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隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展虐杯，制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代玛歌，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年的歷史擎椰，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)志支子，塑料飾件的大量應(yīng)用，促進(jìn)了汽車的減重節(jié)能达舒，提高了汽車的美觀舒適度值朋。聚丙烯微孔發(fā)泡PP以密度小、性價(jià)比高巩搏、具有優(yōu)異的耐熱性能昨登、耐化學(xué)藥品腐蝕性、剛性贯底、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)用丰辣。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)周期長禽捆、投資巨大笙什、技術(shù)要求高，且需要高精尖的集成先進(jìn)綜合技術(shù)胚想，所以對現(xiàn)有PP樹脂需要進(jìn)行更廣泛得湘、更有效、更經(jīng)濟(jì)顿仇、更實(shí)用的改性。微發(fā)泡(Microcellular Foaming)是指以熱塑性材料為基體摆马，制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔臼闻。微發(fā)泡注塑成型技術(shù)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(chǔ)上囤采，可以明顯減輕重量和成型的周期述呐，大大降低機(jī)臺的鎖模力，并具有內(nèi)應(yīng)力和翹曲小蕉毯、平直度高乓搬，沒有縮水，尺寸穩(wěn)定代虾，成型視窗大等特點(diǎn)进肯，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(dú)具優(yōu)勢，成為近年來注塑技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向棉磨。聚丙烯微發(fā)泡材料能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件江掩。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，目前其在汽車內(nèi)飾上的應(yīng)用也越來越多环形，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%策泣，卡車、工程機(jī)械車占20% 抬吟，客車萨咕、商務(wù)車占35% 。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學(xué)微發(fā)泡材料火本。普通微發(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)量很不理想危队，僅適合于需要表面覆皮的高端車，不僅增加了制造成本发侵，也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應(yīng)用交掏；而化學(xué)微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體，化學(xué)發(fā)泡劑為氣源刃鳄，通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)盅弛，注入模腔后氣體在擴(kuò)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叔锐，且其理想的泡孔直徑應(yīng) <50μm 挪鹏，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 。對于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡愉烙、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等讨盒，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件，如車身門板步责、尾門返顺、風(fēng)道等；擠出微發(fā)泡適用于密封條蔓肯、頂棚等遂鹊；吹塑微發(fā)泡適用于汽車風(fēng)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% 蔗包，較傳統(tǒng)材料在部件上可實(shí)現(xiàn)50%的減重秉扑，注射壓力降低約30%～50% ，鎖模力降低約20% 调限，循環(huán)周期減少10%～15%舟陆，同時(shí)還能提高汽車的節(jié)能性，較傳統(tǒng)材料可實(shí)30%的節(jié)能耻矮，并且能改善制品的翹曲變形性秦躯，使產(chǎn)品和模具的設(shè)計(jì)更靈活。輻射交聯(lián)PP高發(fā)泡片材具有良好的力學(xué)性能裆装，作為汽車車頂宦赠，可降低汽車的質(zhì)量陪毡，同時(shí)其還可用于汽車的內(nèi)飾件，有利于汽車的輕量化勾扭。福特微發(fā)泡發(fā)動機(jī)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毡琉，形成極為細(xì)微的蜂巢狀結(jié)構(gòu)，既節(jié)約了塑材妙色，又減輕了重量桅滋，而且不會影響零件的任何性能。目前已應(yīng)用車型有：C-MAX身辨、Grand C-MAX丐谋、S-MAX、蒙迪歐和Galaxy等煌珊。上所述号俐，聚丙烯微發(fā)泡材料在汽車領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，

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摘要:采用不飽和聚酯對線型均聚聚丙烯進(jìn)行熔融接枝改性定庵。改性后的聚丙烯形成了一種微交聯(lián)結(jié)構(gòu)吏饿，其中凝膠含量約為10%，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蔬浙。這種微交聯(lián)的聚丙烯和未改性的線型聚丙烯相比猪落，具有相近的剪切黏度和熔體流動速率，但熔體彈性明顯增加畴博，且有應(yīng)變硬化行為笨忌，其拉伸黏度是本體聚丙烯的10倍。因此俱病，微交聯(lián)結(jié)構(gòu)的引入改善了聚丙烯的發(fā)泡性能官疲。以超臨界二氧化碳為發(fā)泡劑，在不加入成核劑的條件下亮隙，得到了泡孔密度為1.1×109cm-3的微孔泡沫塑料袁余。普通線型聚丙烯發(fā)泡的溫度區(qū)間只有4℃。因此咱揍，普通線型聚丙烯須經(jīng)過改性提高熔體強(qiáng)度，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)生棚饵。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)量煤裙，拓寬相對分子質(zhì)量分布(或者引入超高分子量尾端)，引入長支鏈結(jié)構(gòu)以及形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)噪漾。其中長支鏈的引入雖然改善了PP發(fā)泡性能硼砰，但是會引起線型聚丙烯成核速率降低，在制備高泡孔密度的泡沫時(shí)欣硼，必須加入納米成核劑题翰。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)，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豹障。雖然交聯(lián)結(jié)構(gòu)的引入可以明顯改善聚丙烯的發(fā)泡性能冯事，但同時(shí)也使得聚丙烯的剪切黏度大幅上升，引起加工困難血公，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昵仅，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)累魔，在保持聚烯烴原有的剪切黏度下摔笤，提高聚烯烴的熔體彈性和拉伸黏度，并改善聚烯烴發(fā)泡性能垦写。本文采用一種自制的不飽和聚酯對線型均聚聚丙烯進(jìn)行熔融接枝改性吕世，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)行了表征梯投，同時(shí)測試了改性聚丙烯的流變行為命辖。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晚伙，相對分子質(zhì)量分布寬度(MWD)=4.2,熔體指數(shù)(MFI)=2.5吮龄，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%咆疗，苯乙烯(St):純度99%:上豪熘悖化學(xué)試劑廠;二氧化碳:純度99%，上海凌峰試劑廠午磁。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尝抖，日本電子公司(日本)炊林。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秉颗。聚丙烯改性按以下步驟進(jìn)行:稱取PP粒料100.0g、不飽和聚酯2.5g嫉你、過氧化二異丙苯0.1g和苯乙烯2.0g登颓，混合搅荞，加入密煉機(jī)中，170℃框咙，轉(zhuǎn)速30r/min的條件下咕痛，熔融反應(yīng)6.0min。然后停止攪拌喇嘱，在氮?dú)鈿夥障?70℃熱處理15min茉贡。反應(yīng)過程大致如Fig.2。聚丙烯的發(fā)泡過程:將高壓釜用CO2沖洗后者铜，放入5gPP樣品腔丧。關(guān)閉高壓釜放椰，充入CO2使釜內(nèi)壓力達(dá)到6MPa。高壓釜在油浴中升溫至170℃愉粤，維持30min以保證聚丙烯熔融和CO2溶解在聚丙烯內(nèi)砾医。緩慢調(diào)節(jié)壓力至所需要發(fā)泡壓力15MPa，保持30min后科汗，迅速打開閥門泄壓藻烤，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头滔。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黏度增加怖亭。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)行擬合坤检。從Tab.1中可以看到兴猩，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，且熔體指數(shù)略有下降早歇，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倾芝，遠(yuǎn)高于聚丙烯的臨界纏結(jié)相對分子質(zhì)量(5600)。但由于微交聯(lián)而形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)箭跳，使得熔體松弛時(shí)間和熔體彈性增加晨另，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谱姓，剪切變稀行為有所減弱借尿。2.2儲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)域屉来，只有長的松弛時(shí)間對熔體的低頻末端儲能模量有貢獻(xiàn)路翻，所以儲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的儲能模量為未改性PP的2倍茄靠，儲能模量曲線末端的斜率也從1.51下降到0.87茂契，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慨绳。Fig.4(B)顯示掉冶，未改性PP損耗角的正切值曲線隨角頻率減小而迅速抬升，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脐雪。相同頻率下?lián)p耗角正切值越小厌小，熔體彈性行為越明顯。Winter和Chambon的研究表明喂江，在臨界凝膠點(diǎn)，損耗角正切值為一常數(shù)與角頻率無關(guān)旁振，并符合以下比例關(guān)系:式中:n———松弛指數(shù)获询。Fig.4(B)中損耗角正切值與角頻率還存在一定的依賴關(guān)系涨岁，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，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)生吉嚣。2.3 法向應(yīng)力差聚合物熔體受到剪切作用時(shí)梢薪，由于法向應(yīng)力差的的作用，呈現(xiàn)彈性行為尝哆。通過比較法向應(yīng)力差秉撇，可知聚合物熔體彈性的大小。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秋泄。由Fig.5可以看到琐馆，改性后PP的法相應(yīng)力差明顯提高，熔體彈性增強(qiáng)恒序。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)瘦麸，2種PP的瞬時(shí)拉伸黏度隨應(yīng)變變化的曲線，圖中虛線是線型聚丙烯3ηo曲線歧胁。由于拉伸應(yīng)變速率較大滋饲，純PP的拉伸黏度曲線在還沒有進(jìn)入穩(wěn)態(tài)流動區(qū)域前就已經(jīng)斷裂，且沒有應(yīng)變硬化現(xiàn)象發(fā)生喊巍。而改性PP有明顯的應(yīng)變硬化行為屠缭，瞬時(shí)拉伸黏度向上抬起偏移了3η0曲線，大瞬時(shí)拉伸黏度是純PP的10倍崭参，達(dá)到5.6×105Pa·s呵曹。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。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阵翎。采用超臨界二氧化碳為發(fā)泡劑逢并，在反應(yīng)釜中考察了改性PP的發(fā)泡性能。工藝條件為溫度170℃郭卫、壓力15MPa砍聊。從Fig.7A中可以看到，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贰军，基本沒有可見的泡孔結(jié)構(gòu)玻蝌。說明純PP的熔體強(qiáng)度不夠，無法支持發(fā)泡時(shí)氣體擴(kuò)散引起的膨脹應(yīng)力词疼，在泡孔沒有進(jìn)入固化和定型階段時(shí)俯树，PP熔體氣泡壁已經(jīng)破裂。Fig.7B中顯示贰盗，改性PP發(fā)泡后许饿，可以看到細(xì)密的氣泡孔布滿整個(gè)橫截面，泡孔呈現(xiàn)出多邊形的結(jié)構(gòu)舵盈。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陋率。改性后微交聯(lián)PP的泡孔直徑在10μm右球化，泡孔密度達(dá)到1.1×109cm－3。微交聯(lián)使得改性PP具有應(yīng)變硬化行為瓦糟，不僅增加了PP的熔體強(qiáng)度筒愚，同時(shí)熔體在承受拉伸應(yīng)力時(shí)，熔體形變變得均勻菩浙，使得熔體不容易斷裂巢掺，因此改性PP的發(fā)泡性能得到明顯改善。非常高的泡孔密度也說明發(fā)泡時(shí)有很高的成核速率劲蜻，具體原因尚需更多的研究陆淀。利用不飽和聚酯對線型聚丙烯進(jìn)行了熔融接枝改性，得到一種具有微交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚丙烯斋竞。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)倔约，沒有使剪切黏度劇烈增加，使得在改善發(fā)泡性能的同時(shí)坝初，保持了聚丙烯的加工性能浸剩。改性后的PP以超臨界CO2為發(fā)泡劑發(fā)泡，在不加入任何成核劑的條件下鳄袍，可以得到發(fā)泡倍率25.6倍绢要，泡孔密度1.1×109cm－3的微孔泡沫塑料。

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說到一次性容器你是不是認(rèn)為紙比塑料更環(huán)保呢拗小？這可不一定重罪，塑料具有重量輕，不易受水和陽光影響的特點(diǎn)哀九，適合制作容器剿配，但也因?yàn)檫@樣的特點(diǎn)使得塑料不易被大自然分解，容易造成大量垃圾阅束，因此后來出現(xiàn)紙質(zhì)容器呼胚，但紙質(zhì)容器也不是沒有缺點(diǎn)，甚至與傳統(tǒng)塑料相比問題還更大息裸。首先因?yàn)榧垙執(zhí)焐滤龅剿蜁浕瑳]辦法單獨(dú)承裝液體呼盆，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年扩，所以摸起來感覺滑滑的。但這種復(fù)合材質(zhì)的設(shè)計(jì)就會造成回收的難題访圃，紙加塑料淋膜的設(shè)計(jì)當(dāng)被送到回收廠時(shí)厨幻，如果沒有特殊技術(shù)是無法將紙與塑料淋膜分離，不能分離就無法重新回收材料再利用，而被放在自然環(huán)境中也因?yàn)槭菑?fù)合材料很難被分解况脆，所以紙杯基本上只能焚燒平绩。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，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(diǎn)漠另，耐熱，抗腐蝕又安全跃赚，還可以在微波爐內(nèi)加熱笆搓，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纬傲，并且材質(zhì)單一只要回收方式正確就能再利用满败。發(fā)泡技術(shù)是塑料在擠出，吹塑等加工過程中為了減輕產(chǎn)品的重量叹括，將二氧化碳或氮?dú)庾⑷氲教厥獾乃芑b置中算墨，使氣體與原料充分混合，讓塑料產(chǎn)生反應(yīng)形成具有微孔發(fā)泡的塑料制品過程汁雷，利用發(fā)泡技術(shù)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有輕量化净嘀，緩沖吸震，吸音侠讯，保溫等特點(diǎn)挖藏，廣泛應(yīng)用于包裝，建筑建材等行業(yè)厢漩。塑料發(fā)泡歷史塑料發(fā)泡技術(shù)的發(fā)展已有幾十年的歷史了膜眠，在20世紀(jì)20年代出現(xiàn)了早的泡沫膠木，這種材料是用類似于制造泡沫橡膠的方法制取的溜嗜，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(shù)制成泡沫塑料宵膨。到了80年代美國人研制出了微孔發(fā)泡之后，人們對這種微孔新型塑料日益感興趣炸宵，并逐漸成為市場上主要的塑料發(fā)泡技術(shù)辟躏。發(fā)泡劑現(xiàn)在市場上普遍使用的發(fā)可以分為兩種。一種是物理發(fā)泡劑焙压，這種發(fā)泡劑一般使用二氧化碳鸿脓，氮?dú)猓睔獾葰怏w涯曲，并且這些氣體在氣態(tài)下不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)野哭，而且在氣態(tài)時(shí)在塑料中的擴(kuò)散速度會低于在空氣中的擴(kuò)散速度。另一種是化學(xué)發(fā)泡劑幻件，它是一種當(dāng)受熱后就會釋放如氮?dú)獠η趸嫉鹊奈镔|(zhì)，釋放氣體的速度能夠控制绰沥，化學(xué)發(fā)泡劑一般有碳酸銨篱蝇，碳酸氫鈉等贺待。發(fā)泡工藝發(fā)泡工藝有三種一種是物理發(fā)泡法，就是將氣體在壓力下注入塑料糊狀熔體中零截，再經(jīng)過降壓釋放出氣體麸塞，從而就能在成型的塑料中形成很多小孔，這種發(fā)泡法由于成本較低涧衙，發(fā)泡后對不會留下殘余物哪工，并且對發(fā)泡塑料性能不會改變。另一種是化學(xué)發(fā)泡法弧哎，這種是利用化學(xué)方法產(chǎn)生氣體來使塑料發(fā)泡雁比，是對加入塑料中的化學(xué)發(fā)泡劑進(jìn)行加熱后讓其分解釋放出氣體而發(fā)泡，還有一種就是利用塑料之間相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放出氣體而進(jìn)行發(fā)泡撤嫩。 后一種是機(jī)械發(fā)泡偎捎，使用機(jī)械攪拌的方法使氣體混入材料中，然后經(jīng)定型過程形成泡孔的泡沫塑料序攘。發(fā)泡原理將發(fā)泡劑注入到塑料熔體中后茴她，發(fā)泡劑的分子就會在塑料中形成很多微小氣泡（氣泡核），隨著塑料在熔化過程中溫度的升高和壓力增加程奠，氣泡開始增長或者與其它氣泡合并變大败京，隨著塑料產(chǎn)品的成型后溫度和壓力開始降低，氣泡也會停止增長并且慢慢成型梦染，這樣就會在塑料中形成很多或大或小的氣孔赡麦。所以不管采用什么發(fā)泡工藝，使用哪種發(fā)泡劑都要經(jīng)過形成氣泡核帕识，氣泡核膨脹泛粹，氣泡固化成型這個(gè)過程。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)泡膜肮疗，也就是我們常說的珍珠棉晶姊，將它作為包裝材料來使用有很多的優(yōu)點(diǎn)，如防震伪货，防潮们衙，韌性好等，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碱呼。發(fā)泡膜包裝袋使用的材料是聚乙烯蒙挑，首先將聚乙烯原料顆粒按比例混合，通過管道將其吸入到擠出機(jī)入料口愚臀，同時(shí)在擠出機(jī)中還要加入發(fā)泡劑忆蚀。在擠出機(jī)中需要加溫讓原料熔化，再通過噴淋冷卻降溫以達(dá)到發(fā)泡溫度讓其膨脹發(fā)泡，然后從機(jī)頭口模擠出圓筒形發(fā)泡膜馋袜。將圓筒型發(fā)泡膜切刨開男旗，展平后收成卷，這樣就可切割后包裝產(chǎn)品了欣鳖。讓成卷的發(fā)泡膜通過印刷機(jī)在上面印上需要的圖案或者文字察皇。印刷好的發(fā)泡膜按照包裝袋的大小裁剪成片狀，后通過機(jī)器壓封成包裝袋泽台，這樣就可以用于包裝產(chǎn)品了让网。塑料通過發(fā)泡技術(shù)能讓其內(nèi)部形成氣泡，能讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品更加輕便师痕，還能起到包裝保護(hù)的功能，現(xiàn)在科學(xué)家研究出了一種氣泡金屬而账，也具有這樣的性能胰坟，它就像金屬的氣泡包裝材料。這種復(fù)合氣泡金屬是通過空心金屬周圍熔化鋁材來制造的泞辐，它是一種新型復(fù)合材料并不是普通的金屬笔横，它比合金鋼要輕70%，能吸收超過普通鋼幾十倍的能量咐吼，具備防輻射吹缔，防彈，防火的能力锯茄，在遭遇壓力時(shí)其內(nèi)部的氣泡能起到緩沖保護(hù)的作用厢塘，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)境要求的提高肌幽，怎么提高可持續(xù)性以及提升效率晚碾，推動材料和能源消耗的下降，以及材料性能的提升喂急，成本降低格嘁，有些可以通過輕量化實(shí)現(xiàn)，而發(fā)泡技術(shù)就是輕量化未來發(fā)展的方向廊移。那些用于包裝糕簿，汽車，建筑和日用消費(fèi)品中的傳統(tǒng)固體材料都是朝著發(fā)泡狡孔，輕量化結(jié)構(gòu)在發(fā)展懂诗，很多高分子發(fā)泡材料被作為基礎(chǔ)原材料使用，各種利用發(fā)泡技術(shù)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苗膝。

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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)合材料响禽，在滿足汽車零部件性能的同時(shí)，對零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)，目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞芋类。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)狀隆嗅，詳細(xì)介紹了薄壁注塑、物理發(fā)泡侯繁、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)概況胖喳，并展望了PP-LGF在儀表板上的應(yīng)用前景。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來贮竟，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展丽焊，汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展。然而咕别，由此引發(fā)的環(huán)境問題也日益嚴(yán)重技健，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(diǎn)惰拱，其中雌贱，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]。運(yùn)用復(fù)合材料來部分取代車身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)偿短、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法欣孤。在眾多的復(fù)合材料中，長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）以其低廉的價(jià)格昔逗、優(yōu)良的力學(xué)性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞降传。與短玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-SGF）相比，PPLGF在強(qiáng)度勾怒、剛度婆排、翹曲度、耐疲勞笔链、缺口沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢泽论，因此，使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車零部件可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)重量及成本的降低卡乾。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種翼悴，即熔融浸漬、溶液浸漬幔妨、粉末浸漬鹦赎、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝[2]，而在汽車零部件領(lǐng)域主要應(yīng)用的為熔融浸漬法误堡。熔融浸漬法生產(chǎn)的PP-LGF粒子的長度一般為8mm～15mm古话，其中玻纖的含量可達(dá)20%～60%，粒子中玻纖的保留長度可達(dá)1mm～3mm,如圖1所示锁施，相較于玻纖保留長度僅為0.2mm～0.4mm的PP-SGF材料陪踩，PPLGF因其內(nèi)部纖維構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)杖们，可保證產(chǎn)品具有更優(yōu)的力學(xué)性能、抗沖擊性能肩狂、耐蠕變性能等特點(diǎn)摘完，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。此外傻谁，如表1所示孝治，隨著纖維含量的增加，PP-LGF的性能也隨之提高审磁。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)飾中的重要部件谈飒，為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量，中态蒂、高檔車型普遍會采用軟質(zhì)儀表板杭措，即在儀表板骨架表面增加軟質(zhì)表皮層。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件钾恢，同時(shí)也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu)手素，因此要求其具有高強(qiáng)度及高剛性，目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料赘那，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)氯质，可提升儀表板吸能性能募舟，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闻察，推動汽車內(nèi)飾輕量化拱礁。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑、物理發(fā)泡辕漂、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面呢灶，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)品壁厚減薄钉嘹，在模具中進(jìn)行加工的一種成型方法鸯乃，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左右跋涣，整體減重可達(dá)約25%缨睡。該工藝的投入成本較低，重量優(yōu)勢明顯陈辱。目前奖年，該工藝在國內(nèi)和國外合資品牌中，如吉利沛贪、大眾陋守、上汽震贵、福特等均有應(yīng)用，一般選擇PPLGF20材料水评，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm猩系。然而，薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問題之碗，首先是該工藝的模具成本較高蝙眶，使用薄壁注塑，成型模具需要采用熱流道設(shè)計(jì)褪那，熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高幽纷。其次，注塑工藝管控和注塑精度要求高博敬，因?yàn)镻P-LGF中長玻纖分布的各向異性[3]友浸，采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴(yán)重，尺寸穩(wěn)定性較差偏窝。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝收恢，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?dú)猓?溶解到熱熔膠中形成單相溶體祭往，并保持在高壓力下伦意，然后，通過開關(guān)式射嘴射進(jìn)溫度和壓力較低的模具型腔硼补，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]驮肉，該項(xiàng)技術(shù)早期由麻省理工學(xué)院發(fā)明，1995年由美國Trexel公司將技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球商品化已骇。MuCell 工藝優(yōu)勢為成型周期短离钝、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好、翹曲低褪储、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣卵渴。MuCell工藝使用超臨界流體，可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動性鲤竹。泡孔成長壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段浪读，縮短成型周期，同時(shí)辛藻，可使壓力分布均勻瑟啃，有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力，降低因長玻纖各項(xiàng)異性導(dǎo)致的產(chǎn)品翹曲揩尸，增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性蛹屿。另外，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕岩榆，微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充错负，降低材料密度坟瓢，產(chǎn)品重量減輕，較同材質(zhì)實(shí)體犹撒，重量可降低5%～10%折联。目前，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝识颊，骨架產(chǎn)品設(shè)計(jì)壁厚2.4mm诚镰，相較于實(shí)心材料重量降低了10%，此外祥款，長城和大眾也有應(yīng)用于此項(xiàng)技術(shù)清笨。MuCell 工藝的缺點(diǎn)是一次性投入高，工藝難度大刃跛，同時(shí)相關(guān)研究表明抠艾，使用該工藝對儀表板減重比控制在3%～8%時(shí)，產(chǎn)品性能會下降10%左右桨昙，基本滿足性能要求检号，減重超過8%，機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降蛙酪，不能滿足要求齐苛。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%～5%。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）桂塞，二者均是在注塑過程中凹蜂，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，受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體藐俺，使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)炊甲，以降低材料密度泥彤，減輕產(chǎn)品重量[6]欲芹。其中，core-back工藝因使用了二次開模吟吝，相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡菱父，發(fā)泡的倍率更高，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多剑逃，產(chǎn)品的減重比更大浙宜。一般來說，模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡的減重比相比于實(shí)心材料在5%～8%左右蛹磺，而core-back工藝可高達(dá)30%～50%粟瞬，具體根據(jù)退模行程決定。同物理發(fā)泡工藝一樣萤捆，化學(xué)發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應(yīng)用減重的同時(shí)裙品，減少產(chǎn)品翹曲變形俗批，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市怎。目前岁忘，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区匠，重量降低了約40%干像，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)泡劑較貴驰弄，開模的周期較長麻汰，模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高，而且該工藝的技術(shù)難度較高揩懒，后期調(diào)試周期較長什乙，產(chǎn)品的綜合成本較高。模內(nèi)發(fā)泡工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴已球，產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯臣镣，減重效果低于薄壁注塑工藝，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝智亮。圖2 二次開模發(fā)泡示意