南京專業(yè)復(fù)合材料定制

塑料部件在國(guó)內(nèi)汽車上占重量的10%左右办铡，在國(guó)外汽車上達(dá)到了15%至20%。微孔發(fā)泡技術(shù)能使塑料部件的重量降低15%至30%琳要，廣泛應(yīng)用于儀表板寡具、電機(jī)支架、座位板稚补、空調(diào)風(fēng)罩童叠、門嵌飾板等內(nèi)外飾。聚丙烯使用量占比塑料部件50%以上课幕。讓汽車用上更多的塑料部件厦坛，還有很多功課可以開展。全球微孔發(fā)泡相關(guān)的專利申請(qǐng)乍惊，前三位為：美國(guó)杜秸、日本、德國(guó)污桦。Trexel公司的MuCell技術(shù)是目前為成熟亩歹、商品化為廣泛的微孔發(fā)泡技術(shù)，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)明專利凡橱。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亭姥。MuCell技術(shù)的核心即采用超臨界流體為發(fā)泡劑稼钩，發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔，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)达罗。聚丙烯微孔發(fā)泡微孔發(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)域坝撑，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競(jìng)相研究的主要課題之一。2018年粮揉，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)課題巡李。國(guó)內(nèi)微孔發(fā)泡材料注重原料技術(shù)研發(fā)。在高校方面扶认，北京化工大學(xué)在微孔發(fā)泡工藝的專利申請(qǐng)量上占有主要地位侨拦，主要發(fā)明人為楊衛(wèi)民課題組和何亞東課題組。楊衛(wèi)民課題組的研究方向主要是微孔發(fā)泡專用注射機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)辐宾，在專利申請(qǐng)方向上側(cè)重于改進(jìn)螺桿結(jié)構(gòu)和設(shè)置滲透釜來獲得聚合物熔體/超臨界氣體均相體系狱从。近期膨蛮，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)目斬獲上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。北京化工大學(xué)教授季研、教育部“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授楊衛(wèi)民敞葛，華東理工大學(xué)化工學(xué)院院長(zhǎng)、聯(lián)合化學(xué)反應(yīng)工程研究所所長(zhǎng)与涡、教育部“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授趙玲惹谐，兩位教授將出席“2020中國(guó)聚烯烴大會(huì)”，并介紹聚烯烴發(fā)泡技術(shù)與材料開發(fā)驼卖。國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢(shì)愈加顯著豺鼻，對(duì)汽車輕量化提出了更高要求。特別是在車市持續(xù)萎靡款慨、新能源汽車競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈的情況下儒飒，輕量化成為汽車產(chǎn)業(yè)從困境中突圍的重要方向。整車廠檩奠、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領(lǐng)域的布局桩了。汽車輕量化要求更高，對(duì)聚丙烯微孔發(fā)泡材料的需求正在進(jìn)一步放大埠戳！在這個(gè)領(lǐng)域有哪些新的進(jìn)展和要求井誉？有哪些新的技術(shù)研發(fā)？趙玲教授將在“2020中國(guó)聚烯烴大會(huì)”開講整胃。

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聚丙烯(PP)珠粒發(fā)泡材料具有優(yōu)異的耐熱颗圣、隔音、抗沖擊以及耐化學(xué)腐蝕等性能屁使，近年來被廣泛應(yīng)用在包裝在岂、建筑、汽車等行業(yè)蛮寂。PP在其熔點(diǎn)溫度附近的熔體強(qiáng)度會(huì)急劇下降蔽午，低熔體強(qiáng)度導(dǎo)致其難以得到好的泡孔結(jié)構(gòu)，所以PP珠粒發(fā)泡的技術(shù)難度大酬蹋，目前只有少數(shù)國(guó)家掌握了PP珠粒發(fā)泡的技術(shù)及老，因此PP珠粒發(fā)泡的研究受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。文中從制備工藝范抓、發(fā)泡裝備骄恶、性能改進(jìn)、表征方法等方面綜述了近年來國(guó)內(nèi)外PP珠粒發(fā)泡的研究動(dòng)態(tài)匕垫，并對(duì)該領(lǐng)域今后的研究方向進(jìn)行了展望聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯(PP)珠粒發(fā)泡材料具有質(zhì)輕僧鲁、抗沖緩震、耐腐蝕、隔熱隔音等優(yōu)良的特性悔捶，與傳統(tǒng)的直接成型工藝相比铃慷，PP珠粒發(fā)泡的優(yōu)勢(shì)在于它的自由成型性，發(fā)泡珠粒均勻的尺寸與穩(wěn)定的發(fā)泡倍率使其非常適合模塑成型蜕该，可以生產(chǎn)具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)以及高維尺寸精度的制品犁柜。早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的珠粒發(fā)泡產(chǎn)品是聚苯乙烯 發(fā)泡珠粒(EPS)，其次是聚乙烯發(fā)泡珠粒(EPE)與聚丙烯發(fā)泡珠粒(EPP)堂淡。其中馋缅，EPP的熱穩(wěn)定性要優(yōu)于EPE，抗沖擊性能要優(yōu)于 EPS绢淀，此外其耐老化萤悴、耐腐蝕性也非常優(yōu)異，是非常環(huán)保的材料皆的，因此 EPP被廣泛應(yīng)用于包裝覆履、建筑、汽車等行業(yè)费薄，特別是在汽車行業(yè) 的需求增長(zhǎng)十分迅速硝全。鑒于世界各國(guó)對(duì)EPP材料研究的重視，本文從EPP的生產(chǎn)工藝楞抡、裝備伟众、性能改進(jìn)以及表征手段等方面介紹了近年來EPP的研究進(jìn)展與動(dòng)態(tài)。 聚丙烯發(fā)泡珠粒制備聚丙烯發(fā)泡機(jī)理 PP 珠粒發(fā)泡的機(jī)理為過飽和氣體法召廷。如下圖所示凳厢，注入的發(fā)泡劑在高溫或高壓環(huán)境下溶解在聚合物熔體中形成飽和的均相體系，然后通過快速卸壓或者溫度驟升造成熱力學(xué)的不穩(wěn)定來形成過飽和體系竞慢，這個(gè)階段中PP基體與溶解在其中發(fā)泡劑發(fā)生相分離先紫，氣泡開始成核并大量生長(zhǎng)，穩(wěn)定后經(jīng)冷卻定型成為發(fā)泡珠粒梗顺。聚丙烯發(fā)泡珠粒的生產(chǎn)方法目前工業(yè)化生產(chǎn)EPP的工藝有2種:一種是反應(yīng)釜法泡孩，反應(yīng)釜法也是目前應(yīng)用廣泛的EPP的工業(yè)化生產(chǎn)工藝;另一種是擠出法工藝，相對(duì)于工藝成熟的反應(yīng)釜法而言寺谤，擠出法目前工業(yè)化并不廣泛。反應(yīng)釜法: 反應(yīng)釜法是將 PP 顆粒與助劑混合 造粒后放入反應(yīng)釜中吮播，升高溫度并通入物理發(fā)泡劑使釜內(nèi)壓力升高变屁，在一定的發(fā)泡溫度下保壓一段時(shí)間后打開泄壓閥門快速卸壓即得到發(fā)泡珠粒。根據(jù)反應(yīng)釜 中分散介質(zhì)的不同意狠，又可分為無水法與有水法2種:前者的反應(yīng)釜中不加入液體的分散介質(zhì)粟关，PP顆粒會(huì)堆積在一起使發(fā)泡劑難以均勻溶解到每個(gè)顆粒中，所以為了使發(fā)泡劑更好地溶解环戈，釜內(nèi)壓力一般需要在10MPa以上;后者是先將PP顆粒分散在水中闷板，發(fā)泡劑能均勻溶解在PP 顆粒中澎灸，所需壓力約2～6MPa。反應(yīng)釜法的優(yōu)點(diǎn)是工藝條件容易控制遮晚、發(fā)泡倍率高性昭、泡孔結(jié)構(gòu)好、可二次發(fā)泡县遣，缺點(diǎn)是間歇式生產(chǎn)導(dǎo)致成本較高糜颠。有專利介紹此生產(chǎn)工藝能夠生產(chǎn)密度低于 0.045 g/cm3、平均泡孔直徑為 200μm的EPP萧求。這種方法是將尺寸均一的顆粒加入反應(yīng)釜中其兴，升溫到稍低于發(fā)泡的溫度，保溫一段時(shí)間后再升溫到發(fā)泡溫度夸政，繼續(xù)保溫一段時(shí)間元旬，打開高壓釜放出分散體到大氣中，放出物料的同時(shí)繼續(xù)通入氮?dú)馐垢袎毫Ρ３衷诜懦鑫锪锨暗膲毫κ匚省：髮⒌玫降陌l(fā)泡珠粒洗滌匀归、離心分離后在空氣中靜置老化，這是目前工業(yè)化成熟的EPP生產(chǎn)工藝酪碘。改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)也能在一定程度上改善EPP的性能朋譬。Hossieny等采用 CO2為發(fā)泡劑用下圖中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備制備了 EPP，該設(shè)備在反應(yīng)釜下端加裝了一個(gè)排料口模兴垦，卸壓時(shí)PP通過排料口模進(jìn)入收集裝置中徙赢，實(shí)驗(yàn)研究了發(fā)泡過程中的泡孔形態(tài)與熔融、結(jié)晶行為以及口模長(zhǎng)度對(duì)發(fā)泡倍率的影響探越。結(jié)果表明狡赐，由于熔融雙峰中的高溫熔融峰區(qū)域焓值的減少，增加飽和壓力會(huì)提高發(fā)泡珠粒的體積膨脹比钦幔，密度降低;而增加口模的長(zhǎng)度則會(huì)減小其體積膨脹比枕屉，密度增加。國(guó)內(nèi)武漢德冠新材科技有限公司開發(fā)出了實(shí)驗(yàn)室用商品化的釜壓發(fā)泡系統(tǒng)鲤氢，發(fā)泡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分反應(yīng)釜與收集釜搀擂，資料顯示能制備出發(fā)泡倍率8～60倍的發(fā)泡珠粒。如何拓寬PP的發(fā)泡溫度區(qū)間以及壓縮釜壓發(fā)泡流程的時(shí)間也是研究的重點(diǎn)方向卷玉。丁杰等采用CO2 作發(fā)泡劑哨颂，用下圖中的無水法發(fā)泡裝置制備了小泡孔直徑為 9.55μm，泡孔密度小于1.5×109cm-3的EPP相种。其工藝改進(jìn)在于在降溫到發(fā)泡溫度的過程中保持釜內(nèi)飽和壓力不變威恼，恒溫一段時(shí)間后再放出珠粒進(jìn)行冷卻，其PP的發(fā)泡溫度區(qū)間約50℃，工藝流程時(shí)間約為 2.5 h箫措。反應(yīng)釜法重要的工藝在于要使發(fā)泡劑能充分溶解到 PP顆粒中腹备，所以其關(guān)鍵控制條件有反應(yīng)釜的溫度、壓力以及保壓時(shí)間等斤蔓，適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)保壓時(shí)間與增大壓力能有效促進(jìn)發(fā)泡劑的溶解植酥。目前反應(yīng)釜法的工 藝已經(jīng)比較成熟，但其高成本也限制了 EPP 的廣泛應(yīng) 用附迷，探索新的生產(chǎn)工藝條件和生產(chǎn)裝備來降低其成本是今后研究所需解決的問題惧互。擠出法: 擠出法生產(chǎn)EPP是在傳統(tǒng)擠出發(fā)泡 裝置后連接一個(gè)水下切粒裝置，如下圖喇伯。PP顆粒與發(fā)泡劑等助劑經(jīng)過擠出機(jī)均勻混合后在口模出口處由于壓力驟降而發(fā)泡喊儡，發(fā)泡的材料通過水下切粒裝置被切割定型成尺寸均一的發(fā)泡珠粒。擠出法可連續(xù)生產(chǎn)稻据、效率高艾猜、珠粒尺寸均勻，缺點(diǎn)是生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)難以控制捻悯，此外由于PP在溫度低于熔點(diǎn)時(shí)幾乎不流動(dòng)匆赃，而當(dāng)溫度高于熔點(diǎn)后，熔體強(qiáng)度又急劇下降今缚，所以適宜的發(fā)泡溫度區(qū)間很窄(約為4℃)算柳，擠 出法對(duì) PP 的熔體強(qiáng)度要求較高，一般要用改性的熔體強(qiáng)度較高的 PP姓言，這些缺點(diǎn)限制了擠出法的應(yīng)用與發(fā) 展瞬项。擠出法生產(chǎn)是目前也有比較成熟的擠出法生產(chǎn)工藝。采用丁烷作發(fā)泡劑何荚，高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)為原料囱淋，可以生產(chǎn)發(fā)泡倍率約60倍，直徑為3～5mm餐塘，密度為15～100kg/m3的EPP妥衣，便由于后期成型蒸汽壓力較大，而大規(guī)模推廣受到限制戒傻。在PP中加入無機(jī)填料能夠增強(qiáng) PP 的熔體強(qiáng)度税手，得到更好的泡孔結(jié)構(gòu)，從而改進(jìn)EPP的性能需纳。Nofar等采用5%的超臨界CO2作發(fā)泡劑冈止，用單螺桿擠出發(fā)泡加入了納米粘土的均聚線性聚丙烯(LPP)，得 到了發(fā)泡倍率為20倍候齿，泡孔密度為108～109cm-3的發(fā)泡材料。實(shí)驗(yàn)表明，納米粘土的加入不但能夠顯著改善LPP的熔體強(qiáng)度慌盯，降低其擠出發(fā)泡的工藝難度周霉，還能夠增加氣泡成核點(diǎn)，誘導(dǎo)發(fā)生異相成核亚皂，從而得到泡孔密度俱箱、體積膨脹比都較大的 EPP。采用雙階擠系統(tǒng)能夠使PP與發(fā)泡劑得到更好的塑化與混合灭必，此外還能夠更好的控制擠出發(fā)泡過程中各階段的溫度狞谱，缺點(diǎn)是設(shè)備成本較高。Lee等采用下圖中的雙階擠出系統(tǒng)禁漓，用不同劑量的超臨界 CO2(Wt=1%跟衅、3%、5%)作發(fā)泡劑擠出發(fā)泡非交聯(lián)的HMSPP播歼，研究表明伶跷，擠出發(fā)泡的倍率與熔體溫度呈“山”形關(guān)系，此外終的泡孔密度與發(fā)泡倍率會(huì)隨著釋壓速率的增大而增加秘狞。另外叭莫，隨著CO2 注入量的增加，聚丙烯發(fā)泡材料的體積膨脹比增加烁试，但泡孔密度則是先增大后減小雇初。擠出法生產(chǎn) EPP作為連續(xù)、高效的生產(chǎn)工藝减响，是今后 EPP生產(chǎn)的發(fā)展方向靖诗。目前需要解決的問題在與開發(fā)適用于擠出發(fā)泡的低成本高熔體強(qiáng)度的PP，此外新型物理發(fā)泡劑超臨界 CO2的應(yīng)用也是今后的發(fā) 展方向辩蛋，超臨界流體發(fā)泡劑的高溶解性可以縮短聚合物/氣體體系的飽和時(shí)間呻畸，增加成核密度，得到微孔的發(fā)泡材料悼院。其中超臨界CO2的實(shí)現(xiàn)條件(tc=30.98℃伤为，pc=7.4MPa)是接近聚丙烯發(fā)泡條件的超臨界流體發(fā)泡劑，此外其還具有無毒据途、不易燃绞愚、化學(xué)惰性等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到了廣泛的關(guān)注颖医，是替代傳統(tǒng)化學(xué)發(fā)泡劑的選擇位衩。丙烯發(fā)泡珠粒改性 PP 泡沫材料由于使用場(chǎng)合的不同，對(duì)性能的要求也不同熔萧，例如包裝材料需要良好的抗沖緩震性能糖驴，建筑材料則需要良好的隔音僚祷、隔熱性能，而汽車部件則需要更好的剛性等贮缕，通常需要對(duì)EPP的性能進(jìn)行改進(jìn)來適 應(yīng)不同的需求辙谜。改進(jìn)EPP性能的方法有2種:一是改進(jìn)生產(chǎn)工藝，二是對(duì) PP 原料進(jìn)行改性感昼。前者主要是通過改進(jìn)生產(chǎn)中的工藝流程装哆、控制條件或者發(fā)泡裝備等來改進(jìn) EPP 的性能，這些手段可以有效地調(diào)節(jié) EPP 的結(jié)構(gòu)與形態(tài)定嗓，有利于得到泡孔直徑更小蜕琴、發(fā)泡倍率越大的產(chǎn)品，但由于對(duì)材料本身的改變不大宵溅，所以對(duì) EPP力學(xué)性能的改善作用有限;而后者則是通過改性PP原料 進(jìn)而改進(jìn)終的 EPP 產(chǎn)品的性能凌简，PP 的改性方法主要有化學(xué)交聯(lián)、物理共混层玲、熔融支化等号醉，通過對(duì)原料的改性，不但能夠提高其熔體強(qiáng)度辛块、降低其發(fā)泡難度畔派、得到更好的泡孔結(jié)構(gòu)，同時(shí)也能有目的地改進(jìn)EPP的力學(xué)性能润绵，所以 PP 的改性也是目前研究的熱門方向线椰。為了提高EPP的發(fā)泡倍率與彈性、改善其緩沖性能尘盼，有企業(yè)改進(jìn)了釜壓生產(chǎn)工藝憨愉。首先在顆粒從反應(yīng)釜中放出之前提高釜內(nèi)的壓力，其次是將顆粒從反應(yīng)釜中放出的同時(shí)使其與飽和蒸汽充分接 觸;前者使顆粒的受力增加卿捎，避免了顆粒在管道中粘結(jié)配紫，此外反應(yīng)釜內(nèi)蒸汽的閃蒸作用有助于顆粒的進(jìn)一步膨脹，后者會(huì)使顆粒的冷卻速率變緩午阵，顆粒表面與內(nèi) 部充分冷卻凝固躺孝，提高珠粒的尺寸穩(wěn)定性。此工藝可以制備密度為 0.11～0.30g/cm3 底桂，發(fā)泡倍率為30～60植袍，閉孔含量為90% ，泡孔尺寸為150～300μm的EPP籽懦。將 PP 與無機(jī)物或者某些塑料基體共混是常用 的改性方法于个，丁杰等研究了納米碳酸鈣的加入對(duì) EPP 的影響，納米碳酸鈣的比表面積大暮顺，在發(fā)泡過程在 能起到異相成核的作用厅篓，從而使 EPP 的泡孔密度增大秀存，泡孔直徑減小;但同時(shí)也會(huì)使 PP 的發(fā)泡溫度區(qū)間 變窄。Zhang 等分別用 3 種多官能團(tuán)單體--己二醇二丙烯酸酯(HDDA)贷笛、三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC) 與季戊四醇四甲基丙烯酸酯(PETMA)來改性聚丙烯应又，并用偶氮二甲酰胺(AC)作發(fā)泡劑發(fā)泡改性 PP。實(shí)驗(yàn) 表明三者都能使聚丙烯出現(xiàn)接枝或者交聯(lián)結(jié)構(gòu)從而增 強(qiáng)線性聚丙烯的熔體強(qiáng)度乏苦，對(duì)比而言，HDDA 改性的聚丙烯發(fā)泡效果尤筐，其泡孔的結(jié)構(gòu)尺寸以及發(fā)泡倍率都較好汇荐。

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塑料化工研究發(fā)展至今，已合成出上千種高分子材料盆繁，其中具有工業(yè)價(jià)值的僅百余種掀淘，塑料常用的樹脂原料90%以上集中在五大通用樹脂（PE、PP油昂、PVC革娄、PS、ABS）冕碟，目前再繼續(xù)合成大批新的高分子材料難度很大拦惋，既不經(jīng)濟(jì)也不現(xiàn)實(shí)。在聚乙烯安寺、聚丙烯塑料改性是目前高分子材料未來發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域厕妖，龍樸君整理了這部分的相關(guān)信息，供大家參考挑庶。深入研究聚合物組成言秸、結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)有的塑料進(jìn)行改性迎捺，以制造適用的塑料新材料举畸，已成為發(fā)展塑料工業(yè)的有效途徑之一，全球的改性塑料行業(yè)也因此在近年內(nèi)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展凳枝。關(guān)于改性的基礎(chǔ)知識(shí)在通用塑料和工程塑料的基礎(chǔ)上抄沮，通過物理、化學(xué)范舀、機(jī)械等方式合是，經(jīng)過填充、共混锭环、增強(qiáng)等加工方法聪全，改善塑料的性能或增加功能，對(duì)塑料的阻燃性辅辩、強(qiáng)度难礼、抗沖擊性娃圆、韌性等機(jī)械性能得到改善和提高，使得塑料能適用在特殊的電蛾茉、磁讼呢、光、熱等環(huán)境條件下谦炬。從原料樹脂的生產(chǎn)到多種規(guī)格及品種的改性塑料母料的生產(chǎn)悦屏，改性技術(shù)廣泛應(yīng)用于幾乎所有的塑料制品的原材料與成型加工過程中。如塑料的外觀键思、透明性础爬、密度、精度吼鳞、加工性看蚜、機(jī)械性能、化學(xué)性能赔桌、電磁性能供炎、耐腐蝕性能、耐老化性疾党、耐磨性音诫、硬度、熱性能仿贬、阻燃性纽竣、阻隔性等方面。為了降低塑料制品的成本茧泪、改善性能蜓氨、提高功能，都離不開塑料改性技術(shù)队伟。如何進(jìn)行聚乙烯的改性穴吹？1、不同密度的聚乙烯的共混改性由于市場(chǎng)上的專用原料較少和供應(yīng)的不平衡嗜侮，促進(jìn)了共混改性技術(shù)的發(fā)展港令。根據(jù)不同的吹塑中空制品的性能要求，可以通過調(diào)整低锈颗、高密度聚乙烯在配方中的不同比例來滿足要求顷霹。一般說來，小型制品击吱、要求較軟的制品淋淀、盛放化學(xué)藥品、洗滌劑之類的容器覆醇，低密度聚乙烯的比例應(yīng)該高些朵纷，高密度聚乙烯的比例應(yīng)該低些炭臭。當(dāng)然，并不是所有的低袍辞、高密度聚乙烯都能用于吹塑中空制品鞋仍，應(yīng)該從市場(chǎng)上選擇能用于吹塑的塑料材料，并通過改進(jìn)配方設(shè)計(jì)搅吁，使制品的性能價(jià)格比達(dá)到優(yōu)威创。2、不同分子量的高密度聚乙烯共混改性對(duì)于同為高密度聚乙烯材料來說似芝，即使同為可用于吹塑成型的那婉，可能在密度上相差無幾，但從分子量上來說党瓮，差別可能較大。樹脂牌號(hào)手冊(cè)上一般對(duì)材料的分子量都沒有標(biāo)出盐类，而從融體指數(shù)上大致可以看出寞奸。在擠出吹塑中空制品時(shí)，隨著所用吹塑級(jí)的分子量的提高在跳，熔體強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)提高枪萄，同時(shí)制品的機(jī)械性能也會(huì)提高。但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)猫妙，當(dāng)分子量提高到一定程度后瓷翻，熔體強(qiáng)度和擠出速率反而有下降的趨勢(shì)。出現(xiàn)這種情況后割坠，對(duì)制品的正常生產(chǎn)將造成不同程度的負(fù)面影響齐帚，有時(shí)甚至?xí)l(fā)安全事故。制品加工時(shí)彼哼，出現(xiàn)分子量提高对妄，熔體強(qiáng)度和擠出速率下降的情況，這與擠出機(jī)螺桿和進(jìn)料段設(shè)計(jì)有較大的關(guān)系敢朱。雖然在設(shè)備上改進(jìn)可以取得較為明顯的效果剪菱，但從材料配方上進(jìn)行改進(jìn)更能取得當(dāng)期實(shí)效和減少設(shè)備改造的投資。將不同分子量拴签、不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的聚乙烯按比例共混孝常，對(duì)于改善材料的分子量分布和材料內(nèi)微量添加劑元素的分布大有好處。將它用于擠出吹塑, 往往容易收到較好的效果蚓哩。從制品的化學(xué)性能构灸，機(jī)械性能及生產(chǎn)中的各項(xiàng)工藝性出發(fā)，可以比較自由的設(shè)計(jì)出各種不同的配方杖剪，來滿足各種不同的要求冻押，往往還可達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的驰贷。3、不同品種塑料的共混改性在工廠的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)當(dāng)中洛巢，往往由于種種原因的限制括袒，還會(huì)有許多不同的要求。比如說采用一些分子量較低的材料來代替分子量較高的塑料原料稿茉，不但是市場(chǎng)供應(yīng)狀況的限制锹锰，還有可能是制造成本的要求，比如漓库，在HDPE中加人一定量的PP恃慧，就能有效的改善的剛性，而且不會(huì)影響的沖擊強(qiáng)度渺蒿。加入的比例需要根據(jù)產(chǎn)品的要求來確定痢士。4、高密度聚乙烯的填充改性技術(shù)在加工塑料制品時(shí)茂装，適當(dāng)?shù)募尤敫鞣N不同的填充劑怠蹂，不但可以提高塑料制品的剛度和硬度，同時(shí)也可以大幅度的降低原料成本少态。單就降低成本這點(diǎn)出發(fā)城侧，對(duì)許多附加值低的產(chǎn)品來說，就值得作深入的研究彼妻。就近幾年來塑料制品加工廠填充改性的情況來看嫌佑，技術(shù)層次普遍較低。

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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)合材料侨歉，在滿足汽車零部件性能的同時(shí)屋摇，對(duì)零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)，目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞为肮。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)狀摊册，詳細(xì)介紹了薄壁注塑、物理發(fā)泡颊艳、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)概況茅特，并展望了PP-LGF在儀表板上的應(yīng)用前景。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來棋枕，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展白修，汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展。然而重斑，由此引發(fā)的環(huán)境問題也日益嚴(yán)重兵睛，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)，其中祖很，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]笛丙。運(yùn)用復(fù)合材料來部分取代車身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法假颇。在眾多的復(fù)合材料中胚鸯，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笨鸡。與短玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-SGF）相比姜钳，PPLGF在強(qiáng)度、剛度形耗、翹曲度哥桥、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)激涤，因此拟糕，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。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種倦踢，即熔融浸漬已卸、溶液浸漬、粉末浸漬硼一、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)用的為熔融浸漬法梦抢。熔融浸漬法生產(chǎn)的PP-LGF粒子的長(zhǎng)度一般為8mm～15mm般贼，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所示奥吩，相較于玻纖保留長(zhǎng)度僅為0.2mm～0.4mm的PP-SGF材料哼蛆，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)性能霞赫、抗沖擊性能腮介、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端衰。此外叠洗，如表1所示，隨著纖維含量的增加旅东，PP-LGF的性能也隨之提高灭抑。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)量抵代，中腾节、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。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件案腺，同時(shí)也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu)庆冕，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材料劈榨，采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料访递，在滿足相關(guān)性能的同時(shí)，可提升儀表板吸能性能鞋既，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力九，從而降低儀表板骨架重量，推動(dòng)汽車內(nèi)飾輕量化邑闺。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑跌前、物理發(fā)泡、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面陡舅，介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應(yīng)用抵乓。 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靶衍，與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm～3.5mm壁厚的儀表板骨架相比灾炭，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%颅眶。該工藝的投入成本較低蜈出，重量?jī)?yōu)勢(shì)明顯。目前涛酗，該工藝在國(guó)內(nèi)和國(guó)外合資品牌中铡原，如吉利、大眾商叹、上汽燕刻、福特等均有應(yīng)用，一般選擇PPLGF20材料剖笙，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm卵洗。然而，薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問題弥咪，首先是該工藝的模具成本較高过蹂，使用薄壁注塑，成型模具需要采用熱流道設(shè)計(jì)酪夷，熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高榴啸。其次，注塑工藝管控和注塑精度要求高晚岭，因?yàn)镻P-LGF中長(zhǎng)玻纖分布的各向異性[3]鸥印，采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴(yán)重勋功，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 工藝库说，它是以熱塑性材料為基體狂鞋，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，并保持在高壓力下潜的，然后骚揍，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]啰挪，該項(xiàng)技術(shù)早期由麻省理工學(xué)院發(fā)明信不，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)為成型周期短亡呵、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好抽活、翹曲低、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣锰什。MuCell工藝使用超臨界流體下硕，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)注塑中的保壓階段汁胆，縮短成型周期梭姓，同時(shí)，可使壓力分布均勻嫩码，有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力誉尖，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)定性铸题。另外释牺，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕，微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充回挽，降低材料密度，產(chǎn)品重量減輕猩谊，較同材質(zhì)實(shí)體千劈，重量可降低5%～10%。目前牌捷，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝墙牌，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%暗甥，此外喜滨，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)是一次性投入高撤防，工藝難度大虽风，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)，產(chǎn)品性能會(huì)下降10%左右辜膝，基本滿足性能要求无牵，減重超過8%，機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降厂抖，不能滿足要求茎毁。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）忱辅，二者均是在注塑過程中七蜘，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墙懂，使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)橡卤，以降低材料密度，減輕產(chǎn)品重量[6]垒在。其中蒜魄，core-back工藝因使用了二次開模，相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡场躯，發(fā)泡的倍率更高谈为，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多，產(chǎn)品的減重比更大踢关。一般來說伞鲫，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%签舞，具體根據(jù)退模行程決定秕脓。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)儒搭，減少產(chǎn)品翹曲變形吠架，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搂鲫。目前傍药，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魂仍，重量降低了約40%拐辽，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)泡劑較貴擦酌，開模的周期較長(zhǎng)俱诸，模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高，而且該工藝的技術(shù)難度較高赊舶，后期調(diào)試周期較長(zhǎng)睁搭，產(chǎn)品的綜合成本較高赶诊。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介袜，減重效果低于薄壁注塑工藝甫何，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝。圖2 二次開模發(fā)泡示意