且同質化嚴重职烧,一些高性能和特殊性能產(chǎn)品蟀给,如茂金屬PP(mPP)蝙砌、特種雙向拉伸聚丙烯(BOPP)膜、流延聚丙烯(CPP)膜等仍需大量進口來滿足國內市場需求跋理。我國mPP年消費量約10萬噸择克,除燕山石化少量供應市場,基本依賴進口前普,主要用于生產(chǎn)醫(yī)用或食品用高透明PP制品肚邢、食品包裝薄膜、無紡布拭卿、超細旦丙綸纖維等領域骡湖。具有高拉伸速度與幅寬、超薄峻厚、超透及更好低溫熱封性能的特種BOPP薄膜响蕴、電工膜、電容器膜惠桃、鍍鋁膜等PP薄膜料以及汽車和家電用PP注塑料的年進口量均超百萬噸浦夷。PP管材料的年進口量約50萬噸。高性能PP開發(fā)方向1抗菌PP此次新冠肺炎疫情的肆虐辜王,推動汽車生產(chǎn)商聚焦抗菌PP在內飾件中的應用劈狐,這或將成為車用PP下一個熱點應用領域。2玻纖增強PP長玻纖增強PP材料因具備更高的強度呐馆、剛度肥缔、韌度、尺寸穩(wěn)定性汹来,廣泛應用于儀表骨架板续膳、車門組合件、前端組件收班、車身門板模塊姑宽、車頂面板、座椅骨架等汽車部件上闺阱。長玻纖增強PP材料在120℃時的高溫疲勞強度是普通玻纖增強PP材料的2倍炮车,甚至比以耐熱性著稱的玻纖增強尼龍材料高10%,具有作為結構件所需的耐久性和可靠性酣溃。氣味散發(fā)耐刮擦PP隨著人們對汽車品質的追求瘦穆,車用PP材料需要滿足的已不僅僅是力學性能,還有對外觀赊豌、環(huán)保等方面的高要求扛或。目前市場上低氣味散發(fā)PP材料多被Basell、北歐化工等公司產(chǎn)品壟斷碘饼,國產(chǎn)替代進口任務艱巨熙兔。制造高抗刮擦汽車內飾件材料一方面要采用國外表面硬度較高的PP原料悲伶,另一方面需要添加助劑提升材料表面的爽滑度。但助劑在體系內受熱會有小分子散發(fā)影響車內空氣質量住涉,同時又會出現(xiàn)表面遷移現(xiàn)象麸锉,影響內飾件外觀。因此舆声,問題核心仍取決于PP基材的性能花沉。
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隨著新能源等行業(yè)的快速發(fā)展,發(fā)泡材料得到大規(guī)模應用媳握,因其具有的優(yōu)異機械性能和無毒(低毒)碱屁、絕熱、隔音蛾找、絕緣娩脾、緩沖、輕量化等性能打毛,在新能源汽車領域的應用更是帶來了行業(yè)發(fā)展的新契機柿赊。隨著國民對于環(huán)保、綠色隘冲、安全闹瞧、舒適要求愈加苛刻绑雄,對環(huán)境友好型的發(fā)泡技術和具備可阻燃展辞、可(完全)降解、可導電等新型發(fā)泡材料受到追捧万牺,成為國內外研究人員的研究熱點罗珍。聚丙烯微孔發(fā)泡由華東理工大學化工學院趙玲教授領銜的《高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料綠色制備過程的優(yōu)化和強化》項目斬獲科技進步獎一等獎,發(fā)的聚丙烯發(fā)泡專用料打破了國外公司的壟斷脚粟,聚丙烯微孔發(fā)泡材料不斷地在新興領域成功應用覆旱,包括新能源汽車動力電池墊片等等,引領了高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料的綠色制造和高端應用核无。發(fā)泡材料具有什么優(yōu)點發(fā)泡材料具有較好防震緩沖扣唱、隔音、隔熱保溫以及阻燃防爆等特性团南,其在汽車領域主要用于汽車車載空調用隔熱泡沫管材噪沙、汽車減震、新能源汽車電池用發(fā)泡硅膠密封墊圈等吐根。目前大多數(shù)汽車內飾材料正歼,如地板、頂棚拷橘、方向盤局义、汽車座椅等均為聚氨酯類泡沫材料喜爷,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萄唇。隨著國內汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢愈加顯著檩帐,對汽車輕量化提出了更高要求。特別是在車市持續(xù)萎靡穷绵、新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下轿塔,輕量化成為汽車產(chǎn)業(yè)從困境中突圍的重要方向。整車廠仲墨、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領域的布局勾缭。發(fā)泡材料在新能源汽車領域的新應用新能源電動汽車的技術關鍵在于其高能量密度鋰電池的充放電技術及安全性能。鋰電池在使用過程中必須保持絕佳的防水防塵效果目养,而易發(fā)熱自燃是影響其安全使用的頭等難題俩由。在暴雨、淺灘癌蚁、霧霾等極端條件下幻梯,為滿足汽車行駛過程中動力電池的密封和緩沖保護的要求,特斯拉等美國車企率先將發(fā)泡硅膠這一小眾材料應用到動力電池上努释。例如:特斯拉model3電池PACK包為了減輕模組重量碘梢、提升安全性,大量使用有機硅發(fā)泡灌封材料來保護單個電芯伐蒂,可在一定時間內有限阻止電池包上部熱量傳輸給電芯導致熱失控煞躬。由于特斯拉在動力電池組技術方便的標桿作用,大大加速硅膠發(fā)泡材料在動力電池PACK包上的應用推廣逸邦。聚丙烯微孔發(fā)泡材料技術在新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下恩沛,微孔發(fā)泡技術讓汽車駛向輕量化——在汽車非金屬部件的輕量化領域,微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一缕减。2018年雷客,中石化就將聚丙烯微孔發(fā)泡材料應用技術開發(fā)列為重點課題。日常生活中桥狡,當人們購買兒童玩具搅裙、家具用品等塑料制品時,都會十分在意其材質是否無毒無味裹芝、綠色環(huán)保部逮,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”局雄,日益受到熱捧甥啄,是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種。聚丙烯作為產(chǎn)量大炬搭、增長量快蜈漓、應用領域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一穆桂,其高品質發(fā)泡材料的綠色制備一直是聚合物發(fā)泡領域的熱點與難點。其中融虽,超臨界CO2(二氧化碳)發(fā)泡聚合物技術是制備聚丙烯微孔發(fā)泡材料的關鍵核心技術享完。聚焦發(fā)泡材料綠色制造新技術2016年,由華東理工大學牽頭申報的國家重點研發(fā)計劃“重點基礎材料技術提升與產(chǎn)業(yè)化”重點專項項目——“聚合物材料的輕量化技術”獲準立項有额。該項目所聚焦的正是運用綠色高效發(fā)泡工藝般又,開展聚合物輕量化的應用基礎—共性技術—產(chǎn)業(yè)化示范的“一條鏈式”研發(fā)工作。據(jù)項目團隊專家介紹巍佑,聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類茴迁。化學發(fā)泡劑常常存在化學殘留萤衰、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點堕义;物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用,已逐漸被禁止和限制使用脆栋;一些新型氟碳氫化合物的全球變暖潛能值仍相對較高或價格昂貴倦卖,烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候椿争、火災危險怕膛、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端,超臨界流體秦踪,特別是超臨界CO2發(fā)泡聚合物是綠色制造技術褐捻,被工信部列入我國優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關鍵共性技術,而且CO2進入聚合物后會引起熔點洋侨、表面張力和粘度下降舍扰、結晶行為改變等一系列變化倦蚪,可以制備微孔甚至納米泡孔材料希坚。聚丙烯是結晶聚合物,低溫固態(tài)發(fā)泡受結晶限制陵且,很難制備高發(fā)泡倍率產(chǎn)品裁僧;高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔,可操作窗口窄慕购。因此聊疲,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。了攻克這一難題沪悲,近年來获洲,團隊聯(lián)合無錫會通、中石化北化院殿如、浙江新恒泰贡珊、鎮(zhèn)海煉化等單位最爬,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)化门岔、強化和工程化等系列工作爱致,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)化構建流場結構實現(xiàn)高效規(guī)模制備”等三大技術創(chuàng)新優(yōu)勢:根據(jù)在低于其流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡既可以突破結晶的制約又能保證發(fā)泡材料微孔結構和外形尺寸的穩(wěn)定成型這一發(fā)泡機制,開發(fā)了兼具較寬發(fā)泡溫度窗口和較強的CO2溶解擴散能力的聚丙烯發(fā)泡專用料寒随,以及能有效改善泡孔結構和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑糠悯;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施大幅減小了高壓設備體積妻往;釜壓發(fā)泡互艾、模壓發(fā)泡等高壓設備和聚合物預成型體的結構優(yōu)化設計保證了均勻的壓力場、溫度場和速度場讯泣,成功實現(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)忘朝。目成果利用上述創(chuàng)新技術,項目已成功建設了2套年產(chǎn)3萬立方模壓發(fā)泡裝置判帮,實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造局嘁;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)泡裝置晦墙,生產(chǎn)效率提高25%悦昵,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)晌畅;2016-2018年新增產(chǎn)值3.31億但指,利稅1.09億。隨著應用市場快速開拓抗楔,2019年共推廣新建了13套裝置棋凳,市場占有率高和競爭力強。項目團隊獲得授權發(fā)明專利8件连躏、實用新型專利8件剩岳;相關研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文,“國外同行認為我們全面系統(tǒng)地研究了CO2間歇發(fā)泡聚丙烯行為入热∨淖兀”科技查新表明,模壓發(fā)泡的工程化技術達到國際領先水平勺良,釜壓發(fā)泡的優(yōu)化與強化技術具有國內外新穎性绰播。
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概述聚丙烯微孔發(fā)泡新材料(Microcellular Polypropylene foam), 簡稱MPP,是特指泡孔尺寸小于100微米的聚丙烯多孔發(fā)泡材料(更嚴格地定義是泡孔尺寸小于10微米尚困,泡孔密度大于10的9次方個/cm3)蠢箩。由于材料內部大量微米級泡孔的存在,MPP具有優(yōu)異的減震、緩沖谬泌、隔熱和吸聲等性能示弓,可廣泛應用于包裝、交通工具呵萨、箱包奏属、體育器材等領域,是傳統(tǒng)EVA潮峦、PU囱皿、PS發(fā)泡材料、EPE和EPP的替代物忱嘹。丙烯微孔發(fā)泡性能與應用應用超臨界二氧化碳技術(supercritical carbon dioxide) 制備MPP嘱腥,在高溫高壓下將二氧化碳氣體導入聚丙烯材料基體,并誘導其成核拘悦、發(fā)泡齿兔,形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料。發(fā)泡過程清潔無污染础米,發(fā)泡制品衛(wèi)生環(huán)保分苇。發(fā)泡過程PP材料未發(fā)生交聯(lián),因此可回收循環(huán)使用屁桑。聚丙烯(PP)本身是無毒材料医寿,是目前嬰兒奶瓶和可微波加熱餐盒的常用材料。清潔衛(wèi)生的MPP特別適合于醫(yī)療器械蘑斧、食品等包裝材料衛(wèi)生等級要求較高的領域靖秩。也可應用于兒童拼圖、玩具等對產(chǎn)品健康要求較高的領域竖瘾,代替常用的由AC發(fā)泡劑制造的交聯(lián)PE泡沫沟突,EVA泡沫。PP是半結晶聚合物捕传,其熔點一般150~170℃惠拭。相比于耐溫只有70~80℃的PE、PS乐横、PU發(fā)泡材料求橄,MPP的使用溫度可達120℃今野,因此MPP特別適合高溫包裝葡公、高溫保溫等領域。MPP集增強条霜、隔熱和降噪為一體催什,也特別適用于對材料輕量化要求較高的領域,如汽車宰睡、軌道交通蒲凶,船舶气筋,風機葉片等。輕質高強的MPP厚板作為結構泡沫使用旋圆,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結構泡沫如PVC/PU互穿結構泡沫宠默、PET結構泡沫等,特別是作為三明治夾芯復合材料的芯材使用灵巧。 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)下搀矫,由于泡孔較小,微孔發(fā)泡材料的機械性能損失較小刻肄。這意味著使用MPP可以更加節(jié)約材料瓤球,更加降低制品重量和體積。(2) 由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控敏弃,MPP可以被剖切成厚度小于0.1mm的超薄片材卦羡,而片材表面不會穿孔,可應用于微電子器件的包裝麦到。(3) 由于表面大量微米級泡孔的存在绿饵,MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板,提高漫反射率瓶颠。(4) 微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內氣體的對流蝴罪,從而有效降低了由空氣對流引起的熱傳遞。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有較低的步清、依賴于泡孔結構的長期穩(wěn)定的低導熱系數(shù)要门。(5) 輕質高強的MPP片材適合于作為揚聲器振膜使用。6) 同樣由于其微米尺度的泡孔廓啊,MPP具有極佳的表面保護性能欢搜,可應用于液晶面板等防要求較高的包裝領域。