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摘要：利用化學改性非交聯(lián)法和單螺桿擠出機践磅，采用一步法擠出工藝研制了汽車內(nèi)飾用聚丙烯（PP）微發(fā)泡料瓢姻。以均聚PP和共聚PP為基礎樹脂，考察了影響PP發(fā)泡的主要因素（如引發(fā)劑音诈、發(fā)泡劑的用量幻碱、擠出溫度等）。結果表明细溅，具有良好性能的PP微發(fā)泡專用料的配方（質(zhì)量份數(shù)）：均聚PP為40.00份褥傍，共聚PP為60.00份，過氧化二特丁烷為0.18份喇聊，過氧化二異丙苯為0.02份恍风，改性劑為0.50份，碳酸鈣為0.50份，發(fā)泡劑AC為 0.40份朋贬。以其制備的微發(fā)泡片材泡孔直徑小于50μｍ凯楔，泡孔密度可達個／cm3。關鍵詞： 聚丙烯 微發(fā)泡 汽車內(nèi)飾件 專用料 聚丙烯（PP）發(fā)泡材料具有質(zhì)輕锦募、耐高溫摆屯、綠色環(huán)保、易注射成型糠亩、成型周期短和成本低等優(yōu)點虐骑。隨著汽車輕量化的發(fā)展，PP發(fā)泡材料在汽車內(nèi)飾件上的應用越來越多赎线。普通 PP發(fā)泡制品表觀質(zhì)量不理想廷没，僅適用于需表面附皮的高端車，汽車用PP發(fā)泡材料主要為質(zhì)量更好的 化學微發(fā)泡材料［1-3］垂寥〉呃瑁化學微孔發(fā)泡材料的泡孔是直徑為十幾到數(shù)十微米，封閉微孔泡以小于50μｍ 為佳滞项。目前國內(nèi)行業(yè)實際生產(chǎn)水平大多在80～350μｍ盏缤，國外也只有美國、意大利蓖扑、日本等少數(shù)幾個國家能生產(chǎn)唉铜。本工作利用化學改性非交聯(lián)法，以均聚PP和共聚PP共混物為基礎樹脂律杠，采用一步法工藝研制出了性能符合相關指標要求的汽車內(nèi)飾件用 PP 低 倍微發(fā)泡專用料潭流，以其制備的微發(fā)泡片材泡孔直徑小于50μｍ，泡孔密度可達個／cm3柜去。聚丙烯微孔發(fā)泡１ 試驗部分1.1 主要原料 均聚PP（記作 PP1）灰嫉，熔體流動速率（MFR）為3.0g/（10min），中國石化齊魯分公司嗓奢；共聚PP（記作PP2）讼撒，MFR為2.0g/（10min），中國石化齊魯分公司股耽；抗氧劑根盒，168和1010，上海汽巴高橋化學有限公司物蝙；過氧化二特丁烷（DBP）炎滞，過氧化二特丁烷（DBP），過氧化二異丙苯（DCP）诬乞，二乙烯基苯册赛，偶氮二甲酰胺（發(fā)泡劑AC）钠导，液體石蠟，江蘇強盛功能化學股份有限公司森瘪；發(fā)泡改性劑DMS-10牡属，自制。1.2 儀器設備 RC300C型轉(zhuǎn)矩流變儀扼睬，德國HAAKE公 司逮栅；CMT450料試驗 機，天水三斯有限公司痰驱；∮25單螺桿擠出機，德國BRABENDER公司瞳浦；AH-2奧林巴斯顯微鏡担映，日本奧林巴斯公司。1.3 試樣制備工藝 混料：將樹脂叫潦、過氧化物蝇完、改性劑、抗氧劑矗蕊、成核劑和發(fā)泡劑按配比稱量短蜕，投入10L高速攪拌機，低速混合1min傻咖，高速混合2min出料朋魔，料溫不 高于50℃。擠出發(fā)泡：擠出機設置溫度180～200℃卿操，機頭溫度195℃警检，距機頭30cm 處加壓輥將發(fā)泡片壓平，取樣待用害淤。1.4 測試表征拉伸強度按照GB/T1040.3—2006測試扇雕，采用4型試樣，拉伸速度為50mm／min窥摄；彎曲強度和彎曲模量按GB/T9341—2000測試镶奉，寬度25mm；沖擊強度按GB/T1843—2008測試崭放；表觀密度按GB/T6343—2009測試哨苛；泡孔密度按 照參考文獻［４］所述方法測試。２ 結果與討論.1 引發(fā)劑的選擇以PP1/PP2質(zhì)量 比2/3共混物做基礎樹脂币砂，DBP和DCP不同配比的混合物0.2份做引發(fā)劑移国，測試體系的熔體強度和觀察發(fā)泡片質(zhì)量，結果見表1道伟。表1迹缀，DBP/DCP對發(fā)泡片表面質(zhì)量的影響 注：擠出口模厚度0.6mm使碾，寬度50mm。由表1看出祝懂，DBP和DCP都能提高PP熔體強度票摇，但片材表面和泡孔均勻性不同，隨DCP含量增加砚蓬，擠出片材表面質(zhì)量變差矢门，泡孔變得不均勻；DCP雖有利于提高熔體強度灰蛙，但比例不宜過大祟剔，以不超過引發(fā)劑總質(zhì)量分 數(shù)20％為宜。這是由于DCP分解溫度低于PP加工溫度摩梧，擠出反應時物延，DCP和PP還沒有完全混合均勻就大量分解，短時間內(nèi)產(chǎn)生大量PP自由基仅父，導致 PP部分交聯(lián)叛薯，形成局部高強度熔體，熔體強度的不均勻性導致發(fā)泡不均勻笙纤，形成凹凸不平的表面耗溜。以PP1/PP2質(zhì)量比2/3共混物做基礎樹脂，選取 DBP／DCP質(zhì)量比90/10省容，考察引發(fā)劑用量和發(fā)泡性能的關系抖拴，結果見圖1。1 引發(fā)劑含量與發(fā)泡性能關系由圖1可看出腥椒，隨引發(fā)劑含量增加城舞，單位體積泡孔數(shù)量先增加后基本不變；而發(fā)泡材料表觀密度逐漸降低寞酿，因此總引發(fā)劑含量不宜低于0.15份家夺。這是由于當引發(fā)劑含量低時，引發(fā)劑濃度不足伐弹，PP接枝率不高拉馋，熔體強度不足，難以包裹住氣體惨好，泡孔較大煌茴，并有部分泡孔破裂，導致發(fā)泡片密度較高日川；隨引發(fā)劑含量增加蔓腐，PP接枝程度提高，熔體強度相應增加龄句，氣泡在膨脹過程中回论，泡壁不易破裂散罕，形成致密均勻的泡孔，單位體積泡孔數(shù)量增加傀蓉，材料密度下降欧漱；隨引發(fā)劑含量進一步提高，熔體強度高于氣泡膨脹的動力葬燎，使氣泡不能充分膨脹误甚，導致發(fā)泡片密度略有提高。.2 發(fā)泡劑的選擇與用量圖2是發(fā)泡劑 AC含量與發(fā)泡材料表觀密度及其泡孔密度的關系谱净。由圖2看出窑邦，起初隨發(fā)泡劑AC含量的增加，發(fā)泡材料表觀密度降低壕探，泡孔密度提高冈钦，這是由于發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氣體隨其用量增加而增加，部分未分解的發(fā)泡劑在熔體中也起了發(fā)泡成核劑的作用浩蓉。但在發(fā)泡劑含量增加到0.5份時派继，發(fā)泡材料表觀密度反而回升宾袜，泡孔密度下降捻艳。這是由于隨發(fā)泡劑含量的進一步提高，熔體中氣體含量過多庆猫，氣泡膨脹加劇认轨，導致部分泡孔破裂合并，氣體溢出月培，于是發(fā)泡材料表觀密度又提高嘁字，泡孔密度下降。由圖2還可看出杉畜，發(fā)泡劑的合適用量為0.3～0.5份纪蜒。

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聚丙烯是丙烯加聚反應而成的聚合物。系白色蠟狀材料此叠，外觀透明而輕纯续。密度為0.89～0.91g/cm3，易燃灭袁，熔點165℃猬错，在155℃左右軟化，使用溫度范圍為-30～140℃茸歧。在80℃以下能耐酸倦炒、堿、鹽液及多種有機溶劑的腐蝕软瞎，能在高溫和氧化作用下分解逢唤。聚丙烯廣泛應用于服裝拉讯、毛毯等纖維制品、醫(yī)療器械智玻、汽車遂唧、自行車、零件吊奢、輸送管道盖彭、化工容器等生產(chǎn)，也用于食品页滚、藥品包裝召边。產(chǎn)品簡介特性聚丙烯簡稱PP，是一種無色裹驰、無臭隧熙、無毒、半透明固體物質(zhì)幻林。聚丙烯（PP）是一種性能優(yōu)良的熱塑性合成樹脂贞盯，為無色半透明的熱塑性輕質(zhì)通用塑料。具有耐化學性沪饺、耐熱性躏敢、電絕緣性、高強度機械性能和良好的高耐磨加工性能等整葡，這使得聚丙烯自問世以來件余，便迅速在機械、汽車遭居、電子電器啼器、建筑、紡織俱萍、包裝端壳、農(nóng)林漁業(yè)和食品工業(yè)等眾多領域得到廣泛的開發(fā)應用。近年來枪蘑，隨著我國包裝损谦、電子、汽車等工業(yè)的快速發(fā)展腥寇，極大地促進了我國工業(yè)的發(fā)展成翩。而且因為其具有可塑性，聚丙烯材料正逐步替代木制產(chǎn)品赦役，高強度韌性和高耐磨性能已逐步取代金屬的機械功能麻敌。另外聚丙烯具有良好的接枝和復合功能，在混凝土掂摔、紡織术羔、包裝和農(nóng)林漁業(yè)方面具有巨大的應用空間赢赊。小鼠以8g/kg劑量灌胃1～5次，未引起明顯中毒癥狀级历。大鼠吸入聚丙烯加熱至210～220℃時的分解產(chǎn)物30次释移，每次2h，出現(xiàn)眼粘膜及上呼吸道刺激癥狀寥殖。與聚乙烯相同禁止用其再生制品盛裝食品玩讳。發(fā)展簡史1954年G·納塔首先將丙烯聚合成聚丙烯（采用鋁鈦的氯化物做催化劑），并創(chuàng)立了定向聚合理論嚼贡，引起了人們的關注熏纯。1957年意大利的蒙特卡提尼公司和美國赫克勒斯（Hecules）公司分別建立了6000t/a和9000t/a的聚丙烯生產(chǎn)裝置。20世紀60年代后期到70年代中期聚丙烯進入了大發(fā)展時期粤策。80年代至今樟澜，聚丙烯產(chǎn)量在合成樹脂中居于前列，現(xiàn)在僅低于聚乙烯叮盘，居第2位秩贰。中國于1962年開始研究聚丙烯生產(chǎn)工藝。從20世紀80年代開始柔吼，聚丙烯在中國發(fā)展迅速毒费。我國引進了一些先進的關于聚丙烯生產(chǎn)技術和生產(chǎn)設備，先后建立了燕山嚷堡、揚子蝗罗、遼陽等一批大中型聚丙烯生產(chǎn)設施艇棕，各地也興建了大量小型散裝聚丙烯生產(chǎn)設施蝌戒，并對緩解供需矛盾起到了一定的作用。生產(chǎn)規(guī)模的大幅度增加沼琉，促使我國聚丙烯樹脂生產(chǎn)進入了快速發(fā)展階段北苟。2012年，我國PP生產(chǎn)能力達到1296.7萬t打瘪。2015年友鼻，我國PP產(chǎn)能為2013萬噸/年。聚丙烯微孔發(fā)泡需現(xiàn)狀由于我國聚丙烯的供需差距較大闺骚，近年來彩扔，大多數(shù)新的大型煉油、乙烯聯(lián)產(chǎn)項目和煤烯烴項目都配備了聚丙烯裝置僻爽，因此虫碉，未來中國聚丙烯產(chǎn)能將大幅增加。同時胸梆，還需要考慮那些小型的落后聚丙烯安裝技術敦捧，尤其是間歇式小體法裝置將被逐步淘汰须板，估計等到2025年聚丙烯在我國的生產(chǎn)能力將達到更高的水平。隨著中國經(jīng)濟快速發(fā)展兢卵，對各種化工原料的需求不斷增加习瑰，導致了對聚丙烯的消耗量達到有史以來高水平，因此我國將成為世界上聚丙烯消費國家秽荤。2003年甜奄，我國聚丙烯的消耗量已經(jīng)達到532萬噸；2007年率先達到1000萬噸窃款；2008年受金融危機影響贺嫂，略降至1079萬噸；目前（2018年）雁乡，在基礎設施投資和國內(nèi)需求的推動下第喳，增長至1232萬噸。生產(chǎn)工藝聚丙烯樹脂是四大通用型熱塑性樹脂（聚乙烯踱稍、聚氯乙烯曲饱、聚丙烯、聚苯乙烯）之一珠月，以丙烯為原料扩淀，乙烯為共聚單體通過聚合反應生產(chǎn)制得。聚丙烯的生產(chǎn)工藝主要經(jīng)歷了溶劑法啤挎、溶液法驻谆，液相本體法（含液相氣相組合式）和氣相法幾個發(fā)展階段。世界上用于生產(chǎn)聚丙烯的工藝方法按類別劃分主要有以下幾大類：溶劑法庆聘、溶液法胜臊，液相本體法（含液相氣相組合式）和氣相法。各工藝特點簡介如下：溶劑聚合法溶劑法（又稱漿液法或泥漿法伙判、淤漿法）是早采用的聚丙烯生產(chǎn)工藝象对，但由于有脫灰和溶劑回收工序，流程長宴抚，較復雜等缺點勒魔，隨著催化劑研究技術的進步，從八十年代起菇曲，溶劑法已趨于停滯狀態(tài)冠绢，逐漸為液相本體法所取代。工藝特點：（1）丙烯單體溶解在惰性液相溶劑中（如乙烷中）常潮，在催化劑作用下進行溶劑聚合弟胀，聚合物以固體輸粒狀態(tài)懸浮在溶劑中，采用釜式攪拌反應器；（2）有脫灰和溶劑回收工序邮利，流程長弥雹，較復雜，裝置投資大延届，能耗高剪勿。但生產(chǎn)易控制，產(chǎn)品質(zhì)量好方庭；（3）以離心過濾方法分離聚丙烯顆粒再經(jīng)氣流沸騰干燥和擠壓造粒厕吉。溶液聚合法工藝特點：（1）使用高沸點直鏈烴作溶劑，在高于聚丙烯熔點的溫度下操作械念，所得聚合物全部溶解在溶劑中呈均相分布头朱；（2）高溫氣提方法蒸發(fā)脫除溶劑得熔融聚丙烯，再擠出造粒得料產(chǎn)品龄减；（3）生產(chǎn)廠家只有美國柯達公司一家项钮。相本體法含液相氣相組合式，液相本體法聚丙烯生產(chǎn)工藝是聚丙烯生產(chǎn)中后期發(fā)展起來的新工藝希停。該生產(chǎn)工藝是聚丙烯1957年開始工業(yè)化生產(chǎn)七年之后問世的烁巫。采用液相本體法生產(chǎn)聚丙烯，是在反應體系中不加任何其他溶劑宠能，將催化劑直接分散在液相丙烯中進行丙烯液相本體聚合反應亚隙。聚合物從液相丙烯中不斷析出，以細顆粒狀懸浮在液相丙烯中违崇。隨著反應時間的增長阿弃，聚合物顆粒在液相丙烯中的濃度增高。當丙烯轉(zhuǎn)化率達到一定程度時羞延，經(jīng)閃蒸回收未聚合的丙烯單體渣淳，即得到粉料聚丙烯產(chǎn)品。這是一種比較簡單和先進的聚丙烯工業(yè)生產(chǎn)方法肴楷。液相本體法工藝代表著八十年代國際上聚丙烯生產(chǎn)的新技術水由、新水平荠呐。工藝特點：（1）系統(tǒng)中不加溶劑赛蔫，丙烯單體以液相狀態(tài)在釜式反應器中進行液相本體聚合，乙烯丙烯在流化床反應器中進行氣相共聚泥张；（2）流程簡單呵恢，設備少、投資省媚创，動力消耗及生產(chǎn)成本低渗钉；（3）均聚采用釜式攪拌反應器（Hypol工藝），或環(huán)管反應器（Spheripol工藝），無規(guī)共聚和嵌段共聚均在攪拌式流化床中進行鳄橘。采用液相本體法的典型代表是BASELL公司的Spherizone液相本體法工藝声离。Spherizone是一種氣相循環(huán)技術，采用齊格勒-納塔催化劑瘫怜，可生產(chǎn)出保持韌性和加工性能同時又具有高結晶度术徊、剛性和更加均一的聚合體。它可在單一反應器中制得高度均一的多單體樹脂或雙峰均聚物鲸湃。Spherizone循環(huán)反應有二個互通的區(qū)域赠涮，不同的區(qū)域起到由其它工藝的氣相和液相環(huán)管反應器所起的作用。這兩個區(qū)域能產(chǎn)生具有不同相對分子質(zhì)量或單體組成分布的樹脂暗挑，擴大了聚丙烯的性能范圍笋除。該工藝的核心設備為MZCR（多區(qū)循環(huán)反應器系統(tǒng)）反應器R230系統(tǒng)。該反應器由提升管和下降管兩部分組成炸裆。在提升管內(nèi)聚合物通過反應氣體向上吹垃它，形成流化，并送入下降管的上部經(jīng)過旋風分離器后烹看，粉料在收集在下降管內(nèi)嗤瞎。反應氣體由離心式壓縮機通過外部的管線循環(huán)，反應熱依靠在外部循環(huán)管線上的循環(huán)器冷卻器來移出听系。反應器產(chǎn)品通過安裝在下降管下部的閥門排出贝奇。排出的粉料經(jīng)過高壓和低壓脫氣后，在生產(chǎn)均聚物和無規(guī)共聚物時靠胜，直接進行汽蒸和干燥掉瞳，得到粉料產(chǎn)品。生產(chǎn)抗沖產(chǎn)品時浪漠，經(jīng)過高壓脫氣后的粉料排入氣相流化床反應器陕习。該反應器仍采用Spheripol II氣相反應器系統(tǒng)。共聚反應器為立式圓筒式容器址愿，上该镣、下為球形封頭，下部為沸騰床响谓，主體材料為不銹鋼损合，內(nèi)表面拋光。該工藝目前單線大生產(chǎn)能力已達45萬噸/年娘纷。MZCR（多區(qū)循環(huán)反應器）抗沖共聚產(chǎn)品的乙烯含量可高達 22%（橡膠含量大于40%）嫁审，還可生產(chǎn)含乙烯和丁烯-1的三元共聚產(chǎn)品。氣相本體法工藝特點：（1）系統(tǒng)不引入溶劑赖晶，丙烯單體以氣相狀態(tài)在反應器中進行氣相本體聚合律适；（2）流程簡短，設備少、生產(chǎn)安全捂贿，生產(chǎn)成本低纠修；（3）聚合反應器有流化床（聯(lián)碳/殼牌UNIPOI工藝）、立式攪拌床（巴斯Novolen工藝）及臥式攪拌床（阿莫科/埃爾帕索工藝）厂僧。采用氣相本體法的典型代表是DOW化學公司Unipol氣相工藝分瘾。Unipol氣相聚丙烯工藝是美國聯(lián)碳公司（UCCP）和殼牌公司于二十世紀八十年代開發(fā)的一種氣相流化床聚丙烯工藝，是將應用在聚乙烯生產(chǎn)上的流化床工藝移植到聚丙烯生產(chǎn)中吁系，并獲得成功德召。該工藝采用高效催化劑體系，主催化劑為高效載體催化劑汽纤，助催化劑為三乙基鋁上岗、給電子體。UNIPOL工藝具有簡單蕴坪、靈活肴掷、經(jīng)濟和安全的特點；該工藝只用很少的設備就能生產(chǎn)出包括均聚物背传、無規(guī)共聚物和抗沖共聚物在內(nèi)的全范圍產(chǎn)品呆瞻，可在較大操作范圍內(nèi)調(diào)節(jié)操作條件而使產(chǎn)品性能保持均一。因為使用的設備數(shù)量少而使維修工作量小径玖，裝置的可靠性提高痴脾。由于流化床反應動力學本身的限制，加上操作壓力低使系統(tǒng)中物料的貯量減小梳星，使得該工藝比其它工藝操作安全赞赖，不存在事故失控時設備超壓的危險。此工藝沒有液體廢料排出冤灾，排放到大氣的烴類也很少前域，因此對環(huán)境的影響非常小，與其它工藝相比韵吨，該工藝更容易達到環(huán)保匿垄、健康和安全的各種嚴格規(guī)范。該工藝的另一顯著特點是可以配合超冷凝態(tài)操作归粉，即所謂的超冷凝態(tài)氣相流化床工藝（SCM）椿疗。該技術通過將反應器內(nèi)液相的比例提高到45%，可使現(xiàn)有的生產(chǎn)能力提高200%盏浇。由于液體含量多少不是流化床不穩(wěn)定变丧、形成聚合物結塊的基本因素，因此該技術關鍵的操作變量是膨脹床的密度及膨脹松密度與沉降松密度的比例绢掰。由于超冷凝態(tài)操作能夠有效地移走反應熱，它能使反應器在體積不增加的情況下提高2倍以上的生產(chǎn)能力，對于投資的節(jié)省是非车尉ⅲ可觀的攻晒。抗沖共聚產(chǎn)品的乙烯含量可高達17% （橡膠含量大于30%）的抗沖共聚產(chǎn)品班挖。該工藝的核心設備為氣相流化床反應器鲁捏、循環(huán)氣壓縮機、循環(huán)氣冷卻器和擠壓造粒機組萧芙。流化床反應器是空心式容器给梅，其頂部帶有擴大段，底部帶有分布器双揪，一反應器操作壓力為3.5MPaG动羽，溫度67℃，第二反應器操作壓力為2.1MPaG渔期，溫度70℃运吓；循環(huán)氣壓縮機為單級、恒速疯趟、離心式壓縮機拘哨。聚丙烯PP改性針對聚丙烯在低溫下的抗沖擊性能差、耐候性不佳信峻、表面裝飾性差以及在電倦青、磁、光盹舞、熱姨夹、燃燒等方面的功能性與實際需要的差距，對聚丙烯加以改性矾策，成為當前塑料加工發(fā)展為活躍的磷账，取得成果為豐盛的領域。

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據(jù)調(diào)查贾虽，汽車整體重量每減少100千克逃糟，百公里油耗可降低0.3-0.6升。隨著國家第二階段燃油指標5L/100Kg要求,以及電動汽車行程問題的凸顯蓬豁，汽車材料輕量化已成行業(yè)潮流绰咽。目前，在汽車非金屬材料輕量化領域地粪，發(fā)泡材料正在發(fā)揮理想作用取募，成為實現(xiàn)汽車輕量化的環(huán)保解決方案。具體到汽車非金屬材料輕量化領域蟆技，化學微發(fā)泡技術已成為主機廠及相關零件廠商競相研究的主要課題之一玩敏，諸如通用斗忌、寶馬、奔馳等汽車品牌在車門內(nèi)襯板旺聚、儀表板织阳、后門內(nèi)襯板、底護板等汽車內(nèi)飾中大范圍地應用化學微發(fā)泡材料砰粹∵蠖悖化學微發(fā)泡技術在汽車輕量化、降低成本等方向會越來越重要碱璃。山東昊智新型材料科技有限公司（以下簡稱昊智新材料）化學發(fā)泡劑正在引領這個方向努力弄痹。聚丙烯微孔發(fā)泡所謂微發(fā)泡材料，指的是以材料為基體嵌器，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肛真。微發(fā)泡主要分為超臨界氣體的物理發(fā)泡和發(fā)泡劑的化學發(fā)泡兩種。而就化學微發(fā)泡材料來說嘴秸，和普通塑料相比毁欣，其既能有效減重，又能減少注塑缺陷岳掐、提高注塑效率凭疮，還具備隔熱、吸音串述、緩沖性能等特殊性能执解。在塑料微孔發(fā)泡和技術領域的多年探索和研究與開發(fā)中，昊智新材料已在該領域取得了實際應用纲酗，專注于高性能環(huán)保型微孔發(fā)泡的化學發(fā)泡劑衰腌、特殊發(fā)泡樹脂、技術和工藝解決方案觅赊。自主開發(fā)右蕊，生產(chǎn)和銷售的精細化學發(fā)泡劑用于合成樹脂和橡膠：例如PP，PE吮螺，PS饶囚，ABS，PA鸠补，PVC萝风，EVA，TPU紫岩，TPE规惰，TPR，PPO等材料的擠出泉蝌，注塑和吹塑歇万、模壓成型工藝揩晴。實現(xiàn)成型產(chǎn)品的輕量化、節(jié)省成本堕花、減少能耗和噪音文狱、減少浪費粥鞋、提高產(chǎn)品尺寸精度并縮短成型周期缘挽。注塑化學發(fā)泡劑，其應用于塑料內(nèi)飾件生產(chǎn)時呻粹，可使汽車內(nèi)飾件具有高度一致的泡孔結構壕曼，直徑縮小至60微米，并使材料減重7%等浊，同時還具有節(jié)省原材料腮郊、提升隔熱和隔音性能、增加側壁硬度筹燕、增強表面紋理等功能轧飞。化學發(fā)泡劑應用了專有的清除技術撒踪，可降低水过咬、CO2和酸的影響，減小其對注塑模具的腐蝕制妄，并大限度地減少翹曲和縮痕掸绞。此外，其對產(chǎn)品外觀和性能均無不利影響耕捞，而早期的化學發(fā)泡劑產(chǎn)品會影響汽車塑料件的表面光潔度衔掸，而使其應用受限外驱。同時坛掠，使用化學發(fā)泡母粒時殃饿，設備基本上不用改動就可以輕松實現(xiàn)發(fā)泡翘瓮，避免了物理發(fā)泡帶來的巨額投資割岛。昊智新材料在提升汽車輕量化上的應用產(chǎn)品涉及發(fā)泡劑聚丙烯粗合、聚丙烯發(fā)泡劑拆祈、熱塑性彈性體發(fā)泡母粒放接。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)品可用于實現(xiàn)汽車輕量化的部件有：頭枕瞳抓、儀表板埃疫、門襯、方向盤孩哑、輪胎罩栓霜、行李倉內(nèi)襯、座位靠背裝飾横蜒、遮陽板胳蛮、保險杠芯材销凑、空調(diào)阻隔板、地毯支撐材料仅炊、頂板斗幼、側護板、門內(nèi)板吸能保護墊抚垄、緩沖墊蜕窿、消音內(nèi)插件、后置發(fā)動機分隔間呆馁、發(fā)動機護罩桐经。除了應用于汽車輕量化，化學微發(fā)泡技術還可以用于PE樹脂微孔發(fā)泡的典型應用浙滤。用于吹塑PE溫室薄膜阴挣，加入發(fā)泡母料的1.5％，吹塑發(fā)泡后產(chǎn)品密度為0.624g / cm3纺腊。

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說到一次性容器你是不是認為紙比塑料更環(huán)保呢畔咧？這可不一定，塑料具有重量輕揖膜，不易受水和陽光影響的特點誓沸，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次氨，容易造成大量垃圾蔽介，因此后來出現(xiàn)紙質(zhì)容器，但紙質(zhì)容器也不是沒有缺點煮寡，甚至與傳統(tǒng)塑料相比問題還更大虹蓄。首先因為紙張?zhí)焐滤龅剿蜁浕宜海瑳]辦法單獨承裝液體薇组，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坐儿。但這種復合材質(zhì)的設計就會造成回收的難題律胀，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貌矿，不能分離就無法重新回收材料再利用炭菌，而被放在自然環(huán)境中也因為是復合材料很難被分解，所以紙杯基本上只能焚燒逛漫。聚丙烯微孔發(fā)泡所以說材質(zhì)越單一越容易回收再利用黑低，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，耐熱，抗腐蝕又安全克握，還可以在微波爐內(nèi)加熱蕾管，只要經(jīng)過發(fā)泡加工處理，成為發(fā)泡聚丙烯就能制成又輕又安全的容器菩暗，并且材質(zhì)單一只要回收方式正確就能再利用掰曾。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)品的重量停团，將二氧化碳或氮氣注入到特殊的塑化裝置中旷坦，使氣體與原料充分混合，讓塑料產(chǎn)生反應形成具有微孔發(fā)泡的塑料制品過程客蹋，利用發(fā)泡技術生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有輕量化塞蹭，緩沖吸震孽江，吸音讶坯，保溫等特點，廣泛應用于包裝岗屏，建筑建材等行業(yè)辆琅。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)了早的泡沫膠木这刷，這種材料是用類似于制造泡沫橡膠的方法制取的婉烟，從那以后的三十年內(nèi)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)泡之后暇屋，人們對這種微孔新型塑料日益感興趣似袁，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)可以分為兩種咐刨。一種是物理發(fā)泡劑昙衅，這種發(fā)泡劑一般使用二氧化碳，氮氣定鸟，氨氣等氣體而涉，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联予。另一種是化學發(fā)泡劑啼县，它是一種當受熱后就會釋放如氮氣，二氧化碳等的物質(zhì)沸久，釋放氣體的速度能夠控制季眷，化學發(fā)泡劑一般有碳酸銨，碳酸氫鈉等卷胯。發(fā)泡工藝發(fā)泡工藝有三種一種是物理發(fā)泡法子刮，就是將氣體在壓力下注入塑料糊狀熔體中，再經(jīng)過降壓釋放出氣體诵竭，從而就能在成型的塑料中形成很多小孔话告，這種發(fā)泡法由于成本較低兼搏，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沙郭。另一種是化學發(fā)泡法佛呻，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)泡病线，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)泡吓著。 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送挑，然后經(jīng)定型過程形成泡孔的泡沫塑料绑莺。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）惕耕，隨著塑料在熔化過程中溫度的升高和壓力增加纺裁，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司澎，氣泡也會停止增長并且慢慢成型欺缘，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)泡工藝挤安，使用哪種發(fā)泡劑都要經(jīng)過形成氣泡核谚殊，氣泡核膨脹，氣泡固化成型這個過程蛤铜。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)泡膜嫩絮，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)點围肥，如防震剿干，防潮，韌性好等虐先，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怨愤。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蛹批，通過管道將其吸入到擠出機入料口撰洗，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腐芍，再通過噴淋冷卻降溫以達到發(fā)泡溫度讓其膨脹發(fā)泡差导，然后從機頭口模擠出圓筒形發(fā)泡膜。將圓筒型發(fā)泡膜切刨開猪勇，展平后收成卷设褐，這樣就可切割后包裝產(chǎn)品了。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助析，后通過機器壓封成包裝袋犀被，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(nèi)部形成氣泡外冀，能讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品更加輕便寡键，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雪隧，也具有這樣的性能西轩，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脑沿，它是一種新型復合材料并不是普通的金屬藕畔，它比合金鋼要輕70%，能吸收超過普通鋼幾十倍的能量庄拇，具備防輻射注服，防彈，防火的能力丛忆，在遭遇壓力時其內(nèi)部的氣泡能起到緩沖保護的作用祠汇，也許將來我們就能用到這種氣泡金屬。隨著世界資源的減少和對環(huán)境要求的提高熄诡，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诗力，以及材料性能的提升凰浮，成本降低，有些可以通過輕量化實現(xiàn)苇本，而發(fā)泡技術就是輕量化未來發(fā)展的方向袜茧。那些用于包裝，汽車瓣窄，建筑和日用消費品中的傳統(tǒng)固體材料都是朝著發(fā)泡笛厦，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俺夕，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裳凸。

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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代劝贸，越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件姨谷。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映九，塑料飾件的大量應用梦湘，促進了汽車的減重節(jié)能，提高了汽車的美觀舒適度。PP以密度小捌议、性價比高哼拔、具有優(yōu)異的s耐熱性能、耐化學藥品腐蝕性瓣颅、剛性管挟、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系列材料的趨勢弄捕。由于高性能基礎樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長僻孝、投資巨大、技術要求高守谓，且需要高精尖的集成先進綜合技術穿铆，所以對現(xiàn)有PP樹脂需要進行更廣泛、更有效斋荞、更經(jīng)濟荞雏、更實用的改性。聚丙烯微孔發(fā)泡微發(fā)泡(Microcellular Foaming)是指以熱塑性材料為基體平酿，制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔凤优。微發(fā)泡注塑成型技術突破了傳統(tǒng)注塑的諸多局限，在基本保證制品性能的基礎上蜈彼，可以明顯減輕重量和成型的周期筑辨，大大降低機臺的鎖模力，并具有內(nèi)應力和翹曲小幸逆、平直度高棍辕，沒有縮水，尺寸穩(wěn)定还绘，成型視窗大等特點楚昭，特別是在生產(chǎn)高精密和材料較貴的制品上與常規(guī)注塑相比較獨具優(yōu)勢，成為近年來注塑技術發(fā)展的一個重要方向拍顷。聚丙烯微發(fā)泡材料能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件抚太。隨著汽車輕量化的發(fā)展，選用PP發(fā)泡材料已成為汽車減重的重要途徑昔案，目前其在汽車內(nèi)飾上的應用也越來越多尿贫，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%，卡車爱沟、工程機械車占20% 帅霜，客車、商務車占35% 呼伸。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學微發(fā)泡材料身冀。普通微發(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)量很不理想钝尸，僅適合于需要表面覆皮的高端車，不僅增加了制造成本搂根，也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應用珍促；而化學微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體，化學發(fā)泡劑為氣源剩愧，通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)猪叙，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仁卷，且其理想的泡孔直徑應 <50μm 穴翩，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)泡锦积、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等芒帕，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件，如車身門板丰介、尾門背蟆、風道等；擠出微發(fā)泡適用于密封條哮幢、頂棚等带膀；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% 橙垢，較傳統(tǒng)材料在部件上可實現(xiàn)50%的減重垛叨，注射壓力降低約30%～50% ，鎖模力降低約20% 钢悲，循環(huán)周期減少10%～15%点额，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)能莺琳，并且能改善制品的翹曲變形性，使產(chǎn)品和模具的設計更靈活载慈。輻射交聯(lián)PP高發(fā)泡片材具有良好的力學性能惭等，作為汽車車頂，可降低汽車的質(zhì)量办铡，同時其還可用于汽車的內(nèi)飾件辞做，有利于汽車的輕量化。福特微發(fā)泡發(fā)動機罩：采用MuCell微發(fā)泡注塑成型技術在零件成型過程中充入氣泡寡具，形成極為細微的蜂巢狀結構秤茅，既節(jié)約了塑材，又減輕了重量童叠，而且不會影響零件的任何性能框喳。目前已應用車型有：C-MAX课幕、Grand C-MAX、S-MAX五垮、蒙迪歐和Galaxy等乍惊。綜上所述，聚丙烯微發(fā)泡材料在汽車領域應用廣泛放仗，但需要注意：1. 微發(fā)泡是經(jīng)全球各行業(yè)不同產(chǎn)品所驗證的技術润绎、有廣范的市場、但在中國應用尚新诞挨。2. 微發(fā)泡能提供更高品質(zhì) (減少變形,提升平面度,圓度和尺寸的穩(wěn)定性,沒有縮水印) 和更低成本 (重量,成型周期和成型噸位減少莉撇、更省料的產(chǎn)品設計)。3. 微發(fā)泡能創(chuàng)造新商機——高端應用和節(jié)省成本惶傻。4. 并不是所有的制品都適合用微發(fā)泡技術,需要配合尋找合適的制品棍郎。

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編者按：目前，塑料部件在國內(nèi)汽車上占重量的10%左右达罗，在國外汽車上達到了15%至20%坝撑。微孔發(fā)泡技術能使塑料部件的重量降低15%至30%，廣泛應用于儀表板粮揉、電機支架巡李、座位板、空調(diào)風罩扶认、門嵌飾板等內(nèi)外飾侨拦。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)提供參考辐宾。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狱从，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一。目前叠纹，塑料部件在國內(nèi)汽車上占重量的10%左右季研，在國外汽車上達到了15%至20%。微孔發(fā)泡技術能使塑料部件的重量降低15%至30%誉察，廣泛應用于儀表板与涡、電機支架、座位板持偏、空調(diào)風罩驼卖、門嵌飾板等內(nèi)外飾。該技術在20世紀80年代初被麻省理工學院提出鸿秆，通常指孔徑小于10μm酌畜、泡孔密度大于109個/cm3的發(fā)泡材料，這種材料的孔密度非常高且為封閉泡孔卿叽，相對于其他發(fā)泡材料具有更好的剛性桥胞，在汽車零件等工業(yè)領域廣泛應用恳守。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埠戳，以期為行業(yè)企業(yè)提供參考井誉。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)，截至目前整胃，全球共有4000多件與微孔發(fā)泡相關的專利申請颗圣，其中國外有1700余件，美國屁使、日本在岂、德國三國的相關專利申請量居前三位；國內(nèi)相關專利申請有2400多件蛮寂，其中企業(yè)占1556件蔽午，其次是科研院所，從申請人分布地區(qū)來看酬蹋，廣東及老、江蘇、浙江等地的專利申請量較高范抓。Trexel公司的MuCell技術是目前為成熟骄恶、商品化為廣泛的微孔發(fā)泡技術，該技術來源于麻省理工學院在20世紀80年代提出的發(fā)明專利匕垫。Trexel公司在1995年通過專利權轉(zhuǎn)讓獲得這項技術的全球開發(fā)和商品化推廣僧鲁，并在此基礎上開發(fā)出連續(xù)微孔成型技術--MuCell。MuCell技術的核心即采用超臨界流體為發(fā)泡劑象泵，發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔寞秃，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。后來偶惠，Trexel公司基于MuCell技術提交相關專利申請共有33件春寿，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忽孽。為提高發(fā)泡劑超臨界流體的溶解性堂淡，Trexel公司通過加入液壓系統(tǒng)、設置旋轉(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扒腕；在超臨界流體計量控制上，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)泡劑計量萤悴、螺桿上添加超臨界流體的計量泵等解決手段瘾腰。基于MuCell工藝的加工成本可降低10%至20%覆履，減少材料消耗并縮短成型周期蹋盆，成為汽車輕量化的優(yōu)良解決方案费薄。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年栖雾，申請的25件相關專利均為螺桿等機械結構的技術改進楞抡，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析藕，使熔體/氣體混合物的均化過程獨立于塑化過程召廷，獲得的制品具有較低的內(nèi)應力，消除了翹曲和縮痕账胧，較適用于汽車內(nèi)飾竞慢。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)泡技術治泥，該技術工藝簡單筹煮，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居夹，從而使發(fā)泡劑在壓力下引入败潦。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%准脂。阿博格公司的專利申請量不多劫扒，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)泡工藝的關鍵技術意狠。筆者認為粟关，Trexel、Demag Ergotech等國外企業(yè)掌握了微孔發(fā)泡工藝的核心技術环戈，國內(nèi)企業(yè)在使用相關技術時必然面臨較高的專利許可費用闷板。國內(nèi)注重原料技術研發(fā)在國內(nèi)專利申請人中，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院塞，這兩個申請人都是以微孔發(fā)泡材料的原料研發(fā)為主遮晚，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，以獲得泡孔均勻拦止、外觀優(yōu)良的微孔發(fā)泡產(chǎn)品县遣。