蘇州靠譜PP物理發(fā)泡廠家

編者按：目前，塑料部件在國(guó)內(nèi)汽車上占重量的10%左右辛辨，在國(guó)外汽車上達(dá)到了15%至20%捕捂。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)用于儀表板斗搞、電機(jī)支架指攒、座位板、空調(diào)風(fēng)罩僻焚、門嵌飾板等內(nèi)外飾允悦。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)提供參考溅呢。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)域澡屡，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競(jìng)相研究的主要課題之一猿挚。目前，塑料部件在國(guó)內(nèi)汽車上占重量的10%左右驶鹉，在國(guó)外汽車上達(dá)到了15%至20%绩蜻。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)用于儀表板室埋、電機(jī)支架办绝、座位板、空調(diào)風(fēng)罩姚淆、門嵌飾板等內(nèi)外飾孕蝉。該技術(shù)在20世紀(jì)80年代初被麻省理工學(xué)院提出，通常指孔徑小于10μm腌逢、泡孔密度大于109個(gè)/cm3的發(fā)泡材料降淮，這種材料的孔密度非常高且為封閉泡孔，相對(duì)于其他發(fā)泡材料具有更好的剛性搏讶，在汽車零件等工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用佳鳖。本文中，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)行分析媒惕，以期為行業(yè)企業(yè)提供參考系吩。外注重工藝技術(shù)保護(hù)筆者通過專利數(shù)據(jù)庫檢索后發(fā)現(xiàn)，截至目前妒蔚，全球共有4000多件與微孔發(fā)泡相關(guān)的專利申請(qǐng)穿挨，其中國(guó)外有1700余件，美國(guó)肴盏、日本科盛、德國(guó)三國(guó)的相關(guān)專利申請(qǐng)量居前三位；國(guó)內(nèi)相關(guān)專利申請(qǐng)有2400多件叁鉴，其中企業(yè)占1556件土涝，其次是科研院所，從申請(qǐng)人分布地區(qū)來看幌墓，廣東、江蘇冀泻、浙江等地的專利申請(qǐng)量較高常侣。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)弹渔，該技術(shù)來源于麻省理工學(xué)院在20世紀(jì)80年代提出的發(fā)明專利胳施。Trexel公司在1995年通過專利權(quán)轉(zhuǎn)讓獲得這項(xiàng)技術(shù)的全球開發(fā)和商品化推廣，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出連續(xù)微孔成型技術(shù)--MuCell肢专。MuCell技術(shù)的核心即采用超臨界流體為發(fā)泡劑舞肆，發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔焦辅，通過壓力控制氣泡的生長(zhǎng)使樹脂形成泡孔均勻的微孔結(jié)構(gòu)。后來椿胯，Trexel公司基于MuCell技術(shù)提交相關(guān)專利申請(qǐng)共有33件筷登，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)，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哩盲。為提高發(fā)泡劑超臨界流體的溶解性前方，Trexel公司通過加入液壓系統(tǒng)、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)廉油；在超臨界流體計(jì)量控制上惠险，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、螺桿上添加超臨界流體的計(jì)量泵等解決手段抒线“喙基于MuCell工藝的加工成本可降低10%至20%，減少材料消耗并縮短成型周期嘶炭，成為汽車輕量化的優(yōu)良解決方案趣竣。Demag Ergotech公司在微孔發(fā)泡技術(shù)方面也申請(qǐng)了較多專利，其早的相關(guān)專利申請(qǐng)是在1995年旱物，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)遥缕，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)量與混合模塊宵呛，使熔體/氣體混合物的均化過程獨(dú)立于塑化過程单匣，獲得的制品具有較低的內(nèi)應(yīng)力，消除了翹曲和縮痕宝穗，較適用于汽車內(nèi)飾户秤。阿博格公司是全球領(lǐng)先的注塑機(jī)制造商，其在2015年公開了Profoam發(fā)泡技術(shù)逮矛，該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單鸡号，采用液體發(fā)泡劑，通過密封螺桿加料段來使料斗和塑化裝置之間形成壓力腔须鼎，從而使發(fā)泡劑在壓力下引入鲸伴。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%晋控。阿博格公司的專利申請(qǐng)量不多汞窗，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)赡译。筆者認(rèn)為仲吏，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)，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)用裹唆。國(guó)內(nèi)注重原料技術(shù)研發(fā)在國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)人中誓斥，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，這兩個(gè)申請(qǐng)人都是以微孔發(fā)泡材料的原料研發(fā)為主许帐，涉及的技術(shù)均為通過原料選擇來提高發(fā)泡材料的熔體強(qiáng)度和流動(dòng)性劳坑，以獲得泡孔均勻、外觀優(yōu)良的微孔發(fā)泡產(chǎn)品舞吭。

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發(fā)泡材料品種眾多泡垃，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(塑料羡鸥、橡膠蔑穴、彈性體)為基礎(chǔ)而其內(nèi)部具有無數(shù)氣泡的微孔材料，也可以視為以氣體為填料的復(fù)合材料惧浴。下面介紹熱塑性塑料發(fā)泡材料的四大成型工藝存和。一、模壓成型聚丙烯微孔發(fā)泡模壓成型屬于較早的發(fā)泡工藝類型衷旅，所以對(duì)模壓發(fā)泡并沒有規(guī)范的縮寫命名捐腿。直到近年來聚丙烯模壓發(fā)泡材料涌現(xiàn)出來后，被冠以“M”柿顶，定義為“MPP”茄袖。近年來涌現(xiàn)出MPP，幾乎是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的一種發(fā)泡PP嘁锯。其制造工藝是以壓機(jī)做為發(fā)泡的關(guān)鍵設(shè)備宪祥，原理上與傳統(tǒng)的模壓發(fā)泡沒有本質(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)泡劑家乘，而是采用超臨界CO2蝗羊，因而發(fā)泡倍率可以高達(dá)20多倍，且非常環(huán)保仁锯。具體的制造方法是耀找，先采用混煉、壓延业崖、擠出等各類加工工藝將PP 制成不同厚度的薄板野芒，然后將這些薄板剪裁好放置在大型壓機(jī)中的模具中，合上模具腻要。加熱壓機(jī)的上下模板复罐，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雄家，在充分浸漬PP板材后，將PP板材的溫度降至適于發(fā)泡的溫度，迅速釋放壓機(jī)的壓力趟济，讓PP板材充分發(fā)泡并降溫乱投，即得到MPP發(fā)泡板材。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)泡過程易于控制;產(chǎn)品泡孔精細(xì)顷编、均勻;材料力學(xué)性能優(yōu);超臨界CO2較為環(huán)保且不會(huì)燃燒戚炫。但不足點(diǎn)也是比較明確的，如：浸漬速度慢;必須經(jīng)歷制成薄板的預(yù)加工工藝過程;受聚丙烯結(jié)晶度的影響很大;靠壓機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)媳纬，不僅不連續(xù)双肤，且效率較低，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钮惠。二茅糜、可發(fā)性珠粒模塑成型可發(fā)性珠粒模塑成型工藝，即在高壓釜中素挽，在一定時(shí)間內(nèi)蔑赘，通過高壓將物理發(fā)泡劑在預(yù)定溫度下浸漬進(jìn)入基體樹脂的細(xì)小粒料之中，然后冷卻體系溫度至室溫预明，即得到可發(fā)性珠粒缩赛。使用時(shí)，先在一定的發(fā)泡溫度下撰糠，利用水蒸氣或熱空氣使可發(fā)性珠粒預(yù)發(fā)泡一下酥馍，得到綠豆大小預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性珠粒。在制備制品時(shí)阅酪，將預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性珠粒放入模具中加熱旨袒、減壓，使預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性塑料珠粒進(jìn)一步膨脹并相融合遮斥，形成預(yù)定形狀的發(fā)泡材料峦失，即稱為可發(fā)性珠粒模塑成型。由于都是采用物理發(fā)泡劑术吗，因而發(fā)泡倍率較大尉辑。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)的不同位置较屿，高壓下在擠出機(jī)中熔融形成均勻的溶液隧魄，然后在口模處突然泄壓、發(fā)泡隘蝎、冷卻购啄，制成板材、片材甚至管材等嘱么。在擠出發(fā)泡過程中狮含，發(fā)泡劑在高壓狀況下必須與塑料形成均勻的溶液，并在口模處瞬間泄壓、發(fā)泡几迄、冷卻蔚龙、形成發(fā)泡材料，不可能借助固相或者結(jié)晶的約束力映胁，故而對(duì)塑料的熔體強(qiáng)度要求很高木羹，特別需要熔體在拉伸過程中具有較強(qiáng)的應(yīng)變硬化的性能，因此發(fā)泡難度較大解孙。四坑填、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弛姜。當(dāng)今的注塑發(fā)泡材料僅限于發(fā)泡倍率很低的制品脐瑰，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娱据，特別是在托盤蚪黑，支架等大型制品的注塑中。聚賽龍公司通過配方的優(yōu)化設(shè)計(jì)中剩、精準(zhǔn)的加工工藝忌穿、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，使其在高表面要求结啼、發(fā)泡效率及穩(wěn)定性上具備優(yōu)勢(shì)掠剑，使其能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件。

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隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展郊愧，制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代朴译，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(yīng)用已有近50年的歷史属铁，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)志眠寿，塑料飾件的大量應(yīng)用，促進(jìn)了汽車的減重節(jié)能焦蘑，提高了汽車的美觀舒適度盯拱。PP以密度小、性價(jià)比高例嘱、具有優(yōu)異的s耐熱性能狡逢、耐化學(xué)藥品腐蝕性、剛性拼卵、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)用奢浑。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(shì)。由于高性能基礎(chǔ)樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長(zhǎng)腋腮、投資巨大雀彼、技術(shù)要求高壤蚜，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樹脂需要進(jìn)行更廣泛详羡、更有效仍律、更經(jīng)濟(jì)嘿悬、更實(shí)用的改性实柠。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，制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔善涨。微發(fā)泡注塑成型技術(shù)突破了傳統(tǒng)注塑的諸多局限窒盐，在基本保證制品性能的基礎(chǔ)上，可以明顯減輕重量和成型的周期钢拧，大大降低機(jī)臺(tái)的鎖模力蟹漓，并具有內(nèi)應(yīng)力和翹曲小、平直度高源内，沒有縮水葡粒，尺寸穩(wěn)定，成型視窗大等特點(diǎn)膜钓，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(dú)具優(yōu)勢(shì)嗽交，成為近年來注塑技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。聚丙烯微發(fā)泡材料能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件颂斜。隨著汽車輕量化的發(fā)展夫壁，選用PP發(fā)泡材料已成為汽車減重的重要途徑，目前其在汽車內(nèi)飾上的應(yīng)用也越來越多沃疮，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%盒让，卡車、工程機(jī)械車占20% 司蔬，客車邑茄、商務(wù)車占35% 。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學(xué)微發(fā)泡材料俊啼。普通微發(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)量很不理想肺缕，僅適合于需要表面覆皮的高端車，不僅增加了制造成本吨些，也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應(yīng)用搓谆；而化學(xué)微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體，化學(xué)發(fā)泡劑為氣源豪墅，通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)泉手，注入模腔后氣體在擴(kuò)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偶器，且其理想的泡孔直徑應(yīng) <50μm 斩萌，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 缝裤。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)泡等颊郎，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件憋飞，如車身門板、尾門姆吭、風(fēng)道等榛做；擠出微發(fā)泡適用于密封條、頂棚等内狸；吹塑微發(fā)泡適用于汽車風(fēng)管等检眯。利用微發(fā)泡技術(shù)可使PP制品的質(zhì)量減少約10%～20% ，較傳統(tǒng)材料在部件上可實(shí)現(xiàn)50%的減重昆淡，注射壓力降低約30%～50% 锰瘸，鎖模力降低約20% ，循環(huán)周期減少10%～15%昂灵，同時(shí)還能提高汽車的節(jié)能性避凝，較傳統(tǒng)材料可實(shí)現(xiàn)30%的節(jié)能，并且能改善制品的翹曲變形性眨补，使產(chǎn)品和模具的設(shè)計(jì)更靈活管削。輻射交聯(lián)PP高發(fā)泡片材具有良好的力學(xué)性能，作為汽車車頂渤涌，可降低汽車的質(zhì)量佩谣，同時(shí)其還可用于汽車的內(nèi)飾件，有利于汽車的輕量化实蓬。福特微發(fā)泡發(fā)動(dòng)機(jī)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茸俭，形成極為細(xì)微的蜂巢狀結(jié)構(gòu)，既節(jié)約了塑材安皱，又減輕了重量调鬓，而且不會(huì)影響零件的任何性能。目前已應(yīng)用車型有：C-MAX酌伊、Grand C-MAX腾窝、S-MAX、蒙迪歐和Galaxy等居砖。綜上所述虹脯，聚丙烯微發(fā)泡材料在汽車領(lǐng)域應(yīng)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(yàn)證的技術(shù)奏候、有廣范的市場(chǎng)循集、但在中國(guó)應(yīng)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蔗草、更省料的產(chǎn)品設(shè)計(jì))咒彤。3. 微發(fā)泡能創(chuàng)造新商機(jī)——高端應(yīng)用和節(jié)省成本疆柔。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。

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摘 要：聚丙烯（PP）發(fā)泡材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和熱性能镶柱，PP屬于結(jié)晶型聚合物旷档，在溫度低于熔點(diǎn)時(shí)，存在結(jié)晶區(qū)歇拆，相態(tài)為固態(tài)鞋屈，難以發(fā)泡；而溫度達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)查吊，熔體強(qiáng)度急劇下降谐区，導(dǎo)致泡孔聚并和破裂。目前逻卖，關(guān)于超臨界二氧化碳制備PP微孔發(fā)泡材料的研究主要聚焦于改善PP的發(fā)泡行為，通過添加納米顆琳咽悖或聚合物來調(diào)控PP的結(jié)晶方式评也，采用直接合成、共混改性和輻照交聯(lián)等手段提高PP熔體強(qiáng)度灭返，以及改進(jìn)發(fā)泡方法來獲得PP微孔發(fā)泡材料盗迟。聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯（PP）發(fā)泡材料具有良好的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能和尺寸穩(wěn)定性能熙含，剛性高于聚乙烯（PE）發(fā)泡材料罚缕，抗沖擊性能優(yōu)于聚苯乙烯（PS），耐熱溫度130 ℃怎静，而PS與PE泡沫塑料的耐熱溫度為70~80℃邮弹；此外，PP發(fā)泡制品尺寸穩(wěn)定性良好蚓聘，即使受到撓曲形變后也能立即回復(fù)到原始形狀腌乡。這些特性使PP微孔發(fā)泡材料在家居、包裝夜牡、交通与纽、建筑等方面具有廣闊的發(fā)展前景和市場(chǎng)需求。超臨界二氧化碳由于無毒塘装、價(jià)廉急迂、不易燃以及在聚合物中相對(duì)高的溶解度使其成為有應(yīng)用潛力的物理發(fā)泡劑，因此蹦肴，用超臨界二氧化碳制備PP發(fā)泡材料備受關(guān)注僚碎。本文從PP微孔發(fā)泡的影響因素以及改變PP結(jié)晶行為、提高其熔體強(qiáng)度冗尤、改進(jìn)發(fā)泡方法等方面綜述了近年來用超臨界二氧化碳制備發(fā)泡材料的研究進(jìn)展听盖。影響PP微孔發(fā)泡的因素.1 結(jié)晶度PP屬于結(jié)晶型聚合物胀溺，在進(jìn)行固態(tài)發(fā)泡時(shí)，由于晶區(qū)的存在皆看，發(fā)泡劑只能在PP的非晶區(qū)吸收和擴(kuò)散仓坞，因此溶解度低；而且發(fā)泡劑在聚合物基體中分散不均勻腰吟，從而導(dǎo)致泡孔結(jié)構(gòu)受結(jié)晶區(qū)的影響无埃，無法得到泡孔均一的發(fā)泡材料。Doroudiani等發(fā)現(xiàn)毛雇，在高結(jié)晶度聚合物中無法得到均一的泡孔結(jié)構(gòu)嫉称，而在低結(jié)晶度的聚合物中卻可以得到。.2 晶區(qū)尺寸結(jié)晶型聚合物的泡孔密度高于非晶型聚合物灵疮，是因?yàn)槠渚^(qū)與非晶區(qū)界面的成核能壘更低织阅，有利于泡孔成核。一般而言震捣，晶區(qū)面積小荔棉，結(jié)晶密度大可以促進(jìn)泡孔成核并減小泡孔尺寸；而晶區(qū)面積大不利于泡孔成核蒿赢，甚至導(dǎo)致無法發(fā)泡润樱。張純等研究PP微孔發(fā)泡時(shí)發(fā)現(xiàn)，PP結(jié)晶特性明顯影響氣泡的成核羡棵、長(zhǎng)大和定型壹若。1.3 熔體強(qiáng)度當(dāng)溫度達(dá)到熔點(diǎn)，熔體強(qiáng)度急劇下降皂冰，導(dǎo)致在熔點(diǎn)以上進(jìn)行PP發(fā)泡時(shí)店展，泡孔發(fā)生破裂和聚并，因此傳統(tǒng)的PP擠出發(fā)泡溫度窗口只有4℃灼擂。因此壁查，要制備泡孔均一分布、泡孔尺寸小剔应、發(fā)泡倍率高的發(fā)泡制品睡腿，需要解決PP在低溫時(shí)晶區(qū)的存在使二氧化碳難擴(kuò)散、氣泡難成核以及高溫發(fā)泡過程中PP熔體強(qiáng)度低等問題峻贮。一般從三方面考慮：一是改變PP的結(jié)晶行為席怪，使PP能在較低的溫度發(fā)泡；二是對(duì)PP進(jìn)行改性纤控，獲得高熔體強(qiáng)度PP（HMSPP）挂捻；三是改進(jìn)發(fā)泡方法。調(diào)控PP的結(jié)晶行為改善PP發(fā)泡行為.1 添加無機(jī)納米粒子為提高PP的發(fā)泡性能船万，碳納米纖維刻撒、碳納米管骨田、木纖維以及云母粉等已被用作添加劑來改變PP的結(jié)晶行為，在PP發(fā)泡時(shí)起異相成核作用声怔。Selvakumar等采用碳納米纖維與PP共混的方法态贤，利用聚合物與納米顆粒界面作用改變PP的結(jié)晶行為，減小晶體尺寸醋火，而且由于碳納米纖維與PP基體不相容悠汽，因此為泡孔成核提供了更多異相成核點(diǎn)，從而得到晶體尺寸小芥驳、密度高的發(fā)泡材料柿冲。Wang Chuanbao等進(jìn)一步考察了碳納米纖維含量對(duì)納米材料發(fā)泡的影響，結(jié)果表明：當(dāng)碳納米纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%兆旬，能得到規(guī)整的泡孔結(jié)構(gòu)假抄，但泡孔尺寸分布不均一，有大面積的未發(fā)泡區(qū)域爵憎；當(dāng)碳納米纖維含量提高時(shí)慨亲，PP的結(jié)晶度和晶體尺寸均下降，使二氧化碳的溶解度提高宝鼓，泡孔均一；當(dāng)碳納米纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到25%時(shí)巴刻，泡孔結(jié)構(gòu)為均一愚铡，泡孔尺寸小。Bledzki等研究木纖維與PP的復(fù)合材料發(fā)現(xiàn)胡陪，納米材料的尺寸沥寥、幾何形狀對(duì)結(jié)晶行為也有影響，并且得到纖維含量越高柠座，泡孔尺寸越小的結(jié)論邑雅。2.2 添加聚合物纖維聚合物纖維可提升復(fù)合體系的儲(chǔ)能模量，并且可以明顯影響PP的結(jié)晶妈经。Rizvi等采用機(jī)械共混淮野，將聚四氟乙烯（PTFE）微纖添加到PP發(fā)泡體系。結(jié)果表明：PTFE微纖促進(jìn)了PP結(jié)晶成核與氣泡成核吹泡，且PTFE對(duì)二氧化碳有親和性骤星，提高了二氧化碳溶解度，PP泡孔密度大幅提高爆哑。Luo Yiwei等分別對(duì)比了球狀和纖維狀聚對(duì)苯二甲酸丁二酯（PBT）與PP復(fù)合材料的發(fā)泡洞难。結(jié)果表明：球狀和纖維狀PBT作為異相成核劑促進(jìn)了PP的結(jié)晶，提高了PP的結(jié)晶密度揭朝，密集的晶體作為泡孔成核劑队贱，減小了泡孔尺寸色冀，提高了泡孔密度。提高熔體強(qiáng)度改善PP發(fā)泡為提高PP熔體強(qiáng)度柱嫌，一種行之有效的方法就是對(duì)PP進(jìn)行改性以得到HMSPP锋恬，從而加寬發(fā)泡溫度范圍。目前慎式，獲得HMSPP的方法通常有直接合成伶氢、共混擠出、輻照交聯(lián)及與納米顆粒復(fù)合等瘪吏。3.1 直接合成采用傳統(tǒng)的Zeigler-Natta催化劑和茂金屬催化劑能制備高線性和高規(guī)整聚合物癣防，但很難得到支化聚合物。Langston等將對(duì)-（3-丁基）苯乙烯作為共聚單體和鏈轉(zhuǎn)移劑掌眠，與茂金屬催化劑結(jié)合蕾盯，制備了相對(duì)分子質(zhì)量高、具有所需支化度且分子結(jié)構(gòu)相對(duì)規(guī)整的長(zhǎng)支鏈PP（LCBPP）蓝丙。另一種方法是在丙烯中加入少量不能自聚的α级遭，ω-二烯單體制備LCBPP。丙烯先與二烯烴共聚合得到聚合物大單體渺尘，然后大單體之間發(fā)生聚合得到LCBPP挫鸽。用這種方法制備LCBPP的相對(duì)分子質(zhì)量分布大于5，且零剪切黏度也有所提高鸥跟。3.2 反應(yīng)共混擠出反應(yīng)共混擠出是通過共混提高PP的支化程度丢郊，從而提高熔體強(qiáng)度。它采用化學(xué)自由基引發(fā)劑在PP主鏈接上PP或第二單體医咨，從而獲得LCBPP枫匾。其原理是引發(fā)劑分解產(chǎn)生的自由基捕獲PP分子主鏈中叔碳上的氫原子，然后通過控制反應(yīng)溫度拟淮、單體濃度等使失去氫原子的不穩(wěn)定叔碳自由基與其他自由基反應(yīng)干茉，形成長(zhǎng)支鏈結(jié)構(gòu)。Nam等通過加入過氧化物引發(fā)劑和多官能團(tuán)單體反應(yīng)共混得到LCBPP很泊，通過流變性能證明長(zhǎng)支鏈的引入提高了PP的拉伸性能和熔體強(qiáng)度角虫，并獲得了較好的發(fā)泡性能。Gotsis使用過氧化二碳酸酯對(duì)線性PP改性得到支化程度不同的LCBPP撑蚌，熔體強(qiáng)度和拉伸性能都明顯提升上遥，有效抑制泡孔的聚并和破裂。Cao Kun等用乙二胺作偶聯(lián)劑争涌，與馬來酸酐（MAH）接枝PP反應(yīng)共混粉楚，得到具有較高模量、低頻復(fù)數(shù)黏度和熔體強(qiáng)度的LCBPP，能改善發(fā)泡行為模软。另外在熔融態(tài)時(shí)伟骨，只加入過氧化物和PP，會(huì)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)和降解燃异，為了提高接枝效率携狭，通常會(huì)加入給電子體（如苯乙烯、秋蘭姆等）抑制副反應(yīng)回俐。此外逛腿，通過緩慢釋放過氧化物的自由基以及超臨界流體作為塑化劑降低操作溫度的方法都可以有效抑制分子鏈的降解。

蘇州靠譜PP物理發(fā)泡廠家

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)合材料仅颇，在滿足汽車零部件性能的同時(shí)单默，對(duì)零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)，目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞忘瓦。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)狀搁廓，詳細(xì)介紹了薄壁注塑、物理發(fā)泡耕皮、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)概況境蜕，并展望了PP-LGF在儀表板上的應(yīng)用前景。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來凌停，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展粱年，汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展。然而罚拟，由此引發(fā)的環(huán)境問題也日益嚴(yán)重逼泣，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(diǎn)舟舒，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[1]嗜憔。運(yùn)用復(fù)合材料來部分取代車身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)秃励、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)合材料中吉捶，長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）以其低廉的價(jià)格夺鲜、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）相比呐舔，PPLGF在強(qiáng)度币励、剛度、翹曲度珊拼、耐疲勞食呻、缺口沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢(shì)，因此，使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車零部件可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)重量及成本的降低仅胞。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種每辟，即熔融浸漬、溶液浸漬干旧、粉末浸漬渠欺、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)用的為熔融浸漬法椎眯。熔融浸漬法生產(chǎn)的PP-LGF粒子的長(zhǎng)度一般為8mm～15mm挠将，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所示编整，相較于玻纖保留長(zhǎng)度僅為0.2mm～0.4mm的PP-SGF材料舔稀，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)性能闹击、抗沖擊性能镶蹋、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赏半。此外贺归，如表1所示，隨著纖維含量的增加断箫，PP-LGF的性能也隨之提高拂酣。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(duì)比Table 1 Comparison of properties of PP-LGF and PP-SGF with different glass fiber content2 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，為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量仲义，中婶熬、高檔車型普遍會(huì)采用軟質(zhì)儀表板，即在儀表板骨架表面增加軟質(zhì)表皮層埃撵。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件赵颅，同時(shí)也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu)，因此要求其具有高強(qiáng)度及高剛性暂刘，目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料饺谬，采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料，在滿足相關(guān)性能的同時(shí)谣拣，可提升儀表板吸能性能募寨，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，從而降低儀表板骨架重量森缠，推動(dòng)汽車內(nèi)飾輕量化拔鹰。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑、物理發(fā)泡贵涵、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面列肢，介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應(yīng)用恰画。 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(jìn)行加工的一種成型方法例书，與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm～3.5mm壁厚的儀表板骨架相比锣尉，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，整體減重可達(dá)約25%决采。該工藝的投入成本較低自沧，重量?jī)?yōu)勢(shì)明顯。目前树瞭，該工藝在國(guó)內(nèi)和國(guó)外合資品牌中拇厢，如吉利、大眾晒喷、上汽孝偎、福特等均有應(yīng)用，一般選擇PPLGF20材料凉敲，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm衣盾。然而，薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問題爷抓，首先是該工藝的模具成本較高势决，使用薄壁注塑，成型模具需要采用熱流道設(shè)計(jì)蓝撇，熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高果复。其次，注塑工藝管控和注塑精度要求高渤昌，因?yàn)镻P-LGF中長(zhǎng)玻纖分布的各向異性[3]虽抄，采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴(yán)重，尺寸穩(wěn)定性較差独柑。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝迈窟，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?dú)猓?溶解到熱熔膠中形成單相溶體忌栅，并保持在高壓力下菠隆，然后，通過開關(guān)式射嘴射進(jìn)溫度和壓力較低的模具型腔狂秘，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)明躯肌，1995年由美國(guó)Trexel公司將技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球商品化者春。MuCell 工藝優(yōu)勢(shì)為成型周期短、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好清女、翹曲低钱烟、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣。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(dòng)性拴袭。泡孔成長(zhǎng)壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段读第，縮短成型周期，同時(shí)拥刻，可使壓力分布均勻怜瞒，有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力，降低因長(zhǎng)玻纖各項(xiàng)異性導(dǎo)致的產(chǎn)品翹曲般哼，增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性吴汪。另外，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕蒸眠，微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充漾橙，降低材料密度，產(chǎn)品重量減輕楞卡，較同材質(zhì)實(shí)體霜运，重量可降低5%～10%。目前蒋腮，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝淘捡，骨架產(chǎn)品設(shè)計(jì)壁厚2.4mm，相較于實(shí)心材料重量降低了10%徽惋，此外案淋，長(zhǎng)城和大眾也有應(yīng)用于此項(xiàng)技術(shù)。MuCell 工藝的缺點(diǎn)是一次性投入高险绘，工藝難度大踢京，同時(shí)相關(guān)研究表明，使用該工藝對(duì)儀表板減重比控制在3%～8%時(shí)宦棺，產(chǎn)品性能會(huì)下降10%左右瓣距，基本滿足性能要求，減重超過8%代咸，機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降蹈丸，不能滿足要求。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%～5%呐芥。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）逻杖，二者均是在注塑過程中，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)泡劑思瘟，受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體荸百，使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)，以降低材料密度滨攻，減輕產(chǎn)品重量[6]够话。其中蓝翰，core-back工藝因使用了二次開模，相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡女嘲，發(fā)泡的倍率更高畜份，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多，產(chǎn)品的減重比更大欣尼。一般來說爆雹，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，而core-back工藝可高達(dá)30%～50%媒至，具體根據(jù)退模行程決定顶别。同物理發(fā)泡工藝一樣，化學(xué)發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應(yīng)用減重的同時(shí)拒啰，減少產(chǎn)品翹曲變形驯绎，提升產(chǎn)品穩(wěn)定性，而且二次開模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件谋旦。目前剩失，寶馬5系已在儀表板骨架上應(yīng)用了PP-LGF的core-back工藝，產(chǎn)品壁厚由初始1.8mm左右發(fā)泡到3.8mm册着，重量降低了約40%拴孤，此外大眾的部分車型也已使用模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡工藝。core-back工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴甲捏，開模的周期較長(zhǎng)演熟，模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高，而且該工藝的技術(shù)難度較高司顿，后期調(diào)試周期較長(zhǎng)芒粹，產(chǎn)品的綜合成本較高。模內(nèi)發(fā)泡工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴大溜，產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯化漆，減重效果低于薄壁注塑工藝，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝钦奋。圖2 二次開模發(fā)泡示意