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發(fā)布時(shí)間:2022-05-16 01:23:26昆山靠譜MPP板材廠家
發(fā)泡塑料發(fā)泡塑料是通過(guò)物理或者化學(xué)的方式使塑料內(nèi)部產(chǎn)生微孔結(jié)構(gòu)而得到的一類塑料。這種塑料具有質(zhì)輕蓝撇、隔熱徽龟、緩沖、絕緣唉地、防腐、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)传透。幾乎所有的熱固性和熱塑性塑料都能制成發(fā)泡塑料耘沼,常見(jiàn)的發(fā)泡塑料有聚苯乙烯、聚氨酯朱盐、聚烯烴群嗤。三大發(fā)泡塑料對(duì)比聚丙烯微孔發(fā)泡發(fā)泡聚丙烯簡(jiǎn)介發(fā)泡聚丙烯是以聚丙烯為基礎(chǔ)樹(shù)脂制備的發(fā)泡塑料。與常用發(fā)泡塑料相比兵琳,發(fā)泡聚丙烯具有諸多優(yōu)點(diǎn)狂秘。發(fā)泡聚丙烯原料由于普通聚丙烯較低的熔體強(qiáng)度無(wú)法保證氣泡增長(zhǎng)時(shí)泡孔壁所承受的拉伸應(yīng)力骇径,所以發(fā)泡用聚丙烯需要采用高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)。提高聚丙烯熔體強(qiáng)度的方法包括物理共混和化學(xué)改性兩類方法者春。目前生產(chǎn)高熔體強(qiáng)度聚丙烯原料的廠家有巴塞爾(Basell)破衔、北歐化工(Borealis)、陶氏化學(xué)钱烟、韓國(guó)三星晰筛、埃克森美孚等拴袭,具備聚丙烯發(fā)泡技術(shù)的廠家有JSP和Kaneka以及BASF读第、Berstorff公司。國(guó)內(nèi)很多科研院所對(duì)發(fā)泡技術(shù)進(jìn)行了較多研究拥刻,部分廠家實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)怜瞒,如鎮(zhèn)海煉化、燕山石化樹(shù)脂研究所般哼、武漢富蒂亞吴汪,但產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)外相比仍有較大差距。發(fā)泡聚丙烯制備工藝發(fā)泡聚丙烯主要有三種制備工藝:高熔體強(qiáng)度聚丙烯發(fā)泡逝她、交聯(lián)聚丙烯發(fā)泡浇坐、共混體系發(fā)泡工藝。發(fā)泡聚丙烯制備關(guān)鍵發(fā)泡聚丙烯產(chǎn)品具有良好的性能和應(yīng)用前景黔宛,但技術(shù)開(kāi)發(fā)難度大近刘,聚丙烯發(fā)泡工藝關(guān)鍵技術(shù)在于通過(guò)調(diào)整過(guò)程溫度來(lái)控制聚丙烯發(fā)泡穩(wěn)定性和發(fā)泡倍率。發(fā)泡聚丙烯應(yīng)用領(lǐng)域1.食品包裝發(fā)泡聚丙烯具有良好的可降解性臀晃,耐油性好觉渴,這使得它在一次性包裝市場(chǎng)中比難降解的發(fā)泡聚苯乙烯餐具有明顯的優(yōu)勢(shì)。2.保溫隔熱發(fā)泡聚丙烯材料是一種新型的隔熱材料徽惋,耐溫能力強(qiáng)案淋,通常可承受溫度范圍在-40~110℃险绘,在短時(shí)間內(nèi)可承受130℃高溫踢京。3.汽車行業(yè)發(fā)泡聚丙烯材料近年來(lái)在汽車行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用日趨擴(kuò)大,可以大幅降低汽車重量宦棺,節(jié)省油耗瓣距。4.建筑領(lǐng)域防水保護(hù)材料、地板緩沖材料代咸、外墻隔熱材料5.電子包裝6.緩沖包裝7.體育用品8.玩具發(fā)泡聚丙烯主要生產(chǎn)企業(yè)發(fā)泡聚丙烯產(chǎn)品具有良好的性能和應(yīng)用前景蹈丸,但技術(shù)開(kāi)發(fā)難度很大,目前國(guó)內(nèi)尚未有其相關(guān)的、可工業(yè)化的產(chǎn)品出現(xiàn)逻杖,核心技術(shù)主要掌握在JSP和ANEKA這兩家公司手中奋岁。
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2020年我國(guó)聚丙烯表觀消費(fèi)量將首度突破3000萬(wàn)噸,恒力石化荸百、浙江石化闻伶、利和知信、中科煉化相繼投產(chǎn)管搪,聚丙烯規(guī)模增加達(dá)到215萬(wàn)噸/年虾攻,國(guó)內(nèi)聚丙烯市場(chǎng)正在走入產(chǎn)能過(guò)剩階段。2020年1-5月份更鲁,國(guó)內(nèi)聚丙烯市場(chǎng)運(yùn)行情況如何呢霎箍?市場(chǎng)價(jià)格走勢(shì)新冠疫情影響下,一季度國(guó)內(nèi)兩桶油合成樹(shù)脂庫(kù)存量持續(xù)超過(guò)160萬(wàn)噸澡为。二季度市場(chǎng)需求端逐漸恢復(fù)漂坏,供應(yīng)端有生產(chǎn)降負(fù)荷操作,兩者剪刀差作用下媒至,市場(chǎng)供需端矛盾有所緩解顶别。纖維料需求持續(xù)強(qiáng)勁,二季度末聚丙烯價(jià)格上漲拒啰。半年內(nèi)拉絲均價(jià)在7186.32元/噸驯绎,較去年同期下跌17.81%,低融共聚均價(jià)在7708.68元/噸谋旦,較去年同期下跌17.61%剩失。聚丙烯微孔發(fā)泡裝置開(kāi)工負(fù)荷及產(chǎn)量概況2-5月企業(yè)開(kāi)工負(fù)荷穩(wěn)步回升,同時(shí)册着,上半年未進(jìn)入檢修集中期拴孤,對(duì)整體開(kāi)工負(fù)荷恢復(fù)影響不大。1 2020年1-5月國(guó)內(nèi)聚丙烯裝置停車檢修情況統(tǒng)計(jì)表2020年2甲捏、3演熟、4月份裝置檢修損失量均交去年同期有明顯增長(zhǎng)。2020年2月份國(guó)內(nèi)聚丙烯裝置檢修損失量34.60萬(wàn)噸司顿,環(huán)比增195.64%芒粹。內(nèi)外新增聚丙烯裝置投產(chǎn)情況表2 國(guó)內(nèi)新增聚丙烯裝置投產(chǎn)一覽圖片中科煉化剛剛于6月份投產(chǎn),下半年仍有371萬(wàn)噸的計(jì)劃新增產(chǎn)能大溜,隨著時(shí)間后移化漆,市場(chǎng)供給壓力將逐步增大。表3 國(guó)外聚丙烯裝置投產(chǎn)一覽圖片越南曉星裝置已開(kāi)啟對(duì)華銷售猎提,阿曼石化30萬(wàn)噸聚丙烯裝置于6月初試車,正式投產(chǎn)或于2020年3季度末。需求端變化锨苏、塑料制品產(chǎn)量變化年上半年來(lái)說(shuō)疙教,塑料制品產(chǎn)量并無(wú)明顯增長(zhǎng),其主要原因是中美貿(mào)易摩擦影響國(guó)內(nèi)塑料制品的出口情況以及突發(fā)的公共衛(wèi)生事件伞租,對(duì)國(guó)內(nèi)贞谓、國(guó)外市場(chǎng)需求的雙重打擊。中國(guó)外需市場(chǎng)恢復(fù)不足葵诈,國(guó)外需求仍有很大不確定性裸弦。國(guó)內(nèi)“地?cái)偨?jīng)濟(jì)”將有可能帶動(dòng)需求增加。2作喘、下游主要行業(yè)開(kāi)工情況 3理疙、聚丙烯出口情況情影響下,出防護(hù)用品出口大幅增加外泞坦,多數(shù)領(lǐng)域表現(xiàn)遜色窖贤。聚丙烯月出口數(shù)量或在2.5-3.3萬(wàn)噸內(nèi)區(qū)間震蕩。四贰锁、不同來(lái)源制聚丙烯成本利潤(rùn)情況 2020年聚丙烯企業(yè)的利潤(rùn)較2019年大相徑庭赃梧,多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)盈利水平較去年出現(xiàn)明顯的擴(kuò)大。由于低油價(jià)的影響豌熄,油制聚丙烯的利潤(rùn)水平較2019年大幅上提授嘀,其中在4月利潤(rùn)持續(xù)2020年上半年的情況來(lái)看,油制PP的利潤(rùn)均值1872.23元/噸锣险,較去年同期上漲50.09%蹄皱,值39元/噸附近,創(chuàng)6年來(lái)新低囱持,但值接近4400元/噸夯接。煤制PP的利潤(rùn)均值1660.41元/噸,較去年同期下跌38.25%纷妆。PDH制PP利潤(rùn)均值1251.81元/噸盔几,較去年同期下跌32.55%。外采甲醇制聚丙烯企業(yè)受甲醇價(jià)格低位影響掩幢,盈利得到較大改善逊拍,2020年外采甲醇制聚丙烯平均盈利水平1252.88元/噸,較去年上漲43.74%际邻。新冠疫情改變了國(guó)內(nèi)聚烯烴市場(chǎng)的需求格局芯丧,市場(chǎng)供需端壓力將集中在4季度展現(xiàn)。著國(guó)內(nèi)大煉化項(xiàng)目世曾、PDH項(xiàng)目陸續(xù)上馬缨恒,國(guó)內(nèi)聚丙烯(PP)市場(chǎng)成為群雄角力之地。新建項(xiàng)目投產(chǎn),PP產(chǎn)能仍將快速增長(zhǎng)骗露,預(yù)計(jì)到2023年我國(guó)PP產(chǎn)能將超過(guò)3500萬(wàn)噸岭佳,自給率將近90%。屆時(shí)萧锉,高性能品將成為企業(yè)突出重圍的殺手锏珊随。
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日常生活中,當(dāng)人們購(gòu)買兒童玩具柿隙、家具用品等塑料制品時(shí)叶洞,都會(huì)十分在意其材質(zhì)是否無(wú)毒無(wú)味、綠色環(huán)保禀崖,近年來(lái)綜合性能優(yōu)異衩辟、可回收的聚丙烯發(fā)泡材料已成為泡沫塑料家族中的“新寵”,日益受到熱捧帆焕,是聚合物泡沫材料中增長(zhǎng)速度快的品種惭婿。超臨界CO2(二氧化碳)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)。在5月19日召開(kāi)的上海市科技獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上叶雹,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(guò)程的優(yōu)化和強(qiáng)化”項(xiàng)目斬獲科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)财饥。跳轉(zhuǎn)閱讀→化工醫(yī)藥企業(yè)HR注意啦,這里有近千位化學(xué)化工醫(yī)藥專業(yè)的海內(nèi)外本碩博畢業(yè)生等你招聘~聚丙烯微孔發(fā)泡鎖定新材料發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域布局綠色制造新技術(shù)輕量化材料已是我國(guó)新材料發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域折晦,發(fā)泡則是實(shí)現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段钥星。隨著航天航空、國(guó)防满着、能源谦炒、交通、包裝风喇、電器宁改、運(yùn)動(dòng)器械等行業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)具有優(yōu)異機(jī)械性能和絕熱魂莫、隔音还蹲、絕緣、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來(lái)越迫切耙考。聚丙烯作為產(chǎn)量大谜喊、增長(zhǎng)量快、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹(shù)脂之一倦始,其高品質(zhì)發(fā)泡材料的綠色制備一直是聚合物發(fā)泡領(lǐng)域的熱點(diǎn)與難點(diǎn)斗遏。2016年,由華東理工大學(xué)牽頭申報(bào)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目——“聚合物材料的輕量化技術(shù)”獲準(zhǔn)立項(xiàng)鞋邑。該項(xiàng)目所聚焦的正是運(yùn)用綠色高效發(fā)泡工藝诵次,開(kāi)展聚合物輕量化的應(yīng)用基礎(chǔ)—共性技術(shù)—產(chǎn)業(yè)化示范的“一條鏈?zhǔn)健毖邪l(fā)工作账蓉。據(jù)趙玲介紹,聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類逾一√拊常化學(xué)發(fā)泡劑常常存在化學(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)嬉荆;物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對(duì)臭氧層有破壞作用,已逐漸被禁止和限制使用酷含;一些新型氟碳?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬?duì)較高或價(jià)格昂貴鄙早,烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候椅亚、火災(zāi)危險(xiǎn)限番、有害殘留以及VOC排放等問(wèn)題和弊端,超臨界流體呀舔,特別是超臨界CO2發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)弥虐,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)媚赖、表面張力和粘度下降霜瘪、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惧磺。聚丙烯是結(jié)晶聚合物颖对,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)品磨隘;高溫發(fā)泡聚合物熔體強(qiáng)度不夠無(wú)法保持完整泡孔缤底,可操作窗口窄。因此番捂,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个唧。為了攻克這一難題,近年來(lái)设预,華理趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無(wú)錫會(huì)通徙歼、中石化北化院、浙江新恒泰絮缅、鎮(zhèn)海煉化等單位鲁沥,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)化耕魄、強(qiáng)化和工程化等系列工作画恰,形成了“適合超臨界CO2發(fā)泡的聚丙烯專用料”“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”等三大技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì):根據(jù)在低于其流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡既可以突破結(jié)晶的制約又能保證發(fā)泡材料微孔結(jié)構(gòu)和外形尺寸的穩(wěn)定成型這一發(fā)泡機(jī)制,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)泡專用料吸奴,以及能有效改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑允扇;CO2變壓飽和提高了過(guò)程效率和發(fā)泡倍率缠局,氣泡成核和生長(zhǎng)的分段實(shí)施大幅減小了高壓設(shè)備體積;釜壓發(fā)泡考润、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)狭园、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng),成功實(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)糊治。
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編者按:目前唱矛,塑料部件在國(guó)內(nèi)汽車上占重量的10%左右,在國(guó)外汽車上達(dá)到了15%至20%井辜。微孔發(fā)泡技術(shù)能使塑料部件的重量降低15%至30%绎谦,廣泛應(yīng)用于儀表板、電機(jī)支架粥脚、座位板窃肠、空調(diào)風(fēng)罩、門嵌飾板等內(nèi)外飾刷允。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)行分析冤留,以期為行業(yè)企業(yè)提供參考。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)域树灶,微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競(jìng)相研究的主要課題之一纤怒。目前,塑料部件在國(guó)內(nèi)汽車上占重量的10%左右天通,在國(guó)外汽車上達(dá)到了15%至20%肪跋。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)用于儀表板土砂、電機(jī)支架州既、座位板、空調(diào)風(fēng)罩萝映、門嵌飾板等內(nèi)外飾吴叶。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序臂、泡孔密度大于109個(gè)/cm3的發(fā)泡材料蚌卤,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奥秆,在汽車零件等工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用逊彭。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)行分析构订,以期為行業(yè)企業(yè)提供參考侮叮。外注重工藝技術(shù)保護(hù)筆者通過(guò)專利數(shù)據(jù)庫(kù)檢索后發(fā)現(xiàn),截至目前悼瘾,全球共有4000多件與微孔發(fā)泡相關(guān)的專利申請(qǐng)囊榜,其中國(guó)外有1700余件审胸,美國(guó)、日本卸勺、德國(guó)三國(guó)的相關(guān)專利申請(qǐng)量居前三位砂沛;國(guó)內(nèi)相關(guān)專利申請(qǐng)有2400多件,其中企業(yè)占1556件曙求,其次是科研院所碍庵,從申請(qǐng)人分布地區(qū)來(lái)看,廣東悟狱、江蘇怎抛、浙江等地的專利申請(qǐng)量較高。Trexel公司的MuCell技術(shù)是目前為成熟芽淡、商品化為廣泛的微孔發(fā)泡技術(shù),該技術(shù)來(lái)源于麻省理工學(xué)院在20世紀(jì)80年代提出的發(fā)明專利豆赏。Trexel公司在1995年通過(guò)專利權(quán)轉(zhuǎn)讓獲得這項(xiàng)技術(shù)的全球開(kāi)發(fā)和商品化推廣挣菲,并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出連續(xù)微孔成型技術(shù)--MuCell。MuCell技術(shù)的核心即采用超臨界流體為發(fā)泡劑掷邦,發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔白胀,通過(guò)壓力控制氣泡的生長(zhǎng)使樹(shù)脂形成泡孔均勻的微孔結(jié)構(gòu)。后來(lái)抚岗,Trexel公司基于MuCell技術(shù)提交相關(guān)專利申請(qǐng)共有33件或杠,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宣蔚。為提高發(fā)泡劑超臨界流體的溶解性向抢,Trexel公司通過(guò)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)胚委;在超臨界流體計(jì)量控制上挟鸠,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)量泵等解決手段亩冬∷蚁#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硅急,成為汽車輕量化的優(yōu)良解決方案覆享。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年营袜,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)撒顿,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)量與混合模塊荚板,使熔體/氣體混合物的均化過(guò)程獨(dú)立于塑化過(guò)程核蘸,獲得的制品具有較低的內(nèi)應(yīng)力巍糯,消除了翹曲和縮痕,較適用于汽車內(nèi)飾客扎。阿博格公司是全球領(lǐng)先的注塑機(jī)制造商祟峦,其在2015年公開(kāi)了Profoam發(fā)泡技術(shù),該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單徙鱼,采用液體發(fā)泡劑宅楞,通過(guò)密封螺桿加料段來(lái)使料斗和塑化裝置之間形成壓力腔,從而使發(fā)泡劑在壓力下引入袱吆。該技術(shù)主要適用于纖維增強(qiáng)發(fā)泡材料厌衙,制得的發(fā)泡塑件多能減重30%。阿博格公司的專利申請(qǐng)量不多绞绒,主要涉及注塑機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)婶希,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)。筆者認(rèn)為蓬衡,Trexel喻杈、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)用狰晚。國(guó)內(nèi)注重原料技術(shù)研發(fā)在國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)人中筒饰,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)為主壁晒,涉及的技術(shù)均為通過(guò)原料選擇來(lái)提高發(fā)泡材料的熔體強(qiáng)度和流動(dòng)性瓷们,以獲得泡孔均勻、外觀優(yōu)良的微孔發(fā)泡產(chǎn)品秒咐。
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近年來(lái)綜合性能優(yōu)異谬晕、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”,是聚合物泡沫材料中增長(zhǎng)速度快的品種携取。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)固蚤,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,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)歹茶。合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類夕玩。化學(xué)發(fā)泡劑存在化學(xué)殘留惊豺、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)泡劑中的氟氯烴類則對(duì)臭氧層有破壞作用燎孟,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,烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全尸昧。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑揩页,超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù),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)烹俗,而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)爆侣、表面張力和黏度下降萍程、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兔仰。聚丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結(jié)晶聚合物茫负,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)法保持完整泡孔乎赴,可操作窗口窄忍法。因此,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榕吼。為了攻克這一難題饿序,趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無(wú)錫會(huì)通、中石化北化院羹蚣、浙江新恒泰原探、鎮(zhèn)海煉化等單位,在合適物料體系顽素、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)化咽弦、強(qiáng)化和工程化等系列工作,形成了“適合超臨界CO2發(fā)泡的聚丙烯專用料”“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)新戈抄。趙玲介紹,在低于流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡后专,既可突破結(jié)晶的制約划鸽,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∑莅ィ基于這一發(fā)泡機(jī)制裸诽,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)泡專用料,以及能改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑型凳。CO2變壓飽和提高了過(guò)程效率和發(fā)泡倍率丈冬,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、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)甘畅,保證了均勻的壓力場(chǎng)埂蕊、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng),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)疏唾。利用上述創(chuàng)新技術(shù)蓄氧,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,實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的領(lǐng)先制造;新建了4套槐脏、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)泡裝置喉童,生產(chǎn)效率提高25%,成品率提高到99%以上顿天,發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)堂氯,2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元蔑担、利稅1.09億元。此外咽白,該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件啤握、實(shí)用新型專利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論。趙玲表示局扶,超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng)恨统,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)三妈,多種熱塑性聚合物及其復(fù)合材料的中試已經(jīng)完成畜埋。采用該技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專用料,除可應(yīng)用于汽車零部件和內(nèi)飾畴蒲、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域悠鞍,還可滿足兒童玩具、食品模燥、醫(yī)療咖祭、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求。由于微孔賦予了聚丙烯獨(dú)特的性能蔫骂,聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應(yīng)用于更多的新興領(lǐng)域么翰,如新能源汽車動(dòng)力電池墊片、5G通信微波中繼天線罩辽旋、高檔汽車音響振膜浩嫌、防彈衣背板等。
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發(fā)泡塑木復(fù)合材料是將塑料母粒补胚、木粉码耐、填料、發(fā)泡劑和各種助劑按一定比例混合溶其,于成型過(guò)程中在復(fù)合材料內(nèi)部引入泡孔而制成骚腥。發(fā)泡劑在塑木共混物相體系中形成的氣體相可通過(guò)溶解氣體的分離、揮發(fā)性氣體的汽化或化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體的釋放等途徑實(shí)現(xiàn)瓶逃。聚丙烯微孔發(fā)泡發(fā)泡塑木復(fù)合材料內(nèi)部良好的泡孔結(jié)構(gòu)有助于鈍化普通WPC中的裂紋尖端束铭,阻止裂紋擴(kuò)展,因而可以克服普通塑木復(fù)合材料脆性較大厢绝、抗沖擊強(qiáng)度較小和材料伸長(zhǎng)率較低的缺點(diǎn)纯露。另外,由于發(fā)泡塑木復(fù)合材料中含有大量泡孔代芜,材料內(nèi)部空隙較大埠褪,制備時(shí)所用樹(shù)脂量大大削減,相對(duì)節(jié)約了原料成本,也有效降低了材料的密度(約為未發(fā)泡塑木復(fù)合材料的50%钞速,可達(dá)0.6~1.0g/cm3)贷掖,材料的隔音、隔熱和緩沖效果也隨之提高渴语。此外苹威,因發(fā)泡材料自重輕,便于運(yùn)輸驾凶、施工和安裝牙甫,有望成為物流包裝等行業(yè)所用木材及塑料的替代品。發(fā)泡塑木復(fù)合材料還是一種環(huán)保材料调违,原料來(lái)源廣(回收的二次纖維和廢舊塑料均可)窟哺,制造成本低廉,其本身還可多次回收再利用技肩,減少了塑料的使用量且轨,降低了環(huán)境污染,也有益于保護(hù)森林資源虚婿。盡管目前國(guó)內(nèi)一些包裝材料制造商及研究單位在努力研發(fā)發(fā)泡型純植物纖維緩沖包裝材料旋奢,但相比較而言,F(xiàn)W-PC因集合了木材與塑料兩者之長(zhǎng)然痊,因而仍在性能上更具優(yōu)勢(shì)至朗,如強(qiáng)度更高、耐水性能更好剧浸、價(jià)格更低廉锹引、應(yīng)用范圍更廣。聚丙烯(PP)價(jià)格適中辛蚊,力學(xué)性能優(yōu)異粤蝎,耐熱溫度相對(duì)較高真仲。PP基發(fā)泡材料的發(fā)泡體系性能和發(fā)泡機(jī)理的相關(guān)研究比較深入袋马,制備工藝已基本成熟。我國(guó)研究人員對(duì)聚丙烯基發(fā)泡塑木復(fù)合材料的研究較多秸应,采用的木質(zhì)材料包括木粉虑凛、農(nóng)作物廢料和竹粉等,例如注塑法得到的發(fā)泡塑木復(fù)合材料微孔結(jié)構(gòu)及其增韌改性進(jìn)行研究软啼,采用自制的塑木粒料和發(fā)泡粒料(比例9:1)在注塑成型機(jī)上進(jìn)行成型桑谍,制備出具有不同微孔結(jié)構(gòu)的PP/木纖維復(fù)合材料。對(duì)材料綜合性能的測(cè)定結(jié)果表明:注射溫度為180℃祸挪、保壓壓力為10 MPa時(shí)锣披,所得發(fā)泡塑木復(fù)合材料的微孔平均孔徑為53μm,微孔密度為2.8×106個(gè)/cm3,微孔為“蜂窩”狀形貌雹仿。與未發(fā)泡的塑木復(fù)合材料相比增热,密度降低22%,沖擊韌性提高60%胧辽。材料中的微孔改變了裂紋擴(kuò)展方向峻仇,形成“臺(tái)階”、“分叉”邑商,從而增加了裂紋的擴(kuò)展路徑摄咆,同時(shí)可使周圍基體變形時(shí)容易產(chǎn)生強(qiáng)迫高彈形變。另經(jīng)研究對(duì)木纖維/PP 復(fù)合微孔發(fā)泡材料制備工藝與材料性質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行研究人断,采用化學(xué)發(fā)泡法吭从,利用注塑成型制備得到孔徑更小的木纖維/PP復(fù)合微孔發(fā)泡材料。該項(xiàng)研究結(jié)果表明含鳞,添加木纖維使復(fù)合材料的力學(xué)性能顯著提高影锈,且材料的沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度高于未發(fā)泡材料,但后者的拉伸強(qiáng)度要高于木纖維/PP 復(fù)合微孔發(fā)泡材料蝉绷;復(fù)合微孔發(fā)泡材料的密度隨木纖維摻量的增加而增大鸭廷,但小于未發(fā)泡材料的密度,而且當(dāng)木纖維摻量提高時(shí)熔吗,泡孔直徑先減后增辆床,木纖維摻量為5% 時(shí),泡孔直徑小桅狠,為20.5μm讼载。有研究顯示制備發(fā)泡塑木復(fù)合材料的主要原料選定為秸稈粉和PP,通過(guò)調(diào)整偶氮二甲酰胺(AC)發(fā)泡劑與乙烯-醋酸乙烯高聚物(EEVA)的比例中跌、偶聯(lián)劑的種類和含量擠出工藝條件參數(shù)研究發(fā)泡工藝咨堤。結(jié)果表明:AC發(fā)泡劑含量為4份時(shí),所得發(fā)泡材料密度小為0.95g/cm3漩符,沖擊強(qiáng)度大為14.88KJ/m2一喘;當(dāng)EVA含量在12%時(shí),材料的密度達(dá)到小嗜暴,為0.84g/cm3凸克,沖擊強(qiáng)度達(dá)到大,為11.4KJ/m2闷沥;偶聯(lián)劑(馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯萎战,MAH-g-PP)為6份時(shí),發(fā)泡材料的沖擊強(qiáng)度達(dá)到大舆逃,為11.56KJ/m2蚂维;制備發(fā)泡母粒時(shí)戳粒,擠出機(jī)螺桿溫度為150℃ 時(shí),密度達(dá)到0.94g/cm3虫啥,沖擊強(qiáng)度達(dá)到12.04KJ/m2享郊。以竹粉和PP為原料采用注塑法制備了發(fā)泡塑木復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)以乙烯辛烯共聚物(POE)和馬來(lái)酸酐接枝POE(POE-g-MAH)作為復(fù)合材料的增韌劑孝鹊。結(jié)果顯示:添加POE和POE-g-MAH會(huì)略微降低材料拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度炊琉,但可明顯提高材料的缺口沖擊強(qiáng)度,二者用量分別為15%和8%又活;采用8%POE-g-MAH增韌的復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度為8.55KJ/m2苔咪,提高了35.7%,可很好地應(yīng)用于汽車內(nèi)飾件柳骄。環(huán)境掃描電鏡(ESEM)測(cè)定結(jié)果顯示团赏,增韌后的復(fù)合材料斷裂形式轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂。動(dòng)態(tài)頻率掃描結(jié)果顯示耐薯,POOE對(duì)復(fù)合材料流變性能的影響較小舔清,而POE-g-MAH增韌的復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量和復(fù)數(shù)黏度明顯增大。