四川靠譜MPP發(fā)泡定制

概述聚丙烯微孔發(fā)泡新材料(Microcellular Polypropylene foam), 簡稱MPP尸诽，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微米甥材，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性含，MPP具有優(yōu)異的減震洲赵、緩沖、隔熱和吸聲等性能商蕴，可廣泛應用于包裝叠萍、交通工具、箱包绪商、體育器材等領域苛谷，是傳統(tǒng)EVA、PU格郁、PS發(fā)泡材料腹殿、EPE和EPP的替代物独悴。丙烯微孔發(fā)泡性能與應用應用超臨界二氧化碳技術(supercritical carbon dioxide) 制備MPP，在高溫高壓下將二氧化碳氣體導入聚丙烯材料基體锣尉，并誘導其成核刻炒、發(fā)泡，形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料自沧。發(fā)泡過程清潔無污染落蝙，發(fā)泡制品衛(wèi)生環(huán)保。發(fā)泡過程PP材料未發(fā)生交聯(lián)暂幼，因此可回收循環(huán)使用筏勒。聚丙烯（PP）本身是無毒材料，是目前嬰兒奶瓶和可微波加熱餐盒的常用材料旺嬉。清潔衛(wèi)生的MPP特別適合于醫(yī)療器械管行、食品等包裝材料衛(wèi)生等級要求較高的領域。也可應用于兒童拼圖邪媳、玩具等對產(chǎn)品健康要求較高的領域捐顷，代替常用的由AC發(fā)泡劑制造的交聯(lián)PE泡沫，EVA泡沫雨效。PP是半結晶聚合物迅涮，其熔點一般150~170℃。相比于耐溫只有70~80℃的PE徽龟、PS叮姑、PU發(fā)泡材料，MPP的使用溫度可達120℃据悔，因此MPP特別適合高溫包裝传透、高溫保溫等領域。MPP集增強极颓、隔熱和降噪為一體朱盐，也特別適用于對材料輕量化要求較高的領域，如汽車菠隆、軌道交通兵琳，船舶，風機葉片等骇径。輕質(zhì)高強的MPP厚板作為結構泡沫使用躯肌，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結構泡沫如PVC/PU互穿結構泡沫、PET結構泡沫等既峡，特別是作為三明治夾芯復合材料的芯材使用羡榴。 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)下碧查，由于泡孔較小运敢，微孔發(fā)泡材料的機械性能損失較小校仑。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传惠。(2) 由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控迄沫，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卦方，可應用于微電子器件的包裝羊瘩。(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盼砍，提高漫反射率尘吗。(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浇坐。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有較低的睬捶、依賴于泡孔結構的長期穩(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近刘。6) 同樣由于其微米尺度的泡孔擒贸，MPP具有極佳的表面保護性能，可應用于液晶面板等防要求較高的包裝領域觉渴。

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近年來綜合性能優(yōu)異介劫、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案淋。超臨界二氧化碳(CO2)發(fā)泡聚合物技術是制備聚丙烯微孔發(fā)泡材料的關鍵核心技術座韵，近日華東理工大學化工學院趙玲教授團隊在該技術領域取得了實質(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)化和強化技術踢京。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類回右。化學發(fā)泡劑存在化學殘留漱挚、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翔烁，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旨涝。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑蹬屹，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術作為綠色制造技術，已被工信部列入我國優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關鍵共性技術白华，而且CO2進入聚合物后會引起熔點慨默、表面張力和黏度下降、結晶行為改變等一系列變化弧腥，可以制備微孔甚至納米泡孔材料厦取。聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯是結晶聚合物，低溫固態(tài)發(fā)泡受結晶限制管搪，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虾攻，可操作窗口窄铡买。因此，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霎箍。為了攻克這一難題奇钞，趙玲團隊聯(lián)合無錫會通、中石化北化院漂坏、浙江新恒泰景埃、鎮(zhèn)海煉化等單位，在合適物料體系顶别、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)化谷徙、強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)化構建流場結構實現(xiàn)高效規(guī)模制備”三大技術創(chuàng)新驯绎。趙玲介紹蒂胞，在低于流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡，既可突破結晶的制約条篷，又能保證發(fā)泡材料微孔結構和外形尺寸穩(wěn)定成型骗随。基于這一發(fā)泡機制赴叹，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)泡專用料鸿染，以及能改善泡孔結構和表觀形態(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)泡倍率乞巧，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)泡涨椒、模壓發(fā)泡等高壓設備和聚合物預成型體的結構優(yōu)化設計，保證了均勻的壓力場绽媒、溫度場和速度場蚕冬，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)新技術是辕，項目團隊建設了2套年產(chǎn)3萬立方米模壓發(fā)泡裝置囤热，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)泡裝置获三，生產(chǎn)效率提高25%旁蔼，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)疙教，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元棺聊、利稅1.09億元。此外贞谓，該團隊已獲得授權發(fā)明專利8件限佩、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

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摘要：利用化學改性非交聯(lián)法和單螺桿擠出機，采用一步法擠出工藝研制了汽車內(nèi)飾用聚丙烯（PP）微發(fā)泡料裸弦。以均聚PP和共聚PP為基礎樹脂祟同，考察了影響PP發(fā)泡的主要因素（如引發(fā)劑作喘、發(fā)泡劑的用量、擠出溫度等）耐亏。結果表明徊都，具有良好性能的PP微發(fā)泡專用料的配方（質(zhì)量份數(shù)）：均聚PP為40.00份沪斟，共聚PP為60.00份广辰，過氧化二特丁烷為0.18份，過氧化二異丙苯為0.02份主之，改性劑為0.50份择吊，碳酸鈣為0.50份，發(fā)泡劑AC為 0.40份槽奕。以其制備的微發(fā)泡片材泡孔直徑小于50μｍ几睛，泡孔密度可達個／cm3。關鍵詞： 聚丙烯 微發(fā)泡 汽車內(nèi)飾件 專用料 聚丙烯（PP）發(fā)泡材料具有質(zhì)輕粤攒、耐高溫所森、綠色環(huán)保、易注射成型夯接、成型周期短和成本低等優(yōu)點焕济。隨著汽車輕量化的發(fā)展，PP發(fā)泡材料在汽車內(nèi)飾件上的應用越來越多盔几。普通 PP發(fā)泡制品表觀質(zhì)量不理想晴弃，僅適用于需表面附皮的高端車，汽車用PP發(fā)泡材料主要為質(zhì)量更好的 化學微發(fā)泡材料［1-3］逊拍∩暇希化學微孔發(fā)泡材料的泡孔是直徑為十幾到數(shù)十微米，封閉微孔泡以小于50μｍ 為佳芯丧。目前國內(nèi)行業(yè)實際生產(chǎn)水平大多在80～350μｍ芍阎，國外也只有美國、意大利缨恒、日本等少數(shù)幾個國家能生產(chǎn)能曾。本工作利用化學改性非交聯(lián)法，以均聚PP和共聚PP共混物為基礎樹脂肿轨，采用一步法工藝研制出了性能符合相關指標要求的汽車內(nèi)飾件用 PP 低 倍微發(fā)泡專用料寿冕，以其制備的微發(fā)泡片材泡孔直徑小于50μｍ，泡孔密度可達個／cm3椒袍。聚丙烯微孔發(fā)泡１ 試驗部分1.1 主要原料 均聚PP（記作 PP1）驼唱，熔體流動速率（MFR）為3.0g/（10min），中國石化齊魯分公司驹暑；共聚PP（記作PP2）玫恳，MFR為2.0g/（10min）辨赐，中國石化齊魯分公司；抗氧劑京办，168和1010掀序，上海汽巴高橋化學有限公司；過氧化二特丁烷（DBP）惭婿，過氧化二特丁烷（DBP）不恭，過氧化二異丙苯（DCP），二乙烯基苯财饥，偶氮二甲酰胺（發(fā)泡劑AC）换吧，液體石蠟，江蘇強盛功能化學股份有限公司钥星；發(fā)泡改性劑DMS-10沾瓦，自制。1.2 儀器設備 RC300C型轉矩流變儀谦炒，德國HAAKE公 司贯莺；CMT450料試驗 機，天水三斯有限公司宁改；∮25單螺桿擠出機缕探，德國BRABENDER公司；AH-2奧林巴斯顯微鏡透且，日本奧林巴斯公司撕蔼。1.3 試樣制備工藝 混料：將樹脂、過氧化物秽誊、改性劑鲸沮、抗氧劑、成核劑和發(fā)泡劑按配比稱量锅论，投入10L高速攪拌機讼溺，低速混合1min，高速混合2min出料最易，料溫不 高于50℃怒坯。擠出發(fā)泡：擠出機設置溫度180～200℃，機頭溫度195℃藻懒，距機頭30cm 處加壓輥將發(fā)泡片壓平剔猿，取樣待用。1.4 測試表征拉伸強度按照GB/T1040.3—2006測試嬉荆，采用4型試樣归敬，拉伸速度為50mm／min；彎曲強度和彎曲模量按GB/T9341—2000測試，寬度25mm汪茧；沖擊強度按GB/T1843—2008測試椅亚；表觀密度按GB/T6343—2009測試；泡孔密度按 照參考文獻［４］所述方法測試舱污。２ 結果與討論.1 引發(fā)劑的選擇以PP1/PP2質(zhì)量 比2/3共混物做基礎樹脂呀舔，DBP和DCP不同配比的混合物0.2份做引發(fā)劑，測試體系的熔體強度和觀察發(fā)泡片質(zhì)量扩灯，結果見表1媚赖。表1，DBP/DCP對發(fā)泡片表面質(zhì)量的影響 注：擠出口模厚度0.6mm驴剔，寬度50mm省古。由表1看出粥庄，DBP和DCP都能提高PP熔體強度丧失，但片材表面和泡孔均勻性不同，隨DCP含量增加惜互，擠出片材表面質(zhì)量變差布讹，泡孔變得不均勻；DCP雖有利于提高熔體強度训堆，但比例不宜過大描验，以不超過引發(fā)劑總質(zhì)量分 數(shù)20％為宜。這是由于DCP分解溫度低于PP加工溫度坑鱼，擠出反應時膘流，DCP和PP還沒有完全混合均勻就大量分解，短時間內(nèi)產(chǎn)生大量PP自由基鲁沥，導致 PP部分交聯(lián)呼股，形成局部高強度熔體，熔體強度的不均勻性導致發(fā)泡不均勻画恰，形成凹凸不平的表面彭谁。以PP1/PP2質(zhì)量比2/3共混物做基礎樹脂，選取 DBP／DCP質(zhì)量比90/10允扇，考察引發(fā)劑用量和發(fā)泡性能的關系缠局，結果見圖1。1 引發(fā)劑含量與發(fā)泡性能關系由圖1可看出考润，隨引發(fā)劑含量增加狭园，單位體積泡孔數(shù)量先增加后基本不變；而發(fā)泡材料表觀密度逐漸降低糊治，因此總引發(fā)劑含量不宜低于0.15份唱矛。這是由于當引發(fā)劑含量低時，引發(fā)劑濃度不足，PP接枝率不高揖赴，熔體強度不足馆匿，難以包裹住氣體，泡孔較大燥滑，并有部分泡孔破裂渐北，導致發(fā)泡片密度較高；隨引發(fā)劑含量增加铭拧，PP接枝程度提高赃蛛，熔體強度相應增加，氣泡在膨脹過程中搀菩，泡壁不易破裂呕臂，形成致密均勻的泡孔，單位體積泡孔數(shù)量增加肪跋，材料密度下降歧蒋；隨引發(fā)劑含量進一步提高，熔體強度高于氣泡膨脹的動力州既，使氣泡不能充分膨脹谜洽，導致發(fā)泡片密度略有提高。.2 發(fā)泡劑的選擇與用量圖2是發(fā)泡劑 AC含量與發(fā)泡材料表觀密度及其泡孔密度的關系吴叶。由圖2看出阐虚，起初隨發(fā)泡劑AC含量的增加，發(fā)泡材料表觀密度降低蚌卤，泡孔密度提高实束，這是由于發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氣體隨其用量增加而增加，部分未分解的發(fā)泡劑在熔體中也起了發(fā)泡成核劑的作用逊彭。但在發(fā)泡劑含量增加到0.5份時咸灿，發(fā)泡材料表觀密度反而回升，泡孔密度下降诫龙。這是由于隨發(fā)泡劑含量的進一步提高析显，熔體中氣體含量過多，氣泡膨脹加劇签赃，導致部分泡孔破裂合并谷异，氣體溢出，于是發(fā)泡材料表觀密度又提高锦聊，泡孔密度下降歹嘹。由圖2還可看出，發(fā)泡劑的合適用量為0.3～0.5份孔庭。

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隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展尺上，制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代材蛛，越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件。塑料在汽車上的應用已有近50年的歷史怎抛，目前汽車用改性塑料的使用量已成為衡量汽車設計和制造水平高低的一個重要標志卑吭，塑料飾件的大量應用，促進了汽車的減重節(jié)能马绝，提高了汽車的美觀舒適度豆赏。PP以密度小、性價比高富稻、具有優(yōu)異的s耐熱性能掷邦、耐化學藥品腐蝕性、剛性椭赋、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用抚岗。近來更是有把汽車內(nèi)飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢。由于高性能基礎樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長哪怔、投資巨大宣蔚、技術要求高，且需要高精尖的集成先進綜合技術蔓涧，所以對現(xiàn)有PP樹脂需要進行更廣泛件已、更有效笋额、更經(jīng)濟元暴、更實用的改性。聚丙烯微孔發(fā)泡微發(fā)泡(Microcellular Foaming)是指以熱塑性材料為基體兄猩，制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔茉盏。微發(fā)泡注塑成型技術突破了傳統(tǒng)注塑的諸多局限，在基本保證制品性能的基礎上枢冤，可以明顯減輕重量和成型的周期鸠姨，大大降低機臺的鎖模力，并具有內(nèi)應力和翹曲小淹真、平直度高讶迁，沒有縮水，尺寸穩(wěn)定核蘸，成型視窗大等特點巍糯，特別是在生產(chǎn)高精密和材料較貴的制品上與常規(guī)注塑相比較獨具優(yōu)勢，成為近年來注塑技術發(fā)展的一個重要方向客扎。聚丙烯微發(fā)泡材料能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件祟峦。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徙鱼，目前其在汽車內(nèi)飾上的應用也越來越多宅楞，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%针姿，卡車、工程機械車占20% 厌衙，客車距淫、商務車占35% 。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學微發(fā)泡材料婶希。普通微發(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)量很不理想溉愁，僅適合于需要表面覆皮的高端車，不僅增加了制造成本饲趋，也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應用拐揭；而化學微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體，化學發(fā)泡劑為氣源奕塑，通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)堂污，注入模腔后氣體在擴散內(nèi)壓的作用下，使制品中間分布著直徑從十幾到幾十微米的封閉微孔泡龄砰，且其理想的泡孔直徑應 <50μm 盟猖，但目前國內(nèi)行業(yè)實際生產(chǎn)的微發(fā)泡PP的微泡孔直徑約為80～350μm 。對于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡换棚、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等式镐，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件，如車身門板固蚤、尾門娘汞、風道等；擠出微發(fā)泡適用于密封條夕玩、頂棚等你弦；吹塑微發(fā)泡適用于汽車風管等。利用微發(fā)泡技術可使PP制品的質(zhì)量減少約10%～20% 燎孟，較傳統(tǒng)材料在部件上可實現(xiàn)50%的減重禽作，注射壓力降低約30%～50% ，鎖模力降低約20% 揩页，循環(huán)周期減少10%～15%旷偿，同時還能提高汽車的節(jié)能性，較傳統(tǒng)材料可實現(xiàn)30%的節(jié)能爆侣，并且能改善制品的翹曲變形性萍程，使產(chǎn)品和模具的設計更靈活。輻射交聯(lián)PP高發(fā)泡片材具有良好的力學性能累提，作為汽車車頂尘喝，可降低汽車的質(zhì)量，同時其還可用于汽車的內(nèi)飾件斋陪，有利于汽車的輕量化朽褪。福特微發(fā)泡發(fā)動機罩：采用MuCell微發(fā)泡注塑成型技術在零件成型過程中充入氣泡置吓，形成極為細微的蜂巢狀結構，既節(jié)約了塑材缔赠，又減輕了重量衍锚，而且不會影響零件的任何性能。目前已應用車型有：C-MAX嗤堰、Grand C-MAX戴质、S-MAX、蒙迪歐和Galaxy等踢匣。綜上所述告匠，聚丙烯微發(fā)泡材料在汽車領域應用廣泛，但需要注意：1. 微發(fā)泡是經(jīng)全球各行業(yè)不同產(chǎn)品所驗證的技術离唬、有廣范的市場后专、但在中國應用尚新。2. 微發(fā)泡能提供更高品質(zhì) (減少變形,提升平面度,圓度和尺寸的穩(wěn)定性,沒有縮水印) 和更低成本 (重量,成型周期和成型噸位減少输莺、更省料的產(chǎn)品設計)戚哎。3. 微發(fā)泡能創(chuàng)造新商機——高端應用和節(jié)省成本。4. 并不是所有的制品都適合用微發(fā)泡技術,需要配合尋找合適的制品嫂用。