余姚專業(yè)超臨界二氧化碳發(fā)泡定制
發(fā)布時間:2022-02-11 01:29:30余姚專業(yè)超臨界二氧化碳發(fā)泡定制
當前诉濒,作為制約人類生存和經(jīng)濟發(fā)展的水資源受到更大程度的保護周伦,水污染治理也得到了高度的重視。由于工業(yè)廢水中常含有多種有毒物質(zhì)未荒,對環(huán)境和人體有很大危害专挪,因此要開發(fā)綜合利用,采取科學(xué)的凈化措施才可排放片排,化害為利寨腔。工業(yè)廢水中存在一定的有害污染物質(zhì)。研究表明率寡,造成水污染的污染物中迫卢,重金屬占據(jù)主導(dǎo)地位,一些重金屬對人體健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴重威脅冶共。尤其是化工廢水中有些含有如氰乾蛤、酚、砷捅僵、汞家卖、鎘或鉛等有毒或劇毒的物質(zhì),以及無機酸庙楚、堿類等刺激性上荡、腐蝕性的物質(zhì),在一定的濃度下對生物和微生物產(chǎn)生毒性影響馒闷。環(huán)境中的銅離子很容易通過食物鏈進入人體中酪捡,會引起頭痛、呼吸困難纳账、引起血管內(nèi)溶血逛薇、損傷神經(jīng)系統(tǒng),對人體健康造成嚴重的威脅塞祈。聚乙烯醇微孔發(fā)泡材料聚丙烯微孔發(fā)泡基于這些危害金刁,發(fā)泡材料因特有的吸附過濾功能成為工業(yè)污水處理設(shè)備中的目標用材帅涂。在工業(yè)污水處理工程中议薪,聚乙烯醇(PVA)是常用的高分子聚合物,其具有良好的水溶性媳友、黏附性斯议、機械性能和穩(wěn)定性,廣泛應(yīng)用于紡織醇锚、食品和醫(yī)藥等行業(yè)哼御。近些年來坯临,聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料多被用到工業(yè)污水和城市廢水處理的研究應(yīng)用中。在有關(guān)公開的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料用于污水處理的研究中恋昼,多以聚乙烯醇為原料看靠,配以甲醛、淀粉液肌、半纖維素挟炬、竹炭、聚丙烯酸嗦哆、生物炭谤祖、海泡石、水滑石老速、坡縷石水等聚合物粥喜,再經(jīng)發(fā)泡處理制備。不僅具有強吸水性橘券,而且能夠通過吸附污漬實現(xiàn)凈化除污额湘。可以有效處理工業(yè)廢水中的各種有害物質(zhì)(生物毒性或致癌性)旁舰,為社會倡導(dǎo)的高效缩挑、節(jié)能的處理水體污染措施找到了可行性方案。針對污水處理的實際需求鬓梅,本文僅限于對幾種公開的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料類型做有關(guān)介紹供置,如淀粉基、碳納米管改性的水凝膠绽快、聚乙烯醇縮甲醛芥丧、聚乙烯醇縮甲醛殼聚糖、生物炭等材質(zhì)的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料坊罢。淀粉基聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料適用于污水處理 续担。該類發(fā)泡材料主要由包含半纖維素和海泡石的材料制備而成。利用半纖維素增強活孩、增韌的作用物遇,以及海泡石優(yōu)異的親水性能和力學(xué)性能,將半纖維素和海泡石穿插于聚乙烯醇與淀粉形成的水凝膠材料中憾儒,再經(jīng)發(fā)泡處理而成询兴。具有比表面積大,結(jié)構(gòu)穩(wěn)固起趾,過濾分離和吸附效率好诗舰,同時具有優(yōu)異的親水性能和力學(xué)性能,能吸附廢水中的懸浮顆粒和污漬训裆,并有脫除異味和脫色的效果眶根,適用于污水處理技術(shù)蜀铲。 用碳納米管改性的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料可以對工業(yè)污水中的重金屬進行吸附。發(fā)明思路是鑒于碳納米管具有管狀結(jié)構(gòu)和大的比表面積属百,其高吸附能力和很高的表面活性记劝,使它成為獨特的多功能吸附劑。該版本的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料族扰,是利用腐殖酸和海泡石的增強作用隆夯,將腐殖酸和海泡石均勻的穿插于聚乙烯醇、甲基丙烯酸和聚乙二醇形成的三維網(wǎng)狀水凝膠材料中别伏,形成對重金屬離子吸附效率好蹄衷、吸附量大,而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)固厘肮、力學(xué)性能優(yōu)異的水凝膠發(fā)泡材料愧口。試驗表明,凈化去污能力好类茂,不僅可以處理城市生活廢水和畜禽養(yǎng)殖廢水耍属,同時還可以處理工業(yè)廢水,如電鍍巩检、紡織厚骗、印染、化工兢哭、制藥等工業(yè)排放的廢水领舰,特別是不易生物處理的廢水,并且可以回收廢水中的貴金屬迟螺、稀有金屬等冲秽。此外本發(fā)泡材料還是殺菌藥物的優(yōu)良載體,適用于需要殺菌的場合矩父。聚乙烯醇縮甲醛海綿 傳統(tǒng)的污水處理材料很多不可降解锉桑,容易對周圍環(huán)境造成污染。天然高分子材料對生物無毒窍株,傳質(zhì)性能好民轴,但強度低,厭氧條件下易被微生物分解球订,壽命短后裸。合成高分子材料強度高,化學(xué)穩(wěn)定性好辙售,但傳質(zhì)性能差轻抱。因此,將天然高分子材料秸稈纖維和合成高分子材料聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料——聚乙烯醇縮甲醛(PVFM)發(fā)泡材料用來處理污水,既能有良好的傳質(zhì)性能旦部。又能擁有強度高祈搜、化學(xué)穩(wěn)定性好的優(yōu)點。該實驗中采用機械打泡法和化學(xué)發(fā)泡法制備的聚乙烯醇縮甲醛發(fā)泡材料孔分布良好,孔徑重復(fù)率性士八,對廢水的 COD 和氨氮都有較高的去除能力容燕,穩(wěn)定后COD去除效果可達90%以上,氨氮去除效果可達96%以上婚度。因此也可作為污水處理的潛在方案蘸秘。圖源:河北科技大學(xué) 聚乙烯醇縮甲醛殼聚糖聚合物發(fā)泡材料的制備進一步豐富了工業(yè)廢水處理中的解決方案。聚乙烯醇縮甲醛發(fā)泡材料具有豐富的開孔結(jié)構(gòu)蝗茁,較好的力學(xué)強度和耐磨性醋虏,以及生物相容性。被用作清潔材料哮翘、過濾材料颈嚼、吸收劑和功能性的吸附材料。殼聚糖是含多種整合機的天然生物聚合物饭寺,能通過整合作用或離子交換除去廢水中的金屬離子和燃料等有害物質(zhì)阻课。通過這兩種材料制備的聚乙烯醇縮甲醛殼聚糖聚合物發(fā)泡材料含有一定量的氨基,且孔徑較大艰匙,接觸面積較大限煞,克服了傳統(tǒng)吸附劑及殼聚糖對重金屬離子吸附速率較慢的缺點。實驗表明员凝,聚乙烯醇縮甲醛殼聚糖聚合物發(fā)泡材料吸附金屬離子后可以在幾分鐘內(nèi)快速解吸附署驻,經(jīng)過5次循環(huán)之后,對 Pb2+ 和 Cu2+仍然表現(xiàn)出相對良好的吸附能力健霹∷队撸可見是一種能用于污水處理的理想吸附劑。該方法操作方便骤公,吸附后處理簡單抚官,豐富了為工業(yè)廢水處理提供依據(jù)和方法。圖源:高分子材料工程國家重點實驗室(四川大學(xué)) 我國大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠出水質(zhì)標準不高阶捆,出水中仍含有較多的污染物質(zhì)凌节,進入水體后會造成水體富營養(yǎng)化,對環(huán)境造成一定的影響洒试。填料的性能直接決定污染物去除率倍奢,傳統(tǒng)的填料或多或少存在著比表面積小、掛膜困難垒棋、生物量比較少且生物膜易脫落卒煞,處理效率不高等問題。生物炭聚乙烯醇縮甲醛聚合物發(fā)泡材料叼架,可以作為污水處理填料應(yīng)用畔裕,比表面積大衣撬,掛膜快,具有良好的親水性親生物性扮饶,表面生物量大且種類豐富具练,污泥量少不堵塞,與傳統(tǒng)填料相比有著巨大優(yōu)勢甜无,在污水處理廠提標改造及改擴建領(lǐng)域具有重大意義扛点。生物炭聚乙烯醇縮甲醛聚合物發(fā)泡材料 圖源:浙江工業(yè)大學(xué)相較于傳統(tǒng)的技術(shù),如將聚合物吸附填料直接共混于樹脂中岂丘,或者直接用吸附性物質(zhì)制成復(fù)合吸附劑陵究,研究新型的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料成為污水處理綠色發(fā)展的重要方向。國內(nèi)外的聚乙烯醇發(fā)泡技術(shù)發(fā)展均比較成熟奥帘,并且得到了一定規(guī)模應(yīng)用铜邮,對解決工業(yè)污水處理、建設(shè)環(huán)保型社會做了應(yīng)有之義翩概。目前牲距,針對聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料在工業(yè)污水處理中的應(yīng)用,各大專業(yè)院校和研究所以及污水處理公司都有研究钥庇,制作材料技術(shù)牍鞠、裝備和價格也具有普惠性和實用性,但仍需要在今后的實際工業(yè)污水處理中對材料的性能進行規(guī)钠酪蹋化驗證和優(yōu)化难述。
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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代吐句,越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件胁后。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)計和制造水平高低的一個重要標志嗦枢,塑料飾件的大量應(yīng)用攀芯,促進了汽車的減重節(jié)能,提高了汽車的美觀舒適度文虏。PP以密度小侣诺、性價比高、具有優(yōu)異的耐熱性能氧秘、耐化學(xué)藥品腐蝕性年鸳、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)用丸相。近來更是有把汽車內(nèi)飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢搔确。由于高性能基礎(chǔ)樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長、投資巨大、技術(shù)要求高膳算,且需要高精尖的集成先進綜合技術(shù)座硕,所以現(xiàn)有PP樹脂需要進行更廣泛、更有效畦幢、更經(jīng)濟坎吻、更實用的改性缆蝉。丙烯微孔發(fā)泡微發(fā)泡(Microcellular Foaming)是指以熱塑性材料為基體宇葱,制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔。微發(fā)泡注塑成型技術(shù)突破了傳統(tǒng)注塑的諸多局限刊头,在基本保證制品性能的基礎(chǔ)上黍瞧,可以明顯減輕重量和成型的周期,大大降低機臺的鎖模力原杂,并具有內(nèi)應(yīng)力和翹曲小印颤、平直度高,沒有縮水穿肄,尺寸穩(wěn)定年局,成型視窗大等特點,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)勢咸产,成為近年來注塑技術(shù)發(fā)展的一個重要方向矢否。聚丙烯微發(fā)泡材料能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件。隨著汽車輕量化的發(fā)展脑溢,選用PP發(fā)泡材料已成為汽車減重的重要途徑僵朗,目前其在汽車內(nèi)飾上的應(yīng)用也越來越多,其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%屑彻,卡車验庙、工程機械車占20% ,客車社牲、商務(wù)車占35% 粪薛。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學(xué)微發(fā)泡材料。普通微發(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)量很不理想搏恤,僅適合于需要表面覆皮的高端車违寿,不僅增加了制造成本,也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應(yīng)用挑社;而化學(xué)微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體陨界,化學(xué)發(fā)泡劑為氣源,通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)痛阻,注入模腔后氣體在擴散內(nèi)壓的作用下菌瘪,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 ,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 俏扩。對于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡糜工、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等,注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件录淡,如車身門板捌木、尾門、風(fēng)道等嫉戚;擠出微發(fā)泡適用于密封條刨裆、頂棚等;吹塑微發(fā)泡適用于汽車風(fēng)管等彬檀。利用微發(fā)泡技術(shù)可使PP制品的質(zhì)量減少約10%~20% 帆啃,較傳統(tǒng)材料在部件上可實現(xiàn)高50%的減重,注射壓力降低約30%~50% 窍帝,鎖模力降低約20% 努潘,循環(huán)周期減少10%~15%,同時還能提高汽車的節(jié)能性坤学,較傳統(tǒng)材料可實現(xiàn)高30%的節(jié)能疯坤,并且能改善制品的翹曲變形性,使產(chǎn)品和模具的設(shè)計更靈活深浮。輻射交聯(lián)PP高發(fā)泡片材具有良好的力學(xué)性能压怠,作為汽車車頂,可降低汽車的質(zhì)量略号,同時其還可用于汽車的內(nèi)飾件刑峡,有利于汽車的輕量化。動機罩福特微發(fā)泡發(fā)動機罩:采用MuCell微發(fā)泡注塑成型技術(shù)在零件成型過程中充入氣泡玄柠,形成極為細微的蜂巢狀結(jié)構(gòu)突梦,既節(jié)約了塑材,又減輕了重量羽利,而且不會影響零件的任何性能宫患。目前已應(yīng)用車型有:C-MAX、Grand C-MAX这弧、S-MAX娃闲、蒙迪歐和Galaxy等。綜上所述匾浪,聚丙烯微發(fā)泡材料在汽車領(lǐng)域應(yīng)用廣泛皇帮,但需要注意:. 微發(fā)泡是經(jīng)全球各行業(yè)不同產(chǎn)品所驗證的技術(shù)、有廣范的市場蛋辈、但在中國應(yīng)用尚新属拾。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将谊、更省料的產(chǎn)品設(shè)計)。3. 微發(fā)泡能創(chuàng)造新商機——高端應(yīng)用和節(jié)省成本渐白。4. 并不是所有的制品都適合用微發(fā)泡技術(shù),需要配合尋找合適的制品尊浓。
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摘要:長玻纖增強聚丙烯材料(PP-LGF)作為一種輕質(zhì)高強的復(fù)合材料,在滿足汽車零部件性能的同時纯衍,對零部件減重具有明顯貢獻栋齿,目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞。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)狀襟诸,詳細介紹了薄壁注塑瓦堵、物理發(fā)泡、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝實現(xiàn)儀表板輕量化的技術(shù)概況励堡,并展望了PP-LGF在儀表板上的應(yīng)用前景谷丸。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來堡掏,隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展应结,汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展。然而泉唁,由此引發(fā)的環(huán)境問題也日益嚴重鹅龄,通過汽車輕量化來降低油耗從而降低環(huán)境污染,已經(jīng)成為汽車行業(yè)的研究熱點亭畜,其中扮休,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展[1]。運用復(fù)合材料來部分取代車身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)拴鸵、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法玷坠。在眾多的復(fù)合材料中,長玻纖增強聚丙烯材料(PP-LGF)以其低廉的價格劲藐、優(yōu)良的力學(xué)性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞八堡。與短玻纖增強聚丙烯材料(PP-SGF)相比,PPLGF在強度聘芜、剛度兄渺、翹曲度、耐疲勞汰现、缺口沖擊強度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢挂谍,因此,使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車零部件可進一步實現(xiàn)重量及成本的降低瞎饲。1 長玻纖增強聚丙烯材料性能特點長玻纖增強聚丙烯材料的制備工藝主要分為5種口叙,即熔融浸漬、溶液浸漬嗅战、粉末浸漬妄田、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝[2],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形庭,其中玻纖的含量可達20%~60%铅辞,粒子中玻纖的保留長度可達1mm~3mm,如圖1所示,相較于玻纖保留長度僅為0.2mm~0.4mm的PP-SGF材料萨醒,PPLGF因其內(nèi)部纖維構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)斟珊,可保證產(chǎn)品具有更優(yōu)的力學(xué)性能、抗沖擊性能富纸、耐蠕變性能等特點囤踩,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。此外晓褪,如表1所示堵漱,隨著纖維含量的增加,PP-LGF的性能也隨之提高涣仿。圖1 PP-LGF(左)和PP-SGF(右)中玻纖分布情況Fig. 1 Distribution of glass fiber in PP-LGF (left)and PP-LGF (right)表1 不同玻纖含量PP-LGF材料和PP-SGF材料性能對比Table 1 Comparison of properties of PP-LGF and PP-SGF with different glass fiber content2 長玻纖增強聚丙烯材料在儀表板上的應(yīng)用儀表板是汽車內(nèi)飾中的重要部件勤庐,為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量,中好港、高檔車型普遍會采用軟質(zhì)儀表板愉镰,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)的主體部件钧汹,同時也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu)丈探,因此要求其具有高強度及高剛性,目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料拔莱,采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料碗降,在滿足相關(guān)性能的同時,可提升儀表板吸能性能塘秦,同時可將現(xiàn)有儀表板骨架的設(shè)計厚度由3mm~3.5mm降低到1.8mm~2.5mm讼渊,從而降低儀表板骨架重量,推動汽車內(nèi)飾輕量化嗤形。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑精偿、物理發(fā)泡、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面赋兵,介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應(yīng)用笔咽。 2.1 薄壁注塑薄壁注塑工藝是直接將產(chǎn)品壁厚減薄,在模具中進行加工的一種成型方法霹期,與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm~3.5mm壁厚的儀表板骨架相比叶组,PP-LGF材料運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,整體減重可達約25%历造。該工藝的投入成本較低甩十,重量優(yōu)勢明顯船庇。目前,該工藝在國內(nèi)和國外合資品牌中侣监,如吉利鸭轮、大眾、上汽橄霉、福特等均有應(yīng)用窃爷,一般選擇PPLGF20材料,設(shè)計的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm~2.5mm姓蜂。然而按厘,薄壁注塑工藝也存在兩點問題,首先是該工藝的模具成本較高钱慢,使用薄壁注塑逮京,成型模具需要采用熱流道設(shè)計,熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高束莫。其次懒棉,注塑工藝管控和注塑精度要求高,因為PP-LGF中長玻纖分布的各向異性[3]麦箍,采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴重漓藕,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 工藝挟裂,它是以熱塑性材料為基體,通過將超臨界流體(二氧化碳或氮氣) 溶解到熱熔膠中形成單相溶體揍诽,并保持在高壓力下诀蓉,然后,通過開關(guān)式射嘴射進溫度和壓力較低的模具型腔暑脆,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]渠啤,該項技術(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)實現(xiàn)全球商品化添吗。MuCell 工藝優(yōu)勢為成型周期短沥曹、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好、翹曲低碟联、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣妓美。MuCell工藝使用超臨界流體,可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動性鲤孵。泡孔成長壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段壶栋,縮短成型周期,同時普监,可使壓力分布均勻贵试,有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力琉兜,降低因長玻纖各項異性導(dǎo)致的產(chǎn)品翹曲,增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性毙玻。另外豌蟋,泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕,微孔結(jié)構(gòu)擴充桑滩,降低材料密度夺饲,產(chǎn)品重量減輕,較同材質(zhì)實體施符,重量可降低5%~10%往声。目前,福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝戳吝,骨架產(chǎn)品設(shè)計壁厚2.4mm浩销,相較于實心材料重量降低了10%,此外听哭,長城和大眾也有應(yīng)用于此項技術(shù)慢洋。MuCell 工藝的缺點是一次性投入高,工藝難度大陆盘,同時相關(guān)研究表明普筹,使用該工藝對儀表板減重比控制在3%~8%時,產(chǎn)品性能會下降10%左右隘马,基本滿足性能要求太防,減重超過8%,機械性能和耐熱老化性能急劇下降酸员,不能滿足要求蜒车。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)(如圖2所示)幔嗦,二者均是在注塑過程中酿愧,利用塑料粒子中加入的碳酸氫鈉和碳酸銨類的無機發(fā)泡劑,受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體邀泉,使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)嬉挡,以降低材料密度,減輕產(chǎn)品重量[6]汇恤。其中庞钢,core-back工藝因使用了二次開模,相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡屁置,發(fā)泡的倍率更高焊夸,產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多,產(chǎn)品的減重比更大蓝角。一般來說阱穗,模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡的減重比相比于實心材料在5%~8%左右饭冬,而core-back工藝可高達30%~50%,具體根據(jù)退模行程決定揪阶。同物理發(fā)泡工藝一樣昌抠,化學(xué)發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應(yīng)用減重的同時,減少產(chǎn)品翹曲變形鲁僚,提升產(chǎn)品穩(wěn)定性炊苫,而且二次開模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件。目前冰沙,寶馬5系已在儀表板骨架上應(yīng)用了PP-LGF的core-back工藝侨艾,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%拓挥,此外大眾的部分車型也已使用模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡工藝唠梨。core-back工藝的缺點是發(fā)泡劑較貴,開模的周期較長侥啤,模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高当叭,而且該工藝的技術(shù)難度較高,后期調(diào)試周期較長盖灸,產(chǎn)品的綜合成本較高蚁鳖。模內(nèi)發(fā)泡工藝的缺點是發(fā)泡劑較貴,產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯赁炎,減重效果低于薄壁注塑工藝醉箕,物理發(fā)泡工藝和core-back工藝。圖2 二次開模發(fā)泡示意
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隨著國內(nèi)大煉化項目甘邀、PDH項目陸續(xù)上馬琅攘,國內(nèi)聚丙烯(PP)市場成為群雄角力之地。新建項目投產(chǎn)松邪,PP產(chǎn)能仍將快速增長,預(yù)計到2023年我國PP產(chǎn)能將超過3500萬噸哨查,自給率將近90%逗抑。屆時,高性能產(chǎn)品將成為企業(yè)突出重圍的殺手锏寒亥。高性能PP成投資熱土2020年已經(jīng)有三家企業(yè)成功投產(chǎn)聚丙烯裝置邮府,浙江石化、恒力石化溉奕、利和知信褂傀。近一個月,聚烯烴行業(yè)掀起了新一波高性能PP投資熱潮:4月22日加勤,總投資約100億美元的跋杀伲克森美孚廣東惠州乙烯項目正式動工同波,項目包括乙烯裝置和高端PE、PP等生產(chǎn)裝置叠国,采用已經(jīng)成功應(yīng)用未檩、先進的專有工藝和催化劑技術(shù)生產(chǎn)高性能聚合物。聚丙烯微孔發(fā)泡5月17日粟焊,總投資約56億美元的中海殼牌惠州三期乙烯項目合作框架協(xié)議簽約冤狡,項目產(chǎn)品包括聚α烯烴、高碳合成醇项棠、茂金屬PE悲雳、共聚PP等,共14規(guī)模生產(chǎn)裝置香追。18日合瓢,徐州海天石化集團年產(chǎn)10萬噸高性能PP樹脂項目“云簽約”,落戶大慶龍鳳區(qū)翅阵。高性能產(chǎn)品研發(fā)能力不足我國已投入生產(chǎn)的高端聚丙烯專用樹脂有:三元共聚聚丙烯薄膜專用料F5606歪玲、管材專用料、薄壁注塑料M50T掷匠、高熔體強度薄膜專用料滥崩、丙丁共聚膜料、低溫抗沖注塑專用料讹语、氫調(diào)法高流動注塑料钙皮、高透明注塑專用料、抗菌系列專用料顽决、低灰分PP短条、快速成型PP、透明PP專用料等才菠。但由于我國高端聚丙烯產(chǎn)品研發(fā)能力不足茸时,且同質(zhì)化嚴重,一些高性能和特殊性能產(chǎn)品赋访,如茂金屬PP(mPP)可都、特種雙向拉伸聚丙烯(BOPP)膜、流延聚丙烯(CPP)膜等仍需大量進口來滿足國內(nèi)市場需求蚓耽。我國mPP年消費量約10萬噸渠牲,除燕山石化少量供應(yīng)市場,基本依賴進口步悠,主要用于生產(chǎn)醫(yī)用或食品用高透明PP制品签杈、食品包裝薄膜、無紡布鼎兽、超細旦丙綸纖維等領(lǐng)域答姥。具有高拉伸速度與幅寬铣除、超薄、超透及更好低溫?zé)岱庑阅艿奶胤NBOPP薄膜踢涌、電工膜通孽、電容器膜、鍍鋁膜等PP薄膜料以及汽車和家電用PP注塑料的年進口量均超百萬噸睁壁。PP管材料的年進口量約50萬噸背苦。高性能PP開發(fā)方向1抗菌PP此次新冠肺炎疫情的肆虐,推動汽車生產(chǎn)商聚焦抗菌PP在內(nèi)飾件中的應(yīng)用潘明,這或?qū)⒊蔀檐囉肞P下一個熱點應(yīng)用領(lǐng)域行剂。2玻纖增強PP長玻纖增強PP材料因具備更高的強度、剛度钳降、韌度厚宰、尺寸穩(wěn)定性,廣泛應(yīng)用于儀表骨架板遂填、車門組合件铲觉、前端組件、車身門板模塊吓坚、車頂面板撵幽、座椅骨架等汽車部件上。長玻纖增強PP材料在120℃時的高溫疲勞強度是普通玻纖增強PP材料的2倍礁击,甚至比以耐熱性著稱的玻纖增強尼龍材料高10%盐杂,具有作為結(jié)構(gòu)件所需的耐久性和可靠性。氣味散發(fā)耐刮擦PP隨著人們對汽車品質(zhì)的追求哆窿,車用PP材料需要滿足的已不僅僅是力學(xué)性能链烈,還有對外觀、環(huán)保等方面的高要求挚躯。目前市場上低氣味散發(fā)PP材料多被Basell强衡、北歐化工等公司產(chǎn)品壟斷,國產(chǎn)替代進口任務(wù)艱巨码荔。制造高抗刮擦汽車內(nèi)飾件材料一方面要采用國外表面硬度較高的PP原料食侮,另一方面需要添加助劑提升材料表面的爽滑度。但助劑在體系內(nèi)受熱會有小分子散發(fā)影響車內(nèi)空氣質(zhì)量目胡,同時又會出現(xiàn)表面遷移現(xiàn)象,影響內(nèi)飾件外觀链快。因此誉己,問題核心仍取決于PP基材的性能。
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微發(fā)泡注塑域蜗,聚丙烯/橡膠/滑石粉復(fù)合材料巨双,增強增韌聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯作為一種經(jīng)濟高效的熱塑性聚合物噪猾,具有材料成本低、抗腐蝕性好筑累、比強度高和易于成型加工等優(yōu)點袱蜡,已廣泛應(yīng)用于包裝工程、紡織慢宗、電子產(chǎn)品以及汽車工業(yè)坪蚁。以汽車工業(yè)為例,聚丙烯的年均用量高達255.6百萬噸镜沽,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%敏晤。因此,近年來為了節(jié)省材料和能源缅茉、減少環(huán)境污染進而實現(xiàn)經(jīng)濟社會的健康可持續(xù)發(fā)展嘴脾,塑料制品的輕量化問題引起了廣大學(xué)者的研究興趣,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現(xiàn)方式蔬墩。然而译打,由于聚丙烯的熔體強度低,導(dǎo)致其發(fā)泡能力非常差拇颅,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奏司,嚴重降低了其力學(xué)性能,尤其是沖擊力學(xué)性能蔬蕊。針對上述問題结澄,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,顯著提高了聚丙烯熔體強度和促進了結(jié)晶岸夯,進而改善了聚丙烯的發(fā)泡能力麻献,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。