福建優(yōu)質(zhì)聚烯烴氣溶泡棉定制

聚丙烯( PP) 珠粒發(fā)泡材料具有優(yōu)異的耐熱辆琅、隔音漱办、抗沖擊以及耐化學腐蝕等性能，近年來被廣泛應用在包裝涎跨、建 筑洼冻、汽車等行業(yè)崭歧。PP 在其熔點溫度附近的熔體強度會急劇下降隅很，低熔體強度導致其難以得到好的泡孔結(jié)構，所以 PP 珠 粒發(fā)泡的技術難度大率碾，目前只有少數(shù)國家掌握了 PP 珠粒發(fā)泡的技術叔营，因此 PP 珠粒發(fā)泡的研究受到了國內(nèi)外的廣泛關 注。文中從制備工藝所宰、發(fā)泡裝備绒尊、性能改進、表征方法等方面綜述了近年來國內(nèi)外 PP 珠粒發(fā)泡的研究動態(tài)仔粥，并對該領域 今后的研究方向進行了展望婴谱。聚丙烯(PP)珠粒發(fā)泡材料具有質(zhì)輕、抗沖緩震躯泰、 耐腐蝕谭羔、隔熱隔音等優(yōu)良的特性，與傳統(tǒng)的直接成 型工藝相比麦向，PP 珠粒發(fā)泡的優(yōu)勢在于它的自由成 型性瘟裸，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)具有復雜幾何結(jié)構以及高 維尺寸精度的制品诵竭。 早實現(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)话告，其次是聚乙烯發(fā)泡珠粒(EPE)與聚 丙烯發(fā)泡珠粒(EPP)兼搏。其中，EPP 的熱穩(wěn)定性要優(yōu) 于 EPE沙郭，抗沖擊性能要優(yōu)于 EPS佛呻，此外其耐老化、耐腐 蝕性也非常優(yōu)異病线，是非常環(huán)保的材料件相，因此 EPP 被廣 泛應用于包裝、建筑氧苍、汽車等行業(yè)夜矗，特別是在汽車行業(yè) 的需求增長十分迅速。鑒于世界各國對 EPP 材料研究的重視让虐，本文從 EPP 的生產(chǎn)工藝紊撕、裝備、性能改進以 及表征手段等方面介紹了近年來 EPP 的研究進展與 動態(tài)赡突。聚丙烯微孔發(fā)泡 聚丙烯發(fā)泡珠粒制備聚丙烯發(fā)泡機理 PP 珠粒發(fā)泡的機理為過飽和氣體法对扶。如 Fig. 1 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惭缰，然后通過快速卸壓或 者溫度驟升造成熱力學的不穩(wěn)定來形成過飽和體系浪南， 這個階段中 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漱受，穩(wěn)定后經(jīng)冷卻定型成為 發(fā)泡珠粒络凿。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:一種是以日 本的 JSP 株式會社與 Kaneka 公司為代表的反應釜 法，反應釜法也是目前應用廣泛的 EPP 的工業(yè)化生 產(chǎn)工藝;另 一 種 是 以 德 國 Berstorff 公 司 與 BASF 公 司等為代表的擠出法工藝昂羡，相對于工藝成熟的反應 釜法而言絮记，擠出法目前工業(yè)化并不廣泛。反應釜法: 反應釜法是將 PP 顆粒與助劑混合 造粒后放入反應釜中虐先，升高溫度并通入物理發(fā)泡劑使 釜內(nèi)壓力升高怨愤，在一定的發(fā)泡溫度下保壓一段時間后 打開泄壓閥門快速卸壓即得到發(fā)泡珠粒。根據(jù)反應釜 中分散介質(zhì)的不同蛹批，又可分為無水法與有水法 2 種:前 者的反應釜中不加入液體的分散介質(zhì)撰洗，PP 顆粒會堆積 在一起使發(fā)泡劑難以均勻溶解到每個顆粒中，所以為 了使發(fā)泡劑更好地溶解腐芍，釜內(nèi)壓力一般需要在 10 MPa 以上;后者是先將 PP 顆粒分散在水中差导，發(fā)泡劑能均勻 溶解在 PP 顆粒中，所需壓力約2 ～ 6 MPa甸赃。反應釜法 的優(yōu)點是工藝條件容易控制柿汛、發(fā)泡倍率高、泡孔結(jié)構 好、可二次發(fā)泡络断，缺點是間歇式生產(chǎn)導致成本較高裁替。 日本 JSP 公司的專利介紹的生產(chǎn)工藝能夠生產(chǎn) 密度低于 0. 045 g /cm3 、平均泡孔直徑為 200 μm 的 EPP貌笨。這種方法是將尺寸均一的顆粒加入反應釜中弱判， 升溫到稍低于發(fā)泡的溫度，保溫一段時間后再升溫到 發(fā)泡溫度锥惋，繼續(xù)保溫一段時間昌腰，打開高壓釜放出分散體 到大氣中，放出物料的同時繼續(xù)通入氮氣使釜中壓力 保持在放出物料前的壓力膀跌。后將得到的發(fā)泡珠粒洗 滌遭商、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)工藝捅伤。改進生產(chǎn)設備的結(jié)構也能在一定程度上改善 EPP 的 性 能劫流。Hossieny 等 采 用 CO2 為 發(fā) 泡 劑 用 Fig. 2 中的實驗設備制備了 EPP，該設備在反應釜下端加裝了一個排料口模丛忆，卸壓時 PP 通過排料口模進入 收集裝置中祠汇，實驗研究了發(fā)泡過程中的泡孔形態(tài)與熔 融、結(jié)晶行為以及口模長度對發(fā)泡倍率的影響熄诡。結(jié)果 表明可很，由于熔融雙峰中的高溫熔融峰區(qū)域焓值的減少， 增加飽和壓力會提高發(fā)泡珠粒的體積膨脹比凰浮，密度降 低;而增加口模的長度則會減小其體積膨脹比我抠，密度增 加。 國內(nèi)武漢德冠新材科技有限公司開發(fā)出了實驗室 用商品化的釜壓發(fā)泡系統(tǒng)导坟，發(fā)泡系統(tǒng)結(jié)構分反應釜 與收集釜屿良，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 流程的時間也是研究的重點方向惫周。丁杰等采用 CO2 作發(fā)泡劑，用 Fig． 3 中的無水法發(fā)泡裝置制備了 小泡孔直徑 為 9. 55 μm康栈，泡 孔 密 度 小 于1． 5 × 109 cm － 3 的 EPP递递。其工藝改進在于在降溫到發(fā)泡溫度的 過程中保持釜內(nèi)飽和壓力不變，恒溫一段時間后再放 出珠粒進行冷卻啥么，其 PP 的發(fā)泡溫度區(qū)間約50 ℃登舞，工藝 流程時間約為 2. 5 h反應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，所以其關鍵控制條件有反應釜的 溫度悬荣、壓力以及保壓時間等菠秒，適當?shù)匮娱L保壓時間與增 大壓力能有效促進發(fā)泡劑的溶解。目前反應釜法的工 藝已經(jīng)比較成熟，但其高成本也限制了 EPP 的廣泛應 用践叠，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言缤。擠出法: 擠出法生產(chǎn) EPP 是在傳統(tǒng)擠出發(fā)泡 裝置后連接一個水下切粒裝置，如 Fig. 4 ［14］禁灼。PP 顆粒 與發(fā)泡劑等助劑經(jīng)過擠出機均勻混合后在口模出口處 由于壓力驟降而發(fā)泡管挟，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)弄捕、效率高僻孝、珠粒尺寸均勻，缺點是生產(chǎn)過程中的工藝 參數(shù)難以控制守谓，此外由于 PP 在溫度低于熔點時幾 乎不流動穿铆，而當溫度高于熔點后，熔體強度又急劇下降斋荞，所以適宜的發(fā)泡溫度區(qū)間很窄(約為 4 ℃ )悴务，擠 出法對 PP 的熔體強度要求較高，一般要用改性的熔 體強度較高的 PP譬猫，這些缺點限制了擠出法的應用與發(fā) 展讯檐。 德國 Berstorff 公司研發(fā)的 Schaumex ○RBEADS 生 產(chǎn)線是目前比較成熟的擠出法生產(chǎn)發(fā)泡珠粒的工藝。 采用丁烷作發(fā)泡劑染服，高熔體強度聚丙烯(HMSPP)為原 料别洪，可以生產(chǎn)發(fā)泡倍率約 60 倍，直徑為3 ～ 5 mm柳刮，密度 為15 ～ 100 kg /m3 的 EPP 挖垛。 在 PP 中加入無機填料能夠增強 PP 的熔體強度， 得到更 好 的 泡 孔 結(jié) 構秉颗，從 而 改 進 EPP 的 性 能痢毒。Nofar ［18］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)蚕甥，得 到了發(fā)泡倍率為 20 倍哪替，泡孔密度為108 ～ 109 cm － 3 的發(fā) 泡材料。實驗表明菇怀，納米粘土的加入不但能夠顯著改 善 LPP 的熔體強度凭舶，降低其擠出發(fā)泡的工藝難度，還 能夠增加氣泡成核點爱沟，誘導發(fā)生異相成核帅霜，從而得到泡 孔密度、體積膨脹比都較大的 EPP呼伸。與德國 Berstorff 公司的單階擠出系統(tǒng)相比身冀，雙階 擠出系統(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，缺點是設備成本較高搂根。Lee ［19］等采用 Fig. 6 中的 雙階擠出系統(tǒng)珍促，用不同劑量的超臨界 CO2 (Wt = 1% ， 3% 兄墅，5% )作發(fā)泡劑擠出發(fā)泡非交聯(lián)的 HMSPP踢星，研究表 明，擠出發(fā)泡的倍率與熔體溫度呈“山”形關系隙咸，此外 終的泡孔密度與發(fā)泡倍率會隨著釋壓速率的增大而 增加沐悦。另外，隨著 CO2 注入量的增加五督，聚丙烯發(fā)泡材 料的體積膨脹比增加藏否，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)充包、高效的生產(chǎn)工藝副签，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度的 PP基矮，此 外新型物理發(fā)泡劑超臨界 CO2 的應用也是今后的發(fā) 展方向淆储，超臨界流體發(fā)泡劑的高溶解性可以縮短聚合物/氣體體系的飽和時間，增加成核密度家浇，得到微孔的 發(fā)泡材料本砰。其中超臨界 CO2 的實現(xiàn)條件(t c = 30. 98 ℃ pc = 7. 4 MPa)是接近聚丙烯發(fā)泡條件的超臨界 流體發(fā)泡劑，此外其還具有無毒钢悲、不易燃点额、化學惰性等 優(yōu)點，近年來受到了廣泛的關注莺琳，是替代傳統(tǒng)化 學發(fā)泡劑的選擇还棱。聚丙烯發(fā)泡珠粒改性PP 泡沫材料由于使用場合的不同，對性能的要求 也不同惭等，例如包裝材料需要良好的抗沖緩震性能珍手，建筑 材料則需要良好的隔音、隔熱性能咕缎，而汽車部件則需要 更好的剛性等珠十，通常需要對 EPP 的性能進行改進來適 應不同的需求。改進 EPP 性能的方法有 2 種:一是改進生產(chǎn)工 藝凭豪，二是對 PP 原料進行改性。前者主要是通過改進 生產(chǎn)中的工藝流程晒杈、控制條件或者發(fā)泡裝備等來改進 EPP 的性能嫂伞，這些手段可以有效地調(diào)節(jié) EPP 的結(jié)構與 形態(tài)，有利于得到泡孔直徑更小、發(fā)泡倍率越大的產(chǎn) 品帖努，但由于對材料本身的改變不大撰豺，所以對 EPP 力學 性能的改善作用有限;而后者則是通過改性 PP 原料 進而改進終的 EPP 產(chǎn)品的性能，PP 的改性方法主要 有化學交聯(lián)拼余、物理共混污桦、熔融支化等，通過對原料的改 性匙监，不但能夠提高其熔體強度凡橱、降低其發(fā)泡難度、得到 更好的泡孔結(jié)構亭姥，同時也能有目的地改進 EPP 的力學 性能稼钩，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)泡倍率與彈性达罗、改善其緩沖性 能坝撑，日本 Kaneka 公司改進了釜壓生產(chǎn)工藝。首先 在顆粒從反應釜中放出之前提高釜內(nèi)的壓力粮揉，其次是 將顆粒從反應釜中放出的同時使其與飽和蒸汽充分接 觸;前者使顆粒的受力增加巡李，避免了顆粒在管道中粘 結(jié)，此外反應釜內(nèi)蒸汽的閃蒸作用有助于顆粒的進一 步膨脹扶认，后者會使顆粒的冷卻速率變緩侨拦，顆粒表面與內(nèi) 部充分冷卻凝固，提高珠粒的尺寸穩(wěn)定性蝠引。此工藝可 以制備密度為 0． 11 ～ 0． 30g /cm3 阳谍，發(fā)泡倍率為30 ～ 60， 閉孔含量為 90% 螃概，泡孔尺寸為150 ～ 300 μm 的 EPP矫夯。將 PP 與無機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 EPP 的影響吊洼，納米碳酸鈣的比表面積大训貌，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 大冒窍，泡孔直徑減小;但同時也會使 PP 的發(fā)泡溫度區(qū)間 變窄递沪。Zhang 等分別用 3 種多官能團單體———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)來改性聚丙烯综液， 并用偶氮二甲酰胺(AC)作發(fā)泡劑發(fā)泡改性 PP款慨。實驗 表明三者都能使聚丙烯出現(xiàn)接枝或者交聯(lián)結(jié)構從而增 強線性聚丙烯的熔體強度，對比而言谬莹，HDDA 改性的聚 丙烯發(fā)泡效果好檩奠，其泡孔的結(jié)構尺寸以及發(fā)泡倍率 都較好桩了。

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隨著新能源等行業(yè)的快速發(fā)展，發(fā)泡材料得到大規(guī)模應用埠戳，因其具有的優(yōu)異機械性能和無毒（低毒）井誉、絕熱、隔音整胃、絕緣颗圣、緩沖、輕量化等性能屁使，在新能源汽車領域的應用更是帶來了行業(yè)發(fā)展的新契機在岂。隨著國民對于環(huán)保、綠色屋灌、安全洁段、舒適要求愈加苛刻，對環(huán)境友好型的發(fā)泡技術和具備可阻燃共郭、可（完全）降解祠丝、可導電等新型發(fā)泡材料受到追捧，成為國內(nèi)外研究人員的研究熱點除嘹。聚丙烯微孔發(fā)泡由華東理工大學化工學院趙玲教授領銜的《高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料綠色制備過程的優(yōu)化和強化》項目斬獲科技進步獎一等獎写半，發(fā)的聚丙烯發(fā)泡專用料打破了國外公司的壟斷，聚丙烯微孔發(fā)泡材料不斷地在新興領域成功應用尉咕，包括新能源汽車動力電池墊片等等叠蝇，引領了高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料的綠色制造和高端應用。發(fā)泡材料具有什么優(yōu)點發(fā)泡材料具有較好防震緩沖年缎、隔音悔捶、隔熱保溫以及阻燃防爆等特性，其在汽車領域主要用于汽車車載空調(diào)用隔熱泡沫管材单芜、汽車減震蜕该、新能源汽車電池用發(fā)泡硅膠密封墊圈等。目前大多數(shù)汽車內(nèi)飾材料洲鸠，如地板堂淡、頂棚、方向盤扒腕、汽車座椅等均為聚氨酯類泡沫材料绢淀，這種材料耐候性能較差，易燃且燃燒過程中釋放大量對人體有害的有毒氣體瘾腰。隨著國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢愈加顯著皆的，對汽車輕量化提出了更高要求。特別是在車市持續(xù)萎靡蹋盆、新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下祭务，輕量化成為汽車產(chǎn)業(yè)從困境中突圍的重要方向内狗。整車廠怪嫌、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領域的布局义锥。發(fā)泡材料在新能源汽車領域的新應用新能源電動汽車的技術關鍵在于其高能量密度鋰電池的充放電技術及安全性能。鋰電池在使用過程中必須保持絕佳的防水防塵效果岩灭，而易發(fā)熱自燃是影響其安全使用的頭等難題拌倍。在暴雨、淺灘噪径、霧霾等極端條件下柱恤，為滿足汽車行駛過程中動力電池的密封和緩沖保護的要求，特斯拉等美國車企率先將發(fā)泡硅膠這一小眾材料應用到動力電池上找爱。例如：特斯拉model3電池PACK包為了減輕模組重量梗顺、提升安全性，大量使用有機硅發(fā)泡灌封材料來保護單個電芯车摄，可在一定時間內(nèi)有限阻止電池包上部熱量傳輸給電芯導致熱失控寺谤。由于特斯拉在動力電池組技術方便的標桿作用，大大加速硅膠發(fā)泡材料在動力電池PACK包上的應用推廣吮播。聚丙烯微孔發(fā)泡材料技術在新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下变屁，微孔發(fā)泡技術讓汽車駛向輕量化——在汽車非金屬部件的輕量化領域，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一意狠。2018年粟关，中石化就將聚丙烯微孔發(fā)泡材料應用技術開發(fā)列為重點課題。日常生活中环戈，當人們購買兒童玩具闷板、家具用品等塑料制品時，都會十分在意其材質(zhì)是否無毒無味院塞、綠色環(huán)保遮晚，近年來綜合性能優(yōu)異、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”迫悠，日益受到熱捧鹏漆，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種。聚丙烯作為產(chǎn)量大创泄、增長量快艺玲、應用領域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一，其高品質(zhì)發(fā)泡材料的綠色制備一直是聚合物發(fā)泡領域的熱點與難點鞠抑。其中饭聚，超臨界CO2（二氧化碳）發(fā)泡聚合物技術是制備聚丙烯微孔發(fā)泡材料的關鍵核心技術。聚焦發(fā)泡材料綠色制造新技術2016年搁拙，由華東理工大學牽頭申報的國家重點研發(fā)計劃“重點基礎材料技術提升與產(chǎn)業(yè)化”重點專項項目——“聚合物材料的輕量化技術”獲準立項秒梳。該項目所聚焦的正是運用綠色高效發(fā)泡工藝法绵，開展聚合物輕量化的應用基礎—共性技術—產(chǎn)業(yè)化示范的“一條鏈式”研發(fā)工作。據(jù)項目團隊專家介紹酪碘，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類朋譬。化學發(fā)泡劑常常存在化學殘留兴垦、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點徙赢；物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用，已逐漸被禁止和限制使用探越；一些新型氟碳氫化合物的全球變暖潛能值仍相對較高或價格昂貴狡赐，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候钦幔、火災危險枕屉、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端，超臨界流體鲤氢，特別是超臨界CO2發(fā)泡聚合物是綠色制造技術搀擂，被工信部列入我國優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關鍵共性技術，而且CO2進入聚合物后會引起熔點铜异、表面張力和粘度下降哥倔、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揍庄。聚丙烯是結(jié)晶聚合物咆蒿，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)品蚂子；高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔沃测，可操作窗口窄。因此食茎，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蒂破。了攻克這一難題，近年來别渔，團隊聯(lián)合無錫會通附迷、中石化北化院、浙江新恒泰哎媚、鎮(zhèn)海煉化等單位喇伯，在合適物料體系、可控工藝過程和高效工業(yè)裝備等方面開展了超臨界CO2發(fā)泡聚丙烯的優(yōu)化拨与、強化和工程化等系列工作稻据，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)化構建流場結(jié)構實現(xiàn)高效規(guī)模制備”等三大技術創(chuàng)新優(yōu)勢：根據(jù)在低于其流動溫度的可變形區(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)構和外形尺寸的穩(wěn)定成型這一發(fā)泡機制，開發(fā)了兼具較寬發(fā)泡溫度窗口和較強的CO2溶解擴散能力的聚丙烯發(fā)泡專用料买喧，以及能有效改善泡孔結(jié)構和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑捻悯；CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率匆赃，氣泡成核和生長的分段實施大幅減小了高壓設備體積；釜壓發(fā)泡今缚、模壓發(fā)泡等高壓設備和聚合物預成型體的結(jié)構優(yōu)化設計保證了均勻的壓力場算柳、溫度場和速度場，成功實現(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)荚斯。目成果利用上述創(chuàng)新技術埠居，項目已成功建設了2套年產(chǎn)3萬立方模壓發(fā)泡裝置，實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造事期；新建了4套、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4-6萬立方的釜壓發(fā)泡裝置纸颜，生產(chǎn)效率提高25%兽泣，成品率提高到99%以上；發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)胁孙；2016-2018年新增產(chǎn)值3.31億唠倦，利稅1.09億。隨著應用市場快速開拓涮较，2019年共推廣新建了13套裝置稠鼻，市場占有率高和競爭力強。項目團隊獲得授權發(fā)明專利8件狂票、實用新型專利8件候齿；相關研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文，“國外同行認為我們?nèi)嫦到y(tǒng)地研究了CO2間歇發(fā)泡聚丙烯行為闺属』哦ⅲ”科技查新表明，模壓發(fā)泡的工程化技術達到國際領先水平掂器，釜壓發(fā)泡的優(yōu)化與強化技術具有國內(nèi)外新穎性亚皂。

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聚丙烯微孔發(fā)泡材料的特殊應用價值：微孔發(fā)泡材料的韌性高、疲勞壽命長国瓮、比強度高灭必、熱穩(wěn)定性高、介電常數(shù)低乃摹。除此之外還有質(zhì)輕禁漓、隔熱、吸震峡懈、隔音璃饱、價格低廉等特點。這是因為這種材料中有比塑料中原有的缺陷或微細裂縫小得多的孔徑肪康，這種孔徑能鈍化塑料中原有裂縫的尖端荚恶，所以不會降低塑料的強度撩穿。因此，在汽車谒撼、航天航空和其他各種運輸工具等領域有特殊的應用價值食寡。聚丙烯微孔發(fā)泡通過研究熔體流動速率和微孔發(fā)泡PP性能之間的關系發(fā)現(xiàn)，低熔體流動速率的聚丙烯微孔發(fā)泡材料具有良好的機械性能廓潜。日本Sumitom化學公司利用幾種熔體流動速率不同的聚合物共混發(fā)泡抵皱，制得了一種沖擊強度高且具有類似于皮革結(jié)構紋理的柔軟片材，這種泡沫塑料的發(fā)泡倍率在1.1~2.0之間辩蛋。聚丙烯微孔發(fā)泡材料成核劑改性聚丙烯材料：PP是一種不完全結(jié)晶的通用塑料呻畸，它的結(jié)晶速度較慢慢，容易形成尺寸較大的球晶悼院，導致制品的光澤度和透明性差伤为，制品的外觀缺乏美感，限制了其在透明包裝和日用品等領域的應用据途。利用成核劑改性聚丙烯绞愚，是一種制備透明度高，力學性能優(yōu)異的聚丙烯材料的簡單有效的方法颖医，因此在聚丙烯的改性當中被廣泛應用位衩。陳枝晴等研究了聚丙烯的透明性，適量的成核劑和相應的分散劑能提高聚丙烯的透明性熔萧；且共聚PP的透明性比均聚PP好糖驴。張廣平等采用2，2-亞甲基-雙(4哪痰，6-二叔丁基苯基)磷酸及其衍生物作為聚丙烯的成核劑遂赠，研究了成核劑對復合材料力學性能的影響。結(jié)果表明：這種成核劑的佳質(zhì)量分數(shù)為0.4%晌杰。此時跷睦，復合材料的結(jié)晶溫度提高了11℃~15℃，結(jié)晶度增加3%~6%肋演，結(jié)晶速率顯著增加抑诸；材料的模量提高了20%~30%，彎曲強度也提高了10%~20%爹殊。纖維增強聚丙烯材料：纖維增強聚丙烯復合材料是目前熱塑性塑料市場中增長較快的塑料品種之一蜕乡，尤其是在汽車用塑料中。為了能夠更好的發(fā)揮纖維的增強作用梗夸，在塑料中纖維長度需要大于LC层玲，既零界長度，LC取值與塑料的種類有直接關系。如果纖維的長度小于LC辛块，其增強效果與一般的粉末填料區(qū)別不大畔派。例如，玻纖增強PP中润绵，玻璃纖維的零界長度為3.1 mm线椰；而在另外一種經(jīng)過化學改性的PP中，LC可能降到0.9mm以下尘盼。對于普通的短玻纖增強塑料憨愉，制品中的纖維長度一般只有0.2~0.6mm，限制了制成品性能的提高卿捎。而在長玻纖增強塑料部件中配紫，玻璃纖維的殘留長度可以達到3mm以上，大大提高了制品的物理機械性能娇澎。聚丙烯微孔發(fā)泡材料應用價值由于長纖維增強熱塑性塑料制品中的纖維殘留長度較長笨蚁，它的沖擊強度比普通的纖維增強材料高了4倍左右；比強度(17.2%)更是比鋁材料(9.8%)都高趟庄；此外，這種材料的加工流動性好伪很，制品外觀光亮戚啥、無塌坑等缺陷，制品的成型收縮率也小锉试。的研究成果表明猫十，長玻纖增強聚丙烯(LFG/PP)和短玻纖增強聚丙烯(SFG/PP)的玻璃纖維直徑和含量相同時，LFG/PP的拉伸強度呆盖、彎曲強度和沖擊強度明顯高于SFG/PP拖云。

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隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代应又，越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件宙项。塑料在汽車上的應用已有近50年的歷史，目前汽車用改性塑料的使用量已成為衡量汽車設計和制造水平高低的一個重要標志株扛，塑料飾件的大量應用尤筐，促進了汽車的減重節(jié)能，提高了汽車的美觀舒適度洞就。PP以密度小盆繁、性價比高、具有優(yōu)異的耐熱性能旬蟋、耐化學藥品腐蝕性油昂、剛性、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用。近來更是有把汽車內(nèi)飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢冕碟。由于高性能基礎樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長拦惋、投資巨大、技術要求高鸣哀，且需要高精尖的集成先進綜合技術架忌，所以對現(xiàn)有PP樹脂需要進行更廣泛、更有效我衬、更經(jīng)濟叹放、更實用的改性。延伸性挠羔、機械的強度和抗斷裂性無機填料和彈性體增韌增強改性PP主要是“三高”井仰。是由 PP樹脂、三元乙丙橡膠(EPDM)和乙烯-辛烯共聚物(POE)等增韌彈性體及滑石粉破加、碳酸鈣等無機填料的復合物俱恶，其主要用于汽車保險杠的注射成型，且改性PP保險杠具有成本低范舀、質(zhì)輕合是、易涂裝、可循環(huán)使用等優(yōu)點锭环〈先滑石粉填充改性PP材料具有高剛性、低熱膨脹系數(shù)和低收縮率辅辩，且其抗化學腐蝕性能強难礼，尤其是經(jīng)表面處理的滑石粉填充PP可有效改善PP的沖擊性能，提高材料的模量和熱變形溫度玫锋。聚丙烯微孔發(fā)泡玻璃纖維增強改性PP玻璃纖維增強改性PP材料尤其是LGFPP材料在汽車部件上的研究與應用(如在前端模塊蛾茉、儀表板骨架、車門模塊等典型部件的應用)是多年來的研究熱點之一撩鹿。LGFPP制品指含有長度為10～25mm的玻璃纖維改性的PP復合材料經(jīng)過注塑等工藝形成的三維結(jié)構谦炬。10～25mm的長玻璃纖維增強聚合物相比普通4～7mm的短玻璃纖維增強聚合物具有更高的強度、剛度三痰、韌性吧寺，以及尺寸穩(wěn)定性好、翹曲度低等優(yōu)勢散劫。此外稚机，LGFPP材料比短玻璃纖維增強PP(GFPP)有著更好的抗蠕變性能，即使經(jīng)受100℃的高溫也不會產(chǎn)生明顯的蠕變获搏。與金屬材料和熱固性復合材料相比赖条，LG-FPP的密度低失乾，相同部件的質(zhì)量可減輕20%～50%;LGFPP能為設計人員提供更大的設計靈活性，可成型形狀復雜的部件纬乍、提高集成汽車零部件的能力碱茁、節(jié)約模具成本(一般長玻璃纖維增強聚合物注塑模具的成本約為金屬沖壓模具成本的20%)、減少能耗(長玻璃纖維增強聚合物的生產(chǎn)能耗僅為鋼制品的60%～80%仿贬，鋁制品的35%～50%)纽竣、簡化裝配工序。汽車部件用礦物纖維增強PP的新產(chǎn)品茧泪，具有強度高蜓氨、熱膨脹系數(shù)低、耐高溫队伟、阻燃性能好穴吹、低浮纖、低翹曲嗜侮、低收縮 等特點港令。發(fā)泡改性PPPP發(fā)泡材料是通過提高PP的熔體強度，從而提高發(fā)泡倍率而制成的低密度物質(zhì)锈颗，其具有質(zhì)輕顷霹、耐熱、耐高溫等優(yōu)點击吱。隨著汽車輕量化的發(fā)展泼返，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)飾上的應用也越來越多姨拥，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%，卡車渠鸽、工程機械車占20% 叫乌，客車、商務車占35%徽缚。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學微發(fā)泡材料憨奸，因為普通微發(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凿试，不僅增加了制造成本排宰，也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應用;而化學微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體，化學發(fā)泡劑為氣源那婉，通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)板甘，注入模腔后氣體在擴散內(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详炬，且其理想的泡孔直徑應 <50μm 盐类，但目前國內(nèi)行業(yè)實際生產(chǎn)的微發(fā)泡PP的微泡孔直徑約為80～350μm 。對于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等在跳，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件枪萄，如車身門板、尾門猫妙、風道等;擠出微發(fā)泡適用于密封條瓷翻、頂棚等;吹塑微發(fā)泡適用于汽車風管等。利用微發(fā)泡技術可使PP制品的質(zhì)量減少約10%～20% 割坠，較傳統(tǒng)材料在部件上可實現(xiàn)50%的減重齐帚，注射壓力降低約30%～50% ，鎖模力降低約20% 韭脊，循環(huán)周期減少10%～15%童谒，同時還能提高汽車的節(jié)能性，較傳統(tǒng)材料可實現(xiàn)30%的節(jié)能沪羔，并且能改善制品的翹曲變形性饥伊，使產(chǎn)品和模具的設計更靈活。在一些部件中蔫饰，如汽車風管琅豆、風道，還可實現(xiàn)隔熱篓吁、降噪的效果茫因，減少后道工序的成本。密 度 為0.06g/cm3的輻射交聯(lián)PP高發(fā)泡片材具有良好的力學性能杖剪，作為汽車車頂冻押，可降低汽車的質(zhì)量，同時其還可用于汽車的內(nèi)飾件盛嘿，有利于汽車的輕量化洛巢。耐刮擦PP相對于工程塑料來說，PP次兆、橡膠改性PP稿茉、熱塑性聚烯烴和熱塑性彈性體等聚烯烴材料具有可回收、質(zhì)輕芥炭、成本低的優(yōu)勢漓库，因而被越來越多地應用于汽車以及其他領域，然而聚烯烴材料的耐刮擦性能明顯較差园蝠，而這一性能卻是儀表板渺蒿、操控臺和門板表皮等汽車內(nèi)部應用部件的關鍵性能，也是汽車外部應用部件砰琢、全地形車輛(ATVs)的重要性能之一蘸嘶，而且表面性能提高的聚烯烴能很好地代替金屬和工程塑料良瞧，同時還有利于涂色，因此積極尋找提高聚烯烴材料耐刮擦性能的解決方案十分重要训唱。通過添加涂層褥蚯、無機礦物和某些功能助劑可提高聚烯烴的耐刮擦性能，例如添加耐刮擦劑可制備耐刮擦汽車內(nèi)飾用PP復合材料况增。汽車用改性PP的回收利用塑料作為一種環(huán)保材料赞庶，因其可塑性強、質(zhì)輕澳骤、回收再利用率高等特性歧强，在汽車工業(yè)中的應用非常廣泛，無論是內(nèi)飾件为肮、外飾件還是功能性結(jié)構件摊册，都越來越多地用到了塑料。我國汽車保有量達到1.75億輛颊艳，對應用于汽車的塑料的粉碎再回收無疑變得越來越重要茅特，且汽車塑料的回收將會形成一個巨大的市場，是一個前景廣闊的領域棋枕，學術界和企業(yè)在這方面都有很多的研究和實踐白修。

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與傳統(tǒng)注塑制品相比，微孔發(fā)泡注塑制品具有質(zhì)量更輕重斑、翹曲和內(nèi)部殘余應力更少兵睛、尺寸穩(wěn)定性好、成型周期短等一系列優(yōu)點窥浪。目前祖很，欠注發(fā)泡成型是微孔注塑技術中應用為廣泛的工藝之一，具有操作簡單漾脂、效率高突琳、能夠生產(chǎn)復雜制件，且能耗少符相，符合節(jié)約材料，降低成本這一發(fā)展理念蠢琳，滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場化的需求啊终。然而，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)生大量變形傲须，泡孔尺寸分布不均勻蓝牲，所得制品表面存在大量的氣痕、銀紋等缺陷泰讽，制約了其力學性能的提高和外觀視覺例衍，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進一步應用昔期。國家復合改性聚合物材料工程技術研究中心的何力團隊采用自主研發(fā)的氣體反壓裝置，利用化學欠注發(fā)泡工藝研究氣體反壓（GCP）對微孔注塑過程中發(fā)泡行為的影響佛玄。研究發(fā)現(xiàn)硼一，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，改善了泡孔的形態(tài)梦抢。實驗方法聚丙烯微孔發(fā)泡將PP般贼、發(fā)泡劑(AC)、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行塑化奥吩。然后打開氣體反壓裝置哼蛆，在型腔中分別注入固定的GCP為0，0.2霞赫，0.4腮介，0.6，0.8 MPa的氣體端衰，隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進行發(fā)泡叠洗，冷卻后，取出PP發(fā)泡樣品靴迫。GCP對充模過程中熔體壓力的影響熔體注射完后惕味，熔體壓力瞬間達到值。隨著GCP從0增加至0.8 MPa玉锌，熔體內(nèi)部壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa名挥，注射完成后，隨著氣體的排出主守，熔體壓力瞬間下降禀倔，隨著冷卻收縮，熔體壓力逐漸趨于0 MPa参淫。由此可知救湖，GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力，改善欠注發(fā)泡過程中的熔體壓力環(huán)境涎才。 GCP對泡孔質(zhì)量的影響在沒有施加氣體反壓時鞋既，由于熔體流動速率遠大于泡孔的膨脹速率，泡孔發(fā)生流動剪切變形耍铜，導致末端位置的泡孔在皮層區(qū)域受到剪切作用時間和作用力較大邑闺，在流動方向上出現(xiàn)很大的變形，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象棕兼，泡孔形貌極不規(guī)則陡舅，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)伴挚。同時發(fā)現(xiàn)靶衍，隨著GCP的增大灾炭，皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小，熔體內(nèi)部芯層泡孔從橢圓形向規(guī)整圓形形態(tài)轉(zhuǎn)變颅眶，規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大蜈出，泡孔之間呈現(xiàn)獨立分布。當GCP達到0.8 MPa時帚呼，皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對較好的圓形形態(tài)掏缎，此時整體泡孔的變形較小。這是因為GCP可以有效地降低泡孔在充模過程中受到的流動剪切作用煤杀，GCP值越大眷蜈，泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大，泡孔受到熔體的約束力大沈自，泡孔不易發(fā)生變形酌儒。GCP對泡孔結(jié)構參數(shù)的影響GCP對泡孔結(jié)構參數(shù)的影響如下圖所示】萃荆可知忌怎，在常壓下泡孔的非變形層(也就是規(guī)則泡孔區(qū))厚度僅占整個樣品厚度的10.9%；隨著GCP的增大酪夷，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高榴啸，GCP為0.8 MPa時，升高至26.7%晚岭。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鸥印，從63.7%下降到45.4%，這說明GCP可以減小泡孔變形層坦报，增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍库说。對變形層的泡孔變形度進行統(tǒng)計，如下圖所示片择，泡孔的平均長度隨著GCP的增加潜的，整體呈現(xiàn)減小的趨勢，泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大字管，泡孔的變形度隨GCP的增大而減小啰挪，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，即GCP可以減小泡孔長度與寬度的差距嘲叔，使變形區(qū)的泡孔變形程度減小脐供。對不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進行統(tǒng)計，見圖c借跪，隨著GCP的增加，當GCP為0.2 MPa時泡孔直徑略有減小酌壕，但隨著GCP的進一步增大掏愁，泡孔直徑從36.09 μm增大到41.93 μm歇由。這是因為GCP的增大使得熔體的壓力也隨之增大，使得泡孔的成核臨界能壘升高果港，泡孔的成核速率下降沦泌，泡孔在充模過程中受到流動場的影響減弱，更多的氣體在卸壓階段促進泡孔的生長辛掠，因此熔體壓力越大谢谦，泡孔直徑越大。GCP提高了充模時的熔體壓力萝衩，有效地降低了泡孔的變形回挽，且隨著GCP的升高，泡孔直徑增大猩谊，泡孔密度下降千劈，發(fā)泡材料的質(zhì)量減少整體趨于不變。結(jié)論隨著GCP從0增加至0.8 MPa牌捷，熔體內(nèi)部的壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa墙牌，使充模過程中受流動影響的泡孔數(shù)減小，減小了泡孔受到的流動剪切力暗甥。隨著GCP的增大喜滨，泡孔變形層區(qū)域厚度所占比例從63.7%下降到45.4%，變形層的泡孔的變形度從0.530下降到0.304撤防，泡孔的平均長度增大虽风。GCP的增加有效地改善了泡孔形貌，減小了泡孔變形層的CP增加了熔體流動時的阻力即碗，提高了注塑充模階段的熔體壓力焰情，使得臨界成核點后移，泡孔的成核長大在充模后進行剥懒，進而改善了制品泡孔的形貌内舟。