寧波PLA發(fā)泡定制

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)合材料由捎，在滿足汽車零部件性能的同時(shí)兔综，對(duì)零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)，目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞狞玛。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)狀软驰，詳細(xì)介紹了薄壁注塑、物理發(fā)泡心肪、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)概況锭亏，并展望了PP-LGF在儀表板上的應(yīng)用前景。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來硬鞍，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展慧瘤，汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展。然而膳凝，由此引發(fā)的環(huán)境問題也日益嚴(yán)重碑隆，通過汽車輕量化來降低油耗從而降低環(huán)境污染恭陡，已經(jīng)成為汽車行業(yè)的研究熱點(diǎn)蹬音，其中，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)展休玩。運(yùn)用復(fù)合材料來部分取代車身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)著淆、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法。在眾多的復(fù)合材料中拴疤，長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）以其低廉的價(jià)格永部、優(yōu)良的力學(xué)性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞。與短玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-SGF）相比呐矾，PPLGF在強(qiáng)度苔埋、剛度、翹曲度蜒犯、耐疲勞组橄、缺口沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢(shì)荞膘，因此，使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車零部件可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)重量及成本的降低玉工。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種羽资，即熔融浸漬、溶液浸漬遵班、粉末浸漬屠升、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)用的為熔融浸漬法狭郑。熔融浸漬法生產(chǎn)的PP-LGF粒子的長(zhǎng)度一般為8mm～15mm腹暖，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所示翰萨，相較于玻纖保留長(zhǎng)度僅為0.2mm～0.4mm的PP-SGF材料微服，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)性能缨历、抗沖擊性能以蕴、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辛孵。此外丛肮，隨著纖維含量的增加，PP-LGF的性能也隨之提高魄缚。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)飾中的重要部件宝与，為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量，中冶匹、高檔車型普遍會(huì)采用軟質(zhì)儀表板习劫，即在儀表板骨架表面增加軟質(zhì)表皮層。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件嚼隘，同時(shí)也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu)诽里，因此要求其具有高強(qiáng)度及高剛性，目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料飞蛹，采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料谤狡，在滿足相關(guān)性能的同時(shí)，可提升儀表板吸能性能卧檐，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墓懂，從而降低儀表板骨架重量，推動(dòng)汽車內(nèi)飾輕量化霉囚。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑捕仔、物理發(fā)泡、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)用榜跌。 2.1 薄壁注塑薄壁注塑工藝是直接將產(chǎn)品壁厚減薄闸天，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斜做，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左右苞氮，整體減重可達(dá)約25%。該工藝的投入成本較低瓤逼，重量?jī)?yōu)勢(shì)明顯笼吟。目前，該工藝在國內(nèi)和國外合資品牌中霸旗，如吉利贷帮、大眾、上汽诱告、福特等均有應(yīng)用撵枢，一般選擇PPLGF20材料，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm精居。然而锄禽，薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問題，首先是該工藝的模具成本較高靴姿，使用薄壁注塑沃但，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佛吓。其次宵晚，注塑工藝管控和注塑精度要求高，因?yàn)镻P-LGF中長(zhǎng)玻纖分布的各向異性维雇，采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴(yán)重淤刃，尺寸穩(wěn)定性較差。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝吱型，它是以熱塑性材料為基體逸贾，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，并保持在高壓力下唁影，然后耕陷，通過開關(guān)式射嘴射進(jìn)溫度和壓力較低的模具型腔，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]据沈，該項(xiàng)技術(shù)早期由麻省理工學(xué)院發(fā)明，1995年由美國Trexel公司將技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球商品化饺蔑。MuCell 工藝優(yōu)勢(shì)為成型周期短锌介、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好、翹曲低、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣孔祸。MuCell工藝使用超臨界流體隆敢，可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動(dòng)性。泡孔成長(zhǎng)壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段崔慧，縮短成型周期拂蝎，同時(shí)，可使壓力分布均勻惶室，有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力温自，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)定性皇钞。另外悼泌，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕，微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充夹界，降低材料密度馆里，產(chǎn)品重量減輕，較同材質(zhì)實(shí)體可柿，重量可降低5%～10%鸠踪。目前，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝复斥，骨架產(chǎn)品設(shè)計(jì)壁厚2.4mm慢哈，相較于實(shí)心材料重量降低了10%，此外永票，長(zhǎng)城和大眾也有應(yīng)用于此項(xiàng)技術(shù)卵贱。MuCell 工藝的缺點(diǎn)是一次性投入高，工藝難度大侣集，同時(shí)相關(guān)研究表明键俱，使用該工藝對(duì)儀表板減重比控制在3%～8%時(shí)，產(chǎn)品性能會(huì)下降10%左右世分，基本滿足性能要求编振，減重超過8%，機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降臭埋，不能滿足要求踪央。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%～5%。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）瓢阴，二者均是在注塑過程中畅蹂，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，受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體荣恐，使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)液斜，以降低材料密度累贤，減輕產(chǎn)品重量。其中少漆，core-back工藝因使用了二次開模臼膏，相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡，發(fā)泡的倍率更高示损，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多渗磅，產(chǎn)品的減重比更大。一般來說检访，模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡的減重比相比于實(shí)心材料在5%～8%左右始鱼，而core-back工藝可高達(dá)30%～50%，具體根據(jù)退模行程決定烛谊。同物理發(fā)泡工藝一樣风响，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)品翹曲變形丹禀，提升產(chǎn)品穩(wěn)定性状勤，而且二次開模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件。目前双泪，寶馬5系已在儀表板骨架上應(yīng)用了PP-LGF的core-back工藝持搜，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%焙矛，此外大眾的部分車型也已使用模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡工藝葫盼。core-back工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴，開模的周期較長(zhǎng)村斟，模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高贫导，而且該工藝的技術(shù)難度較高，后期調(diào)試周期較長(zhǎng)蟆盹，產(chǎn)品的綜合成本較高孩灯。模內(nèi)發(fā)泡工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴，產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯逾滥，減重效果低于薄壁注塑工藝峰档，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝。

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POE是乙烯和辛烯的共聚物寨昙，其中共聚單體辛烯（C8H16）的含量為20%-30%讥巡。分子結(jié)構(gòu)中辛烯的存在破壞了乙烯的結(jié)晶，但是同時(shí)也賦予共聚物優(yōu)良的透明性和良好的彈性舔哪。在常溫下乙烯的結(jié)晶作為物理交聯(lián)點(diǎn)欢顷，在高溫下乙烯解結(jié)晶使共聚物具有塑性。窄的分子量分布使POE具有較高的拉伸強(qiáng)度和抗沖擊性等尸红。由于辛烯的支化作用吱涉，使得共聚物的熱敏性大大提高刹泄，大大增強(qiáng)了聚合物的可加工性外里。與EPDM和EPR相比怎爵，α-烯烴在共聚單體中的比重較小，大大減少了分子骨架上的叔氫原子盅蝗，這使得POE的耐熱氧老化性能大大提高鳖链。POE具有優(yōu)異的性能 (特別是高耐熱氧老化性)，價(jià)格相對(duì)便宜墩莫，因此是一種應(yīng)用前景廣闊的新型彈性體材料芙委。但是POE熱塑性彈性體材料在實(shí)際應(yīng)用中存在的最大問題就是熱變形溫度較低（熱變形溫度<80℃），這大大限制了該材料的應(yīng)用領(lǐng)域狂秦。熱塑性彈性體POE在高溫下灌侣，乙烯結(jié)晶相的消失，可能會(huì)導(dǎo)致某些性能（模量裂问、耐溶劑性）等發(fā)生突變侧啼。使用交聯(lián)、填充增強(qiáng)等方法可以大幅度提高該材料的使用溫度并改善其它性能堪簿。適當(dāng)?shù)牧蚧w系和補(bǔ)強(qiáng)體系能有效的提高POE硫化膠的性能痊乾，而且通過橡塑共混改性的方法，也可以獲得一種新型POE復(fù)合材料椭更，可期望用其代替某些如EPDM等橡膠改性PP哪审，應(yīng)用于長(zhǎng)期處在高負(fù)荷、高應(yīng)變虑瀑、高溫等苛刻工作環(huán)境的橡膠制品中湿滓。茂金屬聚烯烴彈性體（Metallocene catalyzed polyolefin elastomer）是杜邦-陶氏(DuPont Dow)彈性體公司采用限定幾何構(gòu)型催化技術(shù)(CGCT) 和INSITE 工藝制成的新型聚烯烴彈性體材料。限定幾何構(gòu)型催化技術(shù)是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的茂金屬技術(shù)之一舌狗，它能極其嚴(yán)格的控制材料的分子結(jié)構(gòu)叽奥，制得加工性能和使用性能優(yōu)良的所需材料。茂金屬催化劑催化效率高把夸、工藝適應(yīng)性強(qiáng)和制得產(chǎn)品性能優(yōu)異而线，因此很快進(jìn)入了工業(yè)化階段。Engage POE具有相對(duì)分子量分布窄恋日、聚合物結(jié)構(gòu)可控膀篮、聚合物分子可剪裁等一系列特點(diǎn)，其產(chǎn)品具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能和加工性能岂膳，具有其它高聚物無法比擬的優(yōu)點(diǎn)誓竿。近來，新型聚烯烴彈性體Engage POE越來越受到科研工作者和生產(chǎn)企業(yè)的廣泛關(guān)注谈截。采用溶液法聚合工藝生產(chǎn)的茂金屬聚乙烯彈性體是在茂金屬催化體系作用下由乙烯和α-烯烴的共聚物筷屡，α-烯烴一般為1-己烯和1-辛烯涧偷。DOW Chemical公司按照共聚單體含量將POE進(jìn)行分類，辛烯在共聚單體中含量<20%毙死，密度為0.895g/cm3~0.915g/cm3的彈性體稱為聚烯烴塑性體（POP）燎潮；辛烯在共聚單體中含量>20%，在20%-30%之間扼倘，密度為0.865~0.895g/cm3确封，稱為聚烯烴彈性體（POE）商品名為Engage。Exxon化學(xué)公司的彈性體一般特指乙丙橡膠再菊。在聚合過程POE分子鏈中的樹脂相（聚乙烯鏈）結(jié)晶區(qū)起到了物理交聯(lián)點(diǎn)的作用爪喘，一定量辛烯的引入削弱了聚乙烯鏈結(jié)晶區(qū)，形成了橡膠相從而成為具有橡膠彈性的無定型區(qū)纠拔，使得POE成為一種性能優(yōu)異的熱塑性彈性體[9]秉剑。微觀結(jié)構(gòu)決定聚合物的宏觀性能，與傳統(tǒng)聚合方法制備的聚合物相比稠诲，聚烯烴彈性體POE具有很窄的分子量分布和短支鏈結(jié)構(gòu)侦鹏，因而具有高彈性、高強(qiáng)度吕粹、高伸長(zhǎng)率等優(yōu)異的物理機(jī)械性能和的優(yōu)異的耐低溫性能种柑。窄的分子量分布使材料在注射和擠出加工過程中不宜產(chǎn)生撓曲，因而POE材料的加工性能優(yōu)異匹耕。又由于POE大分子鏈的飽和結(jié)構(gòu)聚请，分子結(jié)構(gòu)中所含叔碳原子相對(duì)較少，因而具有優(yōu)異的耐熱老化和抗紫外線性能稳其。另外驶赏，CGCT技術(shù)的應(yīng)用還能夠有效控制在聚合物線形短支鏈支化結(jié)構(gòu)中引入長(zhǎng)支鏈，使材料的透明度提高既鞠，同時(shí)有效的改善了聚合物的加工流變性能煤傍。

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彈性體材料是指在受到外力或變形時(shí)，能夠恢復(fù)原狀或者接近原狀的材料嘱蛋。其最基本的特性就是彈性蚯姆，即在受到一定的外力作用后能夠發(fā)生彈性變形，然后在去除外力后能夠自動(dòng)恢復(fù)原狀的能力洒敏。因此龄恋，彈性體材料在工業(yè)制造、機(jī)械制造和航天凶伙、軍事等領(lǐng)域中扮演著重要的角色郭毕。 彈性體材料最典型的代表就是橡膠。橡膠具有較高的彈性和機(jī)械強(qiáng)度函荣，具有良好的抗拉显押、抗壓扳肛、抗撕裂和耐磨性能，適用于制作各種密封圈乘碑、彈簧挖息、橡膠管等重要的機(jī)械零部件。除了橡膠之外蝉仇，還有許多其他的彈性體材料旋讹，例如聚合物材料殖蚕、彈性泡沫等轿衔，這些材料都具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。由于彈性體材料具有良好的柔韌性和粘性睦疫，因此可以用于制作各種居家用品害驹、文具用品、玩具等蛤育。此外宛官，彈性體材料還可以用于醫(yī)療領(lǐng)域中，例如制作假肢和支架等醫(yī)療器械瓦糕。在軍事領(lǐng)域中底洗，彈性體材料可以用于制造坦克履帶、防彈衣和車胎等軍事裝備咕娄，具有重要的戰(zhàn)略意義亥揖。彈性體材料是現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中不可缺少的一種材料，其廣泛應(yīng)用于制造圣勒、機(jī)械费变、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域圣贸，為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)挚歧。隨著新技術(shù)和新材料的不斷涌現(xiàn)，相信彈性體材料的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)更加廣泛吁峻。 TPU材料（熱塑性聚氨酯）是一種由聚醚或聚酯多元醇和二異氰酸酯組成的熱塑性彈性體滑负。它具有優(yōu)異的彈性、耐磨性用含、耐油性矮慕、耐化學(xué)性、耐氧化性和良好的加工性能耕餐。由于其優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)凡傅，TPU材料被廣泛應(yīng)用于汽車、運(yùn)動(dòng)鞋肠缔、電子產(chǎn)品夏跷、醫(yī)療器械哼转、玩具、建筑材料等領(lǐng)域槽华。 POE材料是一種烯烴共聚物壹蔓，其含量一般在20~50%之間。其優(yōu)異的物理性質(zhì)包括良好的伸展性猫态、回彈性佣蓉、耐磨性、耐撕裂性亲雪、防水性和耐氣候性等勇凭。此外，POE材料還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性义辕，可以在寬廣的溫度和化學(xué)介質(zhì)條件下使用虾标。這些性質(zhì)使得POE材料在各種應(yīng)用領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。其次灌砖，POE材料的制備方法分為物理法和化學(xué)法兩類璧函。物理法主要是采用熔融混合或混合方式將多種材料混合熔融后制成，而化學(xué)法主要是采用聚合反應(yīng)將不同單體聚合成共聚物基显。POE材料的物理和化學(xué)制備方法各有優(yōu)缺點(diǎn)蘸吓，具體制備方法應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用要求而定。 TPEE材料（熱塑性聚酯彈性體）是一種由聚酯多元醇撩幽、二酸和丁二酸酯組成的熱塑性彈性體库继。它具有良好的彈性、耐磨性摸航、耐油性制跟、耐化學(xué)性、耐氧化性和耐高溫性能酱虎。由于其優(yōu)異的性能雨膨，TPEE材料被廣泛應(yīng)用于汽車、電氣電子读串、醫(yī)療器械聊记、玩具、運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域恢暖。 彈性體材料的制造工藝十分多樣排监，其中最常見的方式就是熱壓模塑和擠出成型。在這些制造過程中杰捂，需要考慮材料的成型條件舆床、工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等因素，以確保材料具有足夠的彈性和機(jī)械性能。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展挨队，在彈性體制造領(lǐng)域中也出現(xiàn)了許多新的制造技術(shù)和新材料谷暮，例如反應(yīng)注塑、液相硅膠等盛垦，這些新技術(shù)和新材料大大拓寬了彈性體材料的應(yīng)用領(lǐng)域湿弦。

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年來綜合性能優(yōu)異、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”腾夯，是聚合物泡沫材料中增長(zhǎng)速度快的品種颊埃。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)，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)性突破蝶俱，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)班利。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類□卫郑化學(xué)發(fā)泡劑存在化學(xué)殘留肥败、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(duì)臭氧層有破壞作用，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?duì)較高愕提，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑皿哨，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù)浅侨，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)，而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)证膨、表面張力和黏度下降如输、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央勒。丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結(jié)晶聚合物不见，低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制，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崔步，可操作窗口窄稳吮。因，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井濒。為了攻克這一難題灶似，趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無錫會(huì)通、中石化北化院瑞你、浙江新恒泰酪惭、鎮(zhèn)海煉化等單位，在合適物料體系者甲、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)化春感、強(qiáng)化和工程化等系列工作，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(chǎng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效規(guī)模制備”三大技術(shù)創(chuàng)新。趙玲介紹鲫懒，在低于流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡纺铭，既可突破結(jié)晶的制約，又能保證發(fā)泡材料微孔結(jié)構(gòu)和外形尺寸穩(wěn)定成型刀疙〔芭猓基于這一發(fā)泡機(jī)制，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)泡專用料谦秧，以及能改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑竟纳。CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率，氣泡成核和生長(zhǎng)的分段實(shí)施減小了高壓設(shè)備體積;同時(shí)釜壓發(fā)泡疚鲤、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)锥累，保證了均勻的壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)集歇，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)桶略。利用上述創(chuàng)新技術(shù)，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)泡裝置诲宇，實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套际歼、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，生產(chǎn)效率提高25%姑蓝，成品率提高到99%以上鹅心，發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元纺荧、利稅1.09億元旭愧。此外，該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件宙暇、實(shí)用新型專利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文输枯。趙玲表示，超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng)占贫，除聚丙烯外桃熄，還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn)，多種熱塑性聚合物及其復(fù)合材料的中試已經(jīng)完成靶剑。采用該技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專用料蜻拨，除可應(yīng)用于汽車零部件和內(nèi)飾、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域桩引，還可滿足兒童玩具缎讼、食品、醫(yī)療坑匠、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求血崭。由于微孔賦予了聚丙烯獨(dú)特的性能，聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應(yīng)用于更多的新興領(lǐng)域，如新能源汽車動(dòng)力電池墊片夹纫、5G通信微波中繼天線罩咽瓷、高檔汽車音響振膜、防彈衣背板等舰讹。

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隨著新能源等行業(yè)的快速發(fā)展茅姜，發(fā)泡材料得到大規(guī)模應(yīng)用，因其具有的優(yōu)異機(jī)械性能和無毒（低毒）月匣、絕熱钻洒、隔音、絕緣锄开、緩沖素标、輕量化等性能，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)萍悴。隨著國民對(duì)于環(huán)保头遭、綠色、安全癣诱、舒適要求愈加苛刻计维，對(duì)環(huán)境友好型的發(fā)泡技術(shù)和具備可阻燃、可（完全）降解狡刘、可導(dǎo)電等新型發(fā)泡材料受到追捧享潜，成為國內(nèi)外研究人員的研究熱點(diǎn)。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(xiàng)目斬獲科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)嗅蔬，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)用疾就，包括新能源汽車動(dòng)力電池墊片等等澜术，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(diǎn)發(fā)泡材料具有較好防震緩沖猬腰、隔音鸟废、隔熱保溫以及阻燃防爆等特性，其在汽車領(lǐng)域主要用于汽車車載空調(diào)用隔熱泡沫管材姑荷、汽車減震盒延、新能源汽車電池用發(fā)泡硅膠密封墊圈等。目前大多數(shù)汽車內(nèi)飾材料鼠冕，如地板添寺、頂棚、方向盤懈费、汽車座椅等均為聚氨酯類泡沫材料计露，這種材料耐候性能較差，易燃且燃燒過程中釋放大量對(duì)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(shì)愈加顯著票罐，對(duì)汽車輕量化提出了更高要求叉趣。特別是在車市持續(xù)萎靡、新能源汽車競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈的情況下该押，輕量化成為汽車產(chǎn)業(yè)從困境中突圍的重要方向疗杉。整車廠、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領(lǐng)域的布局蚕礼。發(fā)泡材料在新能源汽車領(lǐng)域的新應(yīng)用新能源電動(dòng)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)及安全性能烟具。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闻牡。在暴雨净赴、淺灘、霧霾等極端條件下罩润，為滿足汽車行駛過程中動(dòng)力電池的密封和緩沖保護(hù)的要求玖翅，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(dòng)力電池上。例如：特斯拉model3電池PACK包為了減輕模組重量割以、提升安全性金度，大量使用有機(jī)硅發(fā)泡灌封材料來保護(hù)單個(gè)電芯，可在一定時(shí)間內(nèi)有限阻止電池包上部熱量傳輸給電芯導(dǎo)致熱失控严沥。由于特斯拉在動(dòng)力電池組技術(shù)方便的標(biāo)桿作用猜极，大大加速硅膠發(fā)泡材料在動(dòng)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(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈的情況下消玄，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)域跟伏，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競(jìng)相研究的主要課題之一。2018年翩瓜，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(diǎn)課題受扳。日常生活中，當(dāng)人們購買兒童玩具兔跌、家具用品等塑料制品時(shí)勘高，都會(huì)十分在意其材質(zhì)是否無毒無味、綠色環(huán)保坟桅，近年來綜合性能優(yōu)異华望、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”，日益受到熱捧仅乓，是聚合物泡沫材料中增長(zhǎng)速度快的品種赖舟。聚丙烯作為產(chǎn)量大、增長(zhǎng)量快方灾、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一建蹄，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(diǎn)與難點(diǎn)碌更。其中，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)洞慎。聚焦發(fā)泡材料綠色制造新技術(shù)2016年痛单，由華東理工大學(xué)牽頭申報(bào)的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目——“聚合物材料的輕量化技術(shù)”獲準(zhǔn)立項(xiàng)。該項(xiàng)目所聚焦的正是運(yùn)用綠色高效發(fā)泡工藝劲腿，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)工作旭绒。據(jù)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)專家介紹，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類焦人』映常化學(xué)發(fā)泡劑常常存在化學(xué)殘留、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點(diǎn)花椭；物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對(duì)臭氧層有破壞作用忽匈，已逐漸被禁止和限制使用；一些新型氟碳?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬?duì)較高或價(jià)格昂貴矿辽，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全丹允。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候、火災(zāi)危險(xiǎn)袋倔、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端雕蔽，超臨界流體，特別是超臨界CO2發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)宾娜，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)批狐，而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)、表面張力和粘度下降前塔、結(jié)晶行為改變等一系列變化嚣艇，可以制備微孔甚至納米泡孔材料。聚丙烯是結(jié)晶聚合物华弓，低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制髓废，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该抒，可操作窗口窄。因此顶燕，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凑保。了攻克這一難題，近年來涌攻，團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無錫會(huì)通欧引、中石化北化院、浙江新恒泰恳谎、鎮(zhèn)海煉化等單位芝此，在合適物料體系憋肖、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婚苹，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(chǎng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效規(guī)模制備”等三大技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)：根據(jù)在低于其流動(dòng)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)制岸更，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/添加劑膊升；CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率怎炊，氣泡成核和生長(zhǎng)的分段實(shí)施大幅減小了高壓設(shè)備體積；釜壓發(fā)泡廓译、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)保證了均勻的壓力場(chǎng)评肆、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)，成功實(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)非区。目成果利用上述創(chuàng)新技術(shù)瓜挽，項(xiàng)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(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造征绸；新建了4套久橙、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%歹垫，成品率提高到99%以上剥汤；發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)；2016-2018年新增產(chǎn)值3.31億排惨，利稅1.09億吭敢。隨著應(yīng)用市場(chǎng)快速開拓，2019年共推廣新建了13套裝置暮芭，市場(chǎng)占有率高和競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)鹿驼。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)獲得授權(quán)發(fā)明專利8件、實(shí)用新型專利8件辕宏；相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文畜晰，“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∪鹂穑”科技查新表明凄鼻，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)外新穎性聚假。