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微發(fā)泡注塑咖驮，聚丙烯/橡膠/滑石粉復(fù)合材料，增強(qiáng)增韌聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯作為一種經(jīng)濟(jì)高效的熱塑性聚合物训枢，具有材料成本低托修、抗腐蝕性好、比強(qiáng)度高和易于成型加工等優(yōu)點(diǎn)恒界，已廣泛應(yīng)用于包裝工程睦刃、紡織、電子產(chǎn)品以及汽車工業(yè)十酣。以汽車工業(yè)為例涩拙，聚丙烯的年均用量高達(dá)255.6百萬噸，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%耸采。因此兴泥，近年來為了節(jié)省材料和能源、減少環(huán)境污染進(jìn)而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的健康可持續(xù)發(fā)展虾宇，塑料制品的輕量化問題引起了廣大學(xué)者的研究興趣搓彻，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(shí)現(xiàn)方式。然而，由于聚丙烯的熔體強(qiáng)度低旭贬，導(dǎo)致其發(fā)泡能力非常差竭沫，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，嚴(yán)重降低了其力學(xué)性能骑篙，尤其是沖擊力學(xué)性能蜕提。針對上述問題，山東大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)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靶端，顯著提高了聚丙烯熔體強(qiáng)度和促進(jìn)了結(jié)晶谎势，進(jìn)而改善了聚丙烯的發(fā)泡能力，終通過微發(fā)泡注塑制備了具有優(yōu)異綜合力學(xué)性能的微孔聚丙烯制品杨名。

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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)保呢脏榆？這可不一定，塑料具有重量輕台谍，不易受水和陽光影響的特點(diǎn)须喂，適合制作容器，但也因?yàn)檫@樣的特點(diǎn)使得塑料不易被大自然分解趁蕊，容易造成大量垃圾坞生，因此后來出現(xiàn)紙質(zhì)容器，但紙質(zhì)容器也不是沒有缺點(diǎn)掷伙，甚至與傳統(tǒng)塑料相比問題還更大是己。首先因?yàn)榧垙執(zhí)焐滤龅剿蜁?huì)軟化任柜，沒辦法單獨(dú)承裝液體卒废，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，所以摸起來感覺滑滑的宙地。但這種復(fù)合材質(zhì)的設(shè)計(jì)就會(huì)造成回收的難題摔认，紙加塑料淋膜的設(shè)計(jì)當(dāng)被送到回收廠時(shí)，如果沒有特殊技術(shù)是無法將紙與塑料淋膜分離宅粥，不能分離就無法重新回收材料再利用参袱，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粹胯。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蓖柔，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)，耐熱风纠，抗腐蝕又安全况鸣，還可以在微波爐內(nèi)加熱，只要經(jīng)過發(fā)泡加工處理竹观，成為發(fā)泡聚丙烯就能制成又輕又安全的容器镐捧，并且材質(zhì)單一只要回收方式正確就能再利用潜索。發(fā)泡技術(shù)是塑料在擠出，吹塑等加工過程中為了減輕產(chǎn)品的重量懂酱，將二氧化碳或氮?dú)庾⑷氲教厥獾乃芑b置中竹习，使氣體與原料充分混合，讓塑料產(chǎn)生反應(yīng)形成具有微孔發(fā)泡的塑料制品過程列牺，利用發(fā)泡技術(shù)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有輕量化整陌，緩沖吸震，吸音瞎领，保溫等特點(diǎn)泌辫，廣泛應(yīng)用于包裝，建筑建材等行業(yè)九默。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震放，在20世紀(jì)20年代出現(xiàn)了早的泡沫膠木，這種材料是用類似于制造泡沫橡膠的方法制取的驼修，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)制成泡沫塑料殿遂。到了80年代美國人研制出了微孔發(fā)泡之后，人們對這種微孔新型塑料日益感興趣乙各，并逐漸成為市場上主要的塑料發(fā)泡技術(shù)墨礁。發(fā)泡劑現(xiàn)在市場上普遍使用的發(fā)可以分為兩種。一種是物理發(fā)泡劑觅丰，這種發(fā)泡劑一般使用二氧化碳饵溅，氮?dú)猓睔獾葰怏w妇萄，并且這些氣體在氣態(tài)下不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且在氣態(tài)時(shí)在塑料中的擴(kuò)散速度會(huì)低于在空氣中的擴(kuò)散速度咬荷。另一種是化學(xué)發(fā)泡劑冠句，它是一種當(dāng)受熱后就會(huì)釋放如氮?dú)猓趸嫉鹊奈镔|(zhì)幸乒，釋放氣體的速度能夠控制懦底，化學(xué)發(fā)泡劑一般有碳酸銨，碳酸氫鈉等罕扎。發(fā)泡工藝發(fā)泡工藝有三種一種是物理發(fā)泡法聚唐，就是將氣體在壓力下注入塑料糊狀熔體中，再經(jīng)過降壓釋放出氣體腔召，從而就能在成型的塑料中形成很多小孔杆查，這種發(fā)泡法由于成本較低，發(fā)泡后對不會(huì)留下殘余物臀蛛，并且對發(fā)泡塑料性能不會(huì)改變亲桦。另一種是化學(xué)發(fā)泡法崖蜜，這種是利用化學(xué)方法產(chǎn)生氣體來使塑料發(fā)泡，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)泡客峭，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)泡豫领。 后一種是機(jī)械發(fā)泡，使用機(jī)械攪拌的方法使氣體混入材料中舔琅，然后經(jīng)定型過程形成泡孔的泡沫塑料等恐。發(fā)泡原理將發(fā)泡劑注入到塑料熔體中后，發(fā)泡劑的分子就會(huì)在塑料中形成很多微小氣泡（氣泡核）备蚓，隨著塑料在熔化過程中溫度的升高和壓力增加鼠锈，氣泡開始增長或者與其它氣泡合并變大，隨著塑料產(chǎn)品的成型后溫度和壓力開始降低星著，氣泡也會(huì)停止增長并且慢慢成型购笆，這樣就會(huì)在塑料中形成很多或大或小的氣孔。所以不管采用什么發(fā)泡工藝虚循，使用哪種發(fā)泡劑都要經(jīng)過形成氣泡核同欠，氣泡核膨脹，氣泡固化成型這個(gè)過程横缔。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)泡膜铺遂，也就是我們常說的珍珠棉，將它作為包裝材料來使用有很多的優(yōu)點(diǎn)茎刚，如防震襟锐，防潮，韌性好等膛锭，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粮坞。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初狰，通過管道將其吸入到擠出機(jī)入料口莫杈，同時(shí)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奢入，再通過噴淋冷卻降溫以達(dá)到發(fā)泡溫度讓其膨脹發(fā)泡筝闹，然后從機(jī)頭口模擠出圓筒形發(fā)泡膜。將圓筒型發(fā)泡膜切刨開腥光，展平后收成卷关顷，這樣就可切割后包裝產(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武福。印刷好的發(fā)泡膜按照包裝袋的大小裁剪成片狀议双，后通過機(jī)器壓封成包裝袋，這樣就可以用于包裝產(chǎn)品了艘儒。塑料通過發(fā)泡技術(shù)能讓其內(nèi)部形成氣泡聋伦，能讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品更加輕便夫偶，還能起到包裝保護(hù)的功能，現(xiàn)在科學(xué)家研究出了一種氣泡金屬觉增，也具有這樣的性能兵拢，它就像金屬的氣泡包裝材料。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逾礁，它是一種新型復(fù)合材料并不是普通的金屬说铃，它比合金鋼要輕70%，能吸收超過普通鋼幾十倍的能量嘹履，具備防輻射腻扇，防彈，防火的能力砾嫉，在遭遇壓力時(shí)其內(nèi)部的氣泡能起到緩沖保護(hù)的作用幼苛，也許將來我們就能用到這種氣泡金屬。隨著世界資源的減少和對環(huán)境要求的提高焕刮，怎么提高可持續(xù)性以及提升效率舶沿，推動(dòng)材料和能源消耗的下降，以及材料性能的提升配并，成本降低括荡，有些可以通過輕量化實(shí)現(xiàn)，而發(fā)泡技術(shù)就是輕量化未來發(fā)展的方向溉旋。那些用于包裝畸冲，汽車，建筑和日用消費(fèi)品中的傳統(tǒng)固體材料都是朝著發(fā)泡观腊，輕量化結(jié)構(gòu)在發(fā)展邑闲，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恕沫。

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簡述聚丙烯微孔發(fā)泡新材料(Microcellular Polypropylene foam), 簡稱MPP监憎，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(yán)格地定義是泡孔尺寸小于10微米，泡孔密度大于10的9次方個(gè)/cm3)婶溯。由于材料內(nèi)部大量微米級泡孔的存在，MPP具有優(yōu)異的減震偷霉、緩沖迄委、隔熱和吸聲等性能，可廣泛應(yīng)用于包裝类少、交通工具叙身、箱包、體育器材等領(lǐng)域硫狞，是傳統(tǒng)EVA信轿、PU晃痴、PS發(fā)泡材料、EPE和EPP的替代物财忽。聚丙烯微孔發(fā)泡性能與應(yīng)用應(yīng)用超臨界二氧化碳技術(shù)(supercritical carbon dioxide) 制備MPP倘核，在高溫高壓下將二氧化碳?xì)怏w導(dǎo)入聚丙烯材料基體，并誘導(dǎo)其成核即彪、發(fā)泡紧唱，形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料。發(fā)泡過程清潔無污染隶校，發(fā)泡制品衛(wèi)生環(huán)保漏益。發(fā)泡過程PP材料未發(fā)生交聯(lián)，因此可回收循環(huán)使用深胳。丙烯（PP）本身是無毒材料绰疤，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)療器械舞终、食品等包裝材料衛(wèi)生等級要求較高的領(lǐng)域轻庆。也可應(yīng)用于兒童拼圖、玩具等對產(chǎn)品健康要求較高的領(lǐng)域权埠，代替常用的由AC發(fā)泡劑制造的交聯(lián)PE泡沫榨了，EVA泡沫。PP是半結(jié)晶聚合物攘蔽，其熔點(diǎn)一般150~170℃龙屉。相比于耐溫只有70~80℃的PE、PS满俗、PU發(fā)泡材料转捕，MPP的使用溫度可達(dá)120℃，因此MPP特別適合高溫包裝唆垃、高溫保溫等領(lǐng)域五芝。MPP集增強(qiáng)、隔熱和降噪為一體辕万，也特別適用于對材料輕量化要求較高的領(lǐng)域枢步，如汽車、軌道交通渐尿，船舶醉途，風(fēng)機(jī)葉片等。輕質(zhì)高強(qiáng)的MPP厚板作為結(jié)構(gòu)泡沫使用砖茸，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結(jié)構(gòu)泡沫如PVC/PU互穿結(jié)構(gòu)泡沫隘擎、PET結(jié)構(gòu)泡沫等，特別是作為三明治夾芯復(fù)合材料的芯材使用凉夯。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)下货葬，由于泡孔較小采幌，微孔發(fā)泡材料的機(jī)械性能損失較小。這意味著使用MPP可以更加節(jié)約材料震桶，更加降低制品重量和體積休傍。2) 由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控，MPP可以被剖切成厚度小于0.1mm的超薄片材尼夺，而片材表面不會(huì)穿孔尊残，可應(yīng)用于微電子器件的包裝。(3) 由于表面大量微米級泡孔的存在淤堵，MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板寝衫，提高漫反射率。(4) 微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內(nèi)氣體的對流拐邪，從而有效降低了由空氣對流引起的熱傳遞慰毅。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有較低的、依賴于泡孔結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定的低導(dǎo)熱系數(shù)扎阶。(5) 輕質(zhì)高強(qiáng)的MPP片材適合于作為揚(yáng)聲器振膜使用汹胃。(6) 同樣由于其微米尺度的泡孔，MPP具有極佳的表面保護(hù)性能东臀，可應(yīng)用于液晶面板等防護(hù)性要求較高的包裝領(lǐng)域着饥。

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新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展之本，可降解塑料是新興的塑料新材料惰赋。隨著全球?qū)Ω纳骗h(huán)境的訴求越來越強(qiáng)烈宰掉，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。著眼于中國的雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)赁濒，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轨奄。在此背景下，本報(bào)告深入研究可降解塑料行業(yè)現(xiàn)狀拒炎。從性能上看挪拟，PLA、PBAT击你、PHA等生物降解塑料性能接近普通塑料玉组，為替代不可降解塑料創(chuàng)造了條件；從技術(shù)上看丁侄，PLA生產(chǎn)的中間原料丙交酯技術(shù)難以完全突破球切，限制產(chǎn)能釋放，而PBAT國內(nèi)生產(chǎn)工藝不受限于國外绒障，產(chǎn)能快速擴(kuò)張；從應(yīng)用上看捍歪，可降解塑料主要應(yīng)用在餐飲户辱、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域鸵钝。根據(jù)艾瑞測算，至2025年庐镐，外賣包裝恩商、農(nóng)膜和醫(yī)療領(lǐng)域?qū)?huì)釋放可降解塑料需求494.8億元、72.7億元和0.172億元必逆。長遠(yuǎn)來看怠堪，可降解塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨不確定性：一，可降解塑料的成本高于傳統(tǒng)塑料名眉，靠政策驅(qū)動(dòng)的市場可持續(xù)性存在風(fēng)險(xiǎn)粟矿，產(chǎn)品的推廣最終取決于產(chǎn)業(yè)降本提效的空間；二损拢，國內(nèi)掌握生物降解塑料技術(shù)的企業(yè)不多陌粹，而且在關(guān)鍵環(huán)節(jié)與國外企業(yè)相比仍有較大差異，若后續(xù)技術(shù)無法突破福压，存在產(chǎn)能無法按時(shí)釋放的風(fēng)險(xiǎn)掏秩；三，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荆姆、濕度蒙幻、菌類等條件，而實(shí)際在使用后胆筒，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)證邮破。

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與傳統(tǒng)注塑制品相比，微孔發(fā)泡注塑制品具有質(zhì)量更輕腐泻、翹曲和內(nèi)部殘余應(yīng)力更少决乎、尺寸穩(wěn)定性好、成型周期短等一系列優(yōu)點(diǎn)派桩。目前构诚，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，具有操作簡單铆惑、效率高范嘱、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件，且能耗少员魏，符合節(jié)約材料丑蛤，降低成本這一發(fā)展理念，滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場化的需求撕阎。然而受裹，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，泡孔尺寸分布不均勻，所得制品表面存在大量的氣痕棉饶、銀紋等缺陷厦章，制約了其力學(xué)性能的提高和外觀視覺，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進(jìn)一步應(yīng)用照藻。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)的氣體反壓裝置袜啃，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。研究發(fā)現(xiàn)幸缕，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)群发，改善了泡孔的形態(tài)。丙烯微孔發(fā)泡實(shí)驗(yàn)方法將PP发乔、發(fā)泡劑(AC)熟妓、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列疗，在型腔中分別注入固定的GCP為0滑蚯，0.2，0.4抵栈，0.6告材，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)泡古劲，冷卻后斥赋，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产艾，熔體壓力瞬間達(dá)到大值疤剑。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闷堡，注射完成后隘膘，隨著氣體的排出，熔體壓力瞬間下降杠览，隨著冷卻收縮弯菊，熔體壓力逐漸趨于0?MPa。由此可知踱阿，GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力管钳，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(shí)软舌，由于熔體流動(dòng)速率遠(yuǎn)大于泡孔的膨脹速率才漆，泡孔發(fā)生流動(dòng)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(shí)間和作用力較大佛点，在流動(dòng)方向上出現(xiàn)很大的變形醇滥，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象，泡孔形貌極不規(guī)則，而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小腺办，呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)焰手。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著GCP的增大怀喉，皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小，熔體內(nèi)部芯層泡孔從橢圓形向規(guī)整圓形形態(tài)轉(zhuǎn)變船响，規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大躬拢，泡孔之間呈現(xiàn)獨(dú)立分布。當(dāng)GCP達(dá)到0.8?MPa時(shí)见间，皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對較好的圓形形態(tài)聊闯，此時(shí)整體泡孔的變形較小。是因?yàn)镚CP可以有效地降低泡孔在充模過程中受到的流動(dòng)剪切作用米诉，GCP值越大菱蔬，泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大，泡孔受到熔體的約束力大史侣，泡孔不易發(fā)生變形拴泌。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【鳎可知蚪腐，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%；隨著GCP的增大税朴，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高回季，GCP為0.8 MPa時(shí)，升高至26.7%正林。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泡一，從63.7%下降到45.4%，這說明GCP可以減小泡孔變形層觅廓，增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍鼻忠。對變形層的泡孔變形度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如下圖所示哪亿，泡孔的平均長度隨著GCP的增加粥烁，整體呈現(xiàn)減小的趨勢，泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大蝇棉，泡孔的變形度隨GCP的增大而減小讨阻，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，即GCP可以減小泡孔長度與寬度的差距篡殷，使變形區(qū)的泡孔變形程度減小钝吮。對不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見圖c，隨著GCP的增加奇瘦，當(dāng)GCP為0.2?MPa時(shí)泡孔直徑略有減小棘催，但隨著GCP的進(jìn)一步增大，泡孔直徑從36.09?μm增大到41.93?μm耳标。這是因?yàn)镚CP的增大使得熔體的壓力也隨之增大醇坝，使得泡孔的成核臨界能壘升高，泡孔的成核速率下降次坡，泡孔在充模過程中受到流動(dòng)場的影響減弱呼猪，更多的氣體在卸壓階段促進(jìn)泡孔的生長，因此熔體壓力越大砸琅，泡孔直徑越大宋距。