惠州聚丙烯發(fā)泡定制
發(fā)布時間:2024-07-19 01:03:40惠州聚丙烯發(fā)泡定制
PBAT全名為聚己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯怔软,即英文 Poly (butyleneadipate-co-terephthalate)的簡寫垦细,即其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:從其化學(xué)結(jié)構(gòu)式可知:PBAT 是己二酸丁二醇酯和對苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。兼具 PBA(聚己二酸丁二醇酯)和 PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)的特性挡逼,既有較好的力學(xué)性能括改,又有較高的延展性和斷裂伸長率,還具有優(yōu)良的生物降解性家坎,是一種全生物可降解塑料嘱能。生物可降解塑料是在土壤、沙土等自然條件下乘盖,與微生物淵(如細(xì)菌/霉菌/藻類等)作用降解成二氧化碳焰檩、水等小分子或低分子化合物的塑料。降解塑料主要分為光降解塑料订框、生物降解塑料堯析苫、光生物降解塑料。光降解塑料需要充足的光照才能降解,給生產(chǎn)帶來了很大局限性衩侥,所以光降解塑料的推廣并不好国旷。生物降解塑料品種已經(jīng)有幾十種,可批量生產(chǎn)和工業(yè)化生產(chǎn)的品種主要有:微生物發(fā)酵合成的聚羥基脂肪酸酯茫死,化學(xué)合成的聚乳酸(PLA)跪但、聚己內(nèi)酯、二元醇二羧酸脂肪族聚酯(PBS)峦萎、脂肪族/芳香族共聚酯屡久、CO2/環(huán)氧化合物共聚物 (APC)、聚乙烯醇(PVA)等爱榔、天然高分子淀粉基塑料及其生物降解塑料共混物被环、塑料合金等。PBAT操作特點(diǎn):(1)為了減少 BDO 的副反應(yīng)發(fā)生详幽,減少 THF的生成筛欢,降低原料消耗,整個酯化反應(yīng)在真空條件下進(jìn)行唇聘,降低了酯化反應(yīng)溫度版姑;同時也降低了能耗。(2)由于原料的活性較低問題迟郎,采用了高性能催化劑剥险;由于此催化劑的易水解失活的特性,由原來傳統(tǒng)催化劑液面以上的加入方式谎亩,改為液面下加入炒嘲,解決了以上問題宇姚。(3)在縮聚過程中匈庭,生成的低聚物易隨真空氣相管道帶人到噴淋系統(tǒng)中,造成系統(tǒng)堵塞浑劳。為此阱持,在氣相管道上設(shè)置旋風(fēng)分離收集系統(tǒng),將生成的低聚物通過旋風(fēng)分離器收集捕捉魔熏,其尾氣進(jìn)入BDO 噴淋循環(huán)系統(tǒng)衷咽。(4)酯化反應(yīng)過程中,雖然可以降低副反應(yīng)發(fā)生的程度蒜绽,但在酯化反應(yīng)中還是不可避免的有THF 和水镶骗。由于 THF 屬于低毒性,但是其高濃度易對人體危害很大躲雅,如果直接排放至污水處理鼎姊,將會對污水處理系統(tǒng)內(nèi)的細(xì)菌產(chǎn)生危害。為解決這一問題,設(shè)置了 THF 回收裝置相寇。將 THF 與水進(jìn)行分離處理慰于,經(jīng)過回收裝置處理后,其 THF 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)到 99.95%以上唤衫,可用于直接銷售婆赠。廢水中 THF 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在 0.05%左右,將廢水送至汽提塔進(jìn)行汽提佳励,提取出其中的 THF 及其他有機(jī)物休里,通過管道送至燃?xì)忮仩t燃燒。(5)由于 PBAT 玻璃化溫度較低赃承,如采用傳統(tǒng)水下拉條切粒份帐,易造成黏結(jié)、纏刀楣导,導(dǎo)致生產(chǎn)不穩(wěn)废境。為此,采用水下模頭切粒的方式筒繁,通過水下輸送管道的長短和切粒水的溫度來控制切片粒子的成型和結(jié)晶程度噩凹;同時由于 PBAT 易降解的特性,生產(chǎn)的切片粒子輸送至干燥塔進(jìn)行干燥毡咏,然后沖氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)和包裝驮宴。(6)針對 PBAT 的特性,分子鏈增長難呕缭、黏度高堵泽、流動性差等特點(diǎn),惠通公司采用惠通獨(dú)家專利技術(shù)的立式液相增黏釜恢总,可使物料的動力黏度由目前 350 Pa·S 增加到 1000 Pa·S 以上迎罗、分子鏈隨之增長,同時由于黏度很高片仿,需采用螺桿出料的方式來保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性纹安。(7)由于在生產(chǎn) PBAT 過程中,有 THF 蒸汽產(chǎn)生砂豌,為此在縮聚裝置內(nèi)局部地區(qū)設(shè)置了軸流風(fēng)機(jī)加強(qiáng)裝置通風(fēng)能力厢岂,同時還設(shè)置可燃有害氣體檢測和報警裝置,現(xiàn)場設(shè)計(jì)個人防護(hù)面具和呼吸器等安全裝備阳距;THF 回收裝置采取全敞開式混凝土框架結(jié)構(gòu)塔粒,使有害氣體不易積聚。PBAT 作為性能良好的環(huán)保材料筐摘,可以降低石油資源消耗卒茬,緩解“白色污染”映跟,對我國可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前全球 PBAT 市場需求旺盛扬虚,由于 PBAT 價格較高努隙,而我國具備良好的原料生產(chǎn)條件。PBAT 產(chǎn)品主要用于出口辜昵,行業(yè)集中度高荸镊,潛在市場大,產(chǎn)業(yè)化前景好堪置。
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年來綜合性能優(yōu)異躬存、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舀锨。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)岭洲,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,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)坎匿。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類盾剩。化學(xué)發(fā)泡劑存在化學(xué)殘留替蔬、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臭氧層有破壞作用告私,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^高,烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全承桥。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑驻粟,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(guān)鍵共性技術(shù)凶异,而且CO2進(jìn)入聚合物后會引起熔點(diǎn)蜀撑、表面張力和黏度下降、結(jié)晶行為改變等一系列變化剩彬,可以制備微孔甚至納米泡孔材料酷麦。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)晶限制襟衰,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贴铜,可操作窗口窄。因瀑晒,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。為了攻克這一難題徘意,趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無錫會通苔悦、中石化北化院、浙江新恒泰椎咧、鎮(zhèn)海煉化等單位玖详,在合適物料體系把介、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蟋座,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(shí)現(xiàn)高效規(guī)模制備”三大技術(shù)創(chuàng)新拗踢。趙玲介紹,在低于流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡向臀,既可突破結(jié)晶的制約巢墅,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∪颍基于這一發(fā)泡機(jī)制君纫,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/添加劑芹彬。CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率蓄髓,氣泡成核和生長的分段實(shí)施減小了高壓設(shè)備體積;同時釜壓發(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)舒帮,保證了均勻的壓力場会喝、溫度場和速度場,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)玩郊。利用上述創(chuàng)新技術(shù)好乐,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬立方米模壓發(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套瓦宜、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4萬~6萬立方米的釜壓發(fā)泡裝置蔚万,生產(chǎn)效率提高25%,成品率提高到99%以上临庇,發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)反璃,2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元、利稅1.09億元假夺。此外淮蜈,該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件、實(shí)用新型專利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文已卷。趙玲表示梧田,超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng),除聚丙烯外侧蘸,還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn)裁眯,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)泡專用料讳癌,除可應(yīng)用于汽車零部件和內(nèi)飾穿稳、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域,還可滿足兒童玩具晌坤、食品逢艘、醫(yī)療旦袋、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求。由于微孔賦予了聚丙烯獨(dú)特的性能它改,聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應(yīng)用于更多的新興領(lǐng)域疤孕,如新能源汽車動力電池墊片、5G通信微波中繼天線罩央拖、高檔汽車音響振膜祭阀、防彈衣背板等。
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由于光降解材料的局限爬泥,以及廣泛的生物來源柬讨,目前的研究熱點(diǎn)更多地放在生物降解材料上,相對于光降解材料袍啡,生物降解材料的原料來源更加綠色踩官,降解的產(chǎn)物對環(huán)境的污染性也更加小。生物可降解材料是一類在酶或微生物的作用下境输,使維持自身結(jié)構(gòu)的分子鏈逐漸斷裂蔗牡,形成對環(huán)境無害的小分子化合物的材料。 生物降解的方式有生物的物理嗅剖、化學(xué)作用和酶的直接作用辩越。根據(jù)來源的不同可以分為微生物降解型的生物材料、合成高分子型的生物降解材料信粮、天然高分子型的生物降解材料黔攒。微生物降解材料是以有機(jī)物為碳源,微生物進(jìn)行發(fā)酵轉(zhuǎn)化為高分子聚酯强缘,利用這種高分子聚酯制作為塑料的材料督惰。合成高分子型的生物降解材料是利用化學(xué)方法合成在自然界中與原本存在的利于降解的高分子化合物。天然高分子型的生物降解材料是在合成時以淀粉旅掂、纖維素赏胚、木質(zhì)素等多糖化合物為原料,在必要的條件下加入生物降解添加劑或經(jīng)氧化商虐、改性而加工制成的塑料觉阅。其中,淀粉基構(gòu)成的可降解材料和PLA構(gòu)成的可降解材料是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)秘车,PHB作為可降解材料也有較為廣泛的應(yīng)用典勇。 淀粉通過植物光合作用而形成的,易得鲫尊,降解后仍以二氧化碳和水的形式回歸到生態(tài)環(huán)境中痴柔,是完全無污染的非常優(yōu)良的生物降解材料。針對淀粉作為原料來源的淀粉基塑料是目前可降解材料領(lǐng)域研究的—大熱點(diǎn)疫向。 PLA(聚乳酸)是多糖經(jīng)過降解發(fā)酵制得咳蔚、純化、聚合而成的環(huán)境友好型樹脂搔驼。PLA是由乳酸分子在一定條件下脫水縮合而成谈火。PLA在土壤掩埋條件下,在溫度舌涨、氧氣糯耍、弱堿性的共同作用下,6~12個月降解為乳酸,最終經(jīng)微生物代謝囊嘉,形成二氧化碳和水温技。PLA因其優(yōu)良的生物相容性和機(jī)械強(qiáng)度,被廣泛應(yīng)用于新興功能型醫(yī)用高分子材料如醫(yī)用手術(shù)縫合線扭粱、骨科用固定材料等舵鳞。 PHB(聚β-羥基丁酸酯)是細(xì)菌體內(nèi)碳源和能源的以顆粒狀儲存的酯類積累物。PHB對氣體有阻擋性琢蛤,能用于未添加抗氧化劑的食品的包裝袋;PHB有良好的生物相容性蜓堕,可用于手術(shù)縫合線、骨折固定材料;因PHB能夠降解博其,可用于與農(nóng)藥或貴重藥品的包埋處理套才。因?yàn)镻HB用細(xì)菌發(fā)酵法進(jìn)行生產(chǎn),所以PHB的生產(chǎn)重點(diǎn)放在基因工程等技術(shù)慕淡。針對其易結(jié)晶背伴、較脆、降解速度較慢的缺點(diǎn)峰髓,如何通過物理或化學(xué)的方法改善PHB的性能成為研究的重點(diǎn)對象傻寂。
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說到一次性容器你是不是認(rèn)為紙比塑料更環(huán)保呢?這可不一定儿普,塑料具有重量輕崎逃,不易受水和陽光影響的特點(diǎn),適合制作容器眉孩,但也因?yàn)檫@樣的特點(diǎn)使得塑料不易被大自然分解个绍,容易造成大量垃圾,因此后來出現(xiàn)紙質(zhì)容器浪汪,但紙質(zhì)容器也不是沒有缺點(diǎn)巴柿,甚至與傳統(tǒng)塑料相比問題還更大。首先因?yàn)榧垙執(zhí)焐滤涝猓龅剿蜁浕慊郑瑳]辦法單獨(dú)承裝液體,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呀潭,所以摸起來感覺滑滑的钉迷。但這種復(fù)合材質(zhì)的設(shè)計(jì)就會造成回收的難題至非,紙加塑料淋膜的設(shè)計(jì)當(dāng)被送到回收廠時,如果沒有特殊技術(shù)是無法將紙與塑料淋膜分離糠聪,不能分離就無法重新回收材料再利用荒椭,而被放在自然環(huán)境中也因?yàn)槭菑?fù)合材料很難被分解,所以紙杯基本上只能焚燒舰蟆。聚丙烯微孔發(fā)泡所以說材質(zhì)越單一越容易回收再利用趣惠,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(diǎn),耐熱身害,抗腐蝕又安全味悄,還可以在微波爐內(nèi)加熱,只要經(jīng)過發(fā)泡加工處理塌鸯,成為發(fā)泡聚丙烯就能制成又輕又安全的容器侍瑟,并且材質(zhì)單一只要回收方式正確就能再利用。發(fā)泡技術(shù)是塑料在擠出界赔,吹塑等加工過程中為了減輕產(chǎn)品的重量丢习,將二氧化碳或氮?dú)庾⑷氲教厥獾乃芑b置中,使氣體與原料充分混合淮悼,讓塑料產(chǎn)生反應(yīng)形成具有微孔發(fā)泡的塑料制品過程咐低,利用發(fā)泡技術(shù)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有輕量化,緩沖吸震袜腥,吸音见擦,保溫等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于包裝羹令,建筑建材等行業(yè)鲤屡。塑料發(fā)泡歷史塑料發(fā)泡技術(shù)的發(fā)展已有幾十年的歷史了,在20世紀(jì)20年代出現(xiàn)了早的泡沫膠木福侈,這種材料是用類似于制造泡沫橡膠的方法制取的酒来,從那以后的三十年內(nèi)幾乎所有的塑料都能夠通過發(fā)泡技術(shù)制成泡沫塑料。到了80年代美國人研制出了微孔發(fā)泡之后肪凛,人們對這種微孔新型塑料日益感興趣堰汉,并逐漸成為市場上主要的塑料發(fā)泡技術(shù)。發(fā)泡劑現(xiàn)在市場上普遍使用的發(fā)泡劑可以分為兩種伟墙。一種是物理發(fā)泡劑翘鸭,這種發(fā)泡劑一般使用二氧化碳,氮?dú)獯量睔獾葰怏w就乓,并且這些氣體在氣態(tài)下不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),而且在氣態(tài)時在塑料中的擴(kuò)散速度會低于在空氣中的擴(kuò)散速度。另一種是化學(xué)發(fā)泡劑生蚁,它是一種當(dāng)受熱后就會釋放如氮?dú)庳洌趸嫉鹊奈镔|(zhì),釋放氣體的速度能夠守伸,化學(xué)發(fā)泡劑一般有碳酸銨绎秒,碳酸氫鈉等浦妄。泡工藝泡工藝有三種一種是物理發(fā)泡法尼摹,就是將氣體在壓力下注入塑料糊狀熔體中,再經(jīng)過降壓釋放出氣體剂娄,從而就能在成型的塑料中形成很多小孔蠢涝,這種發(fā)泡法由于成本較低,發(fā)泡后對不會留下殘余物阅懦,并且對發(fā)泡塑料性能不會改變和二。另一種是化學(xué)發(fā)泡法,這種是利用化學(xué)方法產(chǎn)生氣體來使塑料發(fā)泡耳胎,是對加入塑料中的化學(xué)發(fā)泡劑進(jìn)行加熱后讓其分解釋放出氣體而發(fā)泡惯吕,還有一種就是利用塑料之間相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放出氣體而進(jìn)行發(fā)泡。 后一種是機(jī)械發(fā)泡怕午,使用機(jī)械攪拌的方法使氣體混入材料中废登,然后經(jīng)定型過程形成泡孔的泡沫塑料。發(fā)泡原理將發(fā)泡劑注入到塑料熔體中后郁惜,發(fā)泡劑的分子就會在塑料中形成很多微小氣泡(氣泡核)堡距,隨著塑料在熔化過程中溫度的升高和壓力增加,氣泡開始增長或者與其它氣泡合并變大兆蕉,隨著塑料產(chǎn)品的成型后溫度和壓力開始降低羽戒,氣泡也會停止增長并且慢慢成型,這樣就會在塑料中形成很多或大或小的氣孔虎韵。所以不管采用什么發(fā)泡工藝易稠,使用哪種發(fā)泡劑都要經(jīng)過形成氣泡核,氣泡核膨脹包蓝,氣泡固化成型這個過程驶社。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,也就是我們常說的珍珠棉养晋,將它作為包裝材料來使用有很多的優(yōu)點(diǎn)衬吆,如防震,防潮绳泉,韌性好等逊抡,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。發(fā)泡膜包裝袋使用的材料是聚乙烯,首先將聚乙烯原料顆粒按比例混合冒嫡,通過管道將其吸入到擠出機(jī)入料口拇勃,同時在擠出機(jī)中還要加入發(fā)泡劑。在擠出機(jī)中需要加溫讓原料熔化孝凌,再通過噴淋冷卻降溫以達(dá)到發(fā)泡溫度讓其膨脹發(fā)泡方咆,然后從機(jī)頭口模擠出圓筒形發(fā)泡膜。將圓筒型發(fā)泡膜切刨開蟀架,展平后收成卷瓣赂,這樣就可以切割后包裝產(chǎn)品了。讓成卷的發(fā)泡膜通過印刷機(jī)在上面印上需要的圖案或者文字片拍。印刷好的發(fā)泡膜按照包裝袋的大小裁剪成片狀煌集,后通過機(jī)器壓封成包裝袋,這樣就可以用于包裝產(chǎn)品了捌省。塑料通過發(fā)泡技術(shù)能讓其內(nèi)部形成氣泡苫纤,能讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品更加輕便,還能起到包裝保護(hù)的功能纲缓,現(xiàn)在科學(xué)家研究出了一種氣泡金屬卷拘,也具有這樣的性能,它就像金屬的氣泡包裝材料祝高。這種復(fù)合氣泡金屬是通過空心金屬周圍熔化鋁材來制造的栗弟,它是一種新型復(fù)合材料并不是普通的金屬,它比合金鋼要輕70%褂策,能吸收超過普通鋼幾十倍的能量横腿,具備防輻射,防彈斤寂,防火的能力耿焊,在遭遇壓力時其內(nèi)部的氣泡能起到緩沖保護(hù)的作用,也許將來我們就能用到這種氣泡金屬遍搞。隨著世界資源的減少和對環(huán)境要求的提高罗侯,怎么提高可持續(xù)性以及提升效率,推動材料和能源消耗的下降溪猿,以及材料性能的提升钩杰,成本降低,有些可以通過輕量化實(shí)現(xiàn)诊县,而發(fā)泡技術(shù)就是輕量化未來發(fā)展的方向讲弄。那些用于包裝,汽車依痊,建筑和日用消費(fèi)品中的傳統(tǒng)固體材料都是朝著發(fā)泡避除,輕量化結(jié)構(gòu)在發(fā)展,很多高分子發(fā)泡材料被作為基礎(chǔ)原材料使用,各種利用發(fā)泡技術(shù)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瓶摆。
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摘要:長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料(PP-LGF)作為一種輕質(zhì)高強(qiáng)的復(fù)合材料凉逛,在滿足汽車零部件性能的同時,對零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)群井,目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞状飞。文章主要介紹了PP-LGF在汽車儀表板輕量化方面的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀,詳細(xì)介紹了薄壁注塑书斜、物理發(fā)泡诬辈、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,并展望了PP-LGF在儀表板上的應(yīng)用前景菩佑。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來自晰,隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展稍坯。然而,由此引發(fā)的環(huán)境問題也日益嚴(yán)重搓劫,通過汽車輕量化來降低油耗從而降低環(huán)境污染瞧哟,已經(jīng)成為汽車行業(yè)的研究熱點(diǎn),其中枪向,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也取得了較大進(jìn)展勤揩。運(yùn)用復(fù)合材料來部分取代車身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法秘蛔。在眾多的復(fù)合材料中陨亡,長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料(PP-LGF)以其低廉的價格、優(yōu)良的力學(xué)性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞深员。與短玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料(PP-SGF)相比负蠕,PPLGF在強(qiáng)度、剛度倦畅、翹曲度遮糖、耐疲勞、缺口沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢叠赐,因此欲账,使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車零部件可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)重量及成本的降低。1 長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料性能特點(diǎn)長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的制備工藝主要分為5種芭概,即熔融浸漬赛不、溶液浸漬、粉末浸漬罢洲、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝踢故,而在汽車零部件領(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粒子的長度一般為8mm~15mm,其中玻纖的含量可達(dá)20%~60%畴椰,粒子中玻纖的保留長度可達(dá)1mm~3mm,如圖1所示臊诊,相較于玻纖保留長度僅為0.2mm~0.4mm的PP-SGF材料,PPLGF因其內(nèi)部纖維構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)斜脂,可保證產(chǎn)品具有更優(yōu)的力學(xué)性能抓艳、抗沖擊性能、耐蠕變性能等特點(diǎn)帚戳,更加適合應(yīng)用于汽車領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)性能要求較高的零部件玷或。此外,隨著纖維含量的增加片任,PP-LGF的性能也隨之提高偏友。長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料在儀表板上的應(yīng)用儀表板是汽車內(nèi)飾中的重要部件,為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量对供,中位他、高檔車型普遍會采用軟質(zhì)儀表板,即在儀表板骨架表面增加軟質(zhì)表皮層产场。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件鹅髓,同時也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu),因此要求其具有高強(qiáng)度及高剛性京景,目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料窿冯,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)性能的同時确徙,可提升儀表板吸能性能醒串,同時可將現(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鄙皇,推動汽車內(nèi)飾輕量化芜赌。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑、物理發(fā)泡育苟、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面较鼓,介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應(yīng)用。 2.1 薄壁注塑薄壁注塑工藝是直接將產(chǎn)品壁厚減薄违柏,在模具中進(jìn)行加工的一種成型方法博烂,與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm~3.5mm壁厚的儀表板骨架相比,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左右漱竖,整體減重可達(dá)約25%禽篱。該工藝的投入成本較低,重量優(yōu)勢明顯馍惹。目前躺率,該工藝在國內(nèi)和國外合資品牌中玛界,如吉利、大眾悼吱、上汽慎框、福特等均有應(yīng)用,一般選擇PPLGF20材料后添,設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm~2.5mm笨枯。然而,薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問題遇西,首先是該工藝的模具成本較高馅精,使用薄壁注塑,成型模具需要采用熱流道設(shè)計(jì)粱檀,熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高洲敢。其次,注塑工藝管控和注塑精度要求高茄蚯,因?yàn)镻P-LGF中長玻纖分布的各向異性压彭,采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴(yán)重,尺寸穩(wěn)定性較差第队。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝哮塞,它是以熱塑性材料為基體,通過將超臨界流體(二氧化碳或氮?dú)猓?溶解到熱熔膠中形成單相溶體凳谦,并保持在高壓力下,然后衡未,通過開關(guān)式射嘴射進(jìn)溫度和壓力較低的模具型腔尸执,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)明缓醋,1995年由美國Trexel公司將技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球商品化如失。MuCell 工藝優(yōu)勢為成型周期短、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好送粱、翹曲低褪贵、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣。MuCell工藝使用超臨界流體抗俄,可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動性脆丁。泡孔成長壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段,縮短成型周期动雹,同時槽卫,可使壓力分布均勻,有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力胰蝠,降低因長玻纖各項(xiàng)異性導(dǎo)致的產(chǎn)品翹曲歼培,增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性震蒋。另外,泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕躲庄,微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充查剖,降低材料密度,產(chǎn)品重量減輕噪窘,較同材質(zhì)實(shí)體笋庄,重量可降低5%~10%。目前效览,福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝无切,骨架產(chǎn)品設(shè)計(jì)壁厚2.4mm,相較于實(shí)心材料重量降低了10%丐枉,此外哆键,長城和大眾也有應(yīng)用于此項(xiàng)技術(shù)。MuCell 工藝的缺點(diǎn)是一次性投入高瘦锹,工藝難度大籍嘹,同時相關(guān)研究表明,使用該工藝對儀表板減重比控制在3%~8%時弯院,產(chǎn)品性能會下降10%左右辱士,基本滿足性能要求,減重超過8%听绳,機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降颂碘,不能滿足要求。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%~5%椅挣。2.3 化學(xué)發(fā)泡化學(xué)發(fā)泡工藝包括模內(nèi)發(fā)泡工藝和二次開模發(fā)泡工藝(core-back)头岔,二者均是在注塑過程中,利用塑料粒子中加入的碳酸氫鈉和碳酸銨類的無機(jī)發(fā)泡劑鼠证,受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體峡竣,使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu),以降低材料密度量九,減輕產(chǎn)品重量适掰。其中,core-back工藝因使用了二次開模荠列,相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡类浪,發(fā)泡的倍率更高,產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多弯予,產(chǎn)品的減重比更大戚宦。一般來說,模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡的減重比相比于實(shí)心材料在5%~8%左右锈嫩,而core-back工藝可高達(dá)30%~50%受楼,具體根據(jù)退模行程決定垦搬。同物理發(fā)泡工藝一樣,化學(xué)發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應(yīng)用減重的同時艳汽,減少產(chǎn)品翹曲變形猴贰,提升產(chǎn)品穩(wěn)定性,而且二次開模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件河狐。目前米绕,寶馬5系已在儀表板骨架上應(yīng)用了PP-LGF的core-back工藝,產(chǎn)品壁厚由初始1.8mm左右發(fā)泡到3.8mm馋艺,重量降低了約40%栅干,此外大眾的部分車型也已使用模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡工藝。core-back工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴捐祠,開模的周期較長碱鳞,模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高,而且該工藝的技術(shù)難度較高踱蛀,后期調(diào)試周期較長窿给,產(chǎn)品的綜合成本較高。模內(nèi)發(fā)泡工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴率拒,產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯崩泡,減重效果低于薄壁注塑工藝,物理發(fā)泡工藝和core-back工藝猬膨。
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新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展之本角撞,可降解塑料是新興的塑料新材料。隨著全球?qū)Ω纳骗h(huán)境的訴求越來越強(qiáng)烈勃痴,使用生物降解塑料被認(rèn)為是根治一次性塑料“白色污染”最有效的解決方案靴寂。著眼于中國的雙碳戰(zhàn)略目標(biāo),生物基生物降解塑料全生命周期排放的溫室氣體總量較低召耘。在此背景下,本報告深入研究可降解塑料行業(yè)現(xiàn)狀褐隆。從性能上看污它,PLA、PBAT庶弃、PHA等生物降解塑料性能接近普通塑料衫贬,為替代不可降解塑料創(chuàng)造了條件;從技術(shù)上看歇攻,PLA生產(chǎn)的中間原料丙交酯技術(shù)難以完全突破固惯,限制產(chǎn)能釋放,而PBAT國內(nèi)生產(chǎn)工藝不受限于國外缴守,產(chǎn)能快速擴(kuò)張葬毫;從應(yīng)用上看镇辉,可降解塑料主要應(yīng)用在餐飲、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域贴捡。根據(jù)艾瑞測算忽肛,至2025年,外賣包裝烂斋、農(nóng)膜和醫(yī)療領(lǐng)域?qū)尫趴山到馑芰闲枨?94.8億元屹逛、72.7億元和0.172億元。長遠(yuǎn)來看汛骂,可降解塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨不確定性:一罕模,可降解塑料的成本高于傳統(tǒng)塑料,靠政策驅(qū)動的市場可持續(xù)性存在風(fēng)險帘瞭,產(chǎn)品的推廣最終取決于產(chǎn)業(yè)降本提效的空間淑掌;二,國內(nèi)掌握生物降解塑料技術(shù)的企業(yè)不多图张,而且在關(guān)鍵環(huán)節(jié)與國外企業(yè)相比仍有較大差異锋拖,若后續(xù)技術(shù)無法突破,存在產(chǎn)能無法按時釋放的風(fēng)險祸轮;三兽埃,多數(shù)可降解塑料的降解基于工業(yè)堆肥集中處理或特定的溫度、濕度适袜、菌類等條件柄错,而實(shí)際在使用后,能否有效地收集可降解塑料并滿足降解的環(huán)境條件還有待驗(yàn)證苦酱。