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發(fā)布時間:2024-07-06 01:04:25江西PBAT定制
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(yīng)用硫惕,因其具有的優(yōu)異機(jī)械性能和無毒(低毒)茧痕、絕熱、隔音恼除、絕緣踪旷、緩沖、輕量化等性能豁辉,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)令野。隨著國民對于環(huán)保、綠色徽级、安全气破、舒適要求愈加苛刻,對環(huán)境友好型的發(fā)泡技術(shù)和具備可阻燃餐抢、可(完全)降解现使、可導(dǎo)電等新型發(fā)泡材料受到追捧,成為國內(nèi)外研究人員的研究熱點旷痕。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》項目斬獲科技進(jìn)步獎一等獎碳锈,發(fā)的聚丙烯發(fā)泡專用料打破了國外公司的壟斷,聚丙烯微孔發(fā)泡材料不斷地在新興領(lǐng)域成功應(yīng)用欺抗,包括新能源汽車動力電池墊片等等售碳,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)點發(fā)泡材料具有較好防震緩沖、隔音贸人、隔熱保溫以及阻燃防爆等特性间景,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、汽車減震灸姊、新能源汽車電池用發(fā)泡硅膠密封墊圈等拱燃。目前大多數(shù)汽車內(nèi)飾材料,如地板力惯、頂棚碗誉、方向盤、汽車座椅等均為聚氨酯類泡沫材料父晶,這種材料耐候性能較差哮缺,易燃且燃燒過程中釋放大量對人體有害的有毒氣體。隨著國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢愈加顯著甲喝,對汽車輕量化提出了更高要求尝苇。特別是在車市持續(xù)萎靡、新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下埠胖,輕量化成為汽車產(chǎn)業(yè)從困境中突圍的重要方向糠溜。整車廠、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領(lǐng)域的布局直撤。發(fā)泡材料在新能源汽車領(lǐng)域的新應(yīng)用新能源電動汽車的技術(shù)關(guān)鍵在于其高能量密度鋰電池的充放電技術(shù)及安全性能非竿。鋰電池在使用過程中必須保持絕佳的防水防塵效果,而易發(fā)熱自燃是影響其安全使用的頭等難題谋竖。在暴雨红柱、淺灘、霧霾等極端條件下蓖乘,為滿足汽車行駛過程中動力電池的密封和緩沖保護(hù)的要求锤悄,特斯拉等美國車企率先將發(fā)泡硅膠這一小眾材料應(yīng)用到動力電池上。例如:特斯拉model3電池PACK包為了減輕模組重量嘉抒、提升安全性零聚,大量使用有機(jī)硅發(fā)泡灌封材料來保護(hù)單個電芯,可在一定時間內(nèi)有限阻止電池包上部熱量傳輸給電芯導(dǎo)致熱失控众眨。由于特斯拉在動力電池組技術(shù)方便的標(biāo)桿作用握牧,大大加速硅膠發(fā)泡材料在動力電池PACK包上的應(yīng)用推廣。聚丙烯微孔發(fā)泡材料技術(shù)在新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下娩梨,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,微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一览徒。2018年狈定,中石化就將聚丙烯微孔發(fā)泡材料應(yīng)用技術(shù)開發(fā)列為重點課題。日常生活中,當(dāng)人們購買兒童玩具纽什、家具用品等塑料制品時措嵌,都會十分在意其材質(zhì)是否無毒無味、綠色環(huán)保芦缰,近年來綜合性能優(yōu)異企巢、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”,日益受到熱捧让蕾,是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種浪规。聚丙烯作為產(chǎn)量大、增長量快探孝、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一笋婿,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)域的熱點與難點。其中顿颅,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)缸濒。聚焦發(fā)泡材料綠色制造新技術(shù)2016年,由華東理工大學(xué)牽頭申報的國家重點研發(fā)計劃“重點基礎(chǔ)材料技術(shù)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(shù)”獲準(zhǔn)立項粱腻。該項目所聚焦的正是運用綠色高效發(fā)泡工藝庇配,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)項目團(tuán)隊專家介紹绍些,聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類捞慌。化學(xué)發(fā)泡劑常常存在化學(xué)殘留遇革、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點卿闹;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萝快;一些新型氟碳?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬^高或價格昂貴锻霎,烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候揪漩、火災(zāi)危險旋恼、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端,超臨界流體奄容,特別是超臨界CO2發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)冰更,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),而且CO2進(jìn)入聚合物后會引起熔點昂勒、表面張力和粘度下降蜀细、結(jié)晶行為改變等一系列變化,可以制備微孔甚至納米泡孔材料戈盈。聚丙烯是結(jié)晶聚合物奠衔,低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制谆刨,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归斤,可操作窗口窄痊夭。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脏里。了攻克這一難題她我,近年來,團(tuán)隊聯(lián)合無錫會通迫横、中石化北化院番舆、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位员淫,在合適物料體系合蔽、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介返,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)制拴事,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/添加劑圣蝎;CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率刃宵,氣泡成核和生長的分段實施大幅減小了高壓設(shè)備體積;釜壓發(fā)泡徘公、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)計保證了均勻的壓力場牲证、溫度場和速度場,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)关面。目成果利用上述創(chuàng)新技術(shù)坦袍,項目已成功建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬立方模壓發(fā)泡裝置,實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造等太;新建了4套捂齐、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4-6萬立方的釜壓發(fā)泡裝置,生產(chǎn)效率提高25%缩抡,成品率提高到99%以上奠宜;發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn);2016-2018年新增產(chǎn)值3.31億瞻想,利稅1.09億压真。隨著應(yīng)用市場快速開拓,2019年共推廣新建了13套裝置蘑险,市場占有率高和競爭力強(qiáng)滴肿。項目團(tuán)隊獲得授權(quán)發(fā)明專利8件、實用新型專利8件佃迄;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文嘴高,“國外同行認(rèn)為我們?nèi)嫦到y(tǒng)地研究了CO2間歇發(fā)泡聚丙烯行為竿音『褪海”科技查新表明拴驮,模壓發(fā)泡的工程化技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平,釜壓發(fā)泡的優(yōu)化與強(qiáng)化技術(shù)具有國內(nèi)外新穎性柴信。
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新型微孔發(fā)泡聚丙-烯-材料(簡稱MPP)套啤,大家都在找惠州東銘新能源材料股份有限公司,10多年行業(yè)經(jīng)驗随常,口碑好潜沦,廣東地區(qū)實力生產(chǎn)廠家⌒鞣眨惠州東銘新能源材料股份有限公司具備雄厚的研發(fā)實力唆鸡、完善的產(chǎn)品認(rèn)證體系(包括國內(nèi)外)、全覆蓋的銷售網(wǎng)絡(luò)和有機(jī)硅材料上下游完整的產(chǎn)業(yè)鏈枣察,能夠為新能源產(chǎn)業(yè)的客戶提供完善的解決方案争占!微孔發(fā)泡聚丙-烯-材料MPP的特點及優(yōu)勢:聚丙烯微孔發(fā)泡 (1)同等發(fā)泡倍率(或表觀密度)下,由于泡孔尺寸較小序目,微孔發(fā)泡材料的機(jī)械性能損失較小臂痕。這意味著使用MPP可以更加節(jié)約材料,更加降低制品重量和體積猿涨。(2)由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控握童,MPP可以被剖切成厚度小于0.1mm的超薄片材,而片材表面不會穿孔叛赚,可應(yīng)用于微電子器件的包裝澡绩。(3)由于表面大量微米級泡孔的存在,MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板俺附,提高漫反射率肥卡。(4)微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內(nèi)氣體的對流,從而有效降低了由空氣對流引起的熱傳遞昙读。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有依賴于泡孔結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定的低導(dǎo)熱系數(shù)召调。(5)輕質(zhì)高強(qiáng)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蛮浑,MPP具有極-佳-的表面保護(hù)性能唠叛,可應(yīng)用于液晶面板等防護(hù)性要求較高的包裝領(lǐng)域。
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核心技術(shù)優(yōu)勢:1沮稚、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)泡成套裝備艺沼,將化學(xué)工程的技術(shù)手段應(yīng)用于聚合物加工≡烫停·適用性好:工藝適用于多種聚合物材料的微孔發(fā)泡(PP障般、PA调鲸、TPU、TPAE挽荡、PVDF…)藐石。·控制確:通過宏觀工藝參數(shù)(溫度定拟、壓力)的確控制于微,實現(xiàn)了對泡孔結(jié)構(gòu)的確控制。2青自、性能優(yōu)勢:·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 株依。·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延窜,實現(xiàn)材料的高性能化 恋腕。·輕量化:低密度(min) 30kg/m3 逆瑞。重環(huán)保:純物理發(fā)泡荠藤,制程清潔環(huán)保,產(chǎn)品安全無毒呆万。聚丙烯微孔發(fā)泡已實現(xiàn)量產(chǎn)的產(chǎn)品種類:1商源、M-PP:聚丙烯微孔發(fā)泡板材2、M-PVDF:聚偏氟乙烯微孔發(fā)泡板材3谋减、M-PA12:尼龍12微孔發(fā)泡板材4牡彻、M-TPU:熱塑性聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡板材5、M-TPEE:熱塑性聚酯彈性體微孔發(fā)泡板材6出爹、M-PEBA:熱塑性聚酰胺彈性體微孔發(fā)泡板材
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與傳統(tǒng)注塑制品相比庄吼,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)力更少严就、尺寸穩(wěn)定性好总寻、成型周期短等一系列優(yōu)點。目前梢为,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渐行,具有操作簡單、效率高铸董、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件祟印,且能耗少,符合節(jié)約材料粟害,降低成本這一發(fā)展理念蕴忆,滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場化的需求。然而悲幅,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)生大量變形套鹅,泡孔尺寸分布不均勻站蝠,所得制品表面存在大量的氣痕、銀紋等缺陷卓鹿,制約了其力學(xué)性能的提高和外觀視覺菱魔,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)隊采用自主研發(fā)的氣體反壓裝置减牺,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)泡行為的影響豌习。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拔疚,改善了泡孔的形態(tài)。丙烯微孔發(fā)泡實驗方法將PP既荚、發(fā)泡劑(AC)稚失、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恰聘,在型腔中分別注入固定的GCP為0句各,0.2,0.4晴叨,0.6凿宾,0.8?MPa的氣體,隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進(jìn)行發(fā)泡兼蕊,冷卻后初厚,取出PP發(fā)泡樣品。GCP對充模過程中熔體壓力的影響熔體注射完后孙技,熔體壓力瞬間達(dá)到大值产禾。隨著GCP從0增加至0.8?MPa,熔體內(nèi)部大壓力從1.55?MPa增大到2.16?MPa牵啦,注射完成后亚情,隨著氣體的排出,熔體壓力瞬間下降哈雏,隨著冷卻收縮楞件,熔體壓力逐漸趨于0?MPa。由此可知裳瘪,GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力土浸,改善欠注發(fā)泡過程中的熔體壓力環(huán)境。CP對泡孔質(zhì)量的影響在沒有施加氣體反壓時盹愚,由于熔體流動速率遠(yuǎn)大于泡孔的膨脹速率栅迄,泡孔發(fā)生流動剪切變形,導(dǎo)致末端位置的泡孔在皮層區(qū)域受到剪切作用時間和作用力較大皆怕,在流動方向上出現(xiàn)很大的變形毅舆,泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象西篓,泡孔形貌極不規(guī)則,而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小憋活,呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)岂津。同時發(fā)現(xiàn),隨著GCP的增大悦即,皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小吮成,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)域所占比例增大辜梳,泡孔之間呈現(xiàn)獨立分布粱甫。當(dāng)GCP達(dá)到0.8?MPa時,皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對較好的圓形形態(tài)作瞄,此時整體泡孔的變形較小茶宵。是因為GCP可以有效地降低泡孔在充模過程中受到的流動剪切作用,GCP值越大宗挥,泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大乌庶,泡孔受到熔體的約束力大,泡孔不易發(fā)生變形契耿。GCP對結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響CP對泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響如下圖所示瞒大。可知搪桂,在常壓下泡孔的非變形層(也就是規(guī)則泡孔區(qū))厚度僅占整個樣品厚度的10.9%透敌;隨著GCP的增大,泡孔的非變形層所占比例逐漸升高锅棕,GCP為0.8 MPa時拙泽,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裸燎,從63.7%下降到45.4%顾瞻,這說明GCP可以減小泡孔變形層,增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍德绿。對變形層的泡孔變形度進(jìn)行統(tǒng)計荷荤,如下圖所示,泡孔的平均長度隨著GCP的增加移稳,整體呈現(xiàn)減小的趨勢蕴纳,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的增大而減小个粱,由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8?MPa下的0.304泡孔變形度古毛,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。對不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進(jìn)行統(tǒng)計稻薇,見圖c嫂冻,隨著GCP的增加,當(dāng)GCP為0.2?MPa時泡孔直徑略有減小塞椎,但隨著GCP的進(jìn)一步增大桨仿,泡孔直徑從36.09?μm增大到41.93?μm。這是因為GCP的增大使得熔體的壓力也隨之增大案狠,使得泡孔的成核臨界能壘升高服傍,泡孔的成核速率下降,泡孔在充模過程中受到流動場的影響減弱骂铁,更多的氣體在卸壓階段促進(jìn)泡孔的生長吹零,因此熔體壓力越大,泡孔直徑越大从铲。