寧波靠譜MPP片材加工廠家

簡(jiǎn)述聚丙烯微孔發(fā)泡新材料(Microcellular Polypropylene foam), 簡(jiǎn)稱(chēng)MPP躏升，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)狼忱。由于材料內(nèi)部大量微米級(jí)泡孔的存在煮甥，MPP具有優(yōu)異的減震、緩沖藕赞、隔熱和吸聲等性能成肘，可廣泛應(yīng)用于包裝、交通工具斧蜕、箱包双霍、體育器材等領(lǐng)域，是傳統(tǒng)EVA批销、PU洒闸、PS發(fā)泡材料、EPE和EPP的替代物均芽。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丘逸，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)其成核掀宋、發(fā)泡深纲，形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料。發(fā)泡過(guò)程清潔無(wú)污染劲妙，發(fā)泡制品衛(wèi)生環(huán)保湃鹊。發(fā)泡過(guò)程PP材料未發(fā)生交聯(lián)，因此可回收循環(huán)使用镣奋。丙烯（PP）本身是無(wú)毒材料币呵，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)療器械侨颈、食品等包裝材料衛(wèi)生等級(jí)要求較高的領(lǐng)域余赢。也可應(yīng)用于兒童拼圖、玩具等對(duì)產(chǎn)品健康要求較高的領(lǐng)域哈垢，代替常用的由AC發(fā)泡劑制造的交聯(lián)PE泡沫妻柒，EVA泡沫。PP是半結(jié)晶聚合物温赔，其熔點(diǎn)一般150~170℃蛤奢。相比于耐溫只有70~80℃的PE、PS陶贼、PU發(fā)泡材料啤贩，MPP的使用溫度可達(dá)120℃，因此MPP特別適合高溫包裝拜秧、高溫保溫等領(lǐng)域痹屹。MPP集增強(qiáng)、隔熱和降噪為一體枉氮，也特別適用于對(duì)材料輕量化要求較高的領(lǐng)域志衍，如汽車(chē)、軌道交通聊替，船舶楼肪，風(fēng)機(jī)葉片等。輕質(zhì)高強(qiáng)的MPP厚板作為結(jié)構(gòu)泡沫使用惹悄，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結(jié)構(gòu)泡沫如PVC/PU互穿結(jié)構(gòu)泡沫春叫、PET結(jié)構(gòu)泡沫等，特別是作為三明治夾芯復(fù)合材料的芯材使用泣港。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)下暂殖，由于泡孔較小，微孔發(fā)泡材料的機(jī)械性能損失較小当纱。這意味著使用MPP可以更加節(jié)約材料呛每，更加降低制品重量和體積。2) 由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控坡氯，MPP可以被剖切成厚度小于0.1mm的超薄片材晨横，而片材表面不會(huì)穿孔，可應(yīng)用于微電子器件的包裝箫柳。(3) 由于表面大量微米級(jí)泡孔的存在颓遏，MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板，提高漫反射率滞时。(4) 微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內(nèi)氣體的對(duì)流叁幢，從而有效降低了由空氣對(duì)流引起的熱傳遞。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有較低的坪稽、依賴(lài)于泡孔結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定的低導(dǎo)熱系數(shù)曼玩。(5) 輕質(zhì)高強(qiáng)的MPP片材適合于作為揚(yáng)聲器振膜使用。(6) 同樣由于其微米尺度的泡孔窒百，MPP具有極佳的表面保護(hù)性能黍判，可應(yīng)用于液晶面板等防護(hù)性要求較高的包裝領(lǐng)域。

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隨著汽車(chē)工業(yè)的蓬勃發(fā)展篙梢，制造汽車(chē)的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代顷帖，越來(lái)越多的汽車(chē)零部件開(kāi)始采用改性塑料替代金屬制件。塑料在汽車(chē)上的應(yīng)用已有近50年的歷史，目前汽車(chē)用改性塑料的使用量已成為衡量汽車(chē)設(shè)計(jì)和制造水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志贬墩，塑料飾件的大量應(yīng)用榴嗅，促進(jìn)了汽車(chē)的減重節(jié)能，提高了汽車(chē)的美觀舒適度陶舞。PP以密度小嗽测、性?xún)r(jià)比高、具有優(yōu)異的s耐熱性能肿孵、耐化學(xué)藥品腐蝕性唠粥、剛性、易于成型加工和回收利用等特性在汽車(chē)上得到了廣泛的應(yīng)用停做。近來(lái)更是有把汽車(chē)內(nèi)飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢(shì)晤愧。由于高性能基礎(chǔ)樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)周期長(zhǎng)、投資巨大蛉腌、技術(shù)要求高养涮，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(shù)脂需要進(jìn)行更廣泛眉抬、更有效贯吓、更經(jīng)濟(jì)、更實(shí)用的改性蜀变。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悄谐，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)注塑的諸多局限库北，在基本保證制品性能的基礎(chǔ)上爬舰，可以明顯減輕重量和成型的周期，大大降低機(jī)臺(tái)的鎖模力寒瓦，并具有內(nèi)應(yīng)力和翹曲小情屹、平直度高，沒(méi)有縮水杂腰，尺寸穩(wěn)定垃你，成型視窗大等特點(diǎn)，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)喂很，成為近年來(lái)注塑技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向惜颇。聚丙烯微發(fā)泡材料能夠滿足大型微發(fā)泡汽車(chē)注塑件。隨著汽車(chē)輕量化的發(fā)展少辣，選用PP發(fā)泡材料已成為汽車(chē)減重的重要途徑凌摄，目前其在汽車(chē)內(nèi)飾上的應(yīng)用也越來(lái)越多，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車(chē)上的使用占比為轎車(chē)占45%漓帅，卡車(chē)锨亏、工程機(jī)械車(chē)占20% 痴怨，客車(chē)、商務(wù)車(chē)占35% 器予。汽車(chē)用PP發(fā)泡材料主要為化學(xué)微發(fā)泡材料浪藻。普通微發(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)量很不理想，僅適合于需要表面覆皮的高端車(chē)劣摇，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)用弓乙；而化學(xué)微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體末融，化學(xué)發(fā)泡劑為氣源，通過(guò)自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)暇韧，注入模腔后氣體在擴(kuò)散內(nèi)壓的作用下勾习，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 懈玻，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 巧婶。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)泡等涂乌，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車(chē)內(nèi)外飾件艺栈，如車(chē)身門(mén)板、尾門(mén)湾盒、風(fēng)道等湿右；擠出微發(fā)泡適用于密封條、頂棚等罚勾；吹塑微發(fā)泡適用于汽車(chē)風(fēng)管等毅人。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%的減重尖殃，注射壓力降低約30%～50% 丈莺，鎖模力降低約20% ，循環(huán)周期減少10%～15%送丰，同時(shí)還能提高汽車(chē)的節(jié)能性缔俄，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器躏，使產(chǎn)品和模具的設(shè)計(jì)更靈活牵现。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(chē)車(chē)頂邀桑，可降低汽車(chē)的質(zhì)量瞎疼，同時(shí)其還可用于汽車(chē)的內(nèi)飾件，有利于汽車(chē)的輕量化壁畸。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(guò)程中充入氣泡贼急，形成極為細(xì)微的蜂巢狀結(jié)構(gòu)茅茂，既節(jié)約了塑材，又減輕了重量太抓，而且不會(huì)影響零件的任何性能空闲。目前已應(yīng)用車(chē)型有：C-MAX、Grand C-MAX走敌、S-MAX碴倾、蒙迪歐和Galaxy等。綜上所述掉丽，聚丙烯微發(fā)泡材料在汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛跌榔，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)、有廣范的市場(chǎng)捶障、但在中國(guó)應(yīng)用尚新僧须。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(méi)有縮水印) 和更低成本 (重量,成型周期和成型噸位減少、更省料的產(chǎn)品設(shè)計(jì))项炼。3. 微發(fā)泡能創(chuàng)造新商機(jī)——高端應(yīng)用和節(jié)省成本担平。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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國(guó)內(nèi)聚丙烯行業(yè)正在被民營(yíng)企業(yè)加速?zèng)_擊锭部，有如洪水暂论。中石化聚丙烯占比全國(guó)聚丙烯產(chǎn)能27%，中石油聚丙烯占比全國(guó)聚丙烯產(chǎn)能14%拌禾，東華能源空另、中景石化、寶豐能源蹋砚、紹興三圓扼菠、巨正源等民營(yíng)企業(yè)強(qiáng)勢(shì)來(lái)攻。2020年聚丙烯纖維料火得一塌糊涂坝咐，薄壁注塑料緊隨其后循榆，熱成型料正被很多大企業(yè)緊緊盯住。石化熱成型T5015開(kāi)發(fā)出系列化產(chǎn)品墨坚，T5015M成功銷(xiāo)往世界知名連鎖便利店品牌--日本全家集團(tuán)秧饮，成為天津石化創(chuàng)效利器。T5015M產(chǎn)品在透明度泽篮、加工成型盗尸、食品接觸安全等方面性能優(yōu)越，可廣泛應(yīng)用于透明餐盒帽撑、沙拉碗泼各、飲品杯等食品包裝的生產(chǎn)。下一步亏拉，全力進(jìn)入當(dāng)前高速發(fā)展的外賣(mài)包裝扣蜻、速食包裝加工應(yīng)用領(lǐng)域逆巍，不斷擴(kuò)大中高端材料市場(chǎng)份額。中原石化開(kāi)發(fā)生產(chǎn)磨砂不透明奶茶杯專(zhuān)用料PPR-M75N莽使，這是繼PPR-MT75引領(lǐng)奶茶杯市場(chǎng)“健康美麗新風(fēng)尚”營(yíng)銷(xiāo)案例入選2020中國(guó)石化十大優(yōu)品牌營(yíng)銷(xiāo)案例之后锐极，公司進(jìn)一步豐富奶茶杯產(chǎn)品系列，滿足用戶個(gè)性化需求的又一創(chuàng)新芳肌。熱成型聚丙烯專(zhuān)用料幫助石化企業(yè)贏得了利潤(rùn)灵再，在外賣(mài)包裝和速食包裝中的應(yīng)用增加，正成為“新貴”亿笤。東華能源王紅英博士將在“2020中國(guó)聚烯烴大會(huì)”演講報(bào)告：《熱成型專(zhuān)用聚丙烯樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)應(yīng)用》近年來(lái)翎迁，隨著熱成型技術(shù)的發(fā)展，熱成型工藝在家用電冰箱內(nèi)襯责嚷、汽車(chē)部件鸳兽、建筑產(chǎn)品和小艇的外殼掂铐、化工容器等大型制品上的應(yīng)用也日益增多[3]罕拂。筆者介紹熱成型基本原理及特點(diǎn)、國(guó)內(nèi)熱成型包裝市場(chǎng)概況全陨、熱成型食品包裝用PP 概況以及PP 在熱成型包裝尤其食品包裝方面的應(yīng)用情況爆班。PP熱成型包裝應(yīng)用聚丙烯微孔發(fā)泡1.1 杯子杯類(lèi)主要為一次性杯子，如奶茶杯辱姨、冷飲杯柿菩、快餐杯等，主要用于快餐店雨涛、奶茶店枢舶、果凍制品廠等。原料主要以PP[23]材質(zhì)為主替久，部分冷飲采用PET 材質(zhì)凉泄。杯子主要以透明材質(zhì)為主，季節(jié)性較強(qiáng)蚯根，主要用PP原料生產(chǎn)后众。.2 耐熱餐盒一般的餐盒只盛放溫度不高的食品。但下游客戶也需要盛放剛出鍋的熱粥颅拦、熱湯等或是需要在高溫蒸汽下進(jìn)行消毒蒂誉。這都對(duì)樹(shù)脂原料提出了更高要求。PET距帅，PS 不耐高溫右锨。PP 耐熱性能較好，價(jià)格低廉碌秸，易得陡蝇，所以成為原料痊臭。但一般PP 無(wú)法在高溫蒸汽下( ≥ 120℃ ) 不變形，且市場(chǎng)上無(wú)針對(duì)熱成型的專(zhuān)用料登夫，客戶采用T30S 添加助劑改性广匙，仍存在耐熱溫度不穩(wěn)定、制品成難等問(wèn)題恼策。天津分公司研究院開(kāi)發(fā)了耐高溫PP 熱成型專(zhuān)用料PPT5030鸦致，具有耐熱溫度高，成型方便涣楷，適用于正負(fù)壓吸塑成型的加工方式分唾。1.3 蓋子主要制品包括碗蓋、餐盒蓋狮斗、杯蓋等绽乔，主要用于快餐店、奶茶店碳褒、蛋糕店等.蓋子以透明為主折砸，PP 蓋子一般在熱飲中應(yīng)用較多。1.4 食品內(nèi)襯食品內(nèi)襯主要用于餅干沙峻、薯片睦授、花生、餃子摔寨、湯圓的包裝去枷，外面還會(huì)有一層包裝，主要使用于速食品廠是复。目前國(guó)內(nèi)食品內(nèi)襯以透明為主删顶，另外還有乳白色等。一般餃子淑廊、湯圓等速凍產(chǎn)品的保存溫度為–4℃左右逗余，PET 和PP 都是較合適的材質(zhì)，常溫下使用的零食托盤(pán)以PET蒋纬，PS 和PP 為主猎荠，廠家根據(jù)喜好及價(jià)格選擇。目前未發(fā)現(xiàn)可替代熱成型托盤(pán)在食品內(nèi)襯領(lǐng)域應(yīng)用的替代品蜀备。綜上可見(jiàn)关摇，PP 在熱成型食品包裝方面的應(yīng)用越來(lái)越普遍，樹(shù)脂性能要適應(yīng)熱成型加工方式的要求碾阁，如加工性能输虱、力學(xué)性能、光學(xué)性能等脂凶，同時(shí)加工設(shè)備的改進(jìn)提升宪睹，也會(huì)對(duì)樹(shù)脂性能提出更高的要求愁茁，二者相互促進(jìn)，可生產(chǎn)出更多滿足用戶需求的PP 熱成型制品亭病。熱成型食品包裝用PP特點(diǎn)及發(fā)展熱成型技術(shù)已成為PP 繼注射鹅很、擠出、吹塑之后罪帖，又一重要的加工方式促煮，世界主要PP 生產(chǎn)廠商針對(duì)這一市場(chǎng)提供了多個(gè)商業(yè)化的PP 牌號(hào)。表2 列出世界主要PP 生產(chǎn)商部分商業(yè)化PP 熱成型專(zhuān)用料牌號(hào)整袁。國(guó)外熱成型專(zhuān)用料多為均聚物菠齿，透明無(wú)規(guī)共聚物較少，且部分牌號(hào)進(jìn)口周期長(zhǎng)坐昙，國(guó)內(nèi)下游熱成型廠商較少使用進(jìn)口料绳匀。熱成型制品廠商現(xiàn)有片材生產(chǎn)以600 mm 寬片材為主，隨成型機(jī)工藝的進(jìn)步[21]炸客，片材寬度日益提高疾棵，寬可達(dá)1 000 mm 以上，因此對(duì)片材的抗熔垂能力提出更高要求嚷量。下游制品行業(yè)內(nèi)解決方法為普通PP 添加一定比例的高密度聚乙烯(PE–HD)[22] 以提高片材耐熔垂性能陋桂，但此方式將帶來(lái)混料不均逆趣、制品透明性受限等問(wèn)題蝶溶。國(guó)內(nèi)熱成型行業(yè)對(duì)具有高性能、超高透明度的PP 原料需求日益迫切宣渗。

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與傳統(tǒng)注塑制品相比抖所，微孔發(fā)泡注塑制品具有質(zhì)量更輕、翹曲和內(nèi)部殘余應(yīng)力更少痕囱、尺寸穩(wěn)定性好田轧、成型周期短等一系列優(yōu)點(diǎn)。目前鞍恢，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傻粘，具有操作簡(jiǎn)單、效率高帮掉、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件弦悉，且能耗少，符合節(jié)約材料蟆炊，降低成本這一發(fā)展理念稽莉，滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場(chǎng)化的需求。然而涩搓，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)生大量變形污秆，泡孔尺寸分布不均勻劈猪，所得制品表面存在大量的氣痕、銀紋等缺陷良拼，制約了其力學(xué)性能的提高和外觀視覺(jué)战得，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進(jìn)一步應(yīng)用。國(guó)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)的氣體反壓裝置庸推，利用化學(xué)欠注發(fā)泡工藝研究氣體反壓（GCP）對(duì)微孔注塑過(guò)程中發(fā)泡行為的影響贡避。研究發(fā)現(xiàn)，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)予弧，改善了泡孔的形態(tài)刮吧。實(shí)驗(yàn)方法聚丙烯微孔發(fā)泡將PP、發(fā)泡劑(AC)掖蛤、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)行塑化杀捻。然后打開(kāi)氣體反壓裝置，在型腔中分別注入固定的GCP為0蚓庭，0.2致讥，0.4，0.6器赞，0.8 MPa的氣體垢袱，隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹(shù)脂進(jìn)行發(fā)泡，冷卻后港柜，取出PP發(fā)泡樣品请契。GCP對(duì)充模過(guò)程中熔體壓力的影響熔體注射完后，熔體壓力瞬間達(dá)到值夏醉。隨著GCP從0增加至0.8 MPa爽锥，熔體內(nèi)部壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa，注射完成后畔柔，隨著氣體的排出氯夷，熔體壓力瞬間下降，隨著冷卻收縮靶擦，熔體壓力逐漸趨于0 MPa腮考。由此可知，GCP可以明顯地提高熔體充模過(guò)程中的熔體壓力玄捕，改善欠注發(fā)泡過(guò)程中的熔體壓力環(huán)境踩蔚。 GCP對(duì)泡孔質(zhì)量的影響在沒(méi)有施加氣體反壓時(shí)，由于熔體流動(dòng)速率遠(yuǎn)大于泡孔的膨脹速率桩盲，泡孔發(fā)生流動(dòng)剪切變形寂纪，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，在流動(dòng)方向上出現(xiàn)很大的變形，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象捞蛋，泡孔形貌極不規(guī)則孝冒，而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小，呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)拟杉。同時(shí)發(fā)現(xiàn)庄涡，隨著GCP的增大，皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小搬设，熔體內(nèi)部芯層泡孔從橢圓形向規(guī)整圓形形態(tài)轉(zhuǎn)變穴店，規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大，泡孔之間呈現(xiàn)獨(dú)立分布拿穴。當(dāng)GCP達(dá)到0.8 MPa時(shí)泣洞，皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對(duì)較好的圓形形態(tài)，此時(shí)整體泡孔的變形較小默色。這是因?yàn)镚CP可以有效地降低泡孔在充模過(guò)程中受到的流動(dòng)剪切作用球凰，GCP值越大，泡孔在遷移過(guò)程中受到熔體壓力越大腿宰，泡孔受到熔體的約束力大呕诉，泡孔不易發(fā)生變形。GCP對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響GCP對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響如下圖所示吃度∷Υ欤可知，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%椿每；隨著GCP的增大伊者，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高，GCP為0.8 MPa時(shí)拖刃，升高至26.7%删壮。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贪绘，從63.7%下降到45.4%兑牡，這說(shuō)明GCP可以減小泡孔變形層，增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍税灌。對(duì)變形層的泡孔變形度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)均函，如下圖所示，泡孔的平均長(zhǎng)度隨著GCP的增加菱涤，整體呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)苞也，泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大，泡孔的變形度隨GCP的增大而減小粘秆，由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8 MPa下的0.304泡孔變形度如迟，即GCP可以減小泡孔長(zhǎng)度與寬度的差距，使變形區(qū)的泡孔變形程度減小。對(duì)不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)殷勘，見(jiàn)圖c此再，隨著GCP的增加，當(dāng)GCP為0.2 MPa時(shí)泡孔直徑略有減小玲销，但隨著GCP的進(jìn)一步增大输拇，泡孔直徑從36.09 μm增大到41.93 μm。這是因?yàn)镚CP的增大使得熔體的壓力也隨之增大贤斜，使得泡孔的成核臨界能壘升高策吠，泡孔的成核速率下降，泡孔在充模過(guò)程中受到流動(dòng)場(chǎng)的影響減弱瘩绒，更多的氣體在卸壓階段促進(jìn)泡孔的生長(zhǎng)猴抹，因此熔體壓力越大，泡孔直徑越大锁荔。GCP提高了充模時(shí)的熔體壓力洽糟，有效地降低了泡孔的變形，且隨著GCP的升高堕战，泡孔直徑增大坤溃，泡孔密度下降，發(fā)泡材料的質(zhì)量減少整體趨于不變嘱丢。結(jié)論隨著GCP從0增加至0.8 MPa薪介，熔體內(nèi)部的壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa，使充模過(guò)程中受流動(dòng)影響的泡孔數(shù)減小越驻，減小了泡孔受到的流動(dòng)剪切力汁政。隨著GCP的增大，泡孔變形層區(qū)域厚度所占比例從63.7%下降到45.4%缀旁，變形層的泡孔的變形度從0.530下降到0.304记劈，泡孔的平均長(zhǎng)度增大。GCP的增加有效地改善了泡孔形貌并巍，減小了泡孔變形層的CP增加了熔體流動(dòng)時(shí)的阻力目木，提高了注塑充模階段的熔體壓力，使得臨界成核點(diǎn)后移懊渡，泡孔的成核長(zhǎng)大在充模后進(jìn)行刽射，進(jìn)而改善了制品泡孔的形貌。

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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)合材料剃执，在滿足汽車(chē)零部件性能的同時(shí)誓禁，對(duì)零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)，目前在汽車(chē)零部件應(yīng)用上備受青睞肾档。文章主要介紹了PP-LGF在汽車(chē)儀表板輕量化方面的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀摹恰，詳細(xì)介紹了薄壁注塑辫继、物理發(fā)泡、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)概況俗慈，并展望了PP-LGF在儀表板上的應(yīng)用前景骇两。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展姜盈，汽車(chē)工業(yè)也得到了快速發(fā)展低千。然而，由此引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題也日益嚴(yán)重馏颂，通過(guò)汽車(chē)輕量化來(lái)降低油耗從而降低環(huán)境污染示血，已經(jīng)成為汽車(chē)行業(yè)的研究熱點(diǎn)，其中救拉，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(lái)也取得了較大進(jìn)展[1]难审。運(yùn)用復(fù)合材料來(lái)部分取代車(chē)身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)、外飾裝飾件是汽車(chē)輕量化的一種行之有效的方法亿絮。在眾多的復(fù)合材料中告喊，長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）以其低廉的價(jià)格、優(yōu)良的力學(xué)性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞派昧。與短玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-SGF）相比黔姜，PPLGF在強(qiáng)度、剛度蒂萎、翹曲度秆吵、耐疲勞、缺口沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢(shì)五慈，因此纳寂，使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車(chē)零部件可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)重量及成本的降低。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種泻拦，即熔融浸漬毙芜、溶液浸漬、粉末浸漬争拐、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝[2]腋粥，而在汽車(chē)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(zhǎng)度一般為8mm～15mm陆错，其中玻纖的含量可達(dá)20%～60%灯抛，粒子中玻纖的保留長(zhǎng)度可達(dá)1mm～3mm,如圖1所示，相較于玻纖保留長(zhǎng)度僅為0.2mm～0.4mm的PP-SGF材料音瓷，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)性能夹抗、抗沖擊性能绳慎、耐蠕變性能等特點(diǎn)，更加適合應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)性能要求較高的零部件。此外杏愤，如表1所示靡砌，隨著纖維含量的增加，PP-LGF的性能也隨之提高珊楼。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(chē)內(nèi)飾中的重要部件通殃，為提升汽車(chē)內(nèi)飾的感知質(zhì)量，中厕宗、高檔車(chē)型普遍會(huì)采用軟質(zhì)儀表板画舌，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)的主體部件已慢，同時(shí)也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu)曲聂，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材料佑惠，采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料朋腋，在滿足相關(guān)性能的同時(shí)，可提升儀表板吸能性能膜楷，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旭咽，從而降低儀表板骨架重量，推動(dòng)汽車(chē)內(nèi)飾輕量化赌厅。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑轻专、物理發(fā)泡、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面察蹲，介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應(yīng)用请垛。 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洽议，與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm～3.5mm壁厚的儀表板骨架相比宗收，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%亚兄。該工藝的投入成本較低混稽，重量?jī)?yōu)勢(shì)明顯。目前审胚，該工藝在國(guó)內(nèi)和國(guó)外合資品牌中匈勋，如吉利、大眾膳叨、上汽洽洁、福特等均有應(yīng)用，一般選擇PPLGF20材料菲嘴，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm饿自。然而汰翠，薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問(wèn)題，首先是該工藝的模具成本較高昭雌，使用薄壁注塑复唤，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烛卧。其次佛纫，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[3]总放，采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴(yán)重呈宇，尺寸穩(wěn)定性較差。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱(chēng)為MuCell 工藝间聊，它是以熱塑性材料為基體攒盈，通過(guò)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，并保持在高壓力下哎榴，然后型豁，通過(guò)開(kāi)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]尚蝌，該項(xiàng)技術(shù)早期由麻省理工學(xué)院發(fā)明迎变，1995年由美國(guó)Trexel公司將技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球商品化。MuCell 工藝優(yōu)勢(shì)為成型周期短飘言、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好衣形、翹曲低、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣姿鸿。MuCell工藝使用超臨界流體谆吴，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)注塑中的保壓階段苛预，縮短成型周期句狼，同時(shí)，可使壓力分布均勻热某，有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力腻菇，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)定性昔馋。另外筹吐，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕，微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充秘遏，降低材料密度丘薛，產(chǎn)品重量減輕，較同材質(zhì)實(shí)體垄提，重量可降低5%～10%榔袋。目前周拐，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝铡俐，骨架產(chǎn)品設(shè)計(jì)壁厚2.4mm凰兑，相較于實(shí)心材料重量降低了10%，此外审丘，長(zhǎng)城和大眾也有應(yīng)用于此項(xiàng)技術(shù)吏够。MuCell 工藝的缺點(diǎn)是一次性投入高，工藝難度大滩报，同時(shí)相關(guān)研究表明锅知，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%左右脓钾，基本滿足性能要求售睹，減重超過(guò)8%，機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降可训，不能滿足要求昌妹。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(kāi)模發(fā)泡工藝（core-back）（如圖2所示）握截，二者均是在注塑過(guò)程中飞崖，利用塑料粒子中加入的碳酸氫鈉和碳酸銨類(lèi)的無(wú)機(jī)發(fā)泡劑，受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體谨胞，使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)固歪，以降低材料密度，減輕產(chǎn)品重量[6]胯努。其中牢裳，core-back工藝因使用了二次開(kāi)模，相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡叶沛，發(fā)泡的倍率更高蒲讯，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多，產(chǎn)品的減重比更大恬汁。一般來(lái)說(shuō)伶椿，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%氓侧，具體根據(jù)退模行程決定脊另。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)约巷，減少產(chǎn)品翹曲變形偎痛，提升產(chǎn)品穩(wěn)定性，而且二次開(kāi)模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件独郎。目前踩麦，寶馬5系已在儀表板骨架上應(yīng)用了PP-LGF的core-back工藝枚赡，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%谓谦，此外大眾的部分車(chē)型也已使用模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡工藝贫橙。core-back工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴，開(kāi)模的周期較長(zhǎng)反粥，模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高卢肃，而且該工藝的技術(shù)難度較高，后期調(diào)試周期較長(zhǎng)才顿，產(chǎn)品的綜合成本較高莫湘。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郑气，減重效果低于薄壁注塑工藝幅垮，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝。圖2 二次開(kāi)模發(fā)泡示意

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年來(lái)綜合性能優(yōu)異尾组、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”忙芒，是聚合物泡沫材料中增長(zhǎng)速度快的品種。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)演怎，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)性突破匕争，成功開(kāi)發(fā)了高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料綠色制備過(guò)程的優(yōu)化和強(qiáng)化技術(shù)。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類(lèi)爷耀「噬＃化學(xué)發(fā)泡劑存在化學(xué)殘留、發(fā)泡過(guò)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(lèi)則對(duì)臭氧層有破壞作用歹叮，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)較高跑杭，烷烴類(lèi)發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑咆耿，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù)德谅，已被工信部列入我國(guó)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)萨螺、表面張力和黏度下降窄做、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慰技。丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結(jié)晶聚合物椭盏，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(wú)法保持完整泡孔吻商，可操作窗口窄掏颊。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。為了攻克這一難題乌叶，趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無(wú)錫會(huì)通盆偿、中石化北化院、浙江新恒泰准浴、鎮(zhèn)海煉化等單位事扭，在合適物料體系、可控工藝過(guò)程和高效工業(yè)裝備等方面開(kāi)展了超臨界CO2發(fā)泡聚丙烯的優(yōu)化兄裂、強(qiáng)化和工程化等系列工作句旱，形成了“適合超臨界CO2發(fā)泡的聚丙烯專(zhuān)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)新阳藻。趙玲介紹晰奖，在低于流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡，既可突破結(jié)晶的制約腥泥，又能保證發(fā)泡材料微孔結(jié)構(gòu)和外形尺寸穩(wěn)定成型匾南。基于這一發(fā)泡機(jī)制蛔外，他們開(kāi)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(zhuān)用料蛆楞，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。CO2變壓飽和提高了過(guò)程效率和發(fā)泡倍率夹厌，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)泡豹爹、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)矛纹、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)臂聋，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)。利用上述創(chuàng)新技術(shù)或南，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬(wàn)立方米模壓發(fā)泡裝置孩等，實(shí)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(wàn)~6萬(wàn)立方米的釜壓發(fā)泡裝置采够，生產(chǎn)效率提高25%肄方，成品率提高到99%以上，發(fā)泡專(zhuān)用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)蹬癌，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元权她、利稅1.09億元。此外逝薪，該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利8件隅要、實(shí)用新型專(zhuān)利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文。趙玲表示翼闽，超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng)拾徙，除聚丙烯外，還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn)感局，多種熱塑性聚合物及其復(fù)合材料的中試已經(jīng)完成尼啡。采用該技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專(zhuān)用料暂衡，除可應(yīng)用于汽車(chē)零部件和內(nèi)飾、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域崖瞭，還可滿足兒童玩具狂巢、食品、醫(yī)療书聚、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求唧领。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)域雌续，如新能源汽車(chē)動(dòng)力電池墊片斩个、5G通信微波中繼天線罩、高檔汽車(chē)音響振膜驯杜、防彈衣背板等受啥。