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聚丙烯( PP) 珠粒發(fā)泡材料具有優(yōu)異的耐熱、隔音菠齿、抗沖擊以及耐化學(xué)腐蝕等性能佑吝，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用在包裝、建 筑绳匀、汽車等行業(yè)芋忿。PP 在其熔點(diǎn)溫度附近的熔體強(qiáng)度會(huì)急劇下降，低熔體強(qiáng)度導(dǎo)致其難以得到好的泡孔結(jié)構(gòu)疾棵，所以 PP 珠 粒發(fā)泡的技術(shù)難度大戈钢，目前只有少數(shù)國(guó)家掌握了 PP 珠粒發(fā)泡的技術(shù)，因此 PP 珠粒發(fā)泡的研究受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān) 注是尔。文中從制備工藝殉了、發(fā)泡裝備、性能改進(jìn)拟枚、表征方法等方面綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外 PP 珠粒發(fā)泡的研究動(dòng)態(tài)薪铜，并對(duì)該領(lǐng)域 今后的研究方向進(jìn)行了展望。聚丙烯(PP)珠粒發(fā)泡材料具有質(zhì)輕梨州、抗沖緩震痕囱、 耐腐蝕、隔熱隔音等優(yōu)良的特性暴匠，與傳統(tǒng)的直接成 型工藝相比，PP 珠粒發(fā)泡的優(yōu)勢(shì)在于它的自由成 型性傻粘，發(fā)泡珠粒均勻的尺寸與穩(wěn)定的發(fā)泡倍率使其非 常適合模塑成型每窖，可以生產(chǎn)具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)以及高 維尺寸精度的制品帮掉。 早實(shí)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)，其次是聚乙烯發(fā)泡珠粒(EPE)與聚 丙烯發(fā)泡珠粒(EPP)窒典。其中蟆炊，EPP 的熱穩(wěn)定性要優(yōu) 于 EPE，抗沖擊性能要優(yōu)于 EPS瀑志，此外其耐老化涩搓、耐腐 蝕性也非常優(yōu)異，是非常環(huán)保的材料劈猪，因此 EPP 被廣 泛應(yīng)用于包裝昧甘、建筑、汽車等行業(yè)战得，特別是在汽車行業(yè) 的需求增長(zhǎng)十分迅速充边。鑒于世界各國(guó)對(duì) EPP 材料研究的重視，本文從 EPP 的生產(chǎn)工藝常侦、裝備浇冰、性能改進(jìn)以 及表征手段等方面介紹了近年來(lái) EPP 的研究進(jìn)展與 動(dòng)態(tài)。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(jī)理 PP 珠粒發(fā)泡的機(jī)理為過(guò)飽和氣體法聋亡。如 Fig. 1 所示肘习，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，然后通過(guò)快速卸壓或 者溫度驟升造成熱力學(xué)的不穩(wěn)定來(lái)形成過(guò)飽和體系坡倔， 這個(gè)階段中 PP 基體與溶解在其中發(fā)泡劑發(fā)生相分 離漂佩，氣泡開(kāi)始成核并大量生長(zhǎng)，穩(wěn)定后經(jīng)冷卻定型成為 發(fā)泡珠粒致讥。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(huì)社與 Kaneka 公司為代表的反應(yīng)釜 法仅仆，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(guó) Berstorff 公 司 與 BASF 公 司等為代表的擠出法工藝，相對(duì)于工藝成熟的反應(yīng) 釜法而言垢袱，擠出法目前工業(yè)化并不廣泛墓拜。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，升高溫度并通入物理發(fā)泡劑使 釜內(nèi)壓力升高请契，在一定的發(fā)泡溫度下保壓一段時(shí)間后 打開(kāi)泄壓閥門(mén)快速卸壓即得到發(fā)泡珠粒咳榜。根據(jù)反應(yīng)釜 中分散介質(zhì)的不同，又可分為無(wú)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)爽锥，PP 顆粒會(huì)堆積 在一起使發(fā)泡劑難以均勻溶解到每個(gè)顆粒中涌韩，所以為 了使發(fā)泡劑更好地溶解，釜內(nèi)壓力一般需要在 10 MPa 以上;后者是先將 PP 顆粒分散在水中氯夷，發(fā)泡劑能均勻 溶解在 PP 顆粒中臣樱，所需壓力約2 ～ 6 MPa。反應(yīng)釜法 的優(yōu)點(diǎn)是工藝條件容易控制、發(fā)泡倍率高雇毫、泡孔結(jié)構(gòu) 好玄捕、可二次發(fā)泡，缺點(diǎn)是間歇式生產(chǎn)導(dǎo)致成本較高棚放。 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 枚粘、平均泡孔直徑為 200 μm 的 EPP。這種方法是將尺寸均一的顆粒加入反應(yīng)釜中飘蚯， 升溫到稍低于發(fā)泡的溫度馍迄，保溫一段時(shí)間后再升溫到 發(fā)泡溫度，繼續(xù)保溫一段時(shí)間局骤，打開(kāi)高壓釜放出分散體 到大氣中攀圈，放出物料的同時(shí)繼續(xù)通入氮?dú)馐垢袎毫?保持在放出物料前的壓力。后將得到的發(fā)泡珠粒洗 滌庄涡、離心分離后在空氣中靜置老化量承，這是目前工業(yè)化 成熟的 EPP 生產(chǎn)工藝。改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)也能在一定程度上改善 EPP 的 性 能穴店。Hossieny 等 采 用 CO2 為 發(fā) 泡 劑 用 Fig. 2 中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備制備了 EPP撕捍，該設(shè)備在反應(yīng)釜下端加裝了一個(gè)排料口模，卸壓時(shí) PP 通過(guò)排料口模進(jìn)入 收集裝置中泣洞，實(shí)驗(yàn)研究了發(fā)泡過(guò)程中的泡孔形態(tài)與熔 融忧风、結(jié)晶行為以及口模長(zhǎng)度對(duì)發(fā)泡倍率的影響复罐。結(jié)果 表明八堡，由于熔融雙峰中的高溫熔融峰區(qū)域焓值的減少冕臭， 增加飽和壓力會(huì)提高發(fā)泡珠粒的體積膨脹比臂容，密度降 低;而增加口模的長(zhǎng)度則會(huì)減小其體積膨脹比，密度增 加福铅。 國(guó)內(nèi)武漢德冠新材科技有限公司開(kāi)發(fā)出了實(shí)驗(yàn)室 用商品化的釜壓發(fā)泡系統(tǒng)台谍，發(fā)泡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分反應(yīng)釜 與收集釜沛励，資料顯示能制備出發(fā)泡倍率8 ～ 60倍的發(fā)泡 珠粒甩挫。 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(shí)間也是研究的重點(diǎn)方向贴硫。丁杰等采用 CO2 作發(fā)泡劑，用 Fig． 3 中的無(wú)水法發(fā)泡裝置制備了 小泡孔直徑 為 9. 55 μm伊者，泡 孔 密 度 小 于1． 5 × 109 cm － 3 的 EPP英遭。其工藝改進(jìn)在于在降溫到發(fā)泡溫度的 過(guò)程中保持釜內(nèi)飽和壓力不變，恒溫一段時(shí)間后再放 出珠粒進(jìn)行冷卻亦渗，其 PP 的發(fā)泡溫度區(qū)間約50 ℃挖诸，工藝 流程時(shí)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，所以其關(guān)鍵控制條件有反應(yīng)釜的 溫度法精、壓力以及保壓時(shí)間等多律，適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)保壓時(shí)間與增 大壓力能有效促進(jìn)發(fā)泡劑的溶解痴突。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) 用菱涤，探索新的生產(chǎn)工藝條件和生產(chǎn)裝備來(lái)降低其成本 是今后研究所需解決的問(wèn)題苞也。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(gè)水下切粒裝置洛勉，如 Fig. 4 ［14］粘秆。PP 顆粒 與發(fā)泡劑等助劑經(jīng)過(guò)擠出機(jī)均勻混合后在口模出口處 由于壓力驟降而發(fā)泡，發(fā)泡的材料通過(guò)水下切粒裝置被切割定型成尺寸均一的發(fā)泡珠粒收毫。擠出法可連續(xù)生 產(chǎn)攻走、效率高、珠粒尺寸均勻此再，缺點(diǎn)是生產(chǎn)過(guò)程中的工藝 參數(shù)難以控制昔搂，此外由于 PP 在溫度低于熔點(diǎn)時(shí)幾 乎不流動(dòng)，而當(dāng)溫度高于熔點(diǎn)后输拇，熔體強(qiáng)度又急劇下降摘符，所以適宜的發(fā)泡溫度區(qū)間很窄(約為 4 ℃ )，擠 出法對(duì) PP 的熔體強(qiáng)度要求較高策吠，一般要用改性的熔 體強(qiáng)度較高的 PP逛裤，這些缺點(diǎn)限制了擠出法的應(yīng)用與發(fā) 展。 德國(guó) 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)泡珠粒的工藝猴抹。 采用丁烷作發(fā)泡劑带族，高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)為原 料，可以生產(chǎn)發(fā)泡倍率約 60 倍蟀给，直徑為3 ～ 5 mm蝙砌，密度 為15 ～ 100 kg /m3 的 EPP 。 在 PP 中加入無(wú)機(jī)填料能夠增強(qiáng) PP 的熔體強(qiáng)度跋理， 得到更 好 的 泡 孔 結(jié) 構(gòu)择克，從 而 改 進(jìn) EPP 的 性 能。Nofar ［18］等采用 5% 的超臨界 CO2 作發(fā)泡劑前普，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)肚邢，得 到了發(fā)泡倍率為 20 倍，泡孔密度為108 ～ 109 cm － 3 的發(fā) 泡材料汁政。實(shí)驗(yàn)表明道偷，納米粘土的加入不但能夠顯著改 善 LPP 的熔體強(qiáng)度，降低其擠出發(fā)泡的工藝難度记劈，還 能夠增加氣泡成核點(diǎn)勺鸦，誘導(dǎo)發(fā)生異相成核，從而得到泡 孔密度目木、體積膨脹比都較大的 EPP换途。與德國(guó) Berstorff 公司的單階擠出系統(tǒng)相比懊渡，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(guò)程中各階段的 溫度军拟，缺點(diǎn)是設(shè)備成本較高剃执。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% 懈息， 3% 肾档，5% )作發(fā)泡劑擠出發(fā)泡非交聯(lián)的 HMSPP，研究表 明辫继，擠出發(fā)泡的倍率與熔體溫度呈“山”形關(guān)系怒见，此外 終的泡孔密度與發(fā)泡倍率會(huì)隨著釋壓速率的增大而 增加。另外姑宽，隨著 CO2 注入量的增加遣耍，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炮车。擠出法生產(chǎn) EPP 作為連續(xù)舵变、高效的生產(chǎn)工藝，是 今后 EPP 生產(chǎn)的發(fā)展方向瘦穆。目前需要解決的問(wèn)題在 與開(kāi)發(fā)適用于擠出發(fā)泡的低成本高熔體強(qiáng)度的 PP纪隙，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(shí)間难审，增加成核密度瘫拣，得到微孔的 發(fā)泡材料。其中超臨界 CO2 的實(shí)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)泡劑告喊，此外其還具有無(wú)毒麸拄、不易燃、化學(xué)惰性等 優(yōu)點(diǎn)黔姜，近年來(lái)受到了廣泛的關(guān)注拢切，是替代傳統(tǒng)化 學(xué)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(chǎng)合的不同秆吵，對(duì)性能的要求 也不同淮椰，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纳寂、隔熱性能主穗，而汽車部件則需要 更好的剛性等，通常需要對(duì) EPP 的性能進(jìn)行改進(jìn)來(lái)適 應(yīng)不同的需求毙芜。改進(jìn) EPP 性能的方法有 2 種:一是改進(jìn)生產(chǎn)工 藝忽媒，二是對(duì) PP 原料進(jìn)行改性。前者主要是通過(guò)改進(jìn) 生產(chǎn)中的工藝流程腋粥、控制條件或者發(fā)泡裝備等來(lái)改進(jìn) EPP 的性能晦雨，這些手段可以有效地調(diào)節(jié) EPP 的結(jié)構(gòu)與 形態(tài)架曹，有利于得到泡孔直徑更小、發(fā)泡倍率越大的產(chǎn) 品闹瞧，但由于對(duì)材料本身的改變不大绑雄，所以對(duì) EPP 力學(xué) 性能的改善作用有限;而后者則是通過(guò)改性 PP 原料 進(jìn)而改進(jìn)終的 EPP 產(chǎn)品的性能，PP 的改性方法主要 有化學(xué)交聯(lián)奥邮、物理共混万牺、熔融支化等，通過(guò)對(duì)原料的改 性漠烧，不但能夠提高其熔體強(qiáng)度杏愤、降低其發(fā)泡難度、得到 更好的泡孔結(jié)構(gòu)已脓，同時(shí)也能有目的地改進(jìn) EPP 的力學(xué) 性能，所以 PP 的改性也是目前研究的熱門(mén)方向通殃。為了提高 EPP 的發(fā)泡倍率與彈性度液、改善其緩沖性 能，日本 Kaneka 公司改進(jìn)了釜壓生產(chǎn)工藝画舌。首先 在顆粒從反應(yīng)釜中放出之前提高釜內(nèi)的壓力堕担，其次是 將顆粒從反應(yīng)釜中放出的同時(shí)使其與飽和蒸汽充分接 觸;前者使顆粒的受力增加，避免了顆粒在管道中粘 結(jié)曲聂，此外反應(yīng)釜內(nèi)蒸汽的閃蒸作用有助于顆粒的進(jìn)一 步膨脹霹购，后者會(huì)使顆粒的冷卻速率變緩，顆粒表面與內(nèi) 部充分冷卻凝固朋腋，提高珠粒的尺寸穩(wěn)定性齐疙。此工藝可 以制備密度為 0． 11 ～ 0． 30g /cm3 ，發(fā)泡倍率為30 ～ 60旭咽， 閉孔含量為 90% 贞奋，泡孔尺寸為150 ～ 300 μm 的 EPP。將 PP 與無(wú)機(jī)物或者某些塑料基體共混是常用 的改性方法穷绵，丁杰等研究了納米碳酸鈣的加入對(duì) EPP 的影響轿塔，納米碳酸鈣的比表面積大，在發(fā)泡過(guò)程在 能起到異相成核的作用仲墨，從而使 EPP 的泡孔密度增 大勾缭，泡孔直徑減小;但同時(shí)也會(huì)使 PP 的發(fā)泡溫度區(qū)間 變窄。Zhang 等分別用 3 種多官能團(tuán)單體———己二 醇二丙烯酸酯(HDDA)目养、三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC) 與季戊四醇四甲基丙烯酸酯(PETMA)來(lái)改性聚丙烯俩由， 并用偶氮二甲酰胺(AC)作發(fā)泡劑發(fā)泡改性 PP。實(shí)驗(yàn) 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(qiáng)線性聚丙烯的熔體強(qiáng)度混稽，對(duì)比而言采驻，HDDA 改性的聚 丙烯發(fā)泡效果好审胚，其泡孔的結(jié)構(gòu)尺寸以及發(fā)泡倍率 都較好。

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塑料部件在國(guó)內(nèi)汽車上占重量的10%左右礼旅，在國(guó)外汽車上達(dá)到了15%至20%膳叨。微孔發(fā)泡技術(shù)能使塑料部件的重量降低15%至30%，廣泛應(yīng)用于儀表板痘系、電機(jī)支架菲嘴、座位板、空調(diào)風(fēng)罩汰翠、門(mén)嵌飾板等內(nèi)外飾龄坪。聚丙烯使用量占比塑料部件50%以上。讓汽車用上更多的塑料部件复唤，還有很多功課可以開(kāi)展健田。全球微孔發(fā)泡相關(guān)的專利申請(qǐng)，前三位為：美國(guó)佛纫、日本妓局、德國(guó)。Trexel公司的MuCell技術(shù)是目前為成熟呈宇、商品化為廣泛的微孔發(fā)泡技術(shù)好爬，該技術(shù)來(lái)源于麻省理工學(xué)院在20世紀(jì)80年代提出的發(fā)明專利。Trexel公司在1995年通過(guò)專利權(quán)轉(zhuǎn)讓獲得這項(xiàng)技術(shù)的全球開(kāi)發(fā)和商品化推廣甥啄，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出連續(xù)微孔成型技術(shù)--MuCell存炮。MuCell技術(shù)的核心即采用超臨界流體為發(fā)泡劑，發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔蜈漓，通過(guò)壓力控制氣泡的生長(zhǎng)使樹(shù)脂形成泡孔均勻的微孔結(jié)構(gòu)穆桂。聚丙烯微孔發(fā)泡微孔發(fā)泡技術(shù)讓汽車駛向輕量化——在汽車非金屬部件的輕量化領(lǐng)域，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競(jìng)相研究的主要課題之一迎变。2018年充尉，中石化就將聚丙烯微孔發(fā)泡材料應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)列為重點(diǎn)課題。國(guó)內(nèi)微孔發(fā)泡材料注重原料技術(shù)研發(fā)衣形。在高校方面驼侠，北京化工大學(xué)在微孔發(fā)泡工藝的專利申請(qǐng)量上占有主要地位，主要發(fā)明人為楊衛(wèi)民課題組和何亞?wèn)|課題組谆吴。楊衛(wèi)民課題組的研究方向主要是微孔發(fā)泡專用注射機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)倒源，在專利申請(qǐng)方向上側(cè)重于改進(jìn)螺桿結(jié)構(gòu)和設(shè)置滲透釜來(lái)獲得聚合物熔體/超臨界氣體均相體系。近期句狼，華東理工大學(xué)化工學(xué)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(guò)程的優(yōu)化和強(qiáng)化”項(xiàng)目斬獲上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)笋熬。北京化工大學(xué)教授、教育部“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授楊衛(wèi)民腻菇，華東理工大學(xué)化工學(xué)院院長(zhǎng)胳螟、聯(lián)合化學(xué)反應(yīng)工程研究所所長(zhǎng)昔馋、教育部“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授趙玲，兩位教授將出席“2020中國(guó)聚烯烴大會(huì)”糖耸，并介紹聚烯烴發(fā)泡技術(shù)與材料開(kāi)發(fā)秘遏。國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢(shì)愈加顯著，對(duì)汽車輕量化提出了更高要求嘉竟。特別是在車市持續(xù)萎靡邦危、新能源汽車競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈的情況下，輕量化成為汽車產(chǎn)業(yè)從困境中突圍的重要方向舍扰。整車廠倦蚪、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領(lǐng)域的布局。汽車輕量化要求更高边苹，對(duì)聚丙烯微孔發(fā)泡材料的需求正在進(jìn)一步放大陵且！在這個(gè)領(lǐng)域有哪些新的進(jìn)展和要求？有哪些新的技術(shù)研發(fā)勾给？趙玲教授將在“2020中國(guó)聚烯烴大會(huì)”開(kāi)講滩报。

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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(dāng)人們購(gòu)買兒童玩具播急、家具用品等塑料制品時(shí)，都會(huì)十分在意其材質(zhì)是否無(wú)毒無(wú)味售睹、綠色環(huán)保桩警，近年來(lái)綜合性能優(yōu)異、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”昌妹，日益受到熱捧捶枢，是聚合物泡沫材料中增長(zhǎng)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)飞崖。在第22屆工博會(huì)高校展區(qū)烂叔，華東理工大學(xué)化工學(xué)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(xiàng)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(yīng)用固歪。該項(xiàng)目也是2019年度上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)項(xiàng)目蒜鸡。聚丙烯微孔發(fā)泡無(wú)水發(fā)泡制備聚合物珠粒實(shí)驗(yàn)裝置（央廣網(wǎng)發(fā) 華東理工大學(xué)供圖）鎖定新材料發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域，布局綠色制造新技術(shù)輕量化材料已是我國(guó)新材料發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域牢裳，發(fā)泡則是實(shí)現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段逢防。隨著航天航空、國(guó)防蒲讯、能源忘朝、交通、包裝判帮、電器局嘁、運(yùn)動(dòng)器械等行業(yè)的快速發(fā)展溉箕，對(duì)具有優(yōu)異機(jī)械性能和絕熱、隔音悦昵、絕緣肴茄、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來(lái)越迫切。聚丙烯作為產(chǎn)量大旱捧、增長(zhǎng)量快独郎、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹(shù)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(diǎn)與難點(diǎn)枚赡。016年氓癌，由華東理工大學(xué)牽頭申報(bào)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目——“聚合物材料的輕量化技術(shù)”獲準(zhǔn)立項(xiàng)，該項(xiàng)目所聚焦的正是運(yùn)用綠色高效發(fā)泡工藝贫橙，開(kāi)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?zhǔn)健毖邪l(fā)工作贪婉。據(jù)趙玲介紹，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類卢肃∑Ｓ兀化學(xué)發(fā)泡劑常常存在化學(xué)殘留、發(fā)泡過(guò)程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點(diǎn)莫湘；物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對(duì)臭氧層有破壞作用尤蒿，已逐漸被禁止和限制使用；一些新型氟碳?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬?duì)較高幅垮，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全腰池。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候、火災(zāi)危險(xiǎn)忙芒、有害殘留以及VOC排放等問(wèn)題和弊端示弓，超臨界流體，特別是超臨界CO2呵萨，發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)奏属，被工信部列入我國(guó)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)潮峦、表面張力和粘度下降囱皿、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跑杭。聚丙烯是結(jié)晶聚合物铆帽，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)品德谅；高溫發(fā)泡聚合物熔體強(qiáng)度不夠無(wú)法保持完整泡孔爹橱，可操作窗口窄。因此，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愧驱。為了攻克這一難題慰技，近年來(lái)華理趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無(wú)錫會(huì)通、中石化北化院组砚、浙江新恒泰吻商、鎮(zhèn)海煉化等單位，在合適物料體系糟红、可控工藝過(guò)程和高效工業(yè)裝備等方面開(kāi)展了超臨界CO2發(fā)泡聚丙烯的優(yōu)化艾帐、強(qiáng)化和工程化等系列工作，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(chǎng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效規(guī)模制備”等三大技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)：根據(jù)在低于其流動(dòng)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(jī)制盆偿，開(kāi)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)泡專用料柒爸，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；CO2變壓飽和提高了過(guò)程效率和發(fā)泡倍率事扭，氣泡成核和生長(zhǎng)的分段實(shí)施大幅減小了高壓設(shè)備體積捎稚；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(jì)保證了均勻的壓力場(chǎng)求橄、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)今野，成功實(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)。

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摘要：利用化學(xué)改性非交聯(lián)法和單螺桿擠出機(jī)罐农，采用一步法擠出工藝研制了汽車內(nèi)飾用聚丙烯（PP）微發(fā)泡料条霜。以均聚PP和共聚PP為基礎(chǔ)樹(shù)脂，考察了影響PP發(fā)泡的主要因素（如引發(fā)劑涵亏、發(fā)泡劑的用量蛔外、擠出溫度等）。結(jié)果表明溯乒，具有良好性能的PP微發(fā)泡專用料的配方（質(zhì)量份數(shù)）：均聚PP為40.00份，共聚PP為60.00份豹爹，過(guò)氧化二特丁烷為0.18份裆悄，過(guò)氧化二異丙苯為0.02份，改性劑為0.50份臂聋，碳酸鈣為0.50份光稼，發(fā)泡劑AC為 0.40份。以其制備的微發(fā)泡片材泡孔直徑小于50μｍ孩等，泡孔密度可達(dá)個(gè)／cm3艾君。關(guān)鍵詞： 聚丙烯 微發(fā)泡 汽車內(nèi)飾件 專用料 聚丙烯（PP）發(fā)泡材料具有質(zhì)輕、耐高溫肄方、綠色環(huán)保冰垄、易注射成型、成型周期短和成本低等優(yōu)點(diǎn)权她。隨著汽車輕量化的發(fā)展虹茶，PP發(fā)泡材料在汽車內(nèi)飾件上的應(yīng)用越來(lái)越多逝薪。普通 PP發(fā)泡制品表觀質(zhì)量不理想，僅適用于需表面附皮的高端車蝴罪，汽車用PP發(fā)泡材料主要為質(zhì)量更好的 化學(xué)微發(fā)泡材料［1-3］董济。化學(xué)微孔發(fā)泡材料的泡孔是直徑為十幾到數(shù)十微米要门，封閉微孔泡以小于50μｍ 為佳虏肾。目前國(guó)內(nèi)行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)水平大多在80～350μｍ，國(guó)外也只有美國(guó)欢搜、意大利封豪、日本等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能生產(chǎn)。本工作利用化學(xué)改性非交聯(lián)法狂巢，以均聚PP和共聚PP共混物為基礎(chǔ)樹(shù)脂撑毛，采用一步法工藝研制出了性能符合相關(guān)指標(biāo)要求的汽車內(nèi)飾件用 PP 低 倍微發(fā)泡專用料，以其制備的微發(fā)泡片材泡孔直徑小于50μｍ唧领，泡孔密度可達(dá)個(gè)／cm3藻雌。聚丙烯微孔發(fā)泡１ 試驗(yàn)部分1.1 主要原料 均聚PP（記作 PP1），熔體流動(dòng)速率（MFR）為3.0g/（10min）斩个，中國(guó)石化齊魯分公司胯杭；共聚PP（記作PP2），MFR為2.0g/（10min）受啥，中國(guó)石化齊魯分公司做个；抗氧劑，168和1010滚局，上海汽巴高橋化學(xué)有限公司居暖；過(guò)氧化二特丁烷（DBP），過(guò)氧化二特丁烷（DBP）藤肢，過(guò)氧化二異丙苯（DCP）太闺，二乙烯基苯，偶氮二甲酰胺（發(fā)泡劑AC）嘁圈，液體石蠟省骂，江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司；發(fā)泡改性劑DMS-10最住，自制钞澳。1.2 儀器設(shè)備 RC300C型轉(zhuǎn)矩流變儀，德國(guó)HAAKE公 司涨缚；CMT450料試驗(yàn) 機(jī)轧粟，天水三斯有限公司；∮25單螺桿擠出機(jī)，德國(guó)BRABENDER公司逃延；AH-2奧林巴斯顯微鏡览妖，日本奧林巴斯公司。1.3 試樣制備工藝 混料：將樹(shù)脂揽祥、過(guò)氧化物讽膏、改性劑、抗氧劑拄丰、成核劑和發(fā)泡劑按配比稱量府树，投入10L高速攪拌機(jī)，低速混合1min料按，高速混合2min出料奄侠，料溫不 高于50℃。擠出發(fā)泡：擠出機(jī)設(shè)置溫度180～200℃载矿，機(jī)頭溫度195℃垄潮，距機(jī)頭30cm 處加壓輥將發(fā)泡片壓平，取樣待用闷盔。1.4 測(cè)試表征拉伸強(qiáng)度按照GB/T1040.3—2006測(cè)試弯洗，采用4型試樣，拉伸速度為50mm／min逢勾；彎曲強(qiáng)度和彎曲模量按GB/T9341—2000測(cè)試牡整，寬度25mm；沖擊強(qiáng)度按GB/T1843—2008測(cè)試溺拱；表觀密度按GB/T6343—2009測(cè)試逃贝；泡孔密度按 照參考文獻(xiàn)［４］所述方法測(cè)試。２ 結(jié)果與討論.1 引發(fā)劑的選擇以PP1/PP2質(zhì)量 比2/3共混物做基礎(chǔ)樹(shù)脂迫摔，DBP和DCP不同配比的混合物0.2份做引發(fā)劑沐扳，測(cè)試體系的熔體強(qiáng)度和觀察發(fā)泡片質(zhì)量，結(jié)果見(jiàn)表1句占。表1迫皱，DBP/DCP對(duì)發(fā)泡片表面質(zhì)量的影響 注：擠出口模厚度0.6mm，寬度50mm辖众。由表1看出，DBP和DCP都能提高PP熔體強(qiáng)度和敬，但片材表面和泡孔均勻性不同凹炸，隨DCP含量增加，擠出片材表面質(zhì)量變差昼弟，泡孔變得不均勻啤它；DCP雖有利于提高熔體強(qiáng)度，但比例不宜過(guò)大，以不超過(guò)引發(fā)劑總質(zhì)量分 數(shù)20％為宜变骡。這是由于DCP分解溫度低于PP加工溫度离赫，擠出反應(yīng)時(shí)，DCP和PP還沒(méi)有完全混合均勻就大量分解塌碌，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量PP自由基渊胸，導(dǎo)致 PP部分交聯(lián)，形成局部高強(qiáng)度熔體台妆，熔體強(qiáng)度的不均勻性導(dǎo)致發(fā)泡不均勻翎猛，形成凹凸不平的表面。以PP1/PP2質(zhì)量比2/3共混物做基礎(chǔ)樹(shù)脂接剩，選取 DBP／DCP質(zhì)量比90/10切厘，考察引發(fā)劑用量和發(fā)泡性能的關(guān)系，結(jié)果見(jiàn)圖1懊缺。1 引發(fā)劑含量與發(fā)泡性能關(guān)系由圖1可看出疫稿，隨引發(fā)劑含量增加，單位體積泡孔數(shù)量先增加后基本不變鹃两；而發(fā)泡材料表觀密度逐漸降低遗座，因此總引發(fā)劑含量不宜低于0.15份。這是由于當(dāng)引發(fā)劑含量低時(shí)怔毛，引發(fā)劑濃度不足员萍，PP接枝率不高，熔體強(qiáng)度不足拣度，難以包裹住氣體碎绎，泡孔較大，并有部分泡孔破裂抗果，導(dǎo)致發(fā)泡片密度較高筋帖；隨引發(fā)劑含量增加，PP接枝程度提高冤馏，熔體強(qiáng)度相應(yīng)增加日麸，氣泡在膨脹過(guò)程中，泡壁不易破裂逮光，形成致密均勻的泡孔代箭，單位體積泡孔數(shù)量增加，材料密度下降涕刚；隨引發(fā)劑含量進(jìn)一步提高嗡综，熔體強(qiáng)度高于氣泡膨脹的動(dòng)力，使氣泡不能充分膨脹杜漠，導(dǎo)致發(fā)泡片密度略有提高极景。.2 發(fā)泡劑的選擇與用量圖2是發(fā)泡劑 AC含量與發(fā)泡材料表觀密度及其泡孔密度的關(guān)系察净。由圖2看出，起初隨發(fā)泡劑AC含量的增加盼樟，發(fā)泡材料表觀密度降低氢卡，泡孔密度提高，這是由于發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氣體隨其用量增加而增加晨缴，部分未分解的發(fā)泡劑在熔體中也起了發(fā)泡成核劑的作用译秦。但在發(fā)泡劑含量增加到0.5份時(shí)，發(fā)泡材料表觀密度反而回升喜庞，泡孔密度下降诀浪。這是由于隨發(fā)泡劑含量的進(jìn)一步提高，熔體中氣體含量過(guò)多延都，氣泡膨脹加劇雷猪，導(dǎo)致部分泡孔破裂合并，氣體溢出晰房，于是發(fā)泡材料表觀密度又提高求摇，泡孔密度下降。由圖2還可看出殊者，發(fā)泡劑的合適用量為0.3～0.5份与境。

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近年來(lái)綜合性能優(yōu)異、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”猖吴，是聚合物泡沫材料中增長(zhǎng)速度快的品種摔刁。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)，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)性突破海蔽，成功開(kāi)發(fā)了高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料綠色制備過(guò)程的優(yōu)化和強(qiáng)化技術(shù)共屈。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類〉炒埽化學(xué)發(fā)泡劑存在化學(xué)殘留拗引、發(fā)泡過(guò)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(duì)臭氧層有破壞作用，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?duì)較高幌衣，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全矾削。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù)豁护，已被工信部列入我國(guó)優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)哼凯，而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)、表面張力和黏度下降楚里、結(jié)晶行為改變等一系列變化挡逼，可以制備微孔甚至納米泡孔材料。聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯是結(jié)晶聚合物腻豌，低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制家坎，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(wú)法保持完整泡孔，可操作窗口窄吝梅。因此虱疏，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。為了攻克這一難題苏携，趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無(wú)錫會(huì)通做瞪、中石化北化院、浙江新恒泰右冻、鎮(zhèn)海煉化等單位装蓬，在合適物料體系、可控工藝過(guò)程和高效工業(yè)裝備等方面開(kāi)展了超臨界CO2發(fā)泡聚丙烯的優(yōu)化纱扭、強(qiáng)化和工程化等系列工作牍帚，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(chǎng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效規(guī)模制備”三大技術(shù)創(chuàng)新。趙玲介紹乳蛾，在低于流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡暗赶，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)定成型肃叶□逅妫基于這一發(fā)泡機(jī)制，他們開(kāi)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)泡專用料因惭，以及能改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑岳锁。CO2變壓飽和提高了過(guò)程效率和發(fā)泡倍率，氣泡成核和生長(zhǎng)的分段實(shí)施減小了高壓設(shè)備體積;同時(shí)釜壓發(fā)泡蹦魔、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)激率，保證了均勻的壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)版姑，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)柱搜。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(wàn)立方米模壓發(fā)泡裝置剥险，實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套聪蘸、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4萬(wàn)~6萬(wàn)立方米的釜壓發(fā)泡裝置，生產(chǎn)效率提高25%表制，成品率提高到99%以上健爬，發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元么介、利稅1.09億元娜遵。此外，該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件壤短、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