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發(fā)布時間:2022-11-04 01:20:46惠州優(yōu)質MPP板材廠家
央廣網(wǎng)上海9月17日消息(記者唐奇云 通訊員張婷)日常生活中锋勺,當人們購買兒童玩具、家具用品等塑料制品時狡蝶,都會十分在意其材質是否無毒無味庶橱、綠色環(huán)保,近年來綜合性能優(yōu)異贪惹、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”苏章,日益受到熱捧,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)泡聚合物技術是制備聚丙烯微孔發(fā)泡材料的關鍵核心技術枫绅。在第22屆工博會高校展區(qū)泉孩,華東理工大學化工學院教授趙玲領銜的“高性能輕量化聚合物材料的綠色高效制備”項目,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用撑瞧。該項目也是2019年度上海市科技進步獎一等獎項目棵譬。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)展重點領域,布局綠色制造新技術輕量化材料已是我國新材料發(fā)展重點領域预伺,發(fā)泡則是實現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段订咸。隨著航天航空、國防酬诀、能源脏嚷、交通、包裝瞒御、電器父叙、運動器械等行業(yè)的快速發(fā)展,對具有優(yōu)異機械性能和絕熱肴裙、隔音趾唱、絕緣、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來越迫切蜻懦。聚丙烯作為產(chǎn)量大甜癞、增長量快、應用領域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一宛乃,其高品質發(fā)泡材料的綠色制備一直是聚合物發(fā)泡領域的熱點與難點悠咱。016年,由華東理工大學牽頭申報的國家重點研發(fā)計劃“重點基礎材料技術提升與產(chǎn)業(yè)化”重點專項項目——“聚合物材料的輕量化技術”獲準立項征炼,該項目所聚焦的正是運用綠色高效發(fā)泡工藝析既,開展聚合物輕量化的應用基礎—共性技術—產(chǎn)業(yè)化示范的“一條鏈式”研發(fā)工作。據(jù)趙玲介紹谆奥,聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類眼坏。化學發(fā)泡劑常常存在化學殘留酸些、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點宰译;物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用,已逐漸被禁止和限制使用擂仍;一些新型氟碳氫化合物的全球變暖潛能值仍相對較高囤屹,烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全熬甚。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候逢渔、火災危險、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端乡括,超臨界流體肃廓,特別是超臨界CO2智厌,發(fā)泡聚合物是綠色制造技術,被工信部列入我國優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關鍵共性技術盲赊,而且CO2進入聚合物后會引起熔點铣鹏、表面張力和粘度下降、結晶行為改變等一系列變化哀蘑,可以制備微孔甚至納米泡孔材料诚卸。聚丙烯是結晶聚合物,低溫固態(tài)發(fā)泡受結晶限制绘迁,很難制備高發(fā)泡倍率產(chǎn)品合溺;高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔,可操作窗口窄缀台。因此棠赛,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。為了攻克這一難題膛腐,近年來華理趙玲團隊聯(lián)合無錫會通睛约、中石化北化院、浙江新恒泰哲身、鎮(zhèn)海煉化等單位辩涝,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)化律罢、強化和工程化等系列工作膀值,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)化構建流場結構實現(xiàn)高效規(guī)模制備”等三大技術創(chuàng)新優(yōu)勢:根據(jù)在低于其流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡既可以突破結晶的制約又能保證發(fā)泡材料微孔結構和外形尺寸的穩(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)泡專用料误辑,以及能有效改善泡孔結構和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑沧踏;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備體積巾钉;釜壓發(fā)泡翘狱、模壓發(fā)泡等高壓設備和聚合物預成型體的結構優(yōu)化設計保證了均勻的壓力場、溫度場和速度場砰苍,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)潦匈。
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系統(tǒng)介紹車用聚丙烯的類型,應用方向赚导,性能要求茬缩。車用PP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代吼旧,越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件凰锡。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,塑料飾件的大量應用掂为,促進了汽車的減重節(jié)能裕膀,提高了汽車的美觀舒適度。PP以密度小勇哗、性價比高昼扛、具有優(yōu)異的耐熱性能、耐化學藥品腐蝕性欲诺、剛性抄谐、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飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢扰法。由于高性能基礎樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長斯稳、投資巨大、技術要求高迹恐,且需要高精尖的集成先進綜合技術挣惰,所以對現(xiàn)有PP樹脂需要進行更廣泛、更有效殴边、更經(jīng)濟憎茂、更實用的改性。聚丙烯微孔發(fā)泡延伸性锤岸、機械的強度和抗斷裂性無機填料和彈性體增韌增強改性PP主要是“三高”竖幔。是由 PP樹脂、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是偷、碳酸鈣等無機填料的復合物拳氢,其主要用于汽車保險杠的注射成型,且改性PP保險杠具有成本低蛋铆、質輕馋评、易涂裝、可循環(huán)使用等優(yōu)點刺啦×籼兀滑石粉填充改性PP材料具有高剛性、低熱膨脹系數(shù)和低收縮率玛瘸,且其抗化學腐蝕性能強蜕青,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,提高材料的模量和熱變形溫度糊渊。玻璃纖維增強改性PP玻璃纖維增強改性PP材料尤其是LGFPP材料在汽車部件上的研究與應用(如在前端模塊右核、儀表板骨架、車門模塊等典型部件的應用)是多年來的研究熱點之一渺绒。LGFPP制品指含有長度為10~25mm的玻璃纖維改性的PP復合材料經(jīng)過注塑等工藝形成的三維結構贺喝。10~25mm的長玻璃纖維增強聚合物相比普通4~7mm的短玻璃纖維增強聚合物具有更高的強度磷瘤、剛度、韌性搜变,以及尺寸穩(wěn)定性好、翹曲度低等優(yōu)勢针炉。此外挠他,LGFPP材料比短玻璃纖維增強PP(GFPP)有著更好的抗蠕變性能,即使經(jīng)受100℃的高溫也不會產(chǎn)生明顯的蠕變篡帕。與金屬材料和熱固性復合材料相比殖侵,LG-FPP的密度低,相同部件的質量可減輕20%~50%;LGFPP能為設計人員提供更大的設計靈活性镰烧,可成型形狀復雜的部件拢军、提高集成汽車零部件的能力、節(jié)約模具成本(一般長玻璃纖維增強聚合物注塑模具的成本約為金屬沖壓模具成本的20%)怔鳖、減少能耗(長玻璃纖維增強聚合物的生產(chǎn)能耗僅為鋼制品的60%~80%茉唉,鋁制品的35%~50%)、簡化裝配工序结执。汽車部件用礦物纖維增強PP的新產(chǎn)品度陆,具有強度高、熱膨脹系數(shù)低献幔、耐高溫懂傀、阻燃性能好、低浮纖蜡感、低翹曲蹬蚁、低收縮 等特點。發(fā)泡改性PPPP發(fā)泡材料是通過提高PP的熔體強度郑兴,從而提高發(fā)泡倍率而制成的低密度物質犀斋,其具有質輕、耐熱情连、耐高溫等優(yōu)點闪水。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蒙具,目前其在汽車內飾上的應用也越來越多球榆,其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%,卡車禁筏、工程機械車占20% 持钉,客車、商務車占35%篱昔。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學微發(fā)泡材料每强,因為普通微發(fā)泡PP制品的表觀質量很不理想始腾,僅適合于需要表面覆皮的高端車,不僅增加了制造成本空执,也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應用;而化學微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體浪箭,化學發(fā)泡劑為氣源,通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)辨绊,注入模腔后氣體在擴散內壓的作用下奶栖,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 <50μm 门坷,但目前國內行業(yè)實際生產(chǎn)的微發(fā)泡PP的微泡孔直徑約為80~350μm 宣鄙。對于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等默蚌,注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內外飾件冻晤,如車身門板、尾門绸吸、風道等;擠出微發(fā)泡適用于密封條鼻弧、頂棚等;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制品的質量減少約10%~20% 锦茁,較傳統(tǒng)材料在部件上可實現(xiàn)50%的減重温数,注射壓力降低約30%~50% ,鎖模力降低約20% 蜻势,循環(huán)周期減少10%~15%撑刺,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)能握玛,并且能改善制品的翹曲變形性够傍,使產(chǎn)品和模具的設計更靈活。在一些部件中挠铲,如汽車風管冕屯、風道,還可實現(xiàn)隔熱拂苹、降噪的效果安聘,減少后道工序的成本。 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性能瓢棒,作為汽車車頂浴韭,可降低汽車的質量,同時其還可用于汽車的內飾件脯宿,有利于汽車的輕量化念颈。耐刮擦PP相對于工程塑料來說,PP连霉、橡膠改性PP榴芳、熱塑性聚烯烴和熱塑性彈性體等聚烯烴材料具有可回收嗡靡、質輕、成本低的優(yōu)勢窟感,因而被越來越多地應用于汽車以及其他領域讨彼,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柿祈、操控臺和門板表皮等汽車內部應用部件的關鍵性能哈误,也是汽車外部應用部件、全地形車輛(ATVs)的重要性能之一谍夭,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,同時還有利于涂色憨募,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紧索。通過添加涂層、無機礦物和某些功能助劑可提高聚烯烴的耐刮擦性能菜谣,例如添加耐刮擦劑可制備耐刮擦汽車內飾用PP復合材料珠漂。汽車用改性PP的回收利用塑料作為一種環(huán)保材料,因其可塑性強尾膊、質輕媳危、回收再利用率高等特性,在汽車工業(yè)中的應用非常廣泛冈敛,無論是內飾件待笑、外飾件還是功能性結構件,都越來越多地用到了塑料抓谴。我國汽車保有量達到1.75億輛暮蹂,對應用于汽車的塑料的粉碎再回收無疑變得越來越重要,且汽車塑料的回收將會形成一個巨大的市場癌压,是一個前景廣闊的領域仰泻,學術界和企業(yè)在這方面都有很多的研究和實踐。
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與傳統(tǒng)注塑制品相比滩届,微孔發(fā)泡注塑制品具有質量更輕集侯、翹曲和內部殘余應力更少、尺寸穩(wěn)定性好帜消、成型周期短等一系列優(yōu)點棠枉。目前,欠注發(fā)泡成型是微孔注塑技術中應用為廣泛的工藝之一泡挺,具有操作簡單术健、效率高、能夠生產(chǎn)復雜制件粘衬,且能耗少荞估,符合節(jié)約材料咳促,降低成本這一發(fā)展理念,滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場化的需求勘伺。然而跪腹,欠注發(fā)泡成型工藝也存在發(fā)泡制品內部泡孔易發(fā)生大量變形,泡孔尺寸分布不均勻飞醉,所得制品表面存在大量的氣痕冲茸、銀紋等缺陷,制約了其力學性能的提高和外觀視覺缅帘,阻礙了欠注發(fā)泡制品的進一步應用轴术。國家復合改性聚合物材料工程技術研究中心的何力團隊采用自主研發(fā)的氣體反壓裝置,利用化學欠注發(fā)泡工藝研究氣體反壓(GCP)對微孔注塑過程中發(fā)泡行為的影響钦无。研究發(fā)現(xiàn)逗栽,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,改善了泡孔的形態(tài)失暂。實驗方法聚丙烯微孔發(fā)泡將PP彼宠、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行塑化弟塞。然后打開氣體反壓裝置凭峡,在型腔中分別注入固定的GCP為0,0.2决记,0.4摧冀,0.6,0.8 MPa的氣體系宫,隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹脂進行發(fā)泡按价,冷卻后,取出PP發(fā)泡樣品笙瑟。GCP對充模過程中熔體壓力的影響熔體注射完后楼镐,熔體壓力瞬間達到值。隨著GCP從0增加至0.8 MPa往枷,熔體內部壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa框产,注射完成后,隨著氣體的排出错洁,熔體壓力瞬間下降秉宿,隨著冷卻收縮,熔體壓力逐漸趨于0 MPa屯碴。由此可知描睦,GCP可以明顯地提高熔體充模過程中的熔體壓力,改善欠注發(fā)泡過程中的熔體壓力環(huán)境导而。 GCP對泡孔質量的影響在沒有施加氣體反壓時忱叭,由于熔體流動速率遠大于泡孔的膨脹速率隔崎,泡孔發(fā)生流動剪切變形,導致末端位置的泡孔在皮層區(qū)域受到剪切作用時間和作用力較大韵丑,在流動方向上出現(xiàn)很大的變形爵卒,泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象,泡孔形貌極不規(guī)則撵彻,而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小钓株,呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)。同時發(fā)現(xiàn)陌僵,隨著GCP的增大轴合,皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小,熔體內部芯層泡孔從橢圓形向規(guī)整圓形形態(tài)轉變碗短,規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大受葛,泡孔之間呈現(xiàn)獨立分布。當GCP達到0.8 MPa時豪椿,皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對較好的圓形形態(tài)奔坟,此時整體泡孔的變形較小携栋。這是因為GCP可以有效地降低泡孔在充模過程中受到的流動剪切作用搭盾,GCP值越大,泡孔在遷移過程中受到熔體壓力越大婉支,泡孔受到熔體的約束力大鸯隅,泡孔不易發(fā)生變形。GCP對泡孔結構參數(shù)的影響GCP對泡孔結構參數(shù)的影響如下圖所示向挖◎蛞裕可知,在常壓下泡孔的非變形層(也就是規(guī)則泡孔區(qū))厚度僅占整個樣品厚度的10.9%何之;隨著GCP的增大跟畅,泡孔的非變形層所占比例逐漸升高,GCP為0.8 MPa時溶推,升高至26.7%徊件。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%蒜危,這說明GCP可以減小泡孔變形層虱痕,增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍。對變形層的泡孔變形度進行統(tǒng)計辐赞,如下圖所示部翘,泡孔的平均長度隨著GCP的增加,整體呈現(xiàn)減小的趨勢响委,泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大新思,泡孔的變形度隨GCP的增大而減小窖梁,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可以減小泡孔長度與寬度的差距表牢,使變形區(qū)的泡孔變形程度減小窄绒。對不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進行統(tǒng)計,見圖c崔兴,隨著GCP的增加彰导,當GCP為0.2 MPa時泡孔直徑略有減小,但隨著GCP的進一步增大敲茄,泡孔直徑從36.09 μm增大到41.93 μm位谋。這是因為GCP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堰燎,泡孔的成核速率下降掏父,泡孔在充模過程中受到流動場的影響減弱,更多的氣體在卸壓階段促進泡孔的生長秆剪,因此熔體壓力越大赊淑,泡孔直徑越大。GCP提高了充模時的熔體壓力仅讽,有效地降低了泡孔的變形陶缺,且隨著GCP的升高,泡孔直徑增大洁灵,泡孔密度下降饱岸,發(fā)泡材料的質量減少整體趨于不變。結論隨著GCP從0增加至0.8 MPa徽千,熔體內部的壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa苫费,使充模過程中受流動影響的泡孔數(shù)減小,減小了泡孔受到的流動剪切力双抽。隨著GCP的增大百框,泡孔變形層區(qū)域厚度所占比例從63.7%下降到45.4%,變形層的泡孔的變形度從0.530下降到0.304牍汹,泡孔的平均長度增大铐维。GCP的增加有效地改善了泡孔形貌,減小了泡孔變形層的CP增加了熔體流動時的阻力柑贞,提高了注塑充模階段的熔體壓力方椎,使得臨界成核點后移,泡孔的成核長大在充模后進行钧嘶,進而改善了制品泡孔的形貌棠众。
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聚丙烯(PP)樹脂具有原料來源豐富、質量輕、性價比優(yōu)越以及優(yōu)良的耐熱性闸拿、耐化學腐蝕性空盼、易于回收等特點,是世界上應用廣新荤、產(chǎn)量增長快的樹脂之一揽趾。聚丙烯微孔發(fā)泡注塑發(fā)泡聚丙烯(Expanded Injection PP,EIPP)是減重注塑技術中新的技術苛骨。其主要原理是在注塑材料中添加發(fā)泡劑篱瞎,當材料填滿型腔后,模具打開一定的距離(1~3mm)痒芝,形成一個具有兩側致密表皮和微孔發(fā)泡芯部的產(chǎn)品俐筋。EIPP成型零件的優(yōu)點1. 比普通同等壁厚零件減重約20% ,能大幅降低材料成本严衬。2. 內應力和翹曲變形較小澄者,尺寸穩(wěn)定性高。3. 表面致密请琳,可進行噴漆粱挡、涂層等處理。4. 絕熱俄精、吸聲询筏、緩沖性較好。EIPP技術的典型應用目前主要的應用是汽車內飾件嘀倒,如門板屈留。目前國內國外均有投產(chǎn)局冰。影響EIPP成型質量主要因素PP配方用注塑的方法测蘑,想做出非常好的發(fā)泡效果,采用純PP原料是很困難的康二。由于PP的結晶性碳胳,適合發(fā)泡的窗口很窄,所以要做適當?shù)母男阅稹E浞街行枰m當添加各種組份挨约,如增韌劑、填料产雹、成核劑诫惭、穩(wěn)定劑等等。既要增加PP材料的熔體強度蔓挖,又要保證耐熱夕土、耐候、耐氣熏、耐劃傷的基本要求怨绣,同時防止發(fā)粘角溃、氣味和VOC等。模具設計EIPP 工藝由于需要在薄壁型腔內完成高速填充和發(fā)泡工藝篮撑,很容易出現(xiàn)表面缺陷减细,常見的問題包括:流痕、凹陷赢笨、銀紋未蝌、氣泡、拉斷等等茧妒。這些都需要精心的模具設計树埠。通過改變熔體流動路徑,改變加強筋的位置嘶伟,調整皮紋的樣式等多種方式怎憋,來獲得的注射效果。注塑工藝九昧、穩(wěn)定的注塑機臺對制品質量至關重要绊袋。一般來說,發(fā)泡劑需要自動稱量铸鹰,自動輸送到螺桿癌别。模具中的充氣量由壓力傳感器控制。壓力若控制不好蹋笼,表面的發(fā)泡劑會在流動過程中自行發(fā)泡展姐,造成表面銀紋。為保證材料注塑溫度的穩(wěn)定剖毯,注塑機螺桿和模具熱流道經(jīng)過溫控平衡圾笨。同樣地,模具溫度也必須控制嚴格逊谋。綜上所述擂达,注塑發(fā)泡是一個系統(tǒng)工程,只有將配方胶滋、模具設計和注塑工藝等幾個方面要有機的結合起來板鬓,才能做出好的EIPP產(chǎn)品。
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說到一次性容器你是不是認為紙比塑料更環(huán)保呢究恤?這可不一定俭令,塑料具有重量輕,不易受水和陽光影響的特點部宿,適合制作容器抄腔,但也因為這樣的特點使得塑料不易被大自然分解,容易造成大量垃圾,因此后來出現(xiàn)紙質容器妓柜,但紙質容器也不是沒有缺點箱季,甚至與傳統(tǒng)塑料相比問題還更大。首先因為紙張?zhí)焐滤髌龅剿蜁浕爻瑳]辦法單獨承裝液體,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作煌,所以摸起來感覺滑滑的掘殴。但這種復合材質的設計就會造成回收的難題,紙加塑料淋膜的設計當被送到回收廠時粟誓,如果沒有特殊技術是無法將紙與塑料淋膜分離奏寨,不能分離就無法重新回收材料再利用,而被放在自然環(huán)境中也因為是復合材料很難被分解鹰服,所以紙杯基本上只能焚燒病瞳。聚丙烯微孔發(fā)泡所以說材質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悲酷,耐熱套菜,抗腐蝕又安全,還可以在微波爐內加熱设易,只要經(jīng)過發(fā)泡加工處理逗柴,成為發(fā)泡聚丙烯就能制成又輕又安全的容器,并且材質單一只要回收方式正確就能再利用顿肺。發(fā)泡技術是塑料在擠出戏溺,吹塑等加工過程中為了減輕產(chǎn)品的重量,將二氧化碳或氮氣注入到特殊的塑化裝置中屠尊,使氣體與原料充分混合旷祸,讓塑料產(chǎn)生反應形成具有微孔發(fā)泡的塑料制品過程,利用發(fā)泡技術生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有輕量化知染,緩沖吸震肋僧,吸音斑胜,保溫等特點控淡,廣泛應用于包裝,建筑建材等行業(yè)止潘。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掺炭,在20世紀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凭戴,從那以后的三十年內幾乎所有的塑料都能夠通過發(fā)泡技術制成泡沫塑料涧狮。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,并逐漸成為市場上主要的塑料發(fā)泡技術者冤。發(fā)泡劑現(xiàn)在市場上普遍使用的發(fā)可以分為兩種肤视。一種是物理發(fā)泡劑,這種發(fā)泡劑一般使用二氧化碳涉枫,氮氣邢滑,氨氣等氣體,并且這些氣體在氣態(tài)下不會發(fā)生化學反應愿汰,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困后。另一種是化學發(fā)泡劑,它是一種當受熱后就會釋放如氮氣衬廷,二氧化碳等的物質摇予,釋放氣體的速度能夠控制,化學發(fā)泡劑一般有碳酸銨吗跋,碳酸氫鈉等侧戴。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跌宛,再經(jīng)過降壓釋放出氣體救鲤,從而就能在成型的塑料中形成很多小孔,這種發(fā)泡法由于成本較低秩冈,發(fā)泡后對不會留下殘余物本缠,并且對發(fā)泡塑料性能不會改變。另一種是化學發(fā)泡法入问,這種是利用化學方法產(chǎn)生氣體來使塑料發(fā)泡丹锹,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,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)泡芬失。 后一種是機械發(fā)泡楣黍,使用機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棱烂。發(fā)泡原理將發(fā)泡劑注入到塑料熔體中后租漂,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颊糜,氣泡開始增長或者與其它氣泡合并變大哩治,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衬鱼,這樣就會在塑料中形成很多或大或小的氣孔业筏。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)過形成氣泡核鸟赫,氣泡核膨脹蒜胖,氣泡固化成型這個過程消别。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,也就是我們常說的珍珠棉台谢,將它作為包裝材料來使用有很多的優(yōu)點寻狂,如防震,防潮朋沮,韌性好等荆虱,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。發(fā)泡膜包裝袋使用的材料是聚乙烯朽们,首先將聚乙烯原料顆粒按比例混合怀读,通過管道將其吸入到擠出機入料口,同時在擠出機中還要加入發(fā)泡劑骑脱。在擠出機中需要加溫讓原料熔化菜枷,再通過噴淋冷卻降溫以達到發(fā)泡溫度讓其膨脹發(fā)泡,然后從機頭口模擠出圓筒形發(fā)泡膜叁丧。將圓筒型發(fā)泡膜切刨開啤誊,展平后收成卷,這樣就可切割后包裝產(chǎn)品了拥娄。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蚊锹。印刷好的發(fā)泡膜按照包裝袋的大小裁剪成片狀,后通過機器壓封成包裝袋稚瘾,這樣就可以用于包裝產(chǎn)品了牡昆。塑料通過發(fā)泡技術能讓其內部形成氣泡,能讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品更加輕便摊欠,還能起到包裝保護的功能丢烘,現(xiàn)在科學家研究出了一種氣泡金屬,也具有這樣的性能些椒,它就像金屬的氣泡包裝材料播瞳。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,它是一種新型復合材料并不是普通的金屬免糕,它比合金鋼要輕70%赢乓,能吸收超過普通鋼幾十倍的能量,具備防輻射石窑,防彈牌芋,防火的能力,在遭遇壓力時其內部的氣泡能起到緩沖保護的作用尼斧,也許將來我們就能用到這種氣泡金屬姜贡。隨著世界資源的減少和對環(huán)境要求的提高,怎么提高可持續(xù)性以及提升效率棺棵,推動材料和能源消耗的下降楼咳,以及材料性能的提升,成本降低烛恤,有些可以通過輕量化實現(xiàn)母怜,而發(fā)泡技術就是輕量化未來發(fā)展的方向。那些用于包裝缚柏,汽車苹熏,建筑和日用消費品中的傳統(tǒng)固體材料都是朝著發(fā)泡,輕量化結構在發(fā)展币喧,很多高分子發(fā)泡材料被作為基礎原材料使用轨域,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。
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新材料研習社報道杀餐,隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展干发,輕量、舒適史翘、綠色枉长、環(huán)保成為汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向。汽車輕量化技術能夠減輕車身重量琼讽、降低油耗必峰,是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施之一。目前钻蹬,汽車零部件更多地采用塑料材料替代笨重吼蚁、昂貴的金屬構件,“以塑代鋼”成為解決汽車工業(yè)發(fā)展要求的佳方案问欠,汽車塑料化程度已經(jīng)成為衡量汽車設計和制造水平的重要標志桂敛。在當前的車用塑料中,聚丙烯是用量溅潜、使用頻次术唬、增長速度的品種。聚丙烯在汽車工業(yè)中用量迅速增長是因為其密度小滚澜、體積輕粗仓、設計空間廣,綠色環(huán)保设捐、性能優(yōu)異及其制造成本低借浊。聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯在汽車外裝飾件的應用特點是以塑代鋼,減輕汽車自重萝招。聚丙烯是一種由丙烯聚合(均聚PP)或丙烯和乙烯共同聚合(共聚PP)而成的無臭蚂斤、無毒、半透明的聚合物槐沼,其結構式如圖1所示曙蒸。聚丙烯按甲基(-CH3)空間排布的位置可分為等規(guī)聚丙烯(Isotactic polypropylene)捌治、無規(guī)聚丙烯(Atactic polypropylene)和間規(guī)聚丙烯(Syndiotactic polypropylene)三種。聚丙烯具有優(yōu)良的柔韌性纽窟、耐化學腐蝕性肖油、耐熱性、介電性能臂港,以及高強度的機械性能和高頻絕緣性森枪,且不受濕度的影響,聚丙烯的種類及性能如圖2所示审孽。目前县袱,為了進一步改善聚丙烯的性能,通常采用化學改性(共聚改性佑力、交聯(lián)改性式散、接枝改性、添加成核劑等)或物理改性(添加有機或無機助劑等)改變高分子組分與大分子結構搓萧、晶體構型或填充杂数、共混、增強等來實現(xiàn)性能優(yōu)化瘸洛。改性聚丙烯根據(jù)特點和功能可分為長玻纖增強聚丙烯材料揍移、免噴涂聚丙烯材料、聚丙烯微發(fā)泡材料反肋、高溶體強度聚丙烯那伐、環(huán)保阻燃聚丙烯材料、抗菌聚丙烯石蔗、耐刮擦聚丙烯材料罕邀,及低氣味、低VOC聚丙烯材料等养距。01 聚丙烯的車用優(yōu)勢性能優(yōu)勢聚丙烯在強度诉探、剛度、硬度棍厌、耐熱性上均優(yōu)于聚乙烯肾胯;能夠在100℃的溫度下正常使用,具有良好的尺寸穩(wěn)定性耘纱、熱穩(wěn)定性敬肚、較好的力學性能、較高的耐沖擊性束析、機械性質強韌艳馒,化學穩(wěn)定性良好且不受濕度影響。聚丙烯外觀透明而輕员寇,密度為0.89~0.91 g/cm3弄慰,是目前塑料中輕的品種之一第美。因此,采用聚丙烯替代傳統(tǒng)的金屬材料可以進一步實現(xiàn)重量的降低曹动。另外斋日,由于近年聚丙烯改性技術的發(fā)展使聚丙烯在汽車工業(yè)的發(fā)展占據(jù)優(yōu)勢牲览。保優(yōu)勢聚丙烯為無毒墓陈、無味、無臭的乳白色透明高結晶聚合物第献,屬于環(huán)保材質贡必。聚丙烯不僅可回收再利用,而且在聚丙烯主鏈上含有叔碳原子庸毫,在高溫和氧化作用下能夠產(chǎn)生分子鏈分解反應仔拟,使聚丙烯具有降解特性,大大地降低了白色污染帶來的環(huán)境問題飒赃。成本優(yōu)勢聚丙烯的生產(chǎn)原料來源路徑多樣利花,主要有油、煤载佳、甲醇炒事、丙烯等。煤制聚丙烯是 目前聚丙烯中增長快的一種原料來源方式蔫慧,如圖3所示挠乳。由于我國煤炭資源豐富,且煤炭的價格較為穩(wěn)定姑躲,煤制備聚丙烯成本浮動小睡扬。同時,聚丙烯容易加工成型黍析,生產(chǎn)工藝簡單卖怜,其生產(chǎn)成本遠遠低于現(xiàn)有的其他塑料材料。02 車用聚丙烯的改性研究聚丙烯是汽車領域應用的核心基材阐枣,但由于聚丙烯的性能缺陷马靠,包括收縮率大、容易產(chǎn)生翹曲變形侮繁、低溫易脆斷等虑粥,決定其必須通過改性才能滿足車用部件的特殊需求。聚丙烯的改性原理是基于車用零件的具體要求宪哩,優(yōu)化基體樹脂的結構和組成娩贷,采用化學或物理方法來進行改性。長玻纖增強聚丙烯長玻纖增強聚丙烯是采用長度為 10~25 mm的玻璃纖維與基體樹脂進行復合而形成的改性聚丙烯復合材料锁孟,與普通聚丙烯材料相比彬祖,通過玻璃纖維增強的聚丙烯的機械性能能夠得到成倍甚至數(shù)倍的提高茁瘦,能夠與ABS塑料的相關產(chǎn)品相媲美。長玻纖增強聚丙烯具有更好的耐熱性能储笑,且成本遠低于ABS塑料甜熔;另外,長玻纖增強聚丙烯的高溫耐疲勞強度甚至比以耐熱性著稱的玻纖增強尼龍高出10%突倍,同時兼具更優(yōu)異的抗翹曲特性腔稀。普通聚丙烯與長玻纖增強聚丙烯的性能對比如表1所示。發(fā)泡改性聚丙烯發(fā)泡改性聚丙烯是以聚丙烯材料為基體羽历,通過物理或者化學的方式使塑料中間層密布尺寸十到幾十微米的封閉微孔結構焊虏。發(fā)泡改性技術突破了傳統(tǒng)聚丙烯的諸多局限,可以減輕制品的質量和成型周期秕磷;同時使制品具有內應力诵闭、翹曲小的特性,在注塑成型中更平整澎嚣、筆直和穩(wěn)定疏尿;另一方面,由于微孔的支撐作用易桃,使材料的抗沖擊性能和抗壓吸能性能更優(yōu)異褥琐,在受到多次連續(xù)撞擊和撓曲變形后能夠很快恢復原始形狀。低氣味颈抚、低VOC聚丙烯低氣味踩衩、低 VOC 聚丙烯材料的研究是車用塑料發(fā)展的一個重要方向,尤其針對處于相對封閉空間的汽車內飾用聚丙烯材料贩汉,對聚丙烯提出了綠色驱富、環(huán)保的要求。低氣味匹舞、低 VOC 聚丙烯是通過在填料褐鸥、加工助劑的選擇、成型及后處理工藝等各個環(huán)節(jié)上來優(yōu)化以減少小分子的產(chǎn)生赐稽,從而控制氣味的產(chǎn)生叫榕。