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摘要:長玻纖增強聚丙烯材料（PP-LGF）作為一種輕質高強的復合材料蜡吧，在滿足汽車零部件性能的同時毫蚓，對零部件減重具有明顯貢獻，目前在汽車零部件應用上備受青睞昔善。文章主要介紹了PP-LGF在汽車儀表板輕量化方面的應用和發(fā)展現(xiàn)狀元潘，詳細介紹了薄壁注塑、物理發(fā)泡君仆、化學發(fā)泡三種成型工藝實現(xiàn)儀表板輕量化的技術概況柬批，并展望了PP-LGF在儀表板上的應用前景。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來袖订，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展氮帐，汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展。然而洛姑，由此引發(fā)的環(huán)境問題也日益嚴重上沐，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)的研究熱點楞艾，其中参咙，使用質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展[1]。運用復合材料來部分取代車身結構件及內硫眯、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法蕴侧。在眾多的復合材料中，長玻纖增強聚丙烯材料（PP-LGF）以其低廉的價格两入、優(yōu)良的力學性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞净宵。與短玻纖增強聚丙烯材料（PP-SGF）相比，PPLGF在強度裹纳、剛度择葡、翹曲度、耐疲勞剃氧、缺口沖擊強度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢敏储，因此，使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車零部件可進一步實現(xiàn)重量及成本的降低朋鞍。1 長玻纖增強聚丙烯材料性能特點長玻纖增強聚丙烯材料的制備工藝主要分為5種已添，即熔融浸漬、溶液浸漬滥酥、粉末浸漬更舞、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝[2]，而在汽車零部件領域主要應用的為熔融浸漬法恨狈。熔融浸漬法生產(chǎn)的PP-LGF粒子的長度一般為8mm～15mm疏哗，其中玻纖的含量可達20%～60%呛讲，粒子中玻纖的保留長度可達1mm～3mm,如圖1所示禾怠，相較于玻纖保留長度僅為0.2mm～0.4mm的PP-SGF材料返奉，PPLGF因其內部纖維構成的三維網(wǎng)絡結構，可保證產(chǎn)品具有更優(yōu)的力學性能吗氏、抗沖擊性能芽偏、耐蠕變性能等特點，更加適合應用于汽車領域對結構性能要求較高的零部件弦讽。此外污尉，如表1所示，隨著纖維含量的增加往产，PP-LGF的性能也隨之提高被碗。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材料性能對比Table 1 Comparison of properties of PP-LGF and PP-SGF with different glass fiber content2 長玻纖增強聚丙烯材料在儀表板上的應用儀表板是汽車內飾中的重要部件，為提升汽車內飾的感知質量仿村，中锐朴、高檔車型普遍會采用軟質儀表板，即在儀表板骨架表面增加軟質表皮層蔼囊。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件焚志，同時也是電器件和其他功能件的承載結構，因此要求其具有高強度及高剛性畏鼓，目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料酱酬，采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料，在滿足相關性能的同時云矫，可提升儀表板吸能性能膳沽，同時可將現(xiàn)有儀表板骨架的設計厚度由3mm～3.5mm降低到1.8mm～2.5mm，從而降低儀表板骨架重量让禀，推動汽車內飾輕量化贵少。以下將從PP-LGF應用于儀表板上的薄壁注塑、物理發(fā)泡堆缘、化學發(fā)泡三種成型工藝方面滔灶，介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應用。 2.1 薄壁注塑薄壁注塑工藝是直接將產(chǎn)品壁厚減薄吼肥，在模具中進行加工的一種成型方法录平，與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm～3.5mm壁厚的儀表板骨架相比，PP-LGF材料運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左右缀皱，整體減重可達約25%斗这。該工藝的投入成本較低，重量優(yōu)勢明顯啤斗。目前表箭，該工藝在國內和國外合資品牌中，如吉利钮莲、大眾免钻、上汽彼水、福特等均有應用，一般選擇PPLGF20材料极舔，設計的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm凤覆。然而，薄壁注塑工藝也存在兩點問題拆魏，首先是該工藝的模具成本較高盯桦，使用薄壁注塑，成型模具需要采用熱流道設計渤刃，熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高拥峦。其次，注塑工藝管控和注塑精度要求高卖子，因為PP-LGF中長玻纖分布的各向異性[3]事镣，采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴重，尺寸穩(wěn)定性較差揪胃。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝璃哟，它是以熱塑性材料為基體，通過將超臨界流體（二氧化碳或氮氣） 溶解到熱熔膠中形成單相溶體喊递，并保持在高壓力下随闪，然后，通過開關式射嘴射進溫度和壓力較低的模具型腔骚勘，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)品內部形成從十到幾十微米不等的封閉氣泡微孔[4-5]铐伴，該項技術早期由麻省理工學院發(fā)明，1995年由美國Trexel公司將技術實現(xiàn)全球商品化俏讹。MuCell 工藝優(yōu)勢為成型周期短当宴、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好、翹曲低泽疆、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣户矢。MuCell工藝使用超臨界流體，可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動性殉疼。泡孔成長壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段梯浪，縮短成型周期，同時瓢娜，可使壓力分布均勻挂洛，有效降低PPLGF產(chǎn)品內應力，降低因長玻纖各項異性導致的產(chǎn)品翹曲眠砾，增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性虏劲。另外，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕，微孔結構擴充柒巫，降低材料密度励堡，產(chǎn)品重量減輕，較同材質實體吻育，重量可降低5%～10%。目前淤井，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應用了該工藝布疼，骨架產(chǎn)品設計壁厚2.4mm，相較于實心材料重量降低了10%币狠，此外游两，長城和大眾也有應用于此項技術。MuCell 工藝的缺點是一次性投入高漩绵，工藝難度大贱案，同時相關研究表明，使用該工藝對儀表板減重比控制在3%～8%時止吐，產(chǎn)品性能會下降10%左右宝踪，基本滿足性能要求，減重超過8%碍扔，機械性能和耐熱老化性能急劇下降瘩燥，不能滿足要求。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%～5%不同。2.3 化學發(fā)泡化學發(fā)泡工藝包括模內發(fā)泡工藝和二次開模發(fā)泡工藝（core-back）（如圖2所示）厉膀，二者均是在注塑過程中，利用塑料粒子中加入的碳酸氫鈉和碳酸銨類的無機發(fā)泡劑二拐，受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體服鹅，使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結構，以降低材料密度百新，減輕產(chǎn)品重量[6]企软。其中，core-back工藝因使用了二次開模饭望，相較于模內化學發(fā)泡澜倦，發(fā)泡的倍率更高，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多杰妓，產(chǎn)品的減重比更大藻治。一般來說，模內化學發(fā)泡的減重比相比于實心材料在5%～8%左右巷挥，而core-back工藝可高達30%～50%桩卵，具體根據(jù)退模行程決定。同物理發(fā)泡工藝一樣，化學發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應用減重的同時雏节，減少產(chǎn)品翹曲變形胜嗓，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钩乍。目前辞州，寶馬5系已在儀表板骨架上應用了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寥粹，重量降低了約40%变过，此外大眾的部分車型也已使用模內化學發(fā)泡工藝。core-back工藝的缺點是發(fā)泡劑較貴涝涤，開模的周期較長媚狰，模具成本也比模內發(fā)泡模具高，而且該工藝的技術難度較高阔拳，后期調試周期較長崭孤，產(chǎn)品的綜合成本較高。模內發(fā)泡工藝的缺點是發(fā)泡劑較貴糊肠，產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯辨宠，減重效果低于薄壁注塑工藝，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝货裹。圖2 二次開模發(fā)泡示意

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說到一次性容器你是不是認為紙比塑料更環(huán)保呢彭羹？這可不一定，塑料具有重量輕泪酱，不易受水和陽光影響的特點派殷，適合制作容器，但也因為這樣的特點使得塑料不易被大自然分解墓阀，容易造成大量垃圾毡惜，因此后來出現(xiàn)紙質容器，但紙質容器也不是沒有缺點斯撮，甚至與傳統(tǒng)塑料相比問題還更大经伙。首先因為紙張?zhí)焐滤龅剿蜁浕鸸瑳]辦法單獨承裝液體帕膜，因此市面上常見的紙杯就需要在紙張表面加一層塑料淋膜，所以摸起來感覺滑滑的溢十。但這種復合材質的設計就會造成回收的難題垮刹，紙加塑料淋膜的設計當被送到回收廠時，如果沒有特殊技術是無法將紙與塑料淋膜分離张弛，不能分離就無法重新回收材料再利用荒典，而被放在自然環(huán)境中也因為是復合材料很難被分解酪劫，所以紙杯基本上只能焚燒。聚丙烯微孔發(fā)泡所以說材質越單一越容易回收再利用寺董，現(xiàn)在有一種PP發(fā)泡塑料就具有這種易回收利用的特點覆糟，耐熱，抗腐蝕又安全，還可以在微波爐內加熱，只要經(jīng)過發(fā)泡加工處理矗愧，成為發(fā)泡聚丙烯就能制成又輕又安全的容器，并且材質單一只要回收方式正確就能再利用麦箍。發(fā)泡技術是塑料在擠出，吹塑等加工過程中為了減輕產(chǎn)品的重量魄藕，將二氧化碳或氮氣注入到特殊的塑化裝置中内列，使氣體與原料充分混合撵术，讓塑料產(chǎn)生反應形成具有微孔發(fā)泡的塑料制品過程背率，利用發(fā)泡技術生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有輕量化，緩沖吸震嫩与，吸音寝姿，保溫等特點，廣泛應用于包裝划滋，建筑建材等行業(yè)饵筑。塑料發(fā)泡歷史塑料發(fā)泡技術的發(fā)展已有幾十年的歷史了，在20世紀20年代出現(xiàn)了早的泡沫膠木处坪，這種材料是用類似于制造泡沫橡膠的方法制取的根资，從那以后的三十年內幾乎所有的塑料都能夠通過發(fā)泡技術制成泡沫塑料。到了80年代美國人研制出了微孔發(fā)泡之后同窘，人們對這種微孔新型塑料日益感興趣玄帕，并逐漸成為市場上主要的塑料發(fā)泡技術。發(fā)泡劑現(xiàn)在市場上普遍使用的發(fā)可以分為兩種想邦。一種是物理發(fā)泡劑裤纹，這種發(fā)泡劑一般使用二氧化碳，氮氣丧没，氨氣等氣體鹰椒，并且這些氣體在氣態(tài)下不會發(fā)生化學反應，而且在氣態(tài)時在塑料中的擴散速度會低于在空氣中的擴散速度呕童。另一種是化學發(fā)泡劑漆际，它是一種當受熱后就會釋放如氮氣，二氧化碳等的物質夺饲，釋放氣體的速度能夠控制灿椅，化學發(fā)泡劑一般有碳酸銨套蒂，碳酸氫鈉等。發(fā)泡工藝發(fā)泡工藝有三種一種是物理發(fā)泡法茫蛹，就是將氣體在壓力下注入塑料糊狀熔體中操刀，再經(jīng)過降壓釋放出氣體，從而就能在成型的塑料中形成很多小孔婴洼，這種發(fā)泡法由于成本較低骨坑，發(fā)泡后對不會留下殘余物，并且對發(fā)泡塑料性能不會改變柬采。另一種是化學發(fā)泡法欢唾，這種是利用化學方法產(chǎn)生氣體來使塑料發(fā)泡，是對加入塑料中的化學發(fā)泡劑進行加熱后讓其分解釋放出氣體而發(fā)泡粉捻，還有一種就是利用塑料之間相互發(fā)生化學反應釋放出氣體而進行發(fā)泡礁遣。 后一種是機械發(fā)泡，使用機械攪拌的方法使氣體混入材料中肩刃，然后經(jīng)定型過程形成泡孔的泡沫塑料祟霍。發(fā)泡原理將發(fā)泡劑注入到塑料熔體中后，發(fā)泡劑的分子就會在塑料中形成很多微小氣泡（氣泡核）盈包，隨著塑料在熔化過程中溫度的升高和壓力增加沸呐，氣泡開始增長或者與其它氣泡合并變大，隨著塑料產(chǎn)品的成型后溫度和壓力開始降低呢燥，氣泡也會停止增長并且慢慢成型崭添，這樣就會在塑料中形成很多或大或小的氣孔。所以不管采用什么發(fā)泡工藝叛氨，使用哪種發(fā)泡劑都要經(jīng)過形成氣泡核呼渣，氣泡核膨脹，氣泡固化成型這個過程寞埠。發(fā)泡膜包裝袋制造過程在所有的發(fā)泡產(chǎn)品中常用的就是發(fā)泡膜屁置，也就是我們常說的珍珠棉，將它作為包裝材料來使用有很多的優(yōu)點畸裳，如防震缰犁，防潮，韌性好等怖糊，來看看我們包裝使用的發(fā)泡膜包裝袋是怎么制造出來的帅容。發(fā)泡膜包裝袋使用的材料是聚乙烯，首先將聚乙烯原料顆粒按比例混合伍伤，通過管道將其吸入到擠出機入料口并徘，同時在擠出機中還要加入發(fā)泡劑。在擠出機中需要加溫讓原料熔化扰魂，再通過噴淋冷卻降溫以達到發(fā)泡溫度讓其膨脹發(fā)泡麦乞，然后從機頭口模擠出圓筒形發(fā)泡膜蕴茴。將圓筒型發(fā)泡膜切刨開，展平后收成卷姐直，這樣就可切割后包裝產(chǎn)品了倦淀。讓成卷的發(fā)泡膜通過印刷機在上面印上需要的圖案或者文字。印刷好的發(fā)泡膜按照包裝袋的大小裁剪成片狀声畏，后通過機器壓封成包裝袋撞叽，這樣就可以用于包裝產(chǎn)品了。塑料通過發(fā)泡技術能讓其內部形成氣泡插龄，能讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品更加輕便愿棋，還能起到包裝保護的功能，現(xiàn)在科學家研究出了一種氣泡金屬均牢，也具有這樣的性能糠雨，它就像金屬的氣泡包裝材料。這種復合氣泡金屬是通過空心金屬周圍熔化鋁材來制造的徘跪，它是一種新型復合材料并不是普通的金屬甘邀，它比合金鋼要輕70%，能吸收超過普通鋼幾十倍的能量真椿，具備防輻射鹃答，防彈乎澄，防火的能力突硝，在遭遇壓力時其內部的氣泡能起到緩沖保護的作用，也許將來我們就能用到這種氣泡金屬置济。隨著世界資源的減少和對環(huán)境要求的提高解恰，怎么提高可持續(xù)性以及提升效率，推動材料和能源消耗的下降浙于，以及材料性能的提升护盈，成本降低，有些可以通過輕量化實現(xiàn)羞酗，而發(fā)泡技術就是輕量化未來發(fā)展的方向腐宋。那些用于包裝，汽車檀轨，建筑和日用消費品中的傳統(tǒng)固體材料都是朝著發(fā)泡胸竞，輕量化結構在發(fā)展，很多高分子發(fā)泡材料被作為基礎原材料使用参萄，各種利用發(fā)泡技術制造出來的塑料產(chǎn)品在我們生活中的使用將越來越廣泛卫枝。

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發(fā)泡塑木復合材料是將塑料母粒、木粉讹挎、填料校赤、發(fā)泡劑和各種助劑按一定比例混合吆玖，于成型過程中在復合材料內部引入泡孔而制成。發(fā)泡劑在塑木共混物相體系中形成的氣體相可通過溶解氣體的分離马篮、揮發(fā)性氣體的汽化或化學反應產(chǎn)生氣體的釋放等途徑實現(xiàn)沾乘。聚丙烯微孔發(fā)泡發(fā)泡塑木復合材料內部良好的泡孔結構有助于鈍化普通WPC中的裂紋尖端，阻止裂紋擴展浑测，因而可以克服普通塑木復合材料脆性較大意鲸、抗沖擊強度較小和材料伸長率較低的缺點。另外尽爆，由于發(fā)泡塑木復合材料中含有大量泡孔怎顾，材料內部空隙較大，制備時所用樹脂量大大削減漱贱，相對節(jié)約了原料成本槐雾，也有效降低了材料的密度（約為未發(fā)泡塑木復合材料的50%，可達0.6～1.0g/cm3）幅狮，材料的隔音募强、隔熱和緩沖效果也隨之提高。此外崇摄，因發(fā)泡材料自重輕擎值，便于運輸、施工和安裝逐抑，有望成為物流包裝等行業(yè)所用木材及塑料的替代品鸠儿。發(fā)泡塑木復合材料還是一種環(huán)保材料，原料來源廣（回收的二次纖維和廢舊塑料均可）厕氨，制造成本低廉进每，其本身還可多次回收再利用，減少了塑料的使用量命斧，降低了環(huán)境污染田晚，也有益于保護森林資源。盡管目前國內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国葬，但相比較而言贤徒，F(xiàn)W－PC因集合了木材與塑料兩者之長，因而仍在性能上更具優(yōu)勢汇四，如強度更高接奈、耐水性能更好、價格更低廉船殉、應用范圍更廣鲫趁。聚丙烯（PP）價格適中，力學性能優(yōu)異利虫，耐熱溫度相對較高挨厚。PP基發(fā)泡材料的發(fā)泡體系性能和發(fā)泡機理的相關研究比較深入堡僻，制備工藝已基本成熟。我國研究人員對聚丙烯基發(fā)泡塑木復合材料的研究較多疫剃，采用的木質材料包括木粉钉疫、農作物廢料和竹粉等，例如注塑法得到的發(fā)泡塑木復合材料微孔結構及其增韌改性進行研究巢价，采用自制的塑木粒料和發(fā)泡粒料（比例9：1）在注塑成型機上進行成型牲阁，制備出具有不同微孔結構的PP/木纖維復合材料。對材料綜合性能的測定結果表明：注射溫度為180℃壤躲、保壓壓力為10 ＭＰａ時城菊，所得發(fā)泡塑木復合材料的微孔平均孔徑為53μｍ，微孔密度為2.8×106個/ｃｍ3碉克，微孔為“蜂窩”狀形貌凌唬。與未發(fā)泡的塑木復合材料相比，密度降低22%漏麦，沖擊韌性提高60%客税。材料中的微孔改變了裂紋擴展方向，形成“臺階”撕贞、“分叉”更耻，從而增加了裂紋的擴展路徑，同時可使周圍基體變形時容易產(chǎn)生強迫高彈形變捏膨。另經(jīng)研究對木纖維/PP 復合微孔發(fā)泡材料制備工藝與材料性質之間的關系進行研究秧均，采用化學發(fā)泡法，利用注塑成型制備得到孔徑更小的木纖維/PP復合微孔發(fā)泡材料脊奋。該項研究結果表明熬北，添加木纖維使復合材料的力學性能顯著提高疙描，且材料的沖擊強度和彎曲強度高于未發(fā)泡材料诚隙，但后者的拉伸強度要高于木纖維/PP 復合微孔發(fā)泡材料；復合微孔發(fā)泡材料的密度隨木纖維摻量的增加而增大起胰，但小于未發(fā)泡材料的密度久又，而且當木纖維摻量提高時，泡孔直徑先減后增效五，木纖維摻量為5% 時地消，泡孔直徑小，為20.5μｍ畏妖。有研究顯示制備發(fā)泡塑木復合材料的主要原料選定為秸稈粉和PP脉执，通過調整偶氮二甲酰胺（AC）發(fā)泡劑與乙烯－醋酸乙烯高聚物（EEVA）的比例、偶聯(lián)劑的種類和含量擠出工藝條件參數(shù)研究發(fā)泡工藝戒劫。結果表明：AC發(fā)泡劑含量為4份時半夷，所得發(fā)泡材料密度小為0.95g/cm3婆廊，沖擊強度大為14.88KJ/m2；當EVA含量在12％時巫橄，材料的密度達到小淘邻，為0.84g/cm3，沖擊強度達到大湘换，為11.4KJ/m2宾舅；偶聯(lián)劑（馬來酸酐接枝聚丙烯，MAH－ｇ－PP）為6份時彩倚，發(fā)泡材料的沖擊強度達到大筹我，為11.56KJ/m2；制備發(fā)泡母粒時帆离，擠出機螺桿溫度為150℃ 時崎溃，密度達到0.94g/cm3，沖擊強度達到12.04KJ/m2盯质。以竹粉和PP為原料采用注塑法制備了發(fā)泡塑木復合材料袁串。實驗以乙烯辛烯共聚物（POE）和馬來酸酐接枝POE（POE－ｇ－MAH）作為復合材料的增韌劑。結果顯示：添加POE和POE－ｇ－MAH會略微降低材料拉伸強度和彎曲強度呼巷，但可明顯提高材料的缺口沖擊強度囱修，二者用量分別為15%和8%；采用8%POE－ｇ－MAH增韌的復合材料的缺口沖擊強度為8.55KJ/m2王悍，提高了35.7%破镰，可很好地應用于汽車內飾件。環(huán)境掃描電鏡（ESEM）測定結果顯示压储，增韌后的復合材料斷裂形式轉變?yōu)轫g性斷裂鲜漩。動態(tài)頻率掃描結果顯示，POOE對復合材料流變性能的影響較小集惋，而POE－ｇ－MAH增韌的復合材料的儲能模量和復數(shù)黏度明顯增大孕似。

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編者按：目前，塑料部件在國內汽車上占重量的10%左右刮刑，在國外汽車上達到了15%至20%喉祭。微孔發(fā)泡技術能使塑料部件的重量降低15%至30%，廣泛應用于儀表板雷绢、電機支架泛烙、座位板、空調風罩翘紊、門嵌飾板等內外飾蔽氨。本文作者從專利角度對微孔發(fā)泡技術的重點申請人進行分析，以期為行業(yè)企業(yè)提供參考。標題：微孔發(fā)泡技術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域鹉究，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一中捆。目前，塑料部件在國內汽車上占重量的10%左右坊饶，在國外汽車上達到了15%至20%泄伪。微孔發(fā)泡技術能使塑料部件的重量降低15%至30%，廣泛應用于儀表板匿级、電機支架蟋滴、座位板、空調風罩痘绎、門嵌飾板等內外飾津函。該技術在20世紀80年代初被麻省理工學院提出，通常指孔徑小于10μm孤页、泡孔密度大于109個/cm3的發(fā)泡材料尔苦，這種材料的孔密度非常高且為封閉泡孔，相對于其他發(fā)泡材料具有更好的剛性行施，在汽車零件等工業(yè)領域廣泛應用允坚。本文中，筆者將從專利角度對微孔發(fā)泡技術的重點申請人進行分析蛾号，以期為行業(yè)企業(yè)提供參考稠项。外注重工藝技術保護筆者通過專利數(shù)據(jù)庫檢索后發(fā)現(xiàn)，截至目前鲜结，全球共有4000多件與微孔發(fā)泡相關的專利申請展运，其中國外有1700余件，美國精刷、日本拗胜、德國三國的相關專利申請量居前三位；國內相關專利申請有2400多件怒允，其中企業(yè)占1556件埂软，其次是科研院所，從申請人分布地區(qū)來看误算，廣東仰美、江蘇、浙江等地的專利申請量較高儿礼。Trexel公司的MuCell技術是目前為成熟、商品化為廣泛的微孔發(fā)泡技術庆寺，該技術來源于麻省理工學院在20世紀80年代提出的發(fā)明專利蚊夫。Trexel公司在1995年通過專利權轉讓獲得這項技術的全球開發(fā)和商品化推廣，并在此基礎上開發(fā)出連續(xù)微孔成型技術--MuCell懦尝。MuCell技術的核心即采用超臨界流體為發(fā)泡劑知纷，發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔壤圃，通過壓力控制氣泡的生長使樹脂形成泡孔均勻的微孔結構。后來琅轧，Trexel公司基于MuCell技術提交相關專利申請共有33件伍绳，涉及微孔發(fā)泡工藝以及發(fā)泡設備結構的研發(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乍桂。為提高發(fā)泡劑超臨界流體的溶解性冲杀，Trexel公司通過加入液壓系統(tǒng)、設置旋轉擠壓系統(tǒng)以及在加熱工作缸內安裝旋轉的螺旋件等方法改進睹酌；在超臨界流體計量控制上权谁，Trexel公司給出了在入口閥和出口閥之間設置儲料缸控制發(fā)泡劑計量、螺桿上添加超臨界流體的計量泵等解決手段憋沿⊥浚基于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辐啄，成為汽車輕量化的優(yōu)良解決方案采章。Demag Ergotech公司在微孔發(fā)泡技術方面也申請了較多專利，其早的相關專利申請是在1995年壶辜，申請的25件相關專利均為螺桿等機械結構的技術改進共缕，其專利的商品化產(chǎn)品為Ergocell微孔發(fā)泡技術。該技術的核心是設置了氣體計量與混合模塊士复，使熔體/氣體混合物的均化過程獨立于塑化過程图谷，獲得的制品具有較低的內應力，消除了翹曲和縮痕阱洪，較適用于汽車內飾便贵。阿博格公司是全球領先的注塑機制造商，其在2015年公開了Profoam發(fā)泡技術冗荸，該技術工藝簡單承璃，采用液體發(fā)泡劑，通過密封螺桿加料段來使料斗和塑化裝置之間形成壓力腔蚌本，從而使發(fā)泡劑在壓力下引入盔粹。該技術主要適用于纖維增強發(fā)泡材料，制得的發(fā)泡塑件多能減重30%程癌。阿博格公司的專利申請量不多舷嗡，主要涉及注塑機結構設計，其中具有顆粒鎖結構的注塑機是Profoam發(fā)泡工藝的關鍵技術嵌莉。筆者認為进萄，Trexel、Demag Ergotech等國外企業(yè)掌握了微孔發(fā)泡工藝的核心技術，國內企業(yè)在使用相關技術時必然面臨較高的專利許可費用中鼠。國內注重原料技術研發(fā)在國內專利申請人中可婶，南京聚隆科技股份有限公司（下稱聚隆科技）和會通新材料股份有限公司（下稱會通新材料）的相關專利申請量多，這兩個申請人都是以微孔發(fā)泡材料的原料研發(fā)為主援雇，涉及的技術均為通過原料選擇來提高發(fā)泡材料的熔體強度和流動性矛渴，以獲得泡孔均勻、外觀優(yōu)良的微孔發(fā)泡產(chǎn)品惫搏。

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微發(fā)泡注塑具温，聚丙烯/橡膠/滑石粉復合材料，增強增韌聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯作為一種經(jīng)濟高效的熱塑性聚合物晶府，具有材料成本低桂躏、抗腐蝕性好、比強度高和易于成型加工等優(yōu)點川陆，已廣泛應用于包裝工程剂习、紡織、電子產(chǎn)品以及汽車工業(yè)较沪。以汽車工業(yè)為例鳞绕，聚丙烯的年均用量高達255.6百萬噸，研究表明汽車每減重10%就可以將燃料的利用率提高至少6%尸曼。因此们何，近年來為了節(jié)省材料和能源、減少環(huán)境污染進而實現(xiàn)經(jīng)濟社會的健康可持續(xù)發(fā)展控轿，塑料制品的輕量化問題引起了廣大學者的研究興趣冤竹，而其中發(fā)泡注塑成型工藝被視為是一種非常有前途的輕量化實現(xiàn)方式。然而茬射，由于聚丙烯的熔體強度低鹦蠕，導致其發(fā)泡能力非常差，常規(guī)微發(fā)泡注塑聚丙烯產(chǎn)品存在泡孔尺寸大且分布極其不均勻在抛，嚴重降低了其力學性能钟病，尤其是沖擊力學性能。針對上述問題刚梭，山東大學材料科學與工程學院王桂龍和合作者提出了一種利用橡膠和滑石粉的耦合作用改性聚丙烯的新途徑肠阱，顯著提高了聚丙烯熔體強度和促進了結晶，進而改善了聚丙烯的發(fā)泡能力朴读，終通過微發(fā)泡注塑制備了具有優(yōu)異綜合力學性能的微孔聚丙烯制品屹徘。