福建優(yōu)質(zhì)UMFPP定制

隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展忙厌，制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代，越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件江咳。塑料在汽車上的應(yīng)用已有近50年的歷史慰毅，目前汽車用改性塑料的使用量已成為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志，塑料飾件的大量應(yīng)用扎阶，促進(jìn)了汽車的減重節(jié)能汹胃，提高了汽車的美觀舒適度。PP以密度小东臀、性價(jià)比高着饥、具有優(yōu)異的耐熱性能、耐化學(xué)藥品腐蝕性惰赋、剛性宰掉、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(yīng)用呵哨。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。由于高性能基礎(chǔ)樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長轨奄、投資巨大孟害、技術(shù)要求高，且需要高精尖的集成先進(jìn)綜合技術(shù)挪拟，所以對現(xiàn)有PP樹脂需要進(jìn)行更廣泛挨务、更有效、更經(jīng)濟(jì)玉组、更實(shí)用的改性谎柄。延伸性、機(jī)械的強(qiáng)度和抗斷裂性無機(jī)填料和彈性體增韌增強(qiáng)改性PP主要是“三高”惯雳。是由 PP樹脂朝巫、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、碳酸鈣等無機(jī)填料的復(fù)合物石景，其主要用于汽車保險(xiǎn)杠的注射成型劈猿，且改性PP保險(xiǎn)杠具有成本低、質(zhì)輕潮孽、易涂裝揪荣、可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)《魃蹋滑石粉填充改性PP材料具有高剛性变逃、低熱膨脹系數(shù)和低收縮率，且其抗化學(xué)腐蝕性能強(qiáng)怠堪，尤其是經(jīng)表面處理的滑石粉填充PP可有效改善PP的沖擊性能揽乱，提高材料的模量和熱變形溫度。聚丙烯微孔發(fā)泡玻璃纖維增強(qiáng)改性PP玻璃纖維增強(qiáng)改性PP材料尤其是LGFPP材料在汽車部件上的研究與應(yīng)用(如在前端模塊粟矿、儀表板骨架凰棉、車門模塊等典型部件的應(yīng)用)是多年來的研究熱點(diǎn)之一。LGFPP制品指含有長度為10～25mm的玻璃纖維改性的PP復(fù)合材料經(jīng)過注塑等工藝形成的三維結(jié)構(gòu)陌粹。10～25mm的長玻璃纖維增強(qiáng)聚合物相比普通4～7mm的短玻璃纖維增強(qiáng)聚合物具有更高的強(qiáng)度撒犀、剛度、韌性掏秩，以及尺寸穩(wěn)定性好或舞、翹曲度低等優(yōu)勢。此外蒙幻，LGFPP材料比短玻璃纖維增強(qiáng)PP(GFPP)有著更好的抗蠕變性能映凳，即使經(jīng)受100℃的高溫也不會(huì)產(chǎn)生明顯的蠕變。與金屬材料和熱固性復(fù)合材料相比邮破，LG-FPP的密度低诈豌，相同部件的質(zhì)量可減輕20%～50%;LGFPP能為設(shè)計(jì)人員提供更大的設(shè)計(jì)靈活性仆救，可成型形狀復(fù)雜的部件、提高集成汽車零部件的能力矫渔、節(jié)約模具成本(一般長玻璃纖維增強(qiáng)聚合物注塑模具的成本約為金屬?zèng)_壓模具成本的20%)彤蔽、減少能耗(長玻璃纖維增強(qiáng)聚合物的生產(chǎn)能耗僅為鋼制品的60%～80%，鋁制品的35%～50%)庙洼、簡化裝配工序顿痪。汽車部件用礦物纖維增強(qiáng)PP的新產(chǎn)品，具有強(qiáng)度高送膳、熱膨脹系數(shù)低员魏、耐高溫丑蛤、阻燃性能好叠聋、低浮纖、低翹曲受裹、低收縮 等特點(diǎn)碌补。發(fā)泡改性PPPP發(fā)泡材料是通過提高PP的熔體強(qiáng)度，從而提高發(fā)泡倍率而制成的低密度物質(zhì)棉饶，其具有質(zhì)輕厦章、耐熱、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)照藻。隨著汽車輕量化的發(fā)展袜啃，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(yīng)用也越來越多幸缕，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%群发，卡車、工程機(jī)械車占20% 发乔，客車熟妓、商務(wù)車占35%。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學(xué)微發(fā)泡材料栏尚，因?yàn)槠胀ㄎl(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)量很不理想起愈，僅適合于需要表面覆皮的高端車，不僅增加了制造成本译仗，也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應(yīng)用;而化學(xué)微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體抬虽，化學(xué)發(fā)泡劑為氣源，通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)纵菌，注入模腔后氣體在擴(kuò)散內(nèi)壓的作用下阐污，使制品中間分布著直徑從十幾到幾十微米的封閉微孔泡，且其理想的泡孔直徑應(yīng) <50μm 产艾，但目前國內(nèi)行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的微發(fā)泡PP的微泡孔直徑約為80～350μm 疤剑。對于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡滑绒、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件隘膘，如車身門板疑故、尾門、風(fēng)道等;擠出微發(fā)泡適用于密封條弯菊、頂棚等;吹塑微發(fā)泡適用于汽車風(fēng)管等纵势。利用微發(fā)泡技術(shù)可使PP制品的質(zhì)量減少約10%～20% ，較傳統(tǒng)材料在部件上可實(shí)現(xiàn)50%的減重管钳，注射壓力降低約30%～50% 钦铁，鎖模力降低約20% ，循環(huán)周期減少10%～15%才漆，同時(shí)還能提高汽車的節(jié)能性牛曹，較傳統(tǒng)材料可實(shí)現(xiàn)30%的節(jié)能，并且能改善制品的翹曲變形性醇滥，使產(chǎn)品和模具的設(shè)計(jì)更靈活黎比。在一些部件中，如汽車風(fēng)管鸳玩、風(fēng)道阅虫，還可實(shí)現(xiàn)隔熱、降噪的效果不跟，減少后道工序的成本颓帝。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(xué)性能，作為汽車車頂窝革，可降低汽車的質(zhì)量购城，同時(shí)其還可用于汽車的內(nèi)飾件，有利于汽車的輕量化聊闯。耐刮擦PP相對于工程塑料來說工猜，PP、橡膠改性PP菱蔬、熱塑性聚烯烴和熱塑性彈性體等聚烯烴材料具有可回收篷帅、質(zhì)輕、成本低的優(yōu)勢拴泌，因而被越來越多地應(yīng)用于汽車以及其他領(lǐng)域魏身，然而聚烯烴材料的耐刮擦性能明顯較差，而這一性能卻是儀表板蚪腐、操控臺(tái)和門板表皮等汽車內(nèi)部應(yīng)用部件的關(guān)鍵性能箭昵，也是汽車外部應(yīng)用部件、全地形車輛(ATVs)的重要性能之一回季，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家制，同時(shí)還有利于涂色正林，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。通過添加涂層颤殴、無機(jī)礦物和某些功能助劑可提高聚烯烴的耐刮擦性能觅廓，例如添加耐刮擦劑可制備耐刮擦汽車內(nèi)飾用PP復(fù)合材料。汽車用改性PP的回收利用塑料作為一種環(huán)保材料涵但，因其可塑性強(qiáng)杈绸、質(zhì)輕、回收再利用率高等特性矮瘟，在汽車工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛瞳脓，無論是內(nèi)飾件、外飾件還是功能性結(jié)構(gòu)件澈侠，都越來越多地用到了塑料劫侧。我國汽車保有量達(dá)到1.75億輛，對應(yīng)用于汽車的塑料的粉碎再回收無疑變得越來越重要埋涧，且汽車塑料的回收將會(huì)形成一個(gè)巨大的市場板辽，是一個(gè)前景廣闊的領(lǐng)域奇瘦，學(xué)術(shù)界和企業(yè)在這方面都有很多的研究和實(shí)踐棘催。

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隨著國內(nèi)大煉化項(xiàng)目、PDH項(xiàng)目陸續(xù)上馬耳标，國內(nèi)聚丙烯（PP）市場成為群雄角力之地醇坝。新建項(xiàng)目投產(chǎn)，PP產(chǎn)能仍將快速增長次坡，預(yù)計(jì)到2023年我國PP產(chǎn)能將超過3500萬噸呼猪，自給率將近90%。屆時(shí)砸琅，高性能產(chǎn)品將成為企業(yè)突出重圍的殺手锏宋距。高性能PP成投資熱土2020年已經(jīng)有三家企業(yè)成功投產(chǎn)聚丙烯裝置，浙江石化症脂、恒力石化谚赎、利和知信。近一個(gè)月诱篷，聚烯烴行業(yè)掀起了新一波高性能PP投資熱潮：4月22日壶唤，總投資約100億美元的埃克森美孚廣東惠州乙烯項(xiàng)目正式動(dòng)工棕所，項(xiàng)目包括乙烯裝置和高端PE闸盔、PP等生產(chǎn)裝置，采用已經(jīng)成功應(yīng)用琳省、先進(jìn)的專有工藝和催化劑技術(shù)生產(chǎn)高性能聚合物迎吵。聚丙烯微孔發(fā)泡5月17日躲撰，總投資約56億美元的中海殼牌惠州三期乙烯項(xiàng)目合作框架協(xié)議簽約，項(xiàng)目產(chǎn)品包括聚α烯烴击费、高碳合成醇茴肥、茂金屬PE、共聚PP等荡灾，共14規(guī)模生產(chǎn)裝置瓤狐。18日，徐州海天石化集團(tuán)年產(chǎn)10萬噸高性能PP樹脂項(xiàng)目“云簽約”批幌，落戶大慶龍鳳區(qū)础锐。高性能產(chǎn)品研發(fā)能力不足我國已投入生產(chǎn)的高端聚丙烯專用樹脂有：三元共聚聚丙烯薄膜專用料F5606、管材專用料荧缘、薄壁注塑料M50T皆警、高熔體強(qiáng)度薄膜專用料、丙丁共聚膜料截粗、低溫抗沖注塑專用料信姓、氫調(diào)法高流動(dòng)注塑料、高透明注塑專用料绸罗、抗菌系列專用料意推、低灰分PP、快速成型PP珊蟀、透明PP專用料等菊值。但由于我國高端聚丙烯產(chǎn)品研發(fā)能力不足，且同質(zhì)化嚴(yán)重育灸，一些高性能和特殊性能產(chǎn)品腻窒，如茂金屬PP（mPP）、特種雙向拉伸聚丙烯（BOPP）膜磅崭、流延聚丙烯（CPP）膜等仍需大量進(jìn)口來滿足國內(nèi)市場需求儿子。我國mPP年消費(fèi)量約10萬噸，除燕山石化少量供應(yīng)市場砸喻，基本依賴進(jìn)口柔逼，主要用于生產(chǎn)醫(yī)用或食品用高透明PP制品、食品包裝薄膜恩够、無紡布卒落、超細(xì)旦丙綸纖維等領(lǐng)域。具有高拉伸速度與幅寬蜂桶、超薄儡毕、超透及更好低溫?zé)岱庑阅艿奶胤NBOPP薄膜、電工膜、電容器膜腰湾、鍍鋁膜等PP薄膜料以及汽車和家電用PP注塑料的年進(jìn)口量均超百萬噸雷恃。PP管材料的年進(jìn)口量約50萬噸。高性能PP開發(fā)方向1抗菌PP此次新冠肺炎疫情的肆虐费坊，推動(dòng)汽車生產(chǎn)商聚焦抗菌PP在內(nèi)飾件中的應(yīng)用倒槐，這或?qū)⒊蔀檐囉肞P下一個(gè)熱點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。2玻纖增強(qiáng)PP長玻纖增強(qiáng)PP材料因具備更高的強(qiáng)度附井、剛度讨越、韌度、尺寸穩(wěn)定性永毅，廣泛應(yīng)用于儀表骨架板把跨、車門組合件、前端組件沼死、車身門板模塊着逐、車頂面板、座椅骨架等汽車部件上意蛀。長玻纖增強(qiáng)PP材料在120℃時(shí)的高溫疲勞強(qiáng)度是普通玻纖增強(qiáng)PP材料的2倍耸别，甚至比以耐熱性著稱的玻纖增強(qiáng)尼龍材料高10%，具有作為結(jié)構(gòu)件所需的耐久性和可靠性县钥。氣味散發(fā)耐刮擦PP隨著人們對汽車品質(zhì)的追求秀姐，車用PP材料需要滿足的已不僅僅是力學(xué)性能，還有對外觀魁蒜、環(huán)保等方面的高要求囊扳。目前市場上低氣味散發(fā)PP材料多被Basell、北歐化工等公司產(chǎn)品壟斷兜看，國產(chǎn)替代進(jìn)口任務(wù)艱巨。制造高抗刮擦汽車內(nèi)飾件材料一方面要采用國外表面硬度較高的PP原料狭瞎，另一方面需要添加助劑提升材料表面的爽滑度细移。但助劑在體系內(nèi)受熱會(huì)有小分子散發(fā)影響車內(nèi)空氣質(zhì)量，同時(shí)又會(huì)出現(xiàn)表面遷移現(xiàn)象熊锭，影響內(nèi)飾件外觀弧轧。因此，問題核心仍取決于PP基材的性能碗殷。

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摘要:采用不飽和聚酯對線型均聚聚丙烯進(jìn)行熔融接枝改性精绎。改性后的聚丙烯形成了一種微交聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中凝膠含量約為10%锌妻，且凝膠的交聯(lián)點(diǎn)之間平均相對分子質(zhì)量達(dá)到3.0×105代乃。這種微交聯(lián)的聚丙烯和未改性的線型聚丙烯相比，具有相近的剪切黏度和熔體流動(dòng)速率，但熔體彈性明顯增加搁吓，且有應(yīng)變硬化行為原茅，其拉伸黏度是本體聚丙烯的10倍。因此堕仔，微交聯(lián)結(jié)構(gòu)的引入改善了聚丙烯的發(fā)泡性能擂橘。以超臨界二氧化碳為發(fā)泡劑，在不加入成核劑的條件下摩骨，得到了泡孔密度為1.1×109cm-3的微孔泡沫塑料通贞。普通線型聚丙烯發(fā)泡的溫度區(qū)間只有4℃。因此恼五，普通線型聚丙烯須經(jīng)過改性提高熔體強(qiáng)度滑频，使氣泡核增長時(shí)泡孔結(jié)構(gòu)可以維持到結(jié)晶過程的發(fā)生。通常有4種方法提高聚丙烯的熔體強(qiáng)度:增加聚丙烯的相對分子質(zhì)量唤冈，拓寬相對分子質(zhì)量分布(或者引入超高分子量尾端)峡迷，引入長支鏈結(jié)構(gòu)以及形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。其中長支鏈的引入雖然改善了PP發(fā)泡性能你虹，但是會(huì)引起線型聚丙烯成核速率降低绘搞，在制備高泡孔密度的泡沫時(shí)，必須加入納米成核劑傅物。而Zha和Xing的研究結(jié)果顯示以超臨界二氧化碳為發(fā)泡劑利用交聯(lián)聚烯烴制備發(fā)泡材料時(shí)夯辖，在沒有使用成核劑的條件下，均得到了高泡孔密度的泡沫材料董饰。雖然交聯(lián)結(jié)構(gòu)的引入可以明顯改善聚丙烯的發(fā)泡性能蒿褂，但同時(shí)也使得聚丙烯的剪切黏度大幅上升，引起加工困難卒暂，并由于三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的存在使得發(fā)泡塑料無法回收再利用啄栓，應(yīng)用上受到限制。近年來一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)在聚烯烴中可以引入“微交聯(lián)”結(jié)構(gòu)也祠，在保持聚烯烴原有的剪切黏度下昙楚，提高聚烯烴的熔體彈性和拉伸黏度，并改善聚烯烴發(fā)泡性能诈嘿。本文采用一種自制的不飽和聚酯對線型均聚聚丙烯進(jìn)行熔融接枝改性堪旧，在聚丙烯中引入微交聯(lián)結(jié)構(gòu)，并且對形成的微交聯(lián)進(jìn)行了表征奖亚，同時(shí)測試了改性聚丙烯的流變行為淳梦。后利用超臨界二氧化碳在高壓釜內(nèi)對改性聚丙烯的發(fā)泡性能進(jìn)行了評價(jià)。聚丙烯微孔發(fā)泡實(shí)驗(yàn)部分1.1 試劑與儀器線型均聚聚丙烯PP T36F:重均相對分子質(zhì)量(-Mw)=292050昔字，相對分子質(zhì)量分布寬度(MWD)=4.2,熔體指數(shù)(MFI)=2.5爆袍，齊魯石化公司;不飽和聚酯(ULP):-Mn=1700～2500，自制;過氧化二異丙苯(DCP):純度99%，苯乙烯(St):純度99%:上后χ妫化學(xué)試劑廠;二氧化碳:純度99%蛮瞄，上海凌峰試劑廠。平板旋轉(zhuǎn)流變儀Thermo Hakke6.0和密煉機(jī)Haake Ｒheocord90型:Thermo Scientific公司(德國);ARES旋轉(zhuǎn)流變儀:TA Instrument 公司(美國);掃描電鏡:型-JSM-6360LV谆扎，日本電子公司(日本)挂捅。1.2 實(shí)驗(yàn)過程聚丙烯的改性:不飽和聚酯的結(jié)構(gòu)參見Fig.1。聚丙烯改性按以下步驟進(jìn)行:稱取PP粒料100.0g堂湖、不飽和聚酯2.5g闲先、過氧化二異丙苯0.1g和苯乙烯2.0g，混合无蜂，加入密煉機(jī)中伺糠，170℃，轉(zhuǎn)速30r/min的條件下斥季，熔融反應(yīng)6.0min训桶。然后停止攪拌，在氮?dú)鈿夥障?70℃熱處理15min酣倾。反應(yīng)過程大致如Fig.2舵揭。聚丙烯的發(fā)泡過程:將高壓釜用CO2沖洗后，放入5gPP樣品躁锡。關(guān)閉高壓釜午绳，充入CO2使釜內(nèi)壓力達(dá)到6MPa。高壓釜在油浴中升溫至170℃映之，維持30min以保證聚丙烯熔融和CO2溶解在聚丙烯內(nèi)拦焚。緩慢調(diào)節(jié)壓力至所需要發(fā)泡壓力15MPa，保持30min后杠输，迅速打開閥門泄壓赎败，并將高壓釜放入冰水混合物中冷卻后取出發(fā)泡樣品。結(jié)果與討論2.1復(fù)數(shù)黏度2種PP樣品的復(fù)數(shù)黏度隨角頻率的變化見Fig.3抬伺。2條基本相重合的曲線表明引入的微交聯(lián)結(jié)構(gòu)并沒有引起改性PP黏度增加螟够。為了比較2種PP剪切黏度的變化，通過Cross方程對兩曲線進(jìn)行擬合峡钓。從Tab.1中可以看到，交聯(lián)改性并沒有引起改性后聚丙烯零剪切黏度的急劇增加若河，且熔體指數(shù)略有下降能岩，這主要是因?yàn)槲⒔宦?lián)結(jié)構(gòu)交聯(lián)點(diǎn)間的平均相對分子質(zhì)量達(dá)到了3.0×105，遠(yuǎn)高于聚丙烯的臨界纏結(jié)相對分子質(zhì)量(5600)萧福。但由于微交聯(lián)而形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拉鹃，使得熔體松弛時(shí)間和熔體彈性增加，所以改性后PP的特征松弛時(shí)間卻增加為原來的7.4倍。而剪切變稀指數(shù)從0.55降為0.46膏燕，剪切變稀行為有所減弱钥屈。2.2儲(chǔ)能模量和損耗角根據(jù)線性粘彈性理論，在末端低頻率區(qū)域坝辫，只有長的松弛時(shí)間對熔體的低頻末端儲(chǔ)能模量有貢獻(xiàn)篷就，所以儲(chǔ)能模量和末端角頻率有以下的關(guān)系:Fig.4(A)顯示，改性后PP的儲(chǔ)能模量為未改性PP的2倍近忙，儲(chǔ)能模量曲線末端的斜率也從1.51下降到0.87竭业，改性后PP的熔體彈性明顯增強(qiáng)。損耗角同樣對熔體彈性的改變很敏感及舍。Fig.4(B)顯示未辆，未改性PP損耗角的正切值曲線隨角頻率減小而迅速抬升毡琉，而改性后PP損耗角正切值在低頻末端區(qū)緩慢變化并趨于平緩欠啤。相同頻率下?lián)p耗角正切值越小冯袍，熔體彈性行為越明顯蛉加。Winter和Chambon的研究表明泌豆，在臨界凝膠點(diǎn)插佛，損耗角正切值為一常數(shù)與角頻率無關(guān)丧凤，并符合以下比例關(guān)系:式中:n———松弛指數(shù)利虫。Fig.4(B)中損耗角正切值與角頻率還存在一定的依賴關(guān)系肯腕，鄭強(qiáng)等在研究過氧化物交聯(lián)的低密度聚乙烯的體系中也發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象献宫，并認(rèn)為是由于測試的非平衡態(tài)導(dǎo)致了這一情況的發(fā)生。2.3 法向應(yīng)力差聚合物熔體受到剪切作用時(shí)实撒，由于法向應(yīng)力差的的作用姊途，呈現(xiàn)彈性行為。通過比較法向應(yīng)力差知态，可知聚合物熔體彈性的大小捷兰。采用定剪切速率掃描法來測試改性前后PP熔體彈性行為的改變。由Fig.5可以看到负敏，改性后PP的法相應(yīng)力差明顯提高贡茅，熔體彈性增強(qiáng)。2.4 瞬時(shí)拉伸黏度Fig.6是在應(yīng)變速率接近發(fā)泡時(shí)拉伸應(yīng)變速率0.1s－1時(shí)其做，2種PP的瞬時(shí)拉伸黏度隨應(yīng)變變化的曲線顶考，圖中虛線是線型聚丙烯3ηo曲線。由于拉伸應(yīng)變速率較大妖泄，純PP的拉伸黏度曲線在還沒有進(jìn)入穩(wěn)態(tài)流動(dòng)區(qū)域前就已經(jīng)斷裂驹沿，且沒有應(yīng)變硬化現(xiàn)象發(fā)生。而改性PP有明顯的應(yīng)變硬化行為蹈胡，瞬時(shí)拉伸黏度向上抬起偏移了3η0曲線渊季，大瞬時(shí)拉伸黏度是純PP的10倍朋蔫，達(dá)到5.6×105Pa·s。交聯(lián)點(diǎn)之間的鏈段被拉伸是改性聚丙烯發(fā)生應(yīng)變硬化行為的原因却汉。2.5 發(fā)泡行為應(yīng)變硬化行為對聚丙烯發(fā)泡性能有重要的影響驯妄。采用超臨界二氧化碳為發(fā)泡劑，在反應(yīng)釜中考察了改性PP的發(fā)泡性能合砂。工藝條件為溫度170℃青扔、壓力15MPa。從Fig.7A中可以看到既穆，純PP發(fā)泡后呈現(xiàn)大部分的未發(fā)泡區(qū)域和一些串孔的泡孔赎懦，基本沒有可見的泡孔結(jié)構(gòu)。說明純PP的熔體強(qiáng)度不夠幻工，無法支持發(fā)泡時(shí)氣體擴(kuò)散引起的膨脹應(yīng)力励两，在泡孔沒有進(jìn)入固化和定型階段時(shí)，PP熔體氣泡壁已經(jīng)破裂囊颅。Fig.7B中顯示当悔，改性PP發(fā)泡后，可以看到細(xì)密的氣泡孔布滿整個(gè)橫截面踢代，泡孔呈現(xiàn)出多邊形的結(jié)構(gòu)盲憎。利用圖形分析軟件分析得到的泡孔大小和泡孔密度列在Tab.2。改性后微交聯(lián)PP的泡孔直徑在10μm右胳挎，泡孔密度達(dá)到1.1×109cm－3饼疙。微交聯(lián)使得改性PP具有應(yīng)變硬化行為，不僅增加了PP的熔體強(qiáng)度慕爬，同時(shí)熔體在承受拉伸應(yīng)力時(shí)窑眯，熔體形變變得均勻，使得熔體不容易斷裂医窿，因此改性PP的發(fā)泡性能得到明顯改善磅甩。非常高的泡孔密度也說明發(fā)泡時(shí)有很高的成核速率，具體原因尚需更多的研究姥卢。利用不飽和聚酯對線型聚丙烯進(jìn)行了熔融接枝改性卷要，得到一種具有微交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚丙烯。這種微交聯(lián)的聚丙烯在顯著增加聚丙烯的熔體彈性以及拉伸黏度的同時(shí)独榴，沒有使剪切黏度劇烈增加僧叉，使得在改善發(fā)泡性能的同時(shí)，保持了聚丙烯的加工性能棺榔。改性后的PP以超臨界CO2為發(fā)泡劑發(fā)泡彪标，在不加入任何成核劑的條件下，可以得到發(fā)泡倍率25.6倍掷豺，泡孔密度1.1×109cm－3的微孔泡沫塑料捞烟。

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摘要:長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）作為一種輕質(zhì)高強(qiáng)的復(fù)合材料，在滿足汽車零部件性能的同時(shí)当船，對零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)题画，目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞。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)狀德频，詳細(xì)介紹了薄壁注塑苍息、物理發(fā)泡、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)概況壹置，并展望了PP-LGF在儀表板上的應(yīng)用前景竞思。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展钞护，汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展盖喷。然而，由此引發(fā)的環(huán)境問題也日益嚴(yán)重难咕，通過汽車輕量化來降低油耗從而降低環(huán)境污染课梳，已經(jīng)成為汽車行業(yè)的研究熱點(diǎn)，其中余佃，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]暮刃。運(yùn)用復(fù)合材料來部分取代車身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法爆土。在眾多的復(fù)合材料中椭懊，長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）以其低廉的價(jià)格、優(yōu)良的力學(xué)性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞步势。與短玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-SGF）相比氧猬，PPLGF在強(qiáng)度、剛度立润、翹曲度狂窑、耐疲勞、缺口沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢桑腮，因此泉哈，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 長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料性能特點(diǎn)長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的制備工藝主要分為5種破讨，即熔融浸漬丛晦、溶液浸漬、粉末浸漬提陶、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝[2]烫沙，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粒子的長度一般為8mm～15mm隙笆，其中玻纖的含量可達(dá)20%～60%锌蓄，粒子中玻纖的保留長度可達(dá)1mm～3mm,如圖1所示升筏，相較于玻纖保留長度僅為0.2mm～0.4mm的PP-SGF材料，PPLGF因其內(nèi)部纖維構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)瘸爽，可保證產(chǎn)品具有更優(yōu)的力學(xué)性能您访、抗沖擊性能、耐蠕變性能等特點(diǎn)剪决，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灵汪。此外，如表1所示柑潦，隨著纖維含量的增加享言，PP-LGF的性能也隨之提高。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(qiáng)聚丙烯材料在儀表板上的應(yīng)用儀表板是汽車內(nèi)飾中的重要部件渗鬼，為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量览露，中、高檔車型普遍會(huì)采用軟質(zhì)儀表板乍钻，即在儀表板骨架表面增加軟質(zhì)表皮層肛循。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件，同時(shí)也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu)银择，因此要求其具有高強(qiáng)度及高剛性多糠，目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料，采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料浩考，在滿足相關(guān)性能的同時(shí)夹孔，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析孽，從而降低儀表板骨架重量搭伤，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袜瞬、物理發(fā)泡怜俐、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面，介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應(yīng)用邓尤。 2.1 薄壁注塑薄壁注塑工藝是直接將產(chǎn)品壁厚減薄拍鲤，在模具中進(jìn)行加工的一種成型方法，與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm～3.5mm壁厚的儀表板骨架相比汞扎，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左右季稳，整體減重可達(dá)約25%。該工藝的投入成本較低澈魄，重量優(yōu)勢明顯景鼠。目前，該工藝在國內(nèi)和國外合資品牌中痹扇，如吉利铛漓、大眾溯香、上汽、福特等均有應(yīng)用票渠，一般選擇PPLGF20材料逐哈，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm。然而问顷，薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問題，首先是該工藝的模具成本較高禀梳，使用薄壁注塑杜窄，成型模具需要采用熱流道設(shè)計(jì)，熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高算途。其次塞耕，注塑工藝管控和注塑精度要求高，因?yàn)镻P-LGF中長玻纖分布的各向異性[3]嘴瓤，采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴(yán)重扫外，尺寸穩(wěn)定性較差。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝廓脆，它是以熱塑性材料為基體筛谚，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，并保持在高壓力下停忿，然后驾讲，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]席赂，該項(xiàng)技術(shù)早期由麻省理工學(xué)院發(fā)明吮铭，1995年由美國Trexel公司將技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球商品化。MuCell 工藝優(yōu)勢為成型周期短颅停、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好谓晌、翹曲低、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣癞揉。MuCell工藝使用超臨界流體纸肉，可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動(dòng)性。泡孔成長壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段烧董，縮短成型周期毁靶，同時(shí)，可使壓力分布均勻逊移，有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力预吆，降低因長玻纖各項(xiàng)異性導(dǎo)致的產(chǎn)品翹曲，增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性胳泉。另外拐叉，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕岩遗，微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充，降低材料密度凤瘦，產(chǎn)品重量減輕宿礁，較同材質(zhì)實(shí)體，重量可降低5%～10%蔬芥。目前梆靖，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝，骨架產(chǎn)品設(shè)計(jì)壁厚2.4mm笔诵，相較于實(shí)心材料重量降低了10%返吻，此外，長城和大眾也有應(yīng)用于此項(xiàng)技術(shù)乎婿。MuCell 工藝的缺點(diǎn)是一次性投入高测僵，工藝難度大，同時(shí)相關(guān)研究表明谢翎，使用該工藝對儀表板減重比控制在3%～8%時(shí)捍靠，產(chǎn)品性能會(huì)下降10%左右，基本滿足性能要求森逮，減重超過8%榨婆，機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降，不能滿足要求吊宋。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%～5%纲辽。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璃搜，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)泡劑拖吼，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)这吻，以降低材料密度吊档，減輕產(chǎn)品重量[6]。其中唾糯，core-back工藝因使用了二次開模怠硼，相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡，發(fā)泡的倍率更高移怯，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多香璃，產(chǎn)品的減重比更大。一般來說舟误，模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡的減重比相比于實(shí)心材料在5%～8%左右葡秒，而core-back工藝可高達(dá)30%～50%，具體根據(jù)退模行程決定。同物理發(fā)泡工藝一樣眯牧，化學(xué)發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應(yīng)用減重的同時(shí)蹋岩，減少產(chǎn)品翹曲變形，提升產(chǎn)品穩(wěn)定性学少，而且二次開模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件剪个。目前，寶馬5系已在儀表板骨架上應(yīng)用了PP-LGF的core-back工藝版确，產(chǎn)品壁厚由初始1.8mm左右發(fā)泡到3.8mm扣囊，重量降低了約40%，此外大眾的部分車型也已使用模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡工藝阀坏。core-back工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴如暖，開模的周期較長，模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高忌堂，而且該工藝的技術(shù)難度較高，后期調(diào)試周期較長酗洒，產(chǎn)品的綜合成本較高士修。模內(nèi)發(fā)泡工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴，產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯樱衷，減重效果低于薄壁注塑工藝棋嘲，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝。圖2 二次開模發(fā)泡示意

福建優(yōu)質(zhì)UMFPP定制

年來綜合性能優(yōu)異矩桂、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”沸移，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種。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)侄榴，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)性突破雹锣，成功開發(fā)了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(qiáng)化技術(shù)。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類癞蚕∪锞簦化學(xué)發(fā)泡劑存在化學(xué)殘留、發(fā)泡過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臭氧層有破壞作用桦山，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^高攒射，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑恒水，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù)会放，已被工信部列入我國優(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)钉凌、表面張力和黏度下降咧最、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。丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結(jié)晶聚合物窗市，低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制先慷，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)度不夠無法保持完整泡孔，可操作窗口窄咨察。因论熙，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。為了攻克這一難題摄狱，趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無錫會(huì)通脓诡、中石化北化院、浙江新恒泰媒役、鎮(zhèn)海煉化等單位祝谚，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)化酣衷、強(qiáng)化和工程化等系列工作交惯，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)建流場結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效規(guī)模制備”三大技術(shù)創(chuàng)新。趙玲介紹穿仪，在低于流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡席爽，既可突破結(jié)晶的制約，又能保證發(fā)泡材料微孔結(jié)構(gòu)和外形尺寸穩(wěn)定成型啊片≈欢停基于這一發(fā)泡機(jī)制，他們開發(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)泡專用料紫谷，以及能改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑齐饮。CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率，氣泡成核和生長的分段實(shí)施減小了高壓設(shè)備體積;同時(shí)釜壓發(fā)泡笤昨、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)祖驱，保證了均勻的壓力場、溫度場和速度場咬腋，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)羹膳。利用上述創(chuàng)新技術(shù)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬立方米模壓發(fā)泡裝置根竿，實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套陵像、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4萬~6萬立方米的釜壓發(fā)泡裝置，生產(chǎn)效率提高25%寇壳，成品率提高到99%以上醒颖，發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元壳炎、利稅1.09億元泞歉。此外逼侦，該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件、實(shí)用新型專利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文腰耙。趙玲表示榛丢，超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng)，除聚丙烯外挺庞，還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn)晰赞，多種熱塑性聚合物及其復(fù)合材料的中試已經(jīng)完成。采用該技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專用料选侨，除可應(yīng)用于汽車零部件和內(nèi)飾掖鱼、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域，還可滿足兒童玩具援制、食品戏挡、醫(yī)療、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求晨仑。由于微孔賦予了聚丙烯獨(dú)特的性能褐墅，聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應(yīng)用于更多的新興領(lǐng)域，如新能源汽車動(dòng)力電池墊片洪己、5G通信微波中繼天線罩掌栅、高檔汽車音響振膜、防彈衣背板等码泛。