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核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)：1绳泉、技術(shù)創(chuàng)新：·成套設(shè)備：自主研發(fā)的超臨界CO2微孔發(fā)泡成套裝備，將化學(xué)工程的技術(shù)手段應(yīng)用于聚合物加工姆泻×憷遥·適用性好：工藝適用于多種聚合物材料的微孔發(fā)泡(PP、PA拇勃、TPU四苇、TPAE、PVDF…)方咆≡乱福·控制確：通過宏觀工藝參數(shù)(溫度、壓力)的確控制瓣赂，實(shí)現(xiàn)了對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)的確控制榆骚。2、性能優(yōu)勢(shì)：·多類別：從彈性體到工程塑料的多種聚合物輕量化材料產(chǎn)品 煌集〖酥·高性能：充分發(fā)揮多孔結(jié)構(gòu)作用能并配合材料的功能化改性，實(shí)現(xiàn)材料的高性能化 苫纤〉锬疲·輕量化：低密度(min) 30kg/m3 。重環(huán)保：純物理發(fā)泡卷拘，制程清潔環(huán)保喊废，產(chǎn)品安全無毒。聚丙烯微孔發(fā)泡已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的產(chǎn)品種類：1栗弟、M-PP：聚丙烯微孔發(fā)泡板材2操禀、M-PVDF：聚偏氟乙烯微孔發(fā)泡板材3、M-PA12：尼龍12微孔發(fā)泡板材4横腿、M-TPU：熱塑性聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡板材5颓屑、M-TPEE：熱塑性聚酯彈性體微孔發(fā)泡板材6斤寂、M-PEBA：熱塑性聚酰胺彈性體微孔發(fā)泡板材

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聚丙烯(PP)珠粒發(fā)泡材料具有優(yōu)異的耐熱、隔音揪惦、抗沖擊以及耐化學(xué)腐蝕等性能遍搞，近年來被廣泛應(yīng)用在包裝、建筑器腋、汽車等行業(yè)溪猿。PP在其熔點(diǎn)溫度附近的熔體強(qiáng)度會(huì)急劇下降，低熔體強(qiáng)度導(dǎo)致其難以得到好的泡孔結(jié)構(gòu)纫塌，所以PP珠粒發(fā)泡的技術(shù)難度大诊县，目前只有少數(shù)國(guó)家掌握了PP珠粒發(fā)泡的技術(shù)，因此PP珠粒發(fā)泡的研究受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注措左。文中從制備工藝依痊、發(fā)泡裝備、性能改進(jìn)怎披、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)胸嘁，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、抗沖緩震凉逛、耐腐蝕性宏、隔熱隔音等優(yōu)良的特性，與傳統(tǒng)的直接成型工藝相比状飞，PP珠粒發(fā)泡的優(yōu)勢(shì)在于它的自由成型性毫胜，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，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诬辈。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)酵使，其次是聚乙烯發(fā)泡珠粒(EPE)與聚丙烯發(fā)泡珠粒(EPP)。其中自晰，EPP的熱穩(wěn)定性要優(yōu)于EPE凝化，抗沖擊性能要優(yōu)于 EPS，此外其耐老化酬荞、耐腐蝕性也非常優(yōu)異搓劫，是非常環(huán)保的材料，因此 EPP被廣泛應(yīng)用于包裝混巧、建筑枪向、汽車等行業(yè)，特別是在汽車行業(yè) 的需求增長(zhǎng)十分迅速咧党。鑒于世界各國(guó)對(duì)EPP材料研究的重視秘蛔，本文從EPP的生產(chǎn)工藝、裝備、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)深员。 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)理為過飽和氣體法负蠕。如下圖所示，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倦畅，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遮糖，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，氣泡開始成核并大量生長(zhǎng)叠赐，穩(wěn)定后經(jīng)冷卻定型成為發(fā)泡珠粒欲账。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，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芭概，相對(duì)于工藝成熟的反應(yīng)釜法而言赛不，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)釜中罢洲，升高溫度并通入物理發(fā)泡劑使釜內(nèi)壓力升高踢故，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)的不同奏路，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)畴椰，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)顆粒中臊诊，所以為了使發(fā)泡劑更好地溶解鸽粉，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，發(fā)泡劑能均勻溶解在PP 顆粒中抓艳，所需壓力約2～6MPa触机。反應(yīng)釜法的優(yōu)點(diǎn)是工藝條件容易控制、發(fā)泡倍率高玷或、泡孔結(jié)構(gòu)好儡首、可二次發(fā)泡，缺點(diǎn)是間歇式生產(chǎn)導(dǎo)致成本較高偏友。有專利介紹此生產(chǎn)工藝能夠生產(chǎn)密度低于 0.045 g/cm3蔬胯、平均泡孔直徑為 200μm的EPP。這種方法是將尺寸均一的顆粒加入反應(yīng)釜中位他，升溫到稍低于發(fā)泡的溫度氛濒，保溫一段時(shí)間后再升溫到發(fā)泡溫度，繼續(xù)保溫一段時(shí)間鹅髓，打開高壓釜放出分散體到大氣中舞竿，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Α：髮⒌玫降陌l(fā)泡珠粒洗滌窿冯、離心分離后在空氣中靜置老化骗奖，這是目前工業(yè)化成熟的EPP生產(chǎn)工藝。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。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执桌，該設(shè)備在反應(yīng)釜下端加裝了一個(gè)排料口模鄙皇，卸壓時(shí)PP通過排料口模進(jìn)入收集裝置中，實(shí)驗(yàn)研究了發(fā)泡過程中的泡孔形態(tài)與熔融仰挣、結(jié)晶行為以及口模長(zhǎng)度對(duì)發(fā)泡倍率的影響育苟。結(jié)果表明，由于熔融雙峰中的高溫熔融峰區(qū)域焓值的減少椎木，增加飽和壓力會(huì)提高發(fā)泡珠粒的體積膨脹比违柏，密度降低;而增加口模的長(zhǎng)度則會(huì)減小其體積膨脹比，密度增加香椎。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)漱竖，發(fā)泡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分反應(yīng)釜與收集釜，資料顯示能制備出發(fā)泡倍率8～60倍的發(fā)泡珠粒畜伐。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)方向馍惹。丁杰等采用CO2 作發(fā)泡劑，用下圖中的無水法發(fā)泡裝置制備了小泡孔直徑為 9.55μm玛界，泡孔密度小于1.5×109cm-3的EPP万矾。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，恒溫一段時(shí)間后再放出珠粒進(jìn)行冷卻慎框，其PP的發(fā)泡溫度區(qū)間約50℃良狈，工藝流程時(shí)間約為 2.5 h。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顆粒中笨枯，所以其關(guān)鍵控制條件有反應(yīng)釜的溫度薪丁、壓力以及保壓時(shí)間等，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)泡劑的溶解馅精。目前反應(yīng)釜法的工 藝已經(jīng)比較成熟严嗜，但其高成本也限制了 EPP 的廣泛應(yīng) 用，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洲敢。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)水下切粒裝置漫玄，如下圖。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)泡压彭，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)泡珠粒睦优。擠出法可連續(xù)生產(chǎn)、效率高哮塞、珠粒尺寸均勻刨秆，缺點(diǎn)是生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)難以控制，此外由于PP在溫度低于熔點(diǎn)時(shí)幾乎不流動(dòng)忆畅，而當(dāng)溫度高于熔點(diǎn)后衡未，熔體強(qiáng)度又急劇下降尸执，所以適宜的發(fā)泡溫度區(qū)間很窄(約為4℃)，擠 出法對(duì) PP 的熔體強(qiáng)度要求較高缓醋，一般要用改性的熔體強(qiáng)度較高的 PP如失，這些缺點(diǎn)限制了擠出法的應(yīng)用與發(fā) 展。擠出法生產(chǎn)是目前也有比較成熟的擠出法生產(chǎn)工藝送粱。采用丁烷作發(fā)泡劑褪贵，高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)為原料，可以生產(chǎn)發(fā)泡倍率約60倍抗俄，直徑為3～5mm脆丁，密度為15～100kg/m3的EPP，便由于后期成型蒸汽壓力較大动雹，而大規(guī)模推廣受到限制槽卫。在PP中加入無機(jī)填料能夠增強(qiáng) PP 的熔體強(qiáng)度，得到更好的泡孔結(jié)構(gòu)胰蝠，從而改進(jìn)EPP的性能歼培。Nofar等采用5%的超臨界CO2作發(fā)泡劑，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)茸塞，得 到了發(fā)泡倍率為20倍躲庄，泡孔密度為108～109cm-3的發(fā)泡材料。實(shí)驗(yàn)表明钾虐，納米粘土的加入不但能夠顯著改善LPP的熔體強(qiáng)度噪窘，降低其擠出發(fā)泡的工藝難度，還能夠增加氣泡成核點(diǎn)禾唁，誘導(dǎo)發(fā)生異相成核效览，從而得到泡孔密度无切、體積膨脹比都較大的 EPP荡短。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，此外還能夠更好的控制擠出發(fā)泡過程中各階段的溫度哆键，缺點(diǎn)是設(shè)備成本較高掘托。Lee等采用下圖中的雙階擠出系統(tǒng)，用不同劑量的超臨界 CO2(Wt=1%籍嘹、3%闪盔、5%)作發(fā)泡劑擠出發(fā)泡非交聯(lián)的HMSPP，研究表明辱士，擠出發(fā)泡的倍率與熔體溫度呈“山”形關(guān)系泪掀，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。另外颂碘，隨著CO2 注入量的增加异赫，聚丙烯發(fā)泡材料的體積膨脹比增加，但泡孔密度則是先增大后減小。擠出法生產(chǎn) EPP作為連續(xù)塔拳、高效的生產(chǎn)工藝鼠证，是今后 EPP生產(chǎn)的發(fā)展方向。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靠抑，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) 展方向量九，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，增加成核密度颂碧，得到微孔的發(fā)泡材料荠列。其中超臨界CO2的實(shí)現(xiàn)條件(tc=30.98℃，pc=7.4MPa)是接近聚丙烯發(fā)泡條件的超臨界流體發(fā)泡劑载城，此外其還具有無毒弯予、不易燃、化學(xué)惰性等優(yōu)點(diǎn)个曙，近年來受到了廣泛的關(guān)注锈嫩，是替代傳統(tǒng)化學(xué)發(fā)泡劑的選擇。丙烯發(fā)泡珠粒改性 PP 泡沫材料由于使用場(chǎng)合的不同垦搬，對(duì)性能的要求也不同呼寸，例如包裝材料需要良好的抗沖緩震性能，建筑材料則需要良好的隔音猴贰、隔熱性能对雪，而汽車部件則需要更好的剛性等，通常需要對(duì)EPP的性能進(jìn)行改進(jìn)來適 應(yīng)不同的需求米绕。改進(jìn)EPP性能的方法有2種:一是改進(jìn)生產(chǎn)工藝瑟捣，二是對(duì) PP 原料進(jìn)行改性。前者主要是通過改進(jìn)生產(chǎn)中的工藝流程栅干、控制條件或者發(fā)泡裝備等來改進(jìn) EPP 的性能迈套，這些手段可以有效地調(diào)節(jié) EPP 的結(jié)構(gòu)與形態(tài)，有利于得到泡孔直徑更小碱鳞、發(fā)泡倍率越大的產(chǎn)品桑李，但由于對(duì)材料本身的改變不大，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)品的性能窿给，PP 的改性方法主要有化學(xué)交聯(lián)贵白、物理共混、熔融支化等崩泡，通過對(duì)原料的改性禁荒，不但能夠提高其熔體強(qiáng)度、降低其發(fā)泡難度角撞、得到更好的泡孔結(jié)構(gòu)呛伴，同時(shí)也能有目的地改進(jìn)EPP的力學(xué)性能寥掐，所以 PP 的改性也是目前研究的熱門方向。為了提高EPP的發(fā)泡倍率與彈性磷蜀、改善其緩沖性能召耘，有企業(yè)改進(jìn)了釜壓生產(chǎn)工藝。首先在顆粒從反應(yīng)釜中放出之前提高釜內(nèi)的壓力褐隆，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污它，避免了顆粒在管道中粘結(jié)，此外反應(yīng)釜內(nèi)蒸汽的閃蒸作用有助于顆粒的進(jìn)一步膨脹庶弃，后者會(huì)使顆粒的冷卻速率變緩衫贬，顆粒表面與內(nèi) 部充分冷卻凝固，提高珠粒的尺寸穩(wěn)定性歇攻。此工藝可以制備密度為 0.11～0.30g/cm3 固惯，發(fā)泡倍率為30～60，閉孔含量為90% 缴守，泡孔尺寸為150～300μm的EPP葬毫。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，丁杰等研究了納米碳酸鈣的加入對(duì) EPP 的影響屡穗，納米碳酸鈣的比表面積大贴捡，在發(fā)泡過程在 能起到異相成核的作用，從而使 EPP 的泡孔密度增大村砂，泡孔直徑減小;但同時(shí)也會(huì)使 PP 的發(fā)泡溫度區(qū)間 變窄烂斋。Zhang 等分別用 3 種多官能團(tuán)單體--己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC) 與季戊四醇四甲基丙烯酸酯(PETMA)來改性聚丙烯础废，并用偶氮二甲酰胺(AC)作發(fā)泡劑發(fā)泡改性 PP汛骂。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，對(duì)比而言评腺，HDDA 改性的聚丙烯發(fā)泡效果帘瞭，其泡孔的結(jié)構(gòu)尺寸以及發(fā)泡倍率都較好。

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據(jù)調(diào)查歇僧，汽車整體重量每減少100千克图张，百公里油耗可降低0.3-0.6升。隨著國(guó)家第二階段燃油指標(biāo)5L/100Kg要求,以及電動(dòng)汽車行程問題的凸顯诈悍，汽車材料輕量化已成行業(yè)潮流。目前兽埃，在汽車非金屬材料輕量化領(lǐng)域侥钳，發(fā)泡材料正在發(fā)揮理想作用，成為實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的環(huán)保解決方案柄错。具體到汽車非金屬材料輕量化領(lǐng)域舷夺，化學(xué)微發(fā)泡技術(shù)已成為主機(jī)廠及相關(guān)零件廠商競(jìng)相研究的主要課題之一苦酱，諸如通用、寶馬给猾、奔馳等汽車品牌在車門內(nèi)襯板疫萤、儀表板、后門內(nèi)襯板敢伸、底護(hù)板等汽車內(nèi)飾中大范圍地應(yīng)用化學(xué)微發(fā)泡材料扯饶。化學(xué)微發(fā)泡技術(shù)在汽車輕量化池颈、降低成本等方向會(huì)越來越重要尾序。山東昊智新型材料科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱昊智新材料）化學(xué)發(fā)泡劑正在引領(lǐng)這個(gè)方向努力。聚丙烯微孔發(fā)泡所謂微發(fā)泡材料躯砰，指的是以材料為基體每币，內(nèi)部含有從幾十微米到幾百微米尺寸泡孔的多孔聚合物材料。微發(fā)泡主要分為超臨界氣體的物理發(fā)泡和發(fā)泡劑的化學(xué)發(fā)泡兩種琢歇。而就化學(xué)微發(fā)泡材料來說兰怠，和普通塑料相比，其既能有效減重李茫，又能減少注塑缺陷痕慢、提高注塑效率，還具備隔熱涌矢、吸音掖举、緩沖性能等特殊性能。在塑料微孔發(fā)泡和技術(shù)領(lǐng)域的多年探索和研究與開發(fā)中娜庇，昊智新材料已在該領(lǐng)域取得了實(shí)際應(yīng)用塔次，專注于高性能環(huán)保型微孔發(fā)泡的化學(xué)發(fā)泡劑、特殊發(fā)泡樹脂名秀、技術(shù)和工藝解決方案励负。自主開發(fā)，生產(chǎn)和銷售的精細(xì)化學(xué)發(fā)泡劑用于合成樹脂和橡膠：例如PP匕得，PE继榆，PS，ABS汁掠，PA略吨，PVC，EVA考阱，TPU翠忠，TPE，TPR乞榨，PPO等材料的擠出秽之，注塑和吹塑当娱、模壓成型工藝。實(shí)現(xiàn)成型產(chǎn)品的輕量化考榨、節(jié)省成本跨细、減少能耗和噪音、減少浪費(fèi)河质、提高產(chǎn)品尺寸精度并縮短成型周期冀惭。注塑化學(xué)發(fā)泡劑，其應(yīng)用于塑料內(nèi)飾件生產(chǎn)時(shí)愤诱，可使汽車內(nèi)飾件具有高度一致的泡孔結(jié)構(gòu)云头，直徑縮小至60微米，并使材料減重7%淫半，同時(shí)還具有節(jié)省原材料溃槐、提升隔熱和隔音性能、增加側(cè)壁硬度科吭、增強(qiáng)表面紋理等功能昏滴。化學(xué)發(fā)泡劑應(yīng)用了專有的清除技術(shù)对人，可降低水谣殊、CO2和酸的影響，減小其對(duì)注塑模具的腐蝕牺弄，并大限度地減少翹曲和縮痕姻几。此外，其對(duì)產(chǎn)品外觀和性能均無不利影響势告，而早期的化學(xué)發(fā)泡劑產(chǎn)品會(huì)影響汽車塑料件的表面光潔度蛇捌，而使其應(yīng)用受限。同時(shí)咱台，使用化學(xué)發(fā)泡母粒時(shí)络拌，設(shè)備基本上不用改動(dòng)就可以輕松實(shí)現(xiàn)發(fā)泡，避免了物理發(fā)泡帶來的巨額投資回溺。昊智新材料在提升汽車輕量化上的應(yīng)用產(chǎn)品涉及發(fā)泡劑聚丙烯春贸、聚丙烯發(fā)泡劑、熱塑性彈性體發(fā)泡母粒遗遵。熱塑性彈性體發(fā)泡母粒 圖源：山東昊智新材料成型發(fā)泡產(chǎn)品可用于實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的部件有：頭枕萍恕、儀表板、門襯瓮恭、方向盤雄坪、輪胎罩、行李倉(cāng)內(nèi)襯屯蹦、座位靠背裝飾维哈、遮陽(yáng)板、保險(xiǎn)杠芯材登澜、空調(diào)阻隔板阔挠、地毯支撐材料、頂板脑蠕、側(cè)護(hù)板购撼、門內(nèi)板吸能保護(hù)墊、緩沖墊谴仙、消音內(nèi)插件迂求、后置發(fā)動(dòng)機(jī)分隔間、發(fā)動(dòng)機(jī)護(hù)罩晃跺。除了應(yīng)用于汽車輕量化揩局，化學(xué)微發(fā)泡技術(shù)還可以用于PE樹脂微孔發(fā)泡的典型應(yīng)用。用于吹塑PE溫室薄膜掀虎，加入發(fā)泡母料的1.5％凌盯，吹塑發(fā)泡后產(chǎn)品密度為0.624g / cm3。

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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)合材料烹玉，在滿足汽車零部件性能的同時(shí)驰怎，對(duì)零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)，目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞二打。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)狀县忌，詳細(xì)介紹了薄壁注塑、物理發(fā)泡继效、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)概況症杏，并展望了PP-LGF在儀表板上的應(yīng)用前景。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來莲趣，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展鸳慈，汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展。然而喧伞，由此引發(fā)的環(huán)境問題也日益嚴(yán)重走芋，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)潘鲫，其中翁逞，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]。運(yùn)用復(fù)合材料來部分取代車身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)溉仑、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法挖函。在眾多的復(fù)合材料中，長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）以其低廉的價(jià)格浊竟、優(yōu)良的力學(xué)性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞怨喘。與短玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-SGF）相比津畸，PPLGF在強(qiáng)度、剛度必怜、翹曲度肉拓、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)梳庆，因此暖途，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種膏执，即熔融浸漬驻售、溶液浸漬、粉末浸漬更米、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝[2]欺栗，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(zhǎng)度一般為8mm～15mm壳快，其中玻纖的含量可達(dá)20%～60%纸巷，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材料眶痰，PPLGF因其內(nèi)部纖維構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)瘤旨，可保證產(chǎn)品具有更優(yōu)的力學(xué)性能、抗沖擊性能竖伯、耐蠕變性能等特點(diǎn)存哲，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。此外七婴，如表1所示祟偷，隨著纖維含量的增加，PP-LGF的性能也隨之提高打厘。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)飾中的重要部件修肠，為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量，中户盯、高檔車型普遍會(huì)采用軟質(zhì)儀表板嵌施，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)的主體部件莽鸭，同時(shí)也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu)吗伤，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材料硫眨，采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料足淆，在滿足相關(guān)性能的同時(shí)，可提升儀表板吸能性能，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巧号，從而降低儀表板骨架重量族奢，推動(dòng)汽車內(nèi)飾輕量化。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑裂逐、物理發(fā)泡歹鱼、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面泣栈，介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應(yīng)用卜高。 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南片，與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm～3.5mm壁厚的儀表板骨架相比掺涛，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%疼进。該工藝的投入成本較低薪缆，重量?jī)?yōu)勢(shì)明顯。目前伞广，該工藝在國(guó)內(nèi)和國(guó)外合資品牌中拣帽，如吉利、大眾嚼锄、上汽减拭、福特等均有應(yīng)用，一般選擇PPLGF20材料区丑，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm拧粪。然而，薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問題沧侥，首先是該工藝的模具成本較高可霎，使用薄壁注塑，成型模具需要采用熱流道設(shè)計(jì)宴杀，熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高癣朗。其次，注塑工藝管控和注塑精度要求高旺罢，因?yàn)镻P-LGF中長(zhǎng)玻纖分布的各向異性[3]旷余，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)定性較差主经。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝荣暮，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罩驻，并保持在高壓力下穗酥，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，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]砾跃，該項(xiàng)技術(shù)早期由麻省理工學(xué)院發(fā)明骏啰，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)為成型周期短抽高、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好判耕、翹曲低、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣翘骂。MuCell工藝使用超臨界流體壁熄，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)注塑中的保壓階段碳竟，縮短成型周期草丧，同時(shí)，可使壓力分布均勻莹桅，有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力昌执，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)定性诈泼。另外懂拾，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕，微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充铐达，降低材料密度岖赋，產(chǎn)品重量減輕，較同材質(zhì)實(shí)體娶桦，重量可降低5%～10%贾节。目前，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝衷畦，骨架產(chǎn)品設(shè)計(jì)壁厚2.4mm栗涂，相較于實(shí)心材料重量降低了10%，此外祈争，長(zhǎng)城和大眾也有應(yīng)用于此項(xiàng)技術(shù)斤程。MuCell 工藝的缺點(diǎn)是一次性投入高，工藝難度大菩混，同時(shí)相關(guān)研究表明忿墅，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%左右沮峡，基本滿足性能要求疚脐，減重超過8%，機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降邢疙，不能滿足要求棍弄。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%～5%望薄。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），二者均是在注塑過程中呼畸，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)泡劑痕支，受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體，使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)蛮原，以降低材料密度卧须，減輕產(chǎn)品重量[6]。其中儒陨，core-back工藝因使用了二次開模花嘶，相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡，發(fā)泡的倍率更高框全，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多察绷，產(chǎn)品的減重比更大。一般來說津辩，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%容劳，具體根據(jù)退模行程決定喘沿。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)竭贩，減少產(chǎn)品翹曲變形蚜印，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留量。目前窄赋，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楼熄，重量降低了約40%忆绰，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)泡劑較貴可岂，開模的周期較長(zhǎng)错敢，模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高，而且該工藝的技術(shù)難度較高缕粹，后期調(diào)試周期較長(zhǎng)稚茅，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)泡劑較貴平斩，產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯亚享，減重效果低于薄壁注塑工藝，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝绘面。圖2 二次開模發(fā)泡示意