無(wú)錫PBAT發(fā)泡材料定制

發(fā)泡材料品種眾多虚婿，大多數(shù)熱塑性塑料和熱固性塑料都能加工成發(fā)泡材料。熱塑性塑料發(fā)泡材料是指以高分子聚合物(塑料阿蝶、橡膠雳锋、彈性體)為基礎(chǔ)而其內(nèi)部具有無(wú)數(shù)氣泡的微孔材料，也可以視為以氣體為填料的復(fù)合材料羡洁。下面介紹熱塑性塑料發(fā)泡材料的四大成型工藝玷过。一、模壓成型聚丙烯微孔發(fā)泡模壓成型屬于較早的發(fā)泡工藝類型筑煮，所以對(duì)模壓發(fā)泡并沒(méi)有規(guī)范的縮寫命名辛蚊。直到近年來(lái)聚丙烯模壓發(fā)泡材料涌現(xiàn)出來(lái)后，被冠以“M”真仲，定義為“MPP”袋马。近年來(lái)涌現(xiàn)出MPP，幾乎是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的一種發(fā)泡PP秸应。其制造工藝是以壓機(jī)做為發(fā)泡的關(guān)鍵設(shè)備虑凛，原理上與傳統(tǒng)的模壓發(fā)泡沒(méi)有本質(zhì)的不同，關(guān)鍵的區(qū)別在于發(fā)泡劑不是傳統(tǒng)的AC化學(xué)發(fā)泡劑软啼，而是采用超臨界CO2桑谍，因而發(fā)泡倍率可以高達(dá)20多倍，且非常環(huán)保祸挪。具體的制造方法是锣披，先采用混煉、壓延贿条、擠出等各類加工工藝將PP 制成不同厚度的薄板雹仿，然后將這些薄板剪裁好放置在大型壓機(jī)中的模具中，合上模具整以。加熱壓機(jī)的上下模板胧辽，將PP板材的溫度上升至PP的熔點(diǎn)附近，與此同時(shí)從不同方位向模具中注入超臨界CO2悄蕾，在充分浸漬PP板材后票顾，將PP板材的溫度降至適于發(fā)泡的溫度础浮，迅速釋放壓機(jī)的壓力，讓PP板材充分發(fā)泡并降溫奠骄，即得到MPP發(fā)泡板材豆同。MPP產(chǎn)品的制造以及制品的優(yōu)點(diǎn)在于：在固體形態(tài)下浸漬;對(duì)PP熔體強(qiáng)度要求較低;發(fā)泡過(guò)程易于控制;產(chǎn)品泡孔精細(xì)、均勻;材料力學(xué)性能優(yōu);超臨界CO2較為環(huán)保且不會(huì)燃燒含鳞。但不足點(diǎn)也是比較明確的影锈，如：浸漬速度慢;必須經(jīng)歷制成薄板的預(yù)加工工藝過(guò)程;受聚丙烯結(jié)晶度的影響很大;靠壓機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，不僅不連續(xù)蝉绷，且效率較低鸭廷，難以大規(guī)模工業(yè)化;應(yīng)用領(lǐng)域不十分明確;在發(fā)泡PP中屬于制造成本較高的工藝。二熔吗、可發(fā)性珠粒模塑成型可發(fā)性珠粒模塑成型工藝辆床，即在高壓釜中，在一定時(shí)間內(nèi)桅狠，通過(guò)高壓將物理發(fā)泡劑在預(yù)定溫度下浸漬進(jìn)入基體樹(shù)脂的細(xì)小粒料之中讼载，然后冷卻體系溫度至室溫，即得到可發(fā)性珠粒中跌。使用時(shí)咨堤，先在一定的發(fā)泡溫度下，利用水蒸氣或熱空氣使可發(fā)性珠粒預(yù)發(fā)泡一下漩符，得到綠豆大小預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性珠粒一喘。在制備制品時(shí)，將預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性珠粒放入模具中加熱嗜暴、減壓凸克，使預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性塑料珠粒進(jìn)一步膨脹并相融合，形成預(yù)定形狀的發(fā)泡材料闷沥，即稱為可發(fā)性珠粒模塑成型触徐。由于都是采用物理發(fā)泡劑，因而發(fā)泡倍率較大狐赡。三、擠出發(fā)泡成型將塑料與發(fā)泡劑(物理或化學(xué))分別加入擠出機(jī)的不同位置疟丙，高壓下在擠出機(jī)中熔融形成均勻的溶液颖侄，然后在口模處突然泄壓、發(fā)泡享郊、冷卻览祖，制成板材、片材甚至管材等炊琉。在擠出發(fā)泡過(guò)程中展蒂，發(fā)泡劑在高壓狀況下必須與塑料形成均勻的溶液又活，并在口模處瞬間泄壓、發(fā)泡锰悼、冷卻柳骄、形成發(fā)泡材料，不可能借助固相或者結(jié)晶的約束力箕般，故而對(duì)塑料的熔體強(qiáng)度要求很高耐薯，特別需要熔體在拉伸過(guò)程中具有較強(qiáng)的應(yīng)變硬化的性能，因此發(fā)泡難度較大丝里。四曲初、注塑發(fā)泡成型注塑發(fā)泡材料是發(fā)展相對(duì)較晚的一種發(fā)泡材料，主要因?yàn)閭鹘y(tǒng)注塑工藝與發(fā)泡必備條件之間存在矛盾杯聚。當(dāng)今的注塑發(fā)泡材料僅限于發(fā)泡倍率很低的制品臼婆，甚至于發(fā)泡并非是主要目的，而僅僅為了減小注塑制品的收縮率與變形幌绍，特別是在托盤颁褂，支架等大型制品的注塑中。聚賽龍公司通過(guò)配方的優(yōu)化設(shè)計(jì)纷捞、精準(zhǔn)的加工工藝痢虹、特殊的螺桿組合及配混工藝研制的可微發(fā)泡改性PA6區(qū)別于普通可微發(fā)泡改性PA材，使其在高表面要求主儡、發(fā)泡效率及穩(wěn)定性上具備優(yōu)勢(shì)奖唯，使其能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件。

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與傳統(tǒng)注塑制品相比糜值，微孔發(fā)泡注塑制品具有質(zhì)量更輕丰捷、翹曲和內(nèi)部殘余應(yīng)力更少、尺寸穩(wěn)定性好寂汇、成型周期短等一系列優(yōu)點(diǎn)病往。目前，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骄瓣，具有操作簡(jiǎn)單停巷、效率高、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件榕栏，且能耗少畔勤，符合節(jié)約材料，降低成本這一發(fā)展理念扒磁，滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場(chǎng)化的需求庆揪。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)生大量變形妨托，泡孔尺寸分布不均勻缸榛，所得制品表面存在大量的氣痕吝羞、銀紋等缺陷，制約了其力學(xué)性能的提高和外觀視覺(jué)内颗，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進(jìn)一步應(yīng)用钧排。國(guó)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，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(guò)程中發(fā)泡行為的影響起暮。研究發(fā)現(xiàn)卖氨，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)，改善了泡孔的形態(tài)负懦。實(shí)驗(yàn)方法聚丙烯微孔發(fā)泡將PP筒捺、發(fā)泡劑(AC)、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)行塑化纸厉。然后打開(kāi)氣體反壓裝置系吭，在型腔中分別注入固定的GCP為0，0.2颗品，0.4肯尺，0.6，0.8 MPa的氣體躯枢，隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹(shù)脂進(jìn)行發(fā)泡则吟，冷卻后，取出PP發(fā)泡樣品锄蹂。GCP對(duì)充模過(guò)程中熔體壓力的影響熔體注射完后氓仲，熔體壓力瞬間達(dá)到值。隨著GCP從0增加至0.8 MPa得糜，熔體內(nèi)部壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa敬扛，注射完成后，隨著氣體的排出朝抖，熔體壓力瞬間下降啥箭，隨著冷卻收縮，熔體壓力逐漸趨于0 MPa治宣。由此可知急侥，GCP可以明顯地提高熔體充模過(guò)程中的熔體壓力，改善欠注發(fā)泡過(guò)程中的熔體壓力環(huán)境侮邀。 GCP對(duì)泡孔質(zhì)量的影響在沒(méi)有施加氣體反壓時(shí)缆巧，由于熔體流動(dòng)速率遠(yuǎn)大于泡孔的膨脹速率，泡孔發(fā)生流動(dòng)剪切變形豌拙，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，在流動(dòng)方向上出現(xiàn)很大的變形题暖，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象按傅，泡孔形貌極不規(guī)則捉超，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)唯绍。同時(shí)發(fā)現(xiàn)拼岳，隨著GCP的增大，皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小况芒，熔體內(nèi)部芯層泡孔從橢圓形向規(guī)整圓形形態(tài)轉(zhuǎn)變惜纸，規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大，泡孔之間呈現(xiàn)獨(dú)立分布绝骚。當(dāng)GCP達(dá)到0.8 MPa時(shí)耐版，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压汪。這是因?yàn)镚CP可以有效地降低泡孔在充模過(guò)程中受到的流動(dòng)剪切作用粪牲，GCP值越大，泡孔在遷移過(guò)程中受到熔體壓力越大止剖，泡孔受到熔體的約束力大腺阳，泡孔不易發(fā)生變形。GCP對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響GCP對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響如下圖所示穿香⊥ひ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(gè)樣品厚度的10.9%皮获；隨著GCP的增大焙蚓，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高，GCP為0.8 MPa時(shí)魔市，升高至26.7%主届。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%待德，這說(shuō)明GCP可以減小泡孔變形層君丁，增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍。對(duì)變形層的泡孔變形度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)将宪，如下圖所示绘闷，泡孔的平均長(zhǎng)度隨著GCP的增加，整體呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)较坛，泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大印蔗，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泡孔變形度丑勤，即GCP可以減小泡孔長(zhǎng)度與寬度的差距华嘹，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)法竞，見(jiàn)圖c耙厚，隨著GCP的增加强挫，當(dāng)GCP為0.2 MPa時(shí)泡孔直徑略有減小，但隨著GCP的進(jìn)一步增大薛躬，泡孔直徑從36.09 μm增大到41.93 μm俯渤。這是因?yàn)镚CP的增大使得熔體的壓力也隨之增大，使得泡孔的成核臨界能壘升高型宝，泡孔的成核速率下降八匠，泡孔在充模過(guò)程中受到流動(dòng)場(chǎng)的影響減弱，更多的氣體在卸壓階段促進(jìn)泡孔的生長(zhǎng)趴酣，因此熔體壓力越大梨树，泡孔直徑越大。GCP提高了充模時(shí)的熔體壓力价卤，有效地降低了泡孔的變形劝萤，且隨著GCP的升高，泡孔直徑增大慎璧，泡孔密度下降床嫌，發(fā)泡材料的質(zhì)量減少整體趨于不變。結(jié)論隨著GCP從0增加至0.8 MPa胸私，熔體內(nèi)部的壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa厌处，使充模過(guò)程中受流動(dòng)影響的泡孔數(shù)減小，減小了泡孔受到的流動(dòng)剪切力岁疼。隨著GCP的增大阔涉，泡孔變形層區(qū)域厚度所占比例從63.7%下降到45.4%，變形層的泡孔的變形度從0.530下降到0.304捷绒，泡孔的平均長(zhǎng)度增大瑰排。GCP的增加有效地改善了泡孔形貌，減小了泡孔變形層的CP增加了熔體流動(dòng)時(shí)的阻力暖侨，提高了注塑充模階段的熔體壓力椭住，使得臨界成核點(diǎn)后移，泡孔的成核長(zhǎng)大在充模后進(jìn)行字逗，進(jìn)而改善了制品泡孔的形貌京郑。

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系統(tǒng)介紹車用聚丙烯的類型，應(yīng)用方向葫掉，性能要求些举。車用PP隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代俭厚，越來(lái)越多的汽車零部件開(kāi)始采用改性塑料替代金屬制件户魏。塑料在汽車上的應(yīng)用已有近50年的歷史，目前汽車用改性塑料的使用量已成為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志，塑料飾件的大量應(yīng)用叼丑，促進(jìn)了汽車的減重節(jié)能资铡，提高了汽車的美觀舒適度。PP以密度小幢码、性價(jià)比高、具有優(yōu)異的耐熱性能尖飞、耐化學(xué)藥品腐蝕性症副、剛性、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(yīng)用政基。近來(lái)更是有把汽車內(nèi)飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢(shì)贞铣。由于高性能基礎(chǔ)樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)周期長(zhǎng)、投資巨大沮明、技術(shù)要求高辕坝，且需要高精尖的集成先進(jìn)綜合技術(shù)，所以對(duì)現(xiàn)有PP樹(shù)脂需要進(jìn)行更廣泛荐健、更有效酱畅、更經(jīng)濟(jì)、更實(shí)用的改性江场。聚丙烯微孔發(fā)泡延伸性纺酸、機(jī)械的強(qiáng)度和抗斷裂性無(wú)機(jī)填料和彈性體增韌增強(qiáng)改性PP主要是“三高”。是由 PP樹(shù)脂址否、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餐蔬、碳酸鈣等無(wú)機(jī)填料的復(fù)合物，其主要用于汽車保險(xiǎn)杠的注射成型佑附，且改性PP保險(xiǎn)杠具有成本低樊诺、質(zhì)輕、易涂裝音同、可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)词爬。滑石粉填充改性PP材料具有高剛性瘟斜、低熱膨脹系數(shù)和低收縮率缸夹，且其抗化學(xué)腐蝕性能強(qiáng)，尤其是經(jīng)表面處理的滑石粉填充PP可有效改善PP的沖擊性能螺句，提高材料的模量和熱變形溫度虽惭。玻璃纖維增強(qiáng)改性PP玻璃纖維增強(qiáng)改性PP材料尤其是LGFPP材料在汽車部件上的研究與應(yīng)用(如在前端模塊、儀表板骨架蛇尚、車門模塊等典型部件的應(yīng)用)是多年來(lái)的研究熱點(diǎn)之一芽唇。LGFPP制品指含有長(zhǎng)度為10～25mm的玻璃纖維改性的PP復(fù)合材料經(jīng)過(guò)注塑等工藝形成的三維結(jié)構(gòu)。10～25mm的長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)聚合物相比普通4～7mm的短玻璃纖維增強(qiáng)聚合物具有更高的強(qiáng)度、剛度匆笤、韌性研侣，以及尺寸穩(wěn)定性好、翹曲度低等優(yōu)勢(shì)炮捧。此外庶诡，LGFPP材料比短玻璃纖維增強(qiáng)PP(GFPP)有著更好的抗蠕變性能，即使經(jīng)受100℃的高溫也不會(huì)產(chǎn)生明顯的蠕變咆课。與金屬材料和熱固性復(fù)合材料相比末誓，LG-FPP的密度低，相同部件的質(zhì)量可減輕20%～50%;LGFPP能為設(shè)計(jì)人員提供更大的設(shè)計(jì)靈活性书蚪，可成型形狀復(fù)雜的部件喇澡、提高集成汽車零部件的能力、節(jié)約模具成本(一般長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)聚合物注塑模具的成本約為金屬?zèng)_壓模具成本的20%)殊校、減少能耗(長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)聚合物的生產(chǎn)能耗僅為鋼制品的60%～80%晴玖，鋁制品的35%～50%)、簡(jiǎn)化裝配工序为流。汽車部件用礦物纖維增強(qiáng)PP的新產(chǎn)品呕屎，具有強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)低艺谆、耐高溫榨惰、阻燃性能好、低浮纖静汤、低翹曲琅催、低收縮 等特點(diǎn)。發(fā)泡改性PPPP發(fā)泡材料是通過(guò)提高PP的熔體強(qiáng)度虫给，從而提高發(fā)泡倍率而制成的低密度物質(zhì)藤抡，其具有質(zhì)輕、耐熱抹估、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)缠黍。隨著汽車輕量化的發(fā)展，選用PP發(fā)泡材料已成為汽車減重的重要途徑药蜻，目前其在汽車內(nèi)飾上的應(yīng)用也越來(lái)越多瓷式，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%，卡車语泽、工程機(jī)械車占20% 贸典，客車、商務(wù)車占35%踱卵。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學(xué)微發(fā)泡材料廊驼，因?yàn)槠胀ㄎl(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)量很不理想，僅適合于需要表面覆皮的高端車，不僅增加了制造成本妒挎，也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應(yīng)用;而化學(xué)微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體绳锅，化學(xué)發(fā)泡劑為氣源，通過(guò)自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)酝掩，注入模腔后氣體在擴(kuò)散內(nèi)壓的作用下鳞芙，使制品中間分布著直徑從十幾到幾十微米的封閉微孔泡，且其理想的泡孔直徑應(yīng) <50μm 期虾，但目前國(guó)內(nèi)行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的微發(fā)泡PP的微泡孔直徑約為80～350μm 积蜻。對(duì)于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等彻消，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件，如車身門板宙拉、尾門宾尚、風(fēng)道等;擠出微發(fā)泡適用于密封條、頂棚等;吹塑微發(fā)泡適用于汽車風(fēng)管等谢澈。利用微發(fā)泡技術(shù)可使PP制品的質(zhì)量減少約10%～20% 煌贴，較傳統(tǒng)材料在部件上可實(shí)現(xiàn)50%的減重，注射壓力降低約30%～50% 锥忿，鎖模力降低約20% 牛郑，循環(huán)周期減少10%～15%，同時(shí)還能提高汽車的節(jié)能性敬鬓，較傳統(tǒng)材料可實(shí)現(xiàn)30%的節(jié)能淹朋，并且能改善制品的翹曲變形性，使產(chǎn)品和模具的設(shè)計(jì)更靈活钉答。在一些部件中础芍，如汽車風(fēng)管、風(fēng)道数尿，還可實(shí)現(xiàn)隔熱仑性、降噪的效果，減少后道工序的成本右蹦。 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(xué)性能诊杆，作為汽車車頂，可降低汽車的質(zhì)量何陆，同時(shí)其還可用于汽車的內(nèi)飾件晨汹，有利于汽車的輕量化。耐刮擦PP相對(duì)于工程塑料來(lái)說(shuō)甲献，PP宰缤、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、質(zhì)輕慨灭、成本低的優(yōu)勢(shì)朦乏，因而被越來(lái)越多地應(yīng)用于汽車以及其他領(lǐng)域，然而聚烯烴材料的耐刮擦性能明顯較差氧骤，而這一性能卻是儀表板呻疹、操控臺(tái)和門板表皮等汽車內(nèi)部應(yīng)用部件的關(guān)鍵性能，也是汽車外部應(yīng)用部件筹陵、全地形車輛(ATVs)的重要性能之一刽锤，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，同時(shí)還有利于涂色朦佩，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并思。通過(guò)添加涂層、無(wú)機(jī)礦物和某些功能助劑可提高聚烯烴的耐刮擦性能语稠，例如添加耐刮擦劑可制備耐刮擦汽車內(nèi)飾用PP復(fù)合材料宋彼。汽車用改性PP的回收利用塑料作為一種環(huán)保材料，因其可塑性強(qiáng)仙畦、質(zhì)輕输涕、回收再利用率高等特性，在汽車工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛慨畸，無(wú)論是內(nèi)飾件莱坎、外飾件還是功能性結(jié)構(gòu)件，都越來(lái)越多地用到了塑料寸士。我國(guó)汽車保有量達(dá)到1.75億輛檐什，對(duì)應(yīng)用于汽車的塑料的粉碎再回收無(wú)疑變得越來(lái)越重要，且汽車塑料的回收將會(huì)形成一個(gè)巨大的市場(chǎng)弱卡，是一個(gè)前景廣闊的領(lǐng)域厢汹，學(xué)術(shù)界和企業(yè)在這方面都有很多的研究和實(shí)踐。

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摘要:長(zhǎng)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)合材料谐宙，在滿足汽車零部件性能的同時(shí)烫葬，對(duì)零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)，目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞凡蜻。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)狀搭综，詳細(xì)介紹了薄壁注塑、物理發(fā)泡划栓、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)概況兑巾，并展望了PP-LGF在儀表板上的應(yīng)用前景。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來(lái)忠荞，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展蒋歌，汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展帅掘。然而，由此引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題也日益嚴(yán)重堂油，通過(guò)汽車輕量化來(lái)降低油耗從而降低環(huán)境污染修档，已經(jīng)成為汽車行業(yè)的研究熱點(diǎn)，其中府框，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(lái)也取得了較大進(jìn)展吱窝。運(yùn)用復(fù)合材料來(lái)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迫靖。在眾多的復(fù)合材料中院峡，長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）以其低廉的價(jià)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系宜。與短玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-SGF）相比照激，PPLGF在強(qiáng)度、剛度盹牧、翹曲度实抡、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(shì)欢策，因此，使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車零部件可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)重量及成本的降低赏淌。1 長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料性能特點(diǎn)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的制備工藝主要分為5種踩寇，即熔融浸漬、溶液浸漬六水、粉末浸漬俺孙、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝，而在汽車零部件領(lǐng)域主要應(yīng)用的為熔融浸漬法掷贾。熔融浸漬法生產(chǎn)的PP-LGF粒子的長(zhǎng)度一般為8mm～15mm睛榄，其中玻纖的含量可達(dá)20%～60%，粒子中玻纖的保留長(zhǎng)度可達(dá)1mm～3mm,如圖1所示想帅，相較于玻纖保留長(zhǎng)度僅為0.2mm～0.4mm的PP-SGF材料场靴，PPLGF因其內(nèi)部纖維構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可保證產(chǎn)品具有更優(yōu)的力學(xué)性能港准、抗沖擊性能旨剥、耐蠕變性能等特點(diǎn)，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浅缸。此外轨帜，隨著纖維含量的增加，PP-LGF的性能也隨之提高衩椒。長(zhǎng)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)飾中的重要部件蚌父，為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量哮兰，中、高檔車型普遍會(huì)采用軟質(zhì)儀表板苟弛，即在儀表板骨架表面增加軟質(zhì)表皮層喝滞。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件，同時(shí)也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu)嗡午，因此要求其具有高強(qiáng)度及高剛性囤躁，目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料，采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料荔睹，在滿足相關(guān)性能的同時(shí)狸演，可提升儀表板吸能性能，同時(shí)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僻他，從而降低儀表板骨架重量宵距，推動(dòng)汽車內(nèi)飾輕量化。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑吨拗、物理發(fā)泡满哪、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面，介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應(yīng)用劝篷。 2.1 薄壁注塑薄壁注塑工藝是直接將產(chǎn)品壁厚減薄哨鸭，在模具中進(jìn)行加工的一種成型方法，與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm～3.5mm壁厚的儀表板骨架相比娇妓，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左右像鸡，整體減重可達(dá)約25%。該工藝的投入成本較低哈恰，重量?jī)?yōu)勢(shì)明顯只估。目前，該工藝在國(guó)內(nèi)和國(guó)外合資品牌中着绷，如吉利蛔钙、大眾、上汽荠医、福特等均有應(yīng)用吁脱，一般選擇PPLGF20材料，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm彬向。然而豫喧，薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問(wèn)題，首先是該工藝的模具成本較高幢泼，使用薄壁注塑紧显，成型模具需要采用熱流道設(shè)計(jì)，熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高缕棵。其次孵班，注塑工藝管控和注塑精度要求高涉兽，因?yàn)镻P-LGF中長(zhǎng)玻纖分布的各向異性，采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴(yán)重篙程，尺寸穩(wěn)定性較差枷畏。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝，它是以熱塑性材料為基體虱饿，通過(guò)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拥诡，并保持在高壓力下，然后氮发，通過(guò)開(kāi)關(guān)式射嘴射進(jìn)溫度和壓力較低的模具型腔渴肉，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)明爽冕，1995年由美國(guó)Trexel公司將技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球商品化仇祭。MuCell 工藝優(yōu)勢(shì)為成型周期短、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好颈畸、翹曲低乌奇、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣。MuCell工藝使用超臨界流體眯娱，可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動(dòng)性礁苗。泡孔成長(zhǎng)壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段，縮短成型周期徙缴，同時(shí)试伙，可使壓力分布均勻，有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力娜搂，降低因長(zhǎng)玻纖各項(xiàng)異性導(dǎo)致的產(chǎn)品翹曲，增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性吱抚。另外百宇，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕，微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充秘豹，降低材料密度携御，產(chǎn)品重量減輕，較同材質(zhì)實(shí)體既绕，重量可降低5%～10%啄刹。目前，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝凄贩，骨架產(chǎn)品設(shè)計(jì)壁厚2.4mm誓军，相較于實(shí)心材料重量降低了10%，此外疲扎，長(zhǎng)城和大眾也有應(yīng)用于此項(xiàng)技術(shù)昵时。MuCell 工藝的缺點(diǎn)是一次性投入高捷雕，工藝難度大，同時(shí)相關(guān)研究表明壹甥，使用該工藝對(duì)儀表板減重比控制在3%～8%時(shí)救巷，產(chǎn)品性能會(huì)下降10%左右，基本滿足性能要求句柠，減重超過(guò)8%浦译，機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降，不能滿足要求溯职。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%～5%精盅。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(kāi)模發(fā)泡工藝（core-back），二者均是在注塑過(guò)程中缸榄，利用塑料粒子中加入的碳酸氫鈉和碳酸銨類的無(wú)機(jī)發(fā)泡劑渤弛，受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體，使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)甚带，以降低材料密度她肯，減輕產(chǎn)品重量。其中鹰贵，core-back工藝因使用了二次開(kāi)模晴氨，相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡，發(fā)泡的倍率更高碉输，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多籽前，產(chǎn)品的減重比更大。一般來(lái)說(shuō)敷钾，模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡的減重比相比于實(shí)心材料在5%～8%左右枝哄，而core-back工藝可高達(dá)30%～50%，具體根據(jù)退模行程決定阻荒。同物理發(fā)泡工藝一樣挠锥，化學(xué)發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應(yīng)用減重的同時(shí)，減少產(chǎn)品翹曲變形侨赡，提升產(chǎn)品穩(wěn)定性蓖租，而且二次開(kāi)模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件。目前羊壹，寶馬5系已在儀表板骨架上應(yīng)用了PP-LGF的core-back工藝蓖宦，產(chǎn)品壁厚由初始1.8mm左右發(fā)泡到3.8mm，重量降低了約40%油猫，此外大眾的部分車型也已使用模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡工藝稠茂。core-back工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴，開(kāi)模的周期較長(zhǎng)情妖，模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高主慰，而且該工藝的技術(shù)難度較高嚣州，后期調(diào)試周期較長(zhǎng)，產(chǎn)品的綜合成本較高共螺。模內(nèi)發(fā)泡工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴该肴，產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯，減重效果低于薄壁注塑工藝藐不，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝匀哄。

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編者按：目前，塑料部件在國(guó)內(nèi)汽車上占重量的10%左右雏蛮，在國(guó)外汽車上達(dá)到了15%至20%涎嚼。微孔發(fā)泡技術(shù)能使塑料部件的重量降低15%至30%，廣泛應(yīng)用于儀表板挑秉、電機(jī)支架法梯、座位板、空調(diào)風(fēng)罩犀概、門嵌飾板等內(nèi)外飾立哑。本文作者從專利角度對(duì)微孔發(fā)泡技術(shù)的重點(diǎn)申請(qǐng)人進(jìn)行分析，以期為行業(yè)企業(yè)提供參考姻灶。標(biāo)題：微孔發(fā)泡技術(shù)讓汽車駛向輕量化丙烯微孔發(fā)泡汽車非金屬部件的輕量化領(lǐng)域铛绰，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競(jìng)相研究的主要課題之一。目前产喉，塑料部件在國(guó)內(nèi)汽車上占重量的10%左右捂掰，在國(guó)外汽車上達(dá)到了15%至20%。微孔發(fā)泡技術(shù)能使塑料部件的重量降低15%至30%曾沈，廣泛應(yīng)用于儀表板这嚣、電機(jī)支架、座位板塞俱、空調(diào)風(fēng)罩姐帚、門嵌飾板等內(nèi)外飾。該技術(shù)在20世紀(jì)80年代初被麻省理工學(xué)院提出敛腌，通常指孔徑小于10μm卧土、泡孔密度大于109個(gè)/cm3的發(fā)泡材料惫皱，這種材料的孔密度非常高且為封閉泡孔像樊，相對(duì)于其他發(fā)泡材料具有更好的剛性，在汽車零件等工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用旅敷。本文中生棍，筆者將從專利角度對(duì)微孔發(fā)泡技術(shù)的重點(diǎn)申請(qǐng)人進(jìn)行分析，以期為行業(yè)企業(yè)提供參考媳谁。外注重工藝技術(shù)保護(hù)筆者通過(guò)專利數(shù)據(jù)庫(kù)檢索后發(fā)現(xiàn)涂滴，截至目前友酱，全球共有4000多件與微孔發(fā)泡相關(guān)的專利申請(qǐng)，其中國(guó)外有1700余件柔纵，美國(guó)缔杉、日本、德國(guó)三國(guó)的相關(guān)專利申請(qǐng)量居前三位搁料；國(guó)內(nèi)相關(guān)專利申請(qǐng)有2400多件或详，其中企業(yè)占1556件，其次是科研院所郭计，從申請(qǐng)人分布地區(qū)來(lái)看霸琴，廣東、江蘇昭伸、浙江等地的專利申請(qǐng)量較高梧乘。Trexel公司的MuCell技術(shù)是目前為成熟、商品化為廣泛的微孔發(fā)泡技術(shù)庐杨，該技術(shù)來(lái)源于麻省理工學(xué)院在20世紀(jì)80年代提出的發(fā)明專利选调。Trexel公司在1995年通過(guò)專利權(quán)轉(zhuǎn)讓獲得這項(xiàng)技術(shù)的全球開(kāi)發(fā)和商品化推廣，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出連續(xù)微孔成型技術(shù)--MuCell辑莫。MuCell技術(shù)的核心即采用超臨界流體為發(fā)泡劑学歧，發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔，通過(guò)壓力控制氣泡的生長(zhǎng)使樹(shù)脂形成泡孔均勻的微孔結(jié)構(gòu)各吨。后來(lái)枝笨，Trexel公司基于MuCell技術(shù)提交相關(guān)專利申請(qǐng)共有33件，涉及微孔發(fā)泡工藝以及發(fā)泡設(shè)備結(jié)構(gòu)的研發(fā)揭蜒，旨在提高超臨界流體在聚合物中的溶解性以及控制超臨界流體的流量横浑。為提高發(fā)泡劑超臨界流體的溶解性，Trexel公司通過(guò)加入液壓系統(tǒng)屉更、設(shè)置旋轉(zhuǎn)擠壓系統(tǒng)以及在加熱工作缸內(nèi)安裝旋轉(zhuǎn)的螺旋件等方法改進(jìn)徙融；在超臨界流體計(jì)量控制上，Trexel公司給出了在入口閥和出口閥之間設(shè)置儲(chǔ)料缸控制發(fā)泡劑計(jì)量瑰谜、螺桿上添加超臨界流體的計(jì)量泵等解決手段欺冀。基于MuCell工藝的加工成本可降低10%至20%萨脑，減少材料消耗并縮短成型周期隐轩，成為汽車輕量化的優(yōu)良解決方案。Demag Ergotech公司在微孔發(fā)泡技術(shù)方面也申請(qǐng)了較多專利渤早，其早的相關(guān)專利申請(qǐng)是在1995年职车，申請(qǐng)的25件相關(guān)專利均為螺桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)的技術(shù)改進(jìn)，其專利的商品化產(chǎn)品為Ergocell微孔發(fā)泡技術(shù)。該技術(shù)的核心是設(shè)置了氣體計(jì)量與混合模塊悴灵，使熔體/氣體混合物的均化過(guò)程獨(dú)立于塑化過(guò)程扛芽，獲得的制品具有較低的內(nèi)應(yīng)力，消除了翹曲和縮痕积瞒，較適用于汽車內(nèi)飾川尖。阿博格公司是全球領(lǐng)先的注塑機(jī)制造商，其在2015年公開(kāi)了Profoam發(fā)泡技術(shù)茫孔，該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單空厌，采用液體發(fā)泡劑，通過(guò)密封螺桿加料段來(lái)使料斗和塑化裝置之間形成壓力腔银酬，從而使發(fā)泡劑在壓力下引入嘲更。該技術(shù)主要適用于纖維增強(qiáng)發(fā)泡材料，制得的發(fā)泡塑件多能減重30%揩瞪。阿博格公司的專利申請(qǐng)量不多赋朦，主要涉及注塑機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中具有顆粒鎖結(jié)構(gòu)的注塑機(jī)是Profoam發(fā)泡工藝的關(guān)鍵技術(shù)李破。筆者認(rèn)為宠哄，Trexel、Demag Ergotech等國(guó)外企業(yè)掌握了微孔發(fā)泡工藝的核心技術(shù)嗤攻，國(guó)內(nèi)企業(yè)在使用相關(guān)技術(shù)時(shí)必然面臨較高的專利許可費(fèi)用毛嫉。國(guó)內(nèi)注重原料技術(shù)研發(fā)在國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)人中，南京聚隆科技股份有限公司（下稱聚隆科技）和會(huì)通新材料股份有限公司（下稱會(huì)通新材料）的相關(guān)專利申請(qǐng)量多妇菱，這兩個(gè)申請(qǐng)人都是以微孔發(fā)泡材料的原料研發(fā)為主承粤，涉及的技術(shù)均為通過(guò)原料選擇來(lái)提高發(fā)泡材料的熔體強(qiáng)度和流動(dòng)性，以獲得泡孔均勻闯团、外觀優(yōu)良的微孔發(fā)泡產(chǎn)品辛臊。