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與傳統(tǒng)注塑制品相比拧簸，微孔發(fā)泡注塑制品具有質(zhì)量更輕劲绪、翹曲和內(nèi)部殘余應力更少、尺寸穩(wěn)定性好盆赤、成型周期短等一系列優(yōu)點贾富。目前，欠注發(fā)泡成型是微孔注塑技術(shù)中應用為廣泛的工藝之一牺六，具有操作簡單颤枪、效率高、能夠生產(chǎn)復雜制件兔乞，且能耗少汇鞭，符合節(jié)約材料，降低成本這一發(fā)展理念庸追，滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場化的需求。然而台囱，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)生大量變形淡溯，泡孔尺寸分布不均勻，所得制品表面存在大量的氣痕簿训、銀紋等缺陷咱娶，制約了其力學性能的提高和外觀視覺，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進一步應用强品。家復合改性聚合物材料工程技術(shù)研究中心的何力團隊采用自主研發(fā)的氣體反壓裝置膘侮，利用化學欠注發(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)的榛，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琼了，改善了泡孔的形態(tài)。丙烯微孔發(fā)泡實驗方法將PP、發(fā)泡劑(AC)雕薪、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行塑化昧诱。然后打開氣體反壓裝置，在型腔中分別注入固定的GCP為0所袁，0.2盏档，0.4，0.6燥爷，0.8?MPa的氣體蜈亩，隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進行發(fā)泡，冷卻后前翎，取出PP發(fā)泡樣品勺拣。GCP對充模過程中熔體壓力的影響熔體注射完后，熔體壓力瞬間達到大值鱼填。隨著GCP從0增加至0.8?MPa药有，熔體內(nèi)部大壓力從1.55?MPa增大到2.16?MPa，注射完成后苹丸，隨著氣體的排出愤惰，熔體壓力瞬間下降，隨著冷卻收縮赘理，熔體壓力逐漸趨于0?MPa宦言。由此可知，GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力商模，改善欠注發(fā)泡過程中的熔體壓力環(huán)境奠旺。CP對泡孔質(zhì)量的影響在沒有施加氣體反壓時，由于熔體流動速率遠大于泡孔的膨脹速率施流，泡孔發(fā)生流動剪切變形响疚，導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，在流動方向上出現(xiàn)很大的變形瞪醋，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象忿晕，泡孔形貌極不規(guī)則，而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小银受，呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)践盼。同時發(fā)現(xiàn)，隨著GCP的增大宾巍，皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小咕幻，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)域所占比例增大顶霞，泡孔之間呈現(xiàn)獨立分布肄程。當GCP達到0.8?MPa時，皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對較好的圓形形態(tài)，此時整體泡孔的變形較小绷耍。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吐限，GCP值越大，泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大褂始，泡孔受到熔體的約束力大诸典，泡孔不易發(fā)生變形。GCP對結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響CP對泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響如下圖所示崎苗『唬可知，在常壓下泡孔的非變形層(也就是規(guī)則泡孔區(qū))厚度僅占整個樣品厚度的10.9%胆数；隨著GCP的增大肌蜻，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高，GCP為0.8 MPa時必尼，升高至26.7%蒋搜。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%判莉，這說明GCP可以減小泡孔變形層豆挽，增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍。對變形層的泡孔變形度進行統(tǒng)計券盅，如下圖所示帮哈，泡孔的平均長度隨著GCP的增加，整體呈現(xiàn)減小的趨勢锰镀，泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大娘侍，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泡孔變形度泳炉，即GCP可以減小泡孔長度與寬度的差距憾筏，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行統(tǒng)計胡桃，見圖c踩叭，隨著GCP的增加，當GCP為0.2?MPa時泡孔直徑略有減小翠胰，但隨著GCP的進一步增大，泡孔直徑從36.09?μm增大到41.93?μm自脯。這是因為GCP的增大使得熔體的壓力也隨之增大之景，使得泡孔的成核臨界能壘升高，泡孔的成核速率下降膏潮，泡孔在充模過程中受到流動場的影響減弱锻狗，更多的氣體在卸壓階段促進泡孔的生長，因此熔體壓力越大，泡孔直徑越大轻纪。

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年來綜合性能優(yōu)異油额、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”，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種刻帚。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)泡材料的關鍵核心技術(shù)潦嘶，近日華東理工大學化工學院趙玲教授團隊在該技術(shù)領域取得了實質(zhì)性突破，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)化和強化技術(shù)崇众。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類掂僵。化學發(fā)泡劑存在化學殘留顷歌、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點;物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用锰蓬，已逐漸被禁止和限制使用;而一些新型氟碳氫化合物的全球變暖潛能值仍相對較高，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全眯漩。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑芹扭，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優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關鍵共性技術(shù)赦抖，而且CO2進入聚合物后會引起熔點舱卡、表面張力和黏度下降、結(jié)晶行為改變等一系列變化摹芙，可以制備微孔甚至納米泡孔材料灼狰。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)晶限制浮禾，很難制備高發(fā)泡倍率產(chǎn)品;高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔交胚，可操作窗口窄。因盈电，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蝴簇。為了攻克這一難題，趙玲團隊聯(lián)合無錫會通匆帚、中石化北化院熬词、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位吸重，在合適物料體系互拾、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、強化和工程化等系列工作嚎幸，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”三大技術(shù)創(chuàng)新颜矿。趙玲介紹，在低于流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡嫉晶，既可突破結(jié)晶的制約骑疆，又能保證發(fā)泡材料微孔結(jié)構(gòu)和外形尺寸穩(wěn)定成型田篇。基于這一發(fā)泡機制箍铭，他們開發(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)泡專用料泊柬，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。CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率诈火，氣泡成核和生長的分段實施減小了高壓設備體積;同時釜壓發(fā)泡兽赁、模壓發(fā)泡等高壓設備和聚合物預成型體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，保證了均勻的壓力場柄瑰、溫度場和速度場闸氮，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)。利用上述創(chuàng)新技術(shù)教沾，項目團隊建設了2套年產(chǎn)3萬立方米模壓發(fā)泡裝置蒲跨，實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4萬~6萬立方米的釜壓發(fā)泡裝置授翻，生產(chǎn)效率提高25%或悲，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)堪唐，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元巡语、利稅1.09億元。此外淮菠，該團隊已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件男公、實用新型專利8件;相關研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文。趙玲表示合陵，超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強枢赔，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)拥知，多種熱塑性聚合物及其復合材料的中試已經(jīng)完成踏拜。采用該技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專用料，除可應用于汽車零部件和內(nèi)飾低剔、緩沖包裝等傳統(tǒng)領域速梗，還可滿足兒童玩具、食品襟齿、醫(yī)療姻锁、家居用品等領域?qū)G色材料的需求。由于微孔賦予了聚丙烯獨特的性能猜欺，聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應用于更多的新興領域屋摔，如新能源汽車動力電池墊片、5G通信微波中繼天線罩替梨、高檔汽車音響振膜钓试、防彈衣背板等。

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簡述聚丙烯微孔發(fā)泡新材料(Microcellular Polypropylene foam), 簡稱MPP副瀑，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微米弓熏，泡孔密度大于10的9次方個/cm3)。由于材料內(nèi)部大量微米級泡孔的存在糠睡，MPP具有優(yōu)異的減震挽鞠、緩沖、隔熱和吸聲等性能狈孔，可廣泛應用于包裝信认、交通工具、箱包均抽、體育器材等領域嫁赏，是傳統(tǒng)EVA、PU油挥、PS發(fā)泡材料潦蝇、EPE和EPP的替代物。聚丙烯微孔發(fā)泡性能與應用應用超臨界二氧化碳技術(shù)(supercritical carbon dioxide) 制備MPP深寥，在高溫高壓下將二氧化碳氣體導入聚丙烯材料基體攘乒，并誘導其成核、發(fā)泡惋鹅，形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料则酝。發(fā)泡過程清潔無污染，發(fā)泡制品衛(wèi)生環(huán)保闰集。發(fā)泡過程PP材料未發(fā)生交聯(lián)沽讹，因此可回收循環(huán)使用。丙烯（PP）本身是無毒材料返十，是目前嬰兒奶瓶和可微波加熱餐盒的常用材料妥泉。清潔衛(wèi)生的MPP特別適合于醫(yī)療器械、食品等包裝材料衛(wèi)生等級要求較高的領域洞坑。也可應用于兒童拼圖盲链、玩具等對產(chǎn)品健康要求較高的領域，代替常用的由AC發(fā)泡劑制造的交聯(lián)PE泡沫迟杂，EVA泡沫刽沾。PP是半結(jié)晶聚合物，其熔點一般150~170℃排拷。相比于耐溫只有70~80℃的PE侧漓、PS、PU發(fā)泡材料监氢，MPP的使用溫度可達120℃布蔗，因此MPP特別適合高溫包裝藤违、高溫保溫等領域。MPP集增強纵揍、隔熱和降噪為一體顿乒，也特別適用于對材料輕量化要求較高的領域，如汽車泽谨、軌道交通璧榄，船舶，風機葉片等吧雹。輕質(zhì)高強的MPP厚板作為結(jié)構(gòu)泡沫使用骨杂，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結(jié)構(gòu)泡沫如PVC/PU互穿結(jié)構(gòu)泡沫、PET結(jié)構(gòu)泡沫等雄卷，特別是作為三明治夾芯復合材料的芯材使用搓蚪。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，由于泡孔較小龙亲，微孔發(fā)泡材料的機械性能損失較小陕凹。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鳄炉。2) 由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控杜耙，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拂盯，可應用于微電子器件的包裝佑女。(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谈竿，提高漫反射率团驱。(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空凸。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有較低的嚎花、依賴于泡孔結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定的低導熱系數(shù)。(5) 輕質(zhì)高強的MPP片材適合于作為揚聲器振膜使用呀洲。(6) 同樣由于其微米尺度的泡孔紊选，MPP具有極佳的表面保護性能，可應用于液晶面板等防護性要求較高的包裝領域道逗。

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微發(fā)泡注塑兵罢，聚丙烯/橡膠/滑石粉復合材料，增強增韌聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯作為一種經(jīng)濟高效的熱塑性聚合物滓窍，具有材料成本低卖词、抗腐蝕性好、比強度高和易于成型加工等優(yōu)點吏夯，已廣泛應用于包裝工程此蜈、紡織即横、電子產(chǎn)品以及汽車工業(yè)。以汽車工業(yè)為例舶替，聚丙烯的年均用量高達255.6百萬噸令境，研究表明汽車每減重10%就可以將燃料的利用率提高至少6%。因此顾瞪，近年來為了節(jié)省材料和能源、減少環(huán)境污染進而實現(xiàn)經(jīng)濟社會的健康可持續(xù)發(fā)展抛蚁，塑料制品的輕量化問題引起了廣大學者的研究興趣陈醒，而其中發(fā)泡注塑成型工藝被視為是一種非常有前途的輕量化實現(xiàn)方式。然而瞧甩，由于聚丙烯的熔體強度低钉跷，導致其發(fā)泡能力非常差，常規(guī)微發(fā)泡注塑聚丙烯產(chǎn)品存在泡孔尺寸大且分布極其不均勻肚逸，嚴重降低了其力學性能爷辙，尤其是沖擊力學性能。針對上述問題朦促，山東大學材料科學與工程學院王桂龍和合作者提出了一種利用橡膠和滑石粉的耦合作用改性聚丙烯的新途徑膝晾，顯著提高了聚丙烯熔體強度和促進了結(jié)晶，進而改善了聚丙烯的發(fā)泡能力务冕，終通過微發(fā)泡注塑制備了具有優(yōu)異綜合力學性能的微孔聚丙烯制品血当。