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發(fā)布時(shí)間:2022-09-16 01:21:39成都靠譜MPOB價(jià)格
摘要:長(zhǎng)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)花沉,對(duì)零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)柳爽,目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞媳握。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,詳細(xì)介紹了薄壁注塑磷脯、物理發(fā)泡蛾找、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,并展望了PP-LGF在儀表板上的應(yīng)用前景赵誓。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來(lái)打毛,隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展俩功。然而幻枉,由此引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題也日益嚴(yán)重,通過(guò)汽車輕量化來(lái)降低油耗從而降低環(huán)境污染诡蜓,已經(jīng)成為汽車行業(yè)的研究熱點(diǎn)熬甫,其中,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(lái)也取得了較大進(jìn)展[1]蔓罚。運(yùn)用復(fù)合材料來(lái)部分取代車身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)椿肩、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法。在眾多的復(fù)合材料中豺谈,長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料(PP-LGF)以其低廉的價(jià)格郑象、優(yōu)良的力學(xué)性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞。與短玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料(PP-SGF)相比茬末,PPLGF在強(qiáng)度扣唱、剛度、翹曲度团南、耐疲勞噪沙、缺口沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢(shì),因此吐根,使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車零部件可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)重量及成本的降低正歼。1 長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料性能特點(diǎn)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的制備工藝主要分為5種,即熔融浸漬拷橘、溶液浸漬局义、粉末浸漬、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝[2]冗疮,而在汽車零部件領(lǐng)域主要應(yīng)用的為熔融浸漬法萄唇。熔融浸漬法生產(chǎn)的PP-LGF粒子的長(zhǎng)度一般為8mm~15mm,其中玻纖的含量可達(dá)20%~60%术幔,粒子中玻纖的保留長(zhǎng)度可達(dá)1mm~3mm,如圖1所示另萤,相較于玻纖保留長(zhǎng)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),可保證產(chǎn)品具有更優(yōu)的力學(xué)性能四敞、抗沖擊性能泛源、耐蠕變性能等特點(diǎn),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忿危。此外达箍,如表1所示,隨著纖維含量的增加铺厨,PP-LGF的性能也隨之提高缎玫。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(duì)比Table 1 Comparison of properties of PP-LGF and PP-SGF with different glass fiber content2 長(zhǎng)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,為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量解滓,中碘梢、高檔車型普遍會(huì)采用軟質(zhì)儀表板,即在儀表板骨架表面增加軟質(zhì)表皮層伐蒂。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件煞躬,同時(shí)也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu),因此要求其具有高強(qiáng)度及高剛性逸邦,目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料恩沛,采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料,在滿足相關(guān)性能的同時(shí)缕减,可提升儀表板吸能性能雷客,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,從而降低儀表板骨架重量桥狡,推動(dòng)汽車內(nèi)飾輕量化搅裙。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑、物理發(fā)泡裹芝、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面部逮,介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應(yīng)用。 2.1 薄壁注塑薄壁注塑工藝是直接將產(chǎn)品壁厚減薄嫂易,在模具中進(jìn)行加工的一種成型方法兄朋,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(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左右怜械,整體減重可達(dá)約25%颅和。該工藝的投入成本較低,重量?jī)?yōu)勢(shì)明顯缕允。目前峡扩,該工藝在國(guó)內(nèi)和國(guó)外合資品牌中,如吉利障本、大眾教届、上汽、福特等均有應(yīng)用,一般選擇PPLGF20材料巍佑,設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm~2.5mm茴迁。然而寄悯,薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問(wèn)題萤衰,首先是該工藝的模具成本較高,使用薄壁注塑猜旬,成型模具需要采用熱流道設(shè)計(jì)脆栋,熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高。其次洒擦,注塑工藝管控和注塑精度要求高椿争,因?yàn)镻P-LGF中長(zhǎng)玻纖分布的各向異性[3],采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴(yán)重熟嫩,尺寸穩(wěn)定性較差秦踪。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝,它是以熱塑性材料為基體掸茅,通過(guò)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椅邓,并保持在高壓力下,然后昧狮,通過(guò)開關(guān)式射嘴射進(jìn)溫度和壓力較低的模具型腔景馁,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],該項(xiàng)技術(shù)早期由麻省理工學(xué)院發(fā)明逗鸣,1995年由美國(guó)Trexel公司將技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球商品化合住。MuCell 工藝優(yōu)勢(shì)為成型周期短、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好撒璧、翹曲低透葛、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣。MuCell工藝使用超臨界流體卿樱,可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動(dòng)性获洲。泡孔成長(zhǎng)壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段,縮短成型周期殿如,同時(shí)贡珊,可使壓力分布均勻,有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力涉馁,降低因長(zhǎng)玻纖各項(xiàng)異性導(dǎo)致的產(chǎn)品翹曲门岔,增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。另外烤送,泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕寒随,微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充,降低材料密度,產(chǎn)品重量減輕妻往,較同材質(zhì)實(shí)體互艾,重量可降低5%~10%。目前讯泣,福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝纫普,骨架產(chǎn)品設(shè)計(jì)壁厚2.4mm,相較于實(shí)心材料重量降低了10%好渠,此外昨稼,長(zhǎng)城和大眾也有應(yīng)用于此項(xiàng)技術(shù)。MuCell 工藝的缺點(diǎn)是一次性投入高拳锚,工藝難度大假栓,同時(shí)相關(guān)研究表明,使用該工藝對(duì)儀表板減重比控制在3%~8%時(shí)霍掺,產(chǎn)品性能會(huì)下降10%左右匾荆,基本滿足性能要求,減重超過(guò)8%杆烁,機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降牙丽,不能滿足要求。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%~5%连躏。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)剩岳,二者均是在注塑過(guò)程中,利用塑料粒子中加入的碳酸氫鈉和碳酸銨類的無(wú)機(jī)發(fā)泡劑入热,受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體拍棕,使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu),以降低材料密度勺良,減輕產(chǎn)品重量[6]绰播。其中,core-back工藝因使用了二次開模尚困,相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡蠢箩,發(fā)泡的倍率更高,產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多事甜,產(chǎn)品的減重比更大谬泌。一般來(lái)說(shuō),模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡的減重比相比于實(shí)心材料在5%~8%左右逻谦,而core-back工藝可高達(dá)30%~50%掌实,具體根據(jù)退模行程決定。同物理發(fā)泡工藝一樣邦马,化學(xué)發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應(yīng)用減重的同時(shí)贱鼻,減少產(chǎn)品翹曲變形宴卖,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邻悬。目前症昏,寶馬5系已在儀表板骨架上應(yīng)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父丰,重量降低了約40%肝谭,此外大眾的部分車型也已使用模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡工藝。core-back工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴础米,開模的周期較長(zhǎng)分苇,模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高添诉,而且該工藝的技術(shù)難度較高屁桑,后期調(diào)試周期較長(zhǎng),產(chǎn)品的綜合成本較高栏赴。模內(nèi)發(fā)泡工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴蘑斧,產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯,減重效果低于薄壁注塑工藝须眷,物理發(fā)泡工藝和core-back工藝竖瘾。圖2 二次開模發(fā)泡示意
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聚丙烯(PP)是輕的通用塑料,因其綜合性能優(yōu)異花颗,生產(chǎn)成本低捕传,廣泛的用于家電、包裝扩劝、化工及汽車等領(lǐng)域庸论,產(chǎn)量居于通用塑料的第2位;聚丙烯的缺點(diǎn)是低溫沖擊性能差棒呛、易老化聂示,而且抗靜電性、耐候性和染色性差簇秒,因此材料界和產(chǎn)業(yè)界都很關(guān)注聚丙烯的改性鱼喉。小編對(duì)聚丙烯幾個(gè)常見的改性方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹,希望能夠和同行進(jìn)行交流趋观,互有助益扛禽。聚丙烯微孔發(fā)泡一、聚丙烯 / 無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料剛性和韌性是考察塑料性能的兩個(gè)重要指標(biāo)皱坛,如何能夠使塑料同時(shí)具有良好的剛性和韌性是人們一直以來(lái)追求的目標(biāo)编曼,無(wú)機(jī)納米例子改性是解決這一矛盾的方法之一。大粒徑填料改性聚合物相比麸恍,無(wú)機(jī)納米粒子填充改性的聚合物具有更加優(yōu)異的力學(xué)性能灵巧。為了使無(wú)機(jī)納米粒子盡可能均勻的分散在聚合物基體中搀矫,需要對(duì)無(wú)機(jī)納米粒子進(jìn)行表面改性,經(jīng)過(guò)表面改性的無(wú)機(jī)納米粒子能夠提高它與基體樹脂界面層的黏結(jié)強(qiáng)度刻肄,充分發(fā)揮剛性無(wú)機(jī)粒子對(duì)聚合物的增強(qiáng)增韌作用瓤球。納米級(jí)別的碳酸鈣為例,用納米碳酸鈣能同時(shí)增強(qiáng)增韌敏弃,且增韌效果比微米級(jí)碳酸鈣更好卦羡。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn),納米碳酸鈣的形態(tài)不同麦到,復(fù)合材料的力學(xué)性能也大不一樣绿饵。立方形納米碳酸鈣有利于改善復(fù)合材料的沖擊性能,而纖維狀納米碳酸鈣則能明顯改善材料的拉伸性能瓶颠,納米碳酸鈣能使PP球晶明顯的細(xì)化拟赊。二、聚丙烯微孔發(fā)泡材料聚丙烯材料進(jìn)行微孔發(fā)泡改性的時(shí)候粹淋,它的強(qiáng)度不會(huì)降低吸祟,原因很有趣,因?yàn)樵摬牧现泻斜仍瓉?lái)的缺陷或微細(xì)裂縫還小得多的孔徑桃移,因?yàn)檫@種孔徑的存在屋匕,鈍化了塑料中原有裂縫的尖端,且不會(huì)降低塑料的強(qiáng)度借杰。微孔發(fā)泡材料的韌性高过吻、疲勞壽命長(zhǎng)、比強(qiáng)度高蔗衡、熱穩(wěn)定性高纤虽、介電常數(shù)低。除此之外還有質(zhì)輕粘都、隔熱廓推、吸震、隔音翩隧、價(jià)格低廉等特點(diǎn)樊展。因此,在汽車堆生、航天航空和其他各種運(yùn)輸工具等領(lǐng)域微孔發(fā)泡聚丙烯得到了強(qiáng)力發(fā)展专缠。三、成核劑改性聚丙烯材料PP是一種不完全結(jié)晶的通用塑料淑仆,它的結(jié)晶速度較慢涝婉,容易形成尺寸較大的球晶,導(dǎo)致制品的光澤度和透明改性差蔗怠,制品的外觀缺乏美感墩弯,限制了其在透明包裝的日用品等領(lǐng)域的應(yīng)用吩跋。利用成核劑改性聚丙烯,是一種制備透明度高渔工,力學(xué)性能優(yōu)異的聚丙烯材料的簡(jiǎn)單有效的方法锌钮,因此在聚丙烯的改性當(dāng)中被廣泛應(yīng)用。PP透明成核劑目前常見的有滑石粉引矩、二氧化硅梁丘、云母、芳基磷酸鹽類等旺韭,一般來(lái)講氛谜,添加量不大于0.8%效果比較好,具體的應(yīng)用要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況具體分析区端。四值漫、長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料長(zhǎng)玻纖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料是目前熱塑性塑料市場(chǎng)中增長(zhǎng)較快的塑料品種之一,尤其是在汽車用塑料中珊燎,為了能夠更好的發(fā)揮纖維的增強(qiáng)作用惭嚣,在塑料中纖維長(zhǎng)度要大于Lc遵湖,既臨界長(zhǎng)度悔政,Lc取值與塑料的種類有直接關(guān)系。如果纖維的長(zhǎng)度小于Lc延旧,其增強(qiáng)效果與一般的粉末填料區(qū)別不大谋国。例如,玻纖增強(qiáng)PP中迁沫,玻璃纖維的臨界長(zhǎng)度為3.1mm芦瘾,而在另外一種經(jīng)過(guò)化學(xué)改性的PP中,Lc可能降到0.9mm以下集畅。對(duì)于普通的短波纖增強(qiáng)塑料近弟,制品中的纖維長(zhǎng)度一般只有0.2~0.6mm,限制了制成品性能的提高挺智。而在長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)塑料部件中祷愉,玻璃纖維的殘留長(zhǎng)度可以達(dá)到3mm以上,大大提高了制品的物理機(jī)械性能赦颇。由于長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)熱塑性塑料制品中的纖維殘留長(zhǎng)度較長(zhǎng)二鳄,它的沖擊強(qiáng)度比普通的纖維增強(qiáng)材料高了4倍左右;比強(qiáng)度(17.2%)更是比鋁材料(9.8%)都高媒怯,此外订讼,這種材料的加工流動(dòng)性好,制品外觀光亮扇苞、無(wú)塌坑等缺陷欺殿,制品的成型收縮率也小寄纵。
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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)量更輕脖苏、翹曲和內(nèi)部殘余應(yīng)力更少擂啥、尺寸穩(wěn)定性好、成型周期短等一系列優(yōu)點(diǎn)帆阳。目前哺壶,欠注發(fā)泡成型是微孔注塑技術(shù)中應(yīng)用為廣泛的工藝之一,具有操作簡(jiǎn)單蜒谤、效率高山宾、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件,且能耗少鳍徽,符合節(jié)約材料资锰,降低成本這一發(fā)展理念,滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場(chǎng)化的需求阶祭。然而绷杜,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,泡孔尺寸分布不均勻濒募,所得制品表面存在大量的氣痕鞭盟、銀紋等缺陷,制約了其力學(xué)性能的提高和外觀視覺瑰剃,阻礙了欠注發(fā)泡制品的進(jìn)一步應(yīng)用齿诉。國(guó)家復(fù)合改性聚合物材料工程技術(shù)研究中心的何力團(tuán)隊(duì)采用自主研發(fā)的氣體反壓裝置,利用化學(xué)欠注發(fā)泡工藝研究氣體反壓(GCP)對(duì)微孔注塑過(guò)程中發(fā)泡行為的影響晌姚。研究發(fā)現(xiàn)粤剧,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(diǎn),改善了泡孔的形態(tài)挥唠。實(shí)驗(yàn)方法聚丙烯微孔發(fā)泡將PP抵恋、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(jìn)行塑化宝磨。然后打開氣體反壓裝置弧关,在型腔中分別注入固定的GCP為0,0.2懊烤,0.4梯醒,0.6,0.8 MPa的氣體腌紧,隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進(jìn)行發(fā)泡茸习,冷卻后,取出PP發(fā)泡樣品壁肋。GCP對(duì)充模過(guò)程中熔體壓力的影響熔體注射完后号胚,熔體壓力瞬間達(dá)到值籽慢。隨著GCP從0增加至0.8 MPa,熔體內(nèi)部壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa猫胁,注射完成后箱亿,隨著氣體的排出,熔體壓力瞬間下降弃秆,隨著冷卻收縮届惋,熔體壓力逐漸趨于0 MPa。由此可知菠赚,GCP可以明顯地提高熔體充模過(guò)程中的熔體壓力脑豹,改善欠注發(fā)泡過(guò)程中的熔體壓力環(huán)境。 GCP對(duì)泡孔質(zhì)量的影響在沒(méi)有施加氣體反壓時(shí)衡查,由于熔體流動(dòng)速率遠(yuǎn)大于泡孔的膨脹速率瘩欺,泡孔發(fā)生流動(dòng)剪切變形,導(dǎo)致末端位置的泡孔在皮層區(qū)域受到剪切作用時(shí)間和作用力較大拌牲,在流動(dòng)方向上出現(xiàn)很大的變形俱饿,泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象,泡孔形貌極不規(guī)則塌忽,而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小拍埠,呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)砚婆,隨著GCP的增大械拍,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)變装盯,規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大,泡孔之間呈現(xiàn)獨(dú)立分布甲馋。當(dāng)GCP達(dá)到0.8 MPa時(shí)埂奈,皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對(duì)較好的圓形形態(tài),此時(shí)整體泡孔的變形較小定躏。這是因?yàn)镚CP可以有效地降低泡孔在充模過(guò)程中受到的流動(dòng)剪切作用账磺,GCP值越大,泡孔在遷移過(guò)程中受到熔體壓力越大痊远,泡孔受到熔體的約束力大垮抗,泡孔不易發(fā)生變形。GCP對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響GCP對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響如下圖所示碧聪∶鞍妫可知,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(gè)樣品厚度的10.9%逞姿;隨著GCP的增大辞嗡,泡孔的非變形層所占比例逐漸升高捆等,GCP為0.8 MPa時(shí),升高至26.7%续室。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,從63.7%下降到45.4%,這說(shuō)明GCP可以減小泡孔變形層沥潭,增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍廷区。對(duì)變形層的泡孔變形度進(jìn)行統(tǒng)計(jì),如下圖所示丰泊,泡孔的平均長(zhǎng)度隨著GCP的增加达址,整體呈現(xiàn)減小的趨勢(shì),泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大趁耗,泡孔的變形度隨GCP的增大而減小沉唠,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(zhǎng)度與寬度的差距苛败,使變形區(qū)的泡孔變形程度減小满葛。對(duì)不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì),見圖c罢屈,隨著GCP的增加嘀韧,當(dāng)GCP為0.2 MPa時(shí)泡孔直徑略有減小,但隨著GCP的進(jìn)一步增大缠捌,泡孔直徑從36.09 μm增大到41.93 μm锄贷。這是因?yàn)镚CP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曼月,泡孔的成核速率下降谊却,泡孔在充模過(guò)程中受到流動(dòng)場(chǎng)的影響減弱,更多的氣體在卸壓階段促進(jìn)泡孔的生長(zhǎng)哑芹,因此熔體壓力越大炎辨,泡孔直徑越大。GCP提高了充模時(shí)的熔體壓力聪姿,有效地降低了泡孔的變形碴萧,且隨著GCP的升高,泡孔直徑增大末购,泡孔密度下降破喻,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盟榴,熔體內(nèi)部的壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa曹质,使充模過(guò)程中受流動(dòng)影響的泡孔數(shù)減小,減小了泡孔受到的流動(dòng)剪切力。隨著GCP的增大咆繁,泡孔變形層區(qū)域厚度所占比例從63.7%下降到45.4%讳推,變形層的泡孔的變形度從0.530下降到0.304,泡孔的平均長(zhǎng)度增大玩般。GCP的增加有效地改善了泡孔形貌银觅,減小了泡孔變形層的CP增加了熔體流動(dòng)時(shí)的阻力,提高了注塑充模階段的熔體壓力坏为,使得臨界成核點(diǎn)后移究驴,泡孔的成核長(zhǎng)大在充模后進(jìn)行,進(jìn)而改善了制品泡孔的形貌匀伏。
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微發(fā)泡注塑洒忧,聚丙烯/橡膠/滑石粉復(fù)合材料,增強(qiáng)增韌聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯作為一種經(jīng)濟(jì)高效的熱塑性聚合物够颠,具有材料成本低熙侍、抗腐蝕性好、比強(qiáng)度高和易于成型加工等優(yōu)點(diǎn)履磨,已廣泛應(yīng)用于包裝工程蛉抓、紡織、電子產(chǎn)品以及汽車工業(yè)剃诅。以汽車工業(yè)為例巷送,聚丙烯的年均用量高達(dá)255.6百萬(wàn)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%矛辕。因此笑跛,近年來(lái)為了節(jié)省材料和能源、減少環(huán)境污染進(jìn)而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的健康可持續(xù)發(fā)展聊品,塑料制品的輕量化問(wèn)題引起了廣大學(xué)者的研究興趣飞蹂,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(shí)現(xiàn)方式。然而杨刨,由于聚丙烯的熔體強(qiáng)度低晤柄,導(dǎo)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妖胀,嚴(yán)重降低了其力學(xué)性能,尤其是沖擊力學(xué)性能惠勒。針對(duì)上述問(wèn)題赚抡,山東大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)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,顯著提高了聚丙烯熔體強(qiáng)度和促進(jìn)了結(jié)晶纠屋,進(jìn)而改善了聚丙烯的發(fā)泡能力涂臣,終通過(guò)微發(fā)泡注塑制備了具有優(yōu)異綜合力學(xué)性能的微孔聚丙烯制品。
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簡(jiǎn)述聚丙烯微孔發(fā)泡新材料(Microcellular Polypropylene foam), 簡(jiǎn)稱MPP,是特指泡孔尺寸小于100微米的聚丙烯多孔發(fā)泡材料(更嚴(yán)格地定義是泡孔尺寸小于10微米赁遗,泡孔密度大于10的9次方個(gè)/cm3)署辉。由于材料內(nèi)部大量微米級(jí)泡孔的存在,MPP具有優(yōu)異的減震岩四、緩沖哭尝、隔熱和吸聲等性能,可廣泛應(yīng)用于包裝剖煌、交通工具材鹦、箱包、體育器材等領(lǐng)域耕姊,是傳統(tǒng)EVA桶唐、PU、PS發(fā)泡材料茉兰、EPE和EPP的替代物尤泽。聚丙烯微孔發(fā)泡性能與應(yīng)用應(yīng)用超臨界二氧化碳技術(shù)(supercritical carbon dioxide) 制備MPP,在高溫高壓下將二氧化碳?xì)怏w導(dǎo)入聚丙烯材料基體规脸,并誘導(dǎo)其成核坯约、發(fā)泡,形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料燃辖。發(fā)泡過(guò)程清潔無(wú)污染鬼店,發(fā)泡制品衛(wèi)生環(huán)保。發(fā)泡過(guò)程PP材料未發(fā)生交聯(lián)黔龟,因此可回收循環(huán)使用妇智。丙烯(PP)本身是無(wú)毒材料,是目前嬰兒奶瓶和可微波加熱餐盒的常用材料氏身。清潔衛(wèi)生的MPP特別適合于醫(yī)療器械巍棱、食品等包裝材料衛(wèi)生等級(jí)要求較高的領(lǐng)域。也可應(yīng)用于兒童拼圖蛋欣、玩具等對(duì)產(chǎn)品健康要求較高的領(lǐng)域航徙,代替常用的由AC發(fā)泡劑制造的交聯(lián)PE泡沫,EVA泡沫陷虎。PP是半結(jié)晶聚合物到踏,其熔點(diǎn)一般150~170℃。相比于耐溫只有70~80℃的PE尚猿、PS窝稿、PU發(fā)泡材料,MPP的使用溫度可達(dá)120℃凿掂,因此MPP特別適合高溫包裝伴榔、高溫保溫等領(lǐng)域。MPP集增強(qiáng)、隔熱和降噪為一體踪少,也特別適用于對(duì)材料輕量化要求較高的領(lǐng)域塘安,如汽車、軌道交通援奢,船舶兼犯,風(fēng)機(jī)葉片等。輕質(zhì)高強(qiáng)的MPP厚板作為結(jié)構(gòu)泡沫使用萝究,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結(jié)構(gòu)泡沫如PVC/PU互穿結(jié)構(gòu)泡沫免都、PET結(jié)構(gòu)泡沫等,特別是作為三明治夾芯復(fù)合材料的芯材使用帆竹。MPP微米尺度的泡孔賦予材料的特別之處有:(1) 同等發(fā)泡倍率(或表觀密度)下绕娘,由于泡孔較小,微孔發(fā)泡材料的機(jī)械性能損失較小栽连。這意味著使用MPP可以更加節(jié)約材料险领,更加降低制品重量和體積。2) 由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控秒紧,MPP可以被剖切成厚度小于0.1mm的超薄片材绢陌,而片材表面不會(huì)穿孔,可應(yīng)用于微電子器件的包裝熔恢。(3) 由于表面大量微米級(jí)泡孔的存在脐湾,MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板,提高漫反射率叙淌。(4) 微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內(nèi)氣體的對(duì)流秤掌,從而有效降低了由空氣對(duì)流引起的熱傳遞。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有較低的鹰霍、依賴于泡孔結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定的低導(dǎo)熱系數(shù)闻鉴。(5) 輕質(zhì)高強(qiáng)的MPP片材適合于作為揚(yáng)聲器振膜使用。(6) 同樣由于其微米尺度的泡孔茂洒,MPP具有極佳的表面保護(hù)性能孟岛,可應(yīng)用于液晶面板等防護(hù)性要求較高的包裝領(lǐng)域。