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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）日常生活中戴卜，當人們購買兒童玩具、家具用品等塑料制品時琢岩，都會十分在意其材質是否無毒無味投剥、綠色環(huán)保，近年來綜合性能優(yōu)異担孔、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”江锨，日益受到熱捧，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種糕篇。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啄育。在第22屆工博會高校展區(qū)，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”項目拌消，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挑豌。該項目也是2019年度上海市科技進步獎一等獎項目。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)展重點領域墩崩，布局綠色制造新技術輕量化材料已是我國新材料發(fā)展重點領域氓英，發(fā)泡則是實現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段。隨著航天航空鹦筹、國防铝阐、能源、交通铐拐、包裝徘键、電器、運動器械等行業(yè)的快速發(fā)展遍蟋，對具有優(yōu)異機械性能和絕熱吹害、隔音、絕緣匿值、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來越迫切赠制。聚丙烯作為產(chǎn)量大、增長量快、應用領域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一钟些，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烟号。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”獲準立項政恍，該項目所聚焦的正是運用綠色高效發(fā)泡工藝汪拥，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)趙玲介紹篙耗，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類迫筑。化學發(fā)泡劑常常存在化學殘留宗弯、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點脯燃；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蒙保；一些新型氟碳氫化合物的全球變暖潛能值仍相對較高辕棚，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候邓厕、火災危險逝嚎、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端，超臨界流體详恼，特別是超臨界CO2补君，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)關鍵共性技術昧互，而且CO2進入聚合物后會引起熔點挽铁、表面張力和粘度下降、結晶行為改變等一系列變化敞掘，可以制備微孔甚至納米泡孔材料屿储。聚丙烯是結晶聚合物，低溫固態(tài)發(fā)泡受結晶限制渐逃，很難制備高發(fā)泡倍率產(chǎn)品够掠；高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔，可操作窗口窄茄菊。因此疯潭，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。為了攻克這一難題面殖，近年來華理趙玲團隊聯(lián)合無錫會通竖哩、中石化北化院、浙江新恒泰脊僚、鎮(zhèn)海煉化等單位相叁，在合適物料體系遵绰、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增淹，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)泡機制椿访，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構和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑虑润；CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率成玫，氣泡成核和生長的分段實施大幅減小了高壓設備體積；釜壓發(fā)泡拳喻、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哭当、溫度場和速度場，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)冗澈。

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聚丙烯是五大通用合成樹脂中的一個重要品種钦勘，在國內外的發(fā)展均十分迅速。在全球塑料用五大合成樹脂中亚亲，聚丙烯的產(chǎn)量占有1/4左右的份額个盆。聚丙烯在生產(chǎn)數(shù)量迅速發(fā)展的同時，也在性能上不斷出新朵栖，使其應用的廣度和深度不斷變化，近年來或通過在聚合反應時加以改進柴梆，或者在聚合后造粒時采取措施陨溅，有一些更具獨特性能的聚丙烯新的品種問世，如透明聚丙烯绍在、高熔體強度聚丙烯等门扇。透明改性PP的結晶是造成不透明的主要原因，利用急冷凍結PP的結晶趨向偿渡，可以得到透明的薄膜臼寄，但有一定壁厚的制品，因熱傳導需要時間溜宽，芯層不可能迅速被冷卻凍結吉拳，因此對于有一定厚度的制品不能指望用急冷的辦法提高透明度，必須從PP的結晶規(guī)律和影響因素入手适揉。經(jīng)一定技術手段得到的改性PP留攒，可具有優(yōu)良的透明性和表面光澤度，甚至可以和典型的透明塑料(如PET嫉嘀、PVC炼邀、PS等)相媲美。?透明聚丙烯制品聚丙烯微孔發(fā)泡1透明PP更為優(yōu)越的是熱變形溫度高剪侮，一般可高于110℃拭宁，有的甚至可達135℃，而上述三種透明塑料的熱變形溫度都低于90℃。由于透明PP的性能優(yōu)勢明顯杰标，近年來在全球都得以迅速發(fā)展兵怯，應用領域從家庭日用品到醫(yī)療器械，從包裝用品到耐熱器皿(微波爐加熱用)在旱，都在大量使用摇零。PP的透明性提高可通過以下三種途徑：采用茂金屬催化劑聚合出具有透明性的PP;2通過無規(guī)共聚得到透明性PP;3在普通聚丙烯中加入透明改性劑(主要是成核劑)提高其透明性。高熔體強度聚丙烯聚丙烯的缺點之一是熔體強度低桶蝎，耐熔垂性差驻仅。通常非晶態(tài)聚合物(如ABS、PS)在較寬的溫度范圍內存在類似橡膠一樣的彈性行為登渣，而處于半結晶的聚丙烯則沒有噪服。這一缺點造成了聚丙烯不能在較寬的溫度范圍內進行熱成型，它的軟化點和熔點非常接近胜茧，一旦到達熔點粘优，熔體粘度急劇下降，隨之熔體強度也大幅下降呻顽，導致在熱成型時制品壁厚不均雹顺，擠出發(fā)泡泡孔塌陷等問題，大大限制了聚丙烯在某些方面的應用廊遍。?高熔體強度PP在汽車制造的運用02高熔體強度聚丙烯(HMSPP)就是指熔體強度對溫度和熔體流動速率不太敏感的聚丙烯嬉愧，極具開發(fā)應用前景。HHSPP是一種樹脂含有長支鏈的聚丙烯喉前，長支鏈是在后聚合中引發(fā)接枝的没酣，這種均聚物的熔體強度是具有相似流動特性普通聚丙烯均聚物的9倍，在密度和熔體流動速率相近的情況下卵迂，HHSPP的屈服強度裕便、彎曲模量以及熱變形溫度和熔點均高于普通聚丙烯，但缺口沖擊強度比普通聚丙烯低见咒。目前偿衰，HMSPP的制備方法主要有兩種：將聚丙烯與其他化合物進行反應性改性2聚丙烯與其他聚合物進行共混改性具體的實施方法主要有1射線輻射法2反應擠出法 3聚合過程中引發(fā)接枝法等丙烯微孔膜通過加工工藝方面的創(chuàng)新，可以制成分布著直徑約0.5μm圓孔的微孔膜改览。微孔形成機理：結晶高聚物在拉伸聚向過程中會出現(xiàn)冷拉伸現(xiàn)象哎垦，其結構具有高度規(guī)整性，并所有微晶都沿應力方向取向排列恃疯，稱之為再結晶漏设。?聚丙烯微孔膜03對結晶制品在熔點下緩慢進行熱處理(退火)，這時體積較小今妄，不完整的微晶在低溫度下熔化郑口，立即又重新結晶鸳碧，從而調整鏈段排列使結晶結構趨于均勻化。在結晶一取向一再結晶的過程中犬性，有效控制材料非晶區(qū)和晶區(qū)的取向分布瞻离，調整拉伸溫度、拉伸強度乒裆、拉伸方法套利、熱定型溫度、冷卻速率等工藝條件鹤耍，就可得到微孔膜肉迫。微孔膜屬高技術含量、高附加值產(chǎn)品稿黄，在電池領域可用做隔膜喊衫，在醫(yī)療領域因其無毒、阻隔細菌但可透氣杆怕，可用于人工肺膜族购、殺菌包裝物等。此種膜還可用于制造無菌水陵珍、無菌空氣寝杖、廢水過濾、煙塵分離互纯、氣體濃縮瑟幕、衛(wèi)生用品、花草伟姐、樹苗栽培等等，用途十分廣闊亿卤。

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聚丙烯（PP）是輕的通用塑料愤兵，因其綜合性能優(yōu)異，生產(chǎn)成本低排吴，廣泛的用于家電秆乳、包裝、化工及汽車等領域钻哩，產(chǎn)量居于通用塑料的第2位屹堰；聚丙烯的缺點是低溫沖擊性能差、易老化街氢，而且抗靜電性扯键、耐候性和染色性差，因此材料界和產(chǎn)業(yè)界都很關注聚丙烯的改性珊肃。小編對聚丙烯幾個常見的改性方法進行簡單的介紹荣刑，希望能夠和同行進行交流馅笙，互有助益。聚丙烯微孔發(fā)泡一厉亏、聚丙烯 / 無機納米復合材料剛性和韌性是考察塑料性能的兩個重要指標董习，如何能夠使塑料同時具有良好的剛性和韌性是人們一直以來追求的目標，無機納米例子改性是解決這一矛盾的方法之一爱只。大粒徑填料改性聚合物相比皿淋，無機納米粒子填充改性的聚合物具有更加優(yōu)異的力學性能。為了使無機納米粒子盡可能均勻的分散在聚合物基體中恬试，需要對無機納米粒子進行表面改性窝趣，經(jīng)過表面改性的無機納米粒子能夠提高它與基體樹脂界面層的黏結強度，充分發(fā)揮剛性無機粒子對聚合物的增強增韌作用忘渔。納米級別的碳酸鈣為例高帖，用納米碳酸鈣能同時增強增韌，且增韌效果比微米級碳酸鈣更好畦粮。同時研究發(fā)現(xiàn)散址，納米碳酸鈣的形態(tài)不同，復合材料的力學性能也大不一樣宣赔。立方形納米碳酸鈣有利于改善復合材料的沖擊性能预麸，而纖維狀納米碳酸鈣則能明顯改善材料的拉伸性能，納米碳酸鈣能使PP球晶明顯的細化儒将。二吏祸、聚丙烯微孔發(fā)泡材料聚丙烯材料進行微孔發(fā)泡改性的時候，它的強度不會降低钩蚊，原因很有趣贡翘，因為該材料中含有比原來的缺陷或微細裂縫還小得多的孔徑，因為這種孔徑的存在砰逻，鈍化了塑料中原有裂縫的尖端鸣驱，且不會降低塑料的強度。微孔發(fā)泡材料的韌性高蝠咆、疲勞壽命長踊东、比強度高、熱穩(wěn)定性高刚操、介電常數(shù)低闸翅。除此之外還有質輕、隔熱菊霜、吸震坚冀、隔音、價格低廉等特點鉴逞。因此遗菠，在汽車联喘、航天航空和其他各種運輸工具等領域微孔發(fā)泡聚丙烯得到了強力發(fā)展。三辙纬、成核劑改性聚丙烯材料PP是一種不完全結晶的通用塑料豁遭，它的結晶速度較慢，容易形成尺寸較大的球晶贺拣，導致制品的光澤度和透明改性差蓖谢，制品的外觀缺乏美感，限制了其在透明包裝的日用品等領域的應用譬涡。利用成核劑改性聚丙烯闪幽，是一種制備透明度高，力學性能優(yōu)異的聚丙烯材料的簡單有效的方法涡匀，因此在聚丙烯的改性當中被廣泛應用盯腌。PP透明成核劑目前常見的有滑石粉、二氧化硅陨瘩、云母腕够、芳基磷酸鹽類等，一般來講舌劳，添加量不大于0.8%效果比較好帚湘，具體的應用要依據(jù)現(xiàn)場情況具體分析。四甚淡、長玻纖增強聚丙烯材料長玻纖纖維增強聚丙烯復合材料是目前熱塑性塑料市場中增長較快的塑料品種之一大诸，尤其是在汽車用塑料中，為了能夠更好的發(fā)揮纖維的增強作用贯卦，在塑料中纖維長度要大于Lc资柔，既臨界長度，Lc取值與塑料的種類有直接關系撵割。如果纖維的長度小于Lc贿堰，其增強效果與一般的粉末填料區(qū)別不大。例如睁枕，玻纖增強PP中官边，玻璃纖維的臨界長度為3.1mm沸手，而在另外一種經(jīng)過化學改性的PP中外遇，Lc可能降到0.9mm以下。對于普通的短波纖增強塑料契吉，制品中的纖維長度一般只有0.2~0.6mm跳仿，限制了制成品性能的提高。而在長玻纖增強塑料部件中捐晶，玻璃纖維的殘留長度可以達到3mm以上菲语，大大提高了制品的物理機械性能妄辩。由于長玻纖增強熱塑性塑料制品中的纖維殘留長度較長，它的沖擊強度比普通的纖維增強材料高了4倍左右山上；比強度（17.2%）更是比鋁材料（9.8%）都高眼耀，此外，這種材料的加工流動性好佩憾，制品外觀光亮哮伟、無塌坑等缺陷，制品的成型收縮率也小妄帘。

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據(jù)調查楞黄，汽車整體重量每減少100千克，百公里油耗可降低0.3-0.6升抡驼。隨著國家第二階段燃油指標5L/100Kg要求,以及電動汽車行程問題的凸顯鬼廓，汽車材料輕量化已成行業(yè)潮流。目前致盟，在汽車非金屬材料輕量化領域碎税，發(fā)泡材料正在發(fā)揮理想作用，成為實現(xiàn)汽車輕量化的環(huán)保解決方案勾邦。具體到汽車非金屬材料輕量化領域蚣录，化學微發(fā)泡技術已成為主機廠及相關零件廠商競相研究的主要課題之一，諸如通用眷篇、寶馬萎河、奔馳等汽車品牌在車門內襯板、儀表板蕉饼、后門內襯板虐杯、底護板等汽車內飾中大范圍地應用化學微發(fā)泡材料∶粮郏化學微發(fā)泡技術在汽車輕量化擎椰、降低成本等方向會越來越重要。山東昊智新型材料科技有限公司（以下簡稱昊智新材料）化學發(fā)泡劑正在引領這個方向努力创肥。聚丙烯微孔發(fā)泡所謂微發(fā)泡材料达舒，指的是以材料為基體，內部含有從幾十微米到幾百微米尺寸泡孔的多孔聚合物材料叹侄。微發(fā)泡主要分為超臨界氣體的物理發(fā)泡和發(fā)泡劑的化學發(fā)泡兩種巩搏。而就化學微發(fā)泡材料來說，和普通塑料相比趾代，其既能有效減重贯底，又能減少注塑缺陷、提高注塑效率撒强，還具備隔熱禽捆、吸音笙什、緩沖性能等特殊性能。在塑料微孔發(fā)泡和技術領域的多年探索和研究與開發(fā)中胚想，昊智新材料已在該領域取得了實際應用琐凭，專注于高性能環(huán)保型微孔發(fā)泡的化學發(fā)泡劑、特殊發(fā)泡樹脂浊服、技術和工藝解決方案淘正。自主開發(fā)，生產(chǎn)和銷售的精細化學發(fā)泡劑用于合成樹脂和橡膠：例如PP臼闻，PE鸿吆，PS，ABS述呐，PA惩淳，PVC，EVA乓搬，TPU思犁，TPE，TPR进肯，PPO等材料的擠出激蹲，注塑和吹塑、模壓成型工藝江掩。實現(xiàn)成型產(chǎn)品的輕量化学辱、節(jié)省成本、減少能耗和噪音环形、減少浪費策泣、提高產(chǎn)品尺寸精度并縮短成型周期。注塑化學發(fā)泡劑抬吟，其應用于塑料內飾件生產(chǎn)時萨咕，可使汽車內飾件具有高度一致的泡孔結構，直徑縮小至60微米火本，并使材料減重7%危队，同時還具有節(jié)省原材料、提升隔熱和隔音性能钙畔、增加側壁硬度茫陆、增強表面紋理等功能∪婿化學發(fā)泡劑應用了專有的清除技術盅弛，可降低水钱骂、CO2和酸的影響叔锐，減小其對注塑模具的腐蝕挪鹏，并大限度地減少翹曲和縮痕。此外愉烙，其對產(chǎn)品外觀和性能均無不利影響讨盒，而早期的化學發(fā)泡劑產(chǎn)品會影響汽車塑料件的表面光潔度，而使其應用受限步责。同時返顺，使用化學發(fā)泡母粒時，設備基本上不用改動就可以輕松實現(xiàn)發(fā)泡蔓肯，避免了物理發(fā)泡帶來的巨額投資遂鹊。昊智新材料在提升汽車輕量化上的應用產(chǎn)品涉及發(fā)泡劑聚丙烯、聚丙烯發(fā)泡劑蔗包、熱塑性彈性體發(fā)泡母粒秉扑。熱塑性彈性體發(fā)泡母粒 圖源：山東昊智新材料成型發(fā)泡產(chǎn)品可用于實現(xiàn)汽車輕量化的部件有：頭枕、儀表板调限、門襯舟陆、方向盤、輪胎罩耻矮、行李倉內襯秦躯、座位靠背裝飾、遮陽板裆装、保險杠芯材踱承、空調阻隔板、地毯支撐材料哨免、頂板勾扭、側護板、門內板吸能保護墊铁瞒、緩沖墊妙色、消音內插件智润、后置發(fā)動機分隔間襟沮、發(fā)動機護罩。除了應用于汽車輕量化还惠，化學微發(fā)泡技術還可以用于PE樹脂微孔發(fā)泡的典型應用芍碧。用于吹塑PE溫室薄膜煌珊，加入發(fā)泡母料的1.5％，吹塑發(fā)泡后產(chǎn)品密度為0.624g / cm3泌豆。