中山專業(yè)MPP聚丙烯微孔發(fā)泡定制

日常生活中者冤，當人們購買兒童玩具、家具用品等塑料制品時档痪，都會十分在意其材質(zhì)是否無毒無味涉枫、綠色環(huán)保，近年來綜合性能優(yōu)異腐螟、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”愿汰，日益受到熱捧困后，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種。超臨界CO2（二氧化碳）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)衬廷。在5月19日召開的上海市科技獎勵大會上摇予，華東理工大學化工學院趙玲教授領(lǐng)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。跳轉(zhuǎn)閱讀→化工醫(yī)藥企業(yè)HR注意啦吗跋，這里有近千位化學化工醫(yī)藥專業(yè)的海內(nèi)外本碩博畢業(yè)生等你招聘~聚丙烯微孔發(fā)泡鎖定新材料發(fā)展重點領(lǐng)域布局綠色制造新技術(shù)輕量化材料已是我國新材料發(fā)展重點領(lǐng)域侧戴，發(fā)泡則是實現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段。隨著航天航空小腊、國防救鲤、能源、交通秩冈、包裝本缠、電器、運動器械等行業(yè)的快速發(fā)展入问，對具有優(yōu)異機械性能和絕熱丹锹、隔音、絕緣芬失、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來越迫切楣黍。聚丙烯作為產(chǎn)量大、增長量快棱烂、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一租漂，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(lǐng)域的熱點與難點。2016年颊糜，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(chǔ)材料技術(shù)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(shù)”獲準立項哩治。該項目所聚焦的正是運用綠色高效發(fā)泡工藝，開展聚合物輕量化的應(yīng)用基礎(chǔ)—共性技術(shù)—產(chǎn)業(yè)化示范的“一條鏈式”研發(fā)工作衬鱼。據(jù)趙玲介紹业筏，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類∧窈眨化學發(fā)泡劑常常存在化學殘留蒜胖、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點；物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用抛蚤，已逐漸被禁止和限制使用台谢；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，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全岁经。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候对碌、火災(zāi)危險、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端蒿偎，超臨界流體朽们，特別是超臨界CO2發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)怀读，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進入聚合物后會引起熔點骑脱、表面張力和粘度下降菜枷、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叁丧。聚丙烯是結(jié)晶聚合物啤誊，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)品拥娄；高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔蚊锹，可操作窗口窄。因此稚瘾，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牡昆。為了攻克這一難題，近年來摊欠，華理趙玲團隊聯(lián)合無錫會通丢烘、中石化北化院、浙江新恒泰些椒、鎮(zhèn)海煉化等單位播瞳，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)化免糕、強化和工程化等系列工作赢乓，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)實現(xiàn)高效規(guī)模制備”等三大技術(shù)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(gòu)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)泡專用料石窑，以及能有效改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑牌芋；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施大幅減小了高壓設(shè)備體積尼斧；釜壓發(fā)泡、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)計保證了均勻的壓力場试吁、溫度場和速度場棺棵，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)。

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國內(nèi)聚丙烯行業(yè)正在被民營企業(yè)加速沖擊熄捍，有如洪水烛恤。中石化聚丙烯占比全國聚丙烯產(chǎn)能27%，中石油聚丙烯占比全國聚丙烯產(chǎn)能14%余耽，東華能源缚柏、中景石化、寶豐能源碟贾、紹興三圓币喧、巨正源等民營企業(yè)強勢來攻轨域。2020年聚丙烯纖維料火得一塌糊涂，薄壁注塑料緊隨其后杀餐，熱成型料正被很多大企業(yè)緊緊盯住干发。石化熱成型T5015開發(fā)出系列化產(chǎn)品，T5015M成功銷往世界知名連鎖便利店品牌--日本全家集團史翘，成為天津石化創(chuàng)效利器枉长。T5015M產(chǎn)品在透明度、加工成型琼讽、食品接觸安全等方面性能優(yōu)越必峰，可廣泛應(yīng)用于透明餐盒、沙拉碗钻蹬、飲品杯等食品包裝的生產(chǎn)吼蚁。下一步，全力進入當前高速發(fā)展的外賣包裝脉让、速食包裝加工應(yīng)用領(lǐng)域桂敛，不斷擴大中高端材料市場份額。中原石化開發(fā)生產(chǎn)磨砂不透明奶茶杯專用料PPR-M75N溅潜，這是繼PPR-MT75引領(lǐng)奶茶杯市場“健康美麗新風尚”營銷案例入選2020中國石化十大優(yōu)品牌營銷案例之后术唬，公司進一步豐富奶茶杯產(chǎn)品系列，滿足用戶個性化需求的又一創(chuàng)新滚澜。熱成型聚丙烯專用料幫助石化企業(yè)贏得了利潤粗仓，在外賣包裝和速食包裝中的應(yīng)用增加，正成為“新貴”设捐。東華能源王紅英博士將在“2020中國聚烯烴大會”演講報告：《熱成型專用聚丙烯樹脂的開發(fā)應(yīng)用》近年來借浊，隨著熱成型技術(shù)的發(fā)展，熱成型工藝在家用電冰箱內(nèi)襯萝招、汽車部件蚂斤、建筑產(chǎn)品和小艇的外殼、化工容器等大型制品上的應(yīng)用也日益增多[3]槐沼。筆者介紹熱成型基本原理及特點曙蒸、國內(nèi)熱成型包裝市場概況、熱成型食品包裝用PP 概況以及PP 在熱成型包裝尤其食品包裝方面的應(yīng)用情況岗钩。PP熱成型包裝應(yīng)用聚丙烯微孔發(fā)泡1.1 杯子杯類主要為一次性杯子纽窟，如奶茶杯、冷飲杯兼吓、快餐杯等臂港，主要用于快餐店、奶茶店、果凍制品廠等审孽。原料主要以PP[23]材質(zhì)為主县袱，部分冷飲采用PET 材質(zhì)。杯子主要以透明材質(zhì)為主瓷胧，季節(jié)性較強显拳，主要用PP原料生產(chǎn)。.2 耐熱餐盒一般的餐盒只盛放溫度不高的食品搓萧。但下游客戶也需要盛放剛出鍋的熱粥杂数、熱湯等或是需要在高溫蒸汽下進行消毒。這都對樹脂原料提出了更高要求瘸洛。PET揍移，PS 不耐高溫。PP 耐熱性能較好反肋，價格低廉那伐，易得，所以成為原料石蔗。但一般PP 無法在高溫蒸汽下( ≥ 120℃ ) 不變形罕邀，且市場上無針對熱成型的專用料，客戶采用T30S 添加助劑改性养距，仍存在耐熱溫度不穩(wěn)定诉探、制品成難等問題。天津分公司研究院開發(fā)了耐高溫PP 熱成型專用料PPT5030棍厌，具有耐熱溫度高肾胯，成型方便，適用于正負壓吸塑成型的加工方式耘纱。1.3 蓋子主要制品包括碗蓋敬肚、餐盒蓋、杯蓋等束析，主要用于快餐店艳馒、奶茶店、蛋糕店等.蓋子以透明為主员寇，PP 蓋子一般在熱飲中應(yīng)用較多弄慰。1.4 食品內(nèi)襯食品內(nèi)襯主要用于餅干、薯片丁恭、花生曹动、餃子斋日、湯圓的包裝牲览，外面還會有一層包裝，主要使用于速食品廠。目前國內(nèi)食品內(nèi)襯以透明為主第献，另外還有乳白色等贡必。一般餃子、湯圓等速凍產(chǎn)品的保存溫度為–4℃左右庸毫，PET 和PP 都是較合適的材質(zhì)仔拟，常溫下使用的零食托盤以PET，PS 和PP 為主飒赃，廠家根據(jù)喜好及價格選擇利花。目前未發(fā)現(xiàn)可替代熱成型托盤在食品內(nèi)襯領(lǐng)域應(yīng)用的替代品。綜上可見载佳，PP 在熱成型食品包裝方面的應(yīng)用越來越普遍炒事，樹脂性能要適應(yīng)熱成型加工方式的要求，如加工性能蔫慧、力學性能挠乳、光學性能等，同時加工設(shè)備的改進提升姑躲，也會對樹脂性能提出更高的要求睡扬，二者相互促進，可生產(chǎn)出更多滿足用戶需求的PP 熱成型制品黍析。熱成型食品包裝用PP特點及發(fā)展熱成型技術(shù)已成為PP 繼注射卖怜、擠出、吹塑之后橄仍，又一重要的加工方式韧涨，世界主要PP 生產(chǎn)廠商針對這一市場提供了多個商業(yè)化的PP 牌號。表2 列出世界主要PP 生產(chǎn)商部分商業(yè)化PP 熱成型專用料牌號侮繁。國外熱成型專用料多為均聚物虑粥，透明無規(guī)共聚物較少，且部分牌號進口周期長宪哩，國內(nèi)下游熱成型廠商較少使用進口料娩贷。熱成型制品廠商現(xiàn)有片材生產(chǎn)以600 mm 寬片材為主，隨成型機工藝的進步[21]锁孟，片材寬度日益提高彬祖，寬可達1 000 mm 以上，因此對片材的抗熔垂能力提出更高要求品抽。下游制品行業(yè)內(nèi)解決方法為普通PP 添加一定比例的高密度聚乙烯(PE–HD)[22] 以提高片材耐熔垂性能储笑，但此方式將帶來混料不均、制品透明性受限等問題圆恤。國內(nèi)熱成型行業(yè)對具有高性能突倍、超高透明度的PP 原料需求日益迫切。

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央廣網(wǎng)上海9月17日消息（記者唐奇云 通訊員張婷）日常生活中，當人們購買兒童玩具羽历、家具用品等塑料制品時焊虏，都會十分在意其材質(zhì)是否無毒無味、綠色環(huán)保秕磷，近年來綜合性能優(yōu)異诵闭、可回收及易降解的聚丙烯發(fā)泡材料已成為泡沫塑料家族中的“新寵”，日益受到熱捧澎嚣，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種疏尿。超臨界CO2（二氧化碳）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)。在第22屆工博會高校展區(qū)易桃，華東理工大學化工學院教授趙玲領(lǐng)銜的“高性能輕量化聚合物材料的綠色高效制備”項目润歉，聚焦的正是輕量化聚丙烯發(fā)泡材料的綠色制造和高端應(yīng)用。該項目也是2019年度上海市科技進步獎一等獎項目颈抚。聚丙烯微孔發(fā)泡無水發(fā)泡制備聚合物珠粒實驗裝置（央廣網(wǎng)發(fā) 華東理工大學供圖）鎖定新材料發(fā)展重點領(lǐng)域踩衩，布局綠色制造新技術(shù)輕量化材料已是我國新材料發(fā)展重點領(lǐng)域，發(fā)泡則是實現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段贩汉。隨著航天航空驱富、國防、能源匹舞、交通褐鸥、包裝、電器赐稽、運動器械等行業(yè)的快速發(fā)展叫榕，對具有優(yōu)異機械性能和絕熱、隔音姊舵、絕緣晰绎、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來越迫切。聚丙烯作為產(chǎn)量大括丁、增長量快荞下、應(yīng)用領(lǐng)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(lǐng)域的熱點與難點史飞。016年尖昏，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(chǔ)材料技術(shù)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(shù)”獲準立項，該項目所聚焦的正是運用綠色高效發(fā)泡工藝构资，開展聚合物輕量化的應(yīng)用基礎(chǔ)—共性技術(shù)—產(chǎn)業(yè)化示范的“一條鏈式”研發(fā)工作抽诉。據(jù)趙玲介紹，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類吐绵〖Ｌ剩化學發(fā)泡劑常常存在化學殘留塞帐、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點；物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用巍沙，已逐漸被禁止和限制使用；一些新型氟碳氫化合物的全球變暖潛能值仍相對較高荷鼠，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全句携。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候、火災(zāi)危險允乐、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端矮嫉，超臨界流體，特別是超臨界CO2牍疏，發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)蠢笋，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進入聚合物后會引起熔點鳞陨、表面張力和粘度下降昨寞、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厦滤。聚丙烯是結(jié)晶聚合物援岩，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)品掏导；高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔享怀，可操作窗口窄。因此趟咆，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添瓷。為了攻克這一難題，近年來華理趙玲團隊聯(lián)合無錫會通值纱、中石化北化院鳞贷、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位虐唠，在合適物料體系悄晃、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、強化和工程化等系列工作凿滤，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)實現(xiàn)高效規(guī)模制備”等三大技術(shù)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(gòu)和外形尺寸的穩(wěn)定成型這一發(fā)泡機制妈橄，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，以及能有效改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑翁脆；CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率眷蚓，氣泡成核和生長的分段實施大幅減小了高壓設(shè)備體積；釜壓發(fā)泡反番、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)計保證了均勻的壓力場沙热、溫度場和速度場叉钥，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)。

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隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展篙贸，制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代投队，越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件。塑料在汽車上的應(yīng)用已有近50年的歷史爵川，目前汽車用改性塑料的使用量已成為衡量汽車設(shè)計和制造水平高低的一個重要標志敷鸦，塑料飾件的大量應(yīng)用，促進了汽車的減重節(jié)能寝贡，提高了汽車的美觀舒適度扒披。PP以密度小、性價比高圃泡、具有優(yōu)異的耐熱性能碟案、耐化學藥品腐蝕性、剛性颇蜡、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)用价说。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)周期長风秤、投資巨大熔任、技術(shù)要求高，且需要高精尖的集成先進綜合技術(shù)唁情，所以現(xiàn)有PP樹脂需要進行更廣泛疑苔、更有效、更經(jīng)濟甸鸟、更實用的改性惦费。丙烯微孔發(fā)泡微發(fā)泡(Microcellular Foaming)是指以熱塑性材料為基體，制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔抢韭。微發(fā)泡注塑成型技術(shù)突破了傳統(tǒng)注塑的諸多局限薪贫，在基本保證制品性能的基礎(chǔ)上，可以明顯減輕重量和成型的周期刻恭，大大降低機臺的鎖模力瞧省，并具有內(nèi)應(yīng)力和翹曲小、平直度高鳍贾，沒有縮水鞍匾，尺寸穩(wěn)定，成型視窗大等特點骑科，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)勢橡淑，成為近年來注塑技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。聚丙烯微發(fā)泡材料能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件咆爽。隨著汽車輕量化的發(fā)展梁棠，選用PP發(fā)泡材料已成為汽車減重的重要途徑置森，目前其在汽車內(nèi)飾上的應(yīng)用也越來越多，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%符糊，卡車凫海、工程機械車占20% ，客車男娄、商務(wù)車占35% 行贪。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學微發(fā)泡材料。普通微發(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)量很不理想沪伙，僅適合于需要表面覆皮的高端車，不僅增加了制造成本县好，也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應(yīng)用围橡；而化學微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體，化學發(fā)泡劑為氣源缕贡，通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)翁授，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晾咪，且其理想的泡孔直徑應(yīng) <50μm 收擦，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)泡谍倦、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等塞赂，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件，如車身門板昼蛀、尾門宴猾、風道等；擠出微發(fā)泡適用于密封條叼旋、頂棚等仇哆；吹塑微發(fā)泡適用于汽車風管等。利用微發(fā)泡技術(shù)可使PP制品的質(zhì)量減少約10%～20% 夫植，較傳統(tǒng)材料在部件上可實現(xiàn)高50%的減重讹剔，注射壓力降低約30%～50% ，鎖模力降低約20% 详民，循環(huán)周期減少10%～15%延欠，同時還能提高汽車的節(jié)能性，較傳統(tǒng)材料可實現(xiàn)高30%的節(jié)能沈跨，并且能改善制品的翹曲變形性衫冻，使產(chǎn)品和模具的設(shè)計更靈活。輻射交聯(lián)PP高發(fā)泡片材具有良好的力學性能谒出，作為汽車車頂隅俘，可降低汽車的質(zhì)量邻奠，同時其還可用于汽車的內(nèi)飾件，有利于汽車的輕量化为居。動機罩福特微發(fā)泡發(fā)動機罩：采用MuCell微發(fā)泡注塑成型技術(shù)在零件成型過程中充入氣泡碌宴，形成極為細微的蜂巢狀結(jié)構(gòu)，既節(jié)約了塑材蒙畴，又減輕了重量贰镣，而且不會影響零件的任何性能。目前已應(yīng)用車型有：C-MAX膳凝、Grand C-MAX碑隆、S-MAX、蒙迪歐和Galaxy等蹬音。綜上所述上煤，聚丙烯微發(fā)泡材料在汽車領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但需要注意：. 微發(fā)泡是經(jīng)全球各行業(yè)不同產(chǎn)品所驗證的技術(shù)著淆、有廣范的市場劫狠、但在中國應(yīng)用尚新。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永部、更省料的產(chǎn)品設(shè)計)独泞。3. 微發(fā)泡能創(chuàng)造新商機——高端應(yīng)用和節(jié)省成本。4. 并不是所有的制品都適合用微發(fā)泡技術(shù),需要配合尋找合適的制品苔埋。

中山專業(yè)MPP聚丙烯微孔發(fā)泡定制

聚丙烯( PP) 珠粒發(fā)泡材料具有優(yōu)異的耐熱懦砂、隔音、抗沖擊以及耐化學腐蝕等性能组橄，近年來被廣泛應(yīng)用在包裝孕惜、建 筑、汽車等行業(yè)晨炕。PP 在其熔點溫度附近的熔體強度會急劇下降衫画，低熔體強度導致其難以得到好的泡孔結(jié)構(gòu)，所以 PP 珠 粒發(fā)泡的技術(shù)難度大瓮栗，目前只有少數(shù)國家掌握了 PP 珠粒發(fā)泡的技術(shù)削罩，因此 PP 珠粒發(fā)泡的研究受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān) 注。文中從制備工藝费奸、發(fā)泡裝備弥激、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)愿阐，并對該領(lǐng)域 今后的研究方向進行了展望微服。聚丙烯(PP)珠粒發(fā)泡材料具有質(zhì)輕、抗沖緩震缨历、 耐腐蝕以蕴、隔熱隔音等優(yōu)良的特性糙麦，與傳統(tǒng)的直接成 型工藝相比，PP 珠粒發(fā)泡的優(yōu)勢在于它的自由成 型性丛肮，發(fā)泡珠粒均勻的尺寸與穩(wěn)定的發(fā)泡倍率使其非 常適合模塑成型赡磅，可以生產(chǎn)具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)以及高 維尺寸精度的制品。 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)宝与，其次是聚乙烯發(fā)泡珠粒(EPE)與聚 丙烯發(fā)泡珠粒(EPP)焚廊。其中，EPP 的熱穩(wěn)定性要優(yōu) 于 EPE习劫，抗沖擊性能要優(yōu)于 EPS咆瘟，此外其耐老化、耐腐 蝕性也非常優(yōu)異诽里，是非常環(huán)保的材料袒餐，因此 EPP 被廣 泛應(yīng)用于包裝、建筑须肆、汽車等行業(yè)匿乃，特別是在汽車行業(yè) 的需求增長十分迅速桩皿。鑒于世界各國對 EPP 材料研究的重視豌汇，本文從 EPP 的生產(chǎn)工藝、裝備泄隔、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)拒贱。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。如 Fig. 1 所示佛嬉，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逻澳，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， 這個階段中 PP 基體與溶解在其中發(fā)泡劑發(fā)生相分 離暖呕，氣泡開始成核并大量生長斜做，穩(wěn)定后經(jīng)冷卻定型成為 發(fā)泡珠粒。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(yīng)釜 法湾揽，反應(yīng)釜法也是目前應(yīng)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瓤逼，相對于工藝成熟的反應(yīng) 釜法而言，擠出法目前工業(yè)化并不廣泛库物。反應(yīng)釜法: 反應(yīng)釜法是將 PP 顆粒與助劑混合 造粒后放入反應(yīng)釜中霸旗，升高溫度并通入物理發(fā)泡劑使 釜內(nèi)壓力升高，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)泡珠粒戚揭。根據(jù)反應(yīng)釜 中分散介質(zhì)的不同诱告，又可分為無水法與有水法 2 種:前 者的反應(yīng)釜中不加入液體的分散介質(zhì)，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民晒，所以為 了使發(fā)泡劑更好地溶解精居，釜內(nèi)壓力一般需要在 10 MPa 以上;后者是先將 PP 顆粒分散在水中锄禽，發(fā)泡劑能均勻 溶解在 PP 顆粒中，所需壓力約2 ～ 6 MPa箱蟆。反應(yīng)釜法 的優(yōu)點是工藝條件容易控制沟绪、發(fā)泡倍率高、泡孔結(jié)構(gòu) 好空猜、可二次發(fā)泡绽慈，缺點是間歇式生產(chǎn)導致成本較高。 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 辈毯、平均泡孔直徑為 200 μm 的 EPP坝疼。這種方法是將尺寸均一的顆粒加入反應(yīng)釜中， 升溫到稍低于發(fā)泡的溫度谆沃，保溫一段時間后再升溫到 發(fā)泡溫度钝凶，繼續(xù)保溫一段時間，打開高壓釜放出分散體 到大氣中唁影，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耕陷。后將得到的發(fā)泡珠粒洗 滌、離心分離后在空氣中靜置老化据沈，這是目前工業(yè)化 成熟的 EPP 生產(chǎn)工藝哟沫。改進生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)也能在一定程度上改善 EPP 的 性 能。Hossieny 等 采 用 CO2 為 發(fā) 泡 劑 用 Fig. 2 中的實驗設(shè)備制備了 EPP锌介，該設(shè)備在反應(yīng)釜下端加裝了一個排料口模嗜诀，卸壓時 PP 通過排料口模進入 收集裝置中，實驗研究了發(fā)泡過程中的泡孔形態(tài)與熔 融孔祸、結(jié)晶行為以及口模長度對發(fā)泡倍率的影響隆敢。結(jié)果 表明，由于熔融雙峰中的高溫熔融峰區(qū)域焓值的減少崔慧， 增加飽和壓力會提高發(fā)泡珠粒的體積膨脹比拂蝎，密度降 低;而增加口模的長度則會減小其體積膨脹比，密度增 加惶室。 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)温自，發(fā)泡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分反應(yīng)釜 與收集釜，資料顯示能制備出發(fā)泡倍率8 ～ 60倍的發(fā)泡 珠粒拇涤。 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捣作。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鹅士，泡 孔 密 度 小 于1． 5 × 109 cm － 3 的 EPP券躁。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，其 PP 的發(fā)泡溫度區(qū)間約50 ℃也拜，工藝 流程時間約為 2. 5 h反應(yīng)釜法重要的工藝在于要使發(fā)泡劑能充分 溶解到 PP 顆粒中以舒，所以其關(guān)鍵控制條件有反應(yīng)釜的 溫度、壓力以及保壓時間等慢哈，適當?shù)匮娱L保壓時間與增 大壓力能有效促進發(fā)泡劑的溶解蔓钟。目前反應(yīng)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(yīng) 用卵贱，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滥沫。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］键俱。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)泡兰绣，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)编振、效率高缀辩、珠粒尺寸均勻，缺點是生產(chǎn)過程中的工藝 參數(shù)難以控制踪央，此外由于 PP 在溫度低于熔點時幾 乎不流動臀玄，而當溫度高于熔點后，熔體強度又急劇下降畅蹂，所以適宜的發(fā)泡溫度區(qū)間很窄(約為 4 ℃ )健无，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魁莉，這些缺點限制了擠出法的應(yīng)用與發(fā) 展睬涧。 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)泡珠粒的工藝募胃。 采用丁烷作發(fā)泡劑旗唁，高熔體強度聚丙烯(HMSPP)為原 料，可以生產(chǎn)發(fā)泡倍率約 60 倍痹束，直徑為3 ～ 5 mm检疫，密度 為15 ～ 100 kg /m3 的 EPP 。 在 PP 中加入無機填料能夠增強 PP 的熔體強度祷嘶， 得到更 好 的 泡 孔 結(jié) 構(gòu)屎媳，從 而 改 進 EPP 的 性 能。Nofar ［18］等采用 5% 的超臨界 CO2 作發(fā)泡劑论巍，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)烛谊，得 到了發(fā)泡倍率為 20 倍，泡孔密度為108 ～ 109 cm － 3 的發(fā) 泡材料嘉汰。實驗表明丹禀，納米粘土的加入不但能夠顯著改 善 LPP 的熔體強度，降低其擠出發(fā)泡的工藝難度，還 能夠增加氣泡成核點双泪，誘導發(fā)生異相成核持搜，從而得到泡 孔密度、體積膨脹比都較大的 EPP焙矛。與德國 Berstorff 公司的單階擠出系統(tǒng)相比葫盼，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 溫度村斟，缺點是設(shè)備成本較高贫导。Lee ［19］等采用 Fig. 6 中的 雙階擠出系統(tǒng)，用不同劑量的超臨界 CO2 (Wt = 1% 蟆盹， 3% 脱盲，5% )作發(fā)泡劑擠出發(fā)泡非交聯(lián)的 HMSPP，研究表 明日缨，擠出發(fā)泡的倍率與熔體溫度呈“山”形關(guān)系钱反，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。另外匣距，隨著 CO2 注入量的增加面哥，聚丙烯發(fā)泡材 料的體積膨脹比增加，但泡孔密度則是先增大后減小毅待。擠出法生產(chǎn) EPP 作為連續(xù)尚卫、高效的生產(chǎn)工藝，是 今后 EPP 生產(chǎn)的發(fā)展方向尸红。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吱涉，此 外新型物理發(fā)泡劑超臨界 CO2 的應(yīng)用也是今后的發(fā) 展方向，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外里，增加成核密度怎爵，得到微孔的 發(fā)泡材料。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)泡劑盅蝗，此外其還具有無毒鳖链、不易燃、化學惰性等 優(yōu)點墩莫，近年來受到了廣泛的關(guān)注芙委，是替代傳統(tǒng)化 學發(fā)泡劑的選擇。聚丙烯發(fā)泡珠粒改性PP 泡沫材料由于使用場合的不同狂秦，對性能的要求 也不同灌侣，例如包裝材料需要良好的抗沖緩震性能，建筑 材料則需要良好的隔音裂问、隔熱性能侧啼，而汽車部件則需要 更好的剛性等玖姑，通常需要對 EPP 的性能進行改進來適 應(yīng)不同的需求。改進 EPP 性能的方法有 2 種:一是改進生產(chǎn)工 藝慨菱，二是對 PP 原料進行改性焰络。前者主要是通過改進 生產(chǎn)中的工藝流程、控制條件或者發(fā)泡裝備等來改進 EPP 的性能符喝，這些手段可以有效地調(diào)節(jié) EPP 的結(jié)構(gòu)與 形態(tài)闪彼，有利于得到泡孔直徑更小、發(fā)泡倍率越大的產(chǎn) 品协饲，但由于對材料本身的改變不大畏腕，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)茉稠、物理共混描馅、熔融支化等，通過對原料的改 性而线，不但能夠提高其熔體強度铭污、降低其發(fā)泡難度、得到 更好的泡孔結(jié)構(gòu)膀篮，同時也能有目的地改進 EPP 的力學 性能嘹狞，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)泡倍率與彈性誓竿、改善其緩沖性 能磅网，日本 Kaneka 公司改進了釜壓生產(chǎn)工藝。首先 在顆粒從反應(yīng)釜中放出之前提高釜內(nèi)的壓力筷屡，其次是 將顆粒從反應(yīng)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涧偷，避免了顆粒在管道中粘 結(jié)，此外反應(yīng)釜內(nèi)蒸汽的閃蒸作用有助于顆粒的進一 步膨脹毙死，后者會使顆粒的冷卻速率變緩燎潮，顆粒表面與內(nèi) 部充分冷卻凝固，提高珠粒的尺寸穩(wěn)定性规哲。此工藝可 以制備密度為 0． 11 ～ 0． 30g /cm3 跟啤，發(fā)泡倍率為30 ～ 60诽表， 閉孔含量為 90% 唉锌，泡孔尺寸為150 ～ 300 μm 的 EPP。將 PP 與無機物或者某些塑料基體共混是常用 的改性方法竿奏，丁杰等研究了納米碳酸鈣的加入對 EPP 的影響袄简，納米碳酸鈣的比表面積大，在發(fā)泡過程在 能起到異相成核的作用泛啸，從而使 EPP 的泡孔密度增 大绿语，泡孔直徑減小;但同時也會使 PP 的發(fā)泡溫度區(qū)間 變窄。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)來改性聚丙烯吕粹， 并用偶氮二甲酰胺(AC)作發(fā)泡劑發(fā)泡改性 PP种柑。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(gòu)從而增 強線性聚丙烯的熔體強度，對比而言匹耕，HDDA 改性的聚 丙烯發(fā)泡效果好聚请，其泡孔的結(jié)構(gòu)尺寸以及發(fā)泡倍率 都較好。

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年來綜合性能優(yōu)異稳其、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”驶赏，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)既鞠，近日華東理工大學化工學院趙玲教授團隊在該技術(shù)領(lǐng)域取得了實質(zhì)性突破煤傍，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)化和強化技術(shù)。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類嘱蛋◎悄罚化學發(fā)泡劑存在化學殘留、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點;物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用洒敏，已逐漸被禁止和限制使用;而一些新型氟碳氫化合物的全球變暖潛能值仍相對較高蒋失，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑桐玻，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù)篙挽，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進入聚合物后會引起熔點镊靴、表面張力和黏度下降铣卡、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偏竟。丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結(jié)晶聚合物煮落，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;高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔踊谋，可操作窗口窄蝉仇。因，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殖蚕。為了攻克這一難題轿衔，趙玲團隊聯(lián)合無錫會通、中石化北化院睦疫、浙江新恒泰害驹、鎮(zhèn)海煉化等單位，在合適物料體系蛤育、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)化宛官、強化和工程化等系列工作葫松，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)實現(xiàn)高效規(guī)模制備”三大技術(shù)創(chuàng)新。趙玲介紹底洗，在低于流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡腋么，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)定成型亥揖〉辰基于這一發(fā)泡機制，他們開發(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)泡專用料徐块，以及能改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑未玻。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施減小了高壓設(shè)備體積;同時釜壓發(fā)泡胡控、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)計扳剿，保證了均勻的壓力場、溫度場和速度場昼激，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)庇绽。利用上述創(chuàng)新技術(shù)，項目團隊建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬立方米模壓發(fā)泡裝置橙困，實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套瞧掺、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%凡傅，成品率提高到99%以上辟狈，發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元夏跷、利稅1.09億元哼转。此外，該團隊已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件槽华、實用新型專利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文壹蔓。趙玲表示，超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強猫态，除聚丙烯外佣蓉，還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn)，多種熱塑性聚合物及其復(fù)合材料的中試已經(jīng)完成亲雪。采用該技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專用料勇凭，除可應(yīng)用于汽車零部件和內(nèi)飾、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域匆光，還可滿足兒童玩具套像、食品、醫(yī)療终息、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求夺巩。由于微孔賦予了聚丙烯獨特的性能，聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應(yīng)用于更多的新興領(lǐng)域周崭，如新能源汽車動力電池墊片柳譬、5G通信微波中繼天線罩、高檔汽車音響振膜续镇、防彈衣背板等美澳。