廣州優(yōu)質聚烯烴氣溶泡棉定制

聚丙烯( PP) 珠粒發(fā)泡材料具有優(yōu)異的耐熱、隔音采够、抗沖擊以及耐化學腐蝕等性能肄方，近年來被廣泛應用在包裝、建 筑蹬癌、汽車等行業(yè)权她。PP 在其熔點溫度附近的熔體強度會急劇下降，低熔體強度導致其難以得到好的泡孔結構逝薪，所以 PP 珠 粒發(fā)泡的技術難度大隅要，目前只有少數(shù)國家掌握了 PP 珠粒發(fā)泡的技術，因此 PP 珠粒發(fā)泡的研究受到了國內外的廣泛關 注董济。文中從制備工藝步清、發(fā)泡裝備、性能改進虏肾、表征方法等方面綜述了近年來國內外 PP 珠粒發(fā)泡的研究動態(tài)廓啊，并對該領域 今后的研究方向進行了展望。聚丙烯(PP)珠粒發(fā)泡材料具有質輕封豪、抗沖緩震谴轮、 耐腐蝕、隔熱隔音等優(yōu)良的特性吹埠，與傳統(tǒng)的直接成 型工藝相比书聚，PP 珠粒發(fā)泡的優(yōu)勢在于它的自由成 型性，發(fā)泡珠粒均勻的尺寸與穩(wěn)定的發(fā)泡倍率使其非 常適合模塑成型藻雌，可以生產具有復雜幾何結構以及高 維尺寸精度的制品雌续。 早實現(xiàn)工業(yè)化生產的珠粒發(fā)泡產品是聚苯乙烯 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)胯杭。其中驯杜，EPP 的熱穩(wěn)定性要優(yōu) 于 EPE，抗沖擊性能要優(yōu)于 EPS做个，此外其耐老化鸽心、耐腐 蝕性也非常優(yōu)異，是非常環(huán)保的材料居暖，因此 EPP 被廣 泛應用于包裝顽频、建筑、汽車等行業(yè)太闺，特別是在汽車行業(yè) 的需求增長十分迅速糯景。鑒于世界各國對 EPP 材料研究的重視，本文從 EPP 的生產工藝、裝備蟀淮、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)最住。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 所示怠惶，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涨缚，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 離策治，氣泡開始成核并大量生長脓魏，穩(wěn)定后經(jīng)冷卻定型成為 發(fā)泡珠粒。聚丙烯發(fā)泡珠粒的生產方法 目前工業(yè)化生產 EPP 的工藝有 2 種:一種是以日 本的 JSP 株式會社與 Kaneka 公司為代表的反應釜 法通惫，反應釜法也是目前應用廣泛的 EPP 的工業(yè)化生 產工藝;另 一 種 是 以 德 國 Berstorff 公 司 與 BASF 公 司等為代表的擠出法工藝轧拄，相對于工藝成熟的反應 釜法而言，擠出法目前工業(yè)化并不廣泛讽膏。反應釜法: 反應釜法是將 PP 顆粒與助劑混合 造粒后放入反應釜中檩电，升高溫度并通入物理發(fā)泡劑使 釜內壓力升高，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)泡珠粒府树。根據(jù)反應釜 中分散介質的不同俐末，又可分為無水法與有水法 2 種:前 者的反應釜中不加入液體的分散介質，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奄侠，所以為 了使發(fā)泡劑更好地溶解卓箫，釜內壓力一般需要在 10 MPa 以上;后者是先將 PP 顆粒分散在水中，發(fā)泡劑能均勻 溶解在 PP 顆粒中垄潮，所需壓力約2 ～ 6 MPa烹卒。反應釜法 的優(yōu)點是工藝條件容易控制、發(fā)泡倍率高弯洗、泡孔結構 好旅急、可二次發(fā)泡，缺點是間歇式生產導致成本較高牡整。 日本 JSP 公司的專利介紹的生產工藝能夠生產 密度低于 0. 045 g /cm3 藐吮、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釜中逃贝， 升溫到稍低于發(fā)泡的溫度谣辞，保溫一段時間后再升溫到 發(fā)泡溫度，繼續(xù)保溫一段時間沐扳，打開高壓釜放出分散體 到大氣中泥从，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。后將得到的發(fā)泡珠粒洗 滌沪摄、離心分離后在空氣中靜置老化躯嫉，這是目前工業(yè)化 成熟的 EPP 生產工藝纱烘。改進生產設備的結構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 中的實驗設備制備了 EPP和敬，該設備在反應釜下端加裝了一個排料口模凹炸，卸壓時 PP 通過排料口模進入 收集裝置中戏阅，實驗研究了發(fā)泡過程中的泡孔形態(tài)與熔 融昼弟、結晶行為以及口模長度對發(fā)泡倍率的影響。結果 表明奕筐，由于熔融雙峰中的高溫熔融峰區(qū)域焓值的減少舱痘， 增加飽和壓力會提高發(fā)泡珠粒的體積膨脹比，密度降 低;而增加口模的長度則會減小其體積膨脹比离赫，密度增 加芭逝。 國內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)，發(fā)泡系統(tǒng)結構分反應釜 與收集釜渊胸，資料顯示能制備出發(fā)泡倍率8 ～ 60倍的發(fā)泡 珠粒旬盯。 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。丁杰等采用 CO2 作發(fā)泡劑翎猛，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胖翰，泡 孔 密 度 小 于1． 5 × 109 cm － 3 的 EPP。其工藝改進在于在降溫到發(fā)泡溫度的 過程中保持釜內飽和壓力不變切厘，恒溫一段時間后再放 出珠粒進行冷卻萨咳，其 PP 的發(fā)泡溫度區(qū)間約50 ℃，工藝 流程時間約為 2. 5 h反應釜法重要的工藝在于要使發(fā)泡劑能充分 溶解到 PP 顆粒中疫稿，所以其關鍵控制條件有反應釜的 溫度培他、壓力以及保壓時間等，適當?shù)匮娱L保壓時間與增 大壓力能有效促進發(fā)泡劑的溶解遗座。目前反應釜法的工 藝已經(jīng)比較成熟舀凛，但其高成本也限制了 EPP 的廣泛應 用，探索新的生產工藝條件和生產裝備來降低其成本 是今后研究所需解決的問題途蒋。擠出法: 擠出法生產 EPP 是在傳統(tǒng)擠出發(fā)泡 裝置后連接一個水下切粒裝置腾降，如 Fig. 4 ［14］。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)泡碎绎，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)泡珠粒螃壤。擠出法可連續(xù)生 產、效率高筋帖、珠粒尺寸均勻奸晴，缺點是生產過程中的工藝 參數(shù)難以控制，此外由于 PP 在溫度低于熔點時幾 乎不流動日麸，而當溫度高于熔點后寄啼，熔體強度又急劇下降逮光，所以適宜的發(fā)泡溫度區(qū)間很窄(約為 4 ℃ )，擠 出法對 PP 的熔體強度要求較高墩划，一般要用改性的熔 體強度較高的 PP涕刚，這些缺點限制了擠出法的應用與發(fā) 展。 德國 Berstorff 公司研發(fā)的 Schaumex ○RBEADS 生 產線是目前比較成熟的擠出法生產發(fā)泡珠粒的工藝乙帮。 采用丁烷作發(fā)泡劑杜漠，高熔體強度聚丙烯(HMSPP)為原 料，可以生產發(fā)泡倍率約 60 倍察净，直徑為3 ～ 5 mm驾茴，密度 為15 ～ 100 kg /m3 的 EPP 。 在 PP 中加入無機填料能夠增強 PP 的熔體強度氢卡， 得到更 好 的 泡 孔 結 構锈至，從 而 改 進 EPP 的 性 能。Nofar ［18］等采用 5% 的超臨界 CO2 作發(fā)泡劑译秦，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)峡捡，得 到了發(fā)泡倍率為 20 倍，泡孔密度為108 ～ 109 cm － 3 的發(fā) 泡材料筑悴。實驗表明们拙，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)泡的工藝難度雷猪，還 能夠增加氣泡成核點睛竣，誘導發(fā)生異相成核，從而得到泡 孔密度求摇、體積膨脹比都較大的 EPP射沟。與德國 Berstorff 公司的單階擠出系統(tǒng)相比，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 合与境，此外還能夠更好的控制擠出發(fā)泡過程中各階段的 溫度验夯，缺點是設備成本較高。Lee ［19］等采用 Fig. 6 中的 雙階擠出系統(tǒng)摔刁，用不同劑量的超臨界 CO2 (Wt = 1% 挥转， 3% ，5% )作發(fā)泡劑擠出發(fā)泡非交聯(lián)的 HMSPP共屈，研究表 明绑谣，擠出發(fā)泡的倍率與熔體溫度呈“山”形關系，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 增加拗引。另外借宵，隨著 CO2 注入量的增加，聚丙烯發(fā)泡材 料的體積膨脹比增加矾削，但泡孔密度則是先增大后減小壤玫。擠出法生產 EPP 作為連續(xù)豁护、高效的生產工藝，是 今后 EPP 生產的發(fā)展方向欲间。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楚里，此 外新型物理發(fā)泡劑超臨界 CO2 的應用也是今后的發(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猎贴，增加成核密度班缎，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)泡劑嘱能，此外其還具有無毒吝梅、不易燃虱疏、化學惰性等 優(yōu)點惹骂，近年來受到了廣泛的關注，是替代傳統(tǒng)化 學發(fā)泡劑的選擇做瞪。聚丙烯發(fā)泡珠粒改性PP 泡沫材料由于使用場合的不同对粪，對性能的要求 也不同，例如包裝材料需要良好的抗沖緩震性能装蓬，建筑 材料則需要良好的隔音著拭、隔熱性能，而汽車部件則需要 更好的剛性等牍帚，通常需要對 EPP 的性能進行改進來適 應不同的需求儡遮。改進 EPP 性能的方法有 2 種:一是改進生產工 藝，二是對 PP 原料進行改性暗赶。前者主要是通過改進 生產中的工藝流程鄙币、控制條件或者發(fā)泡裝備等來改進 EPP 的性能，這些手段可以有效地調節(jié) EPP 的結構與 形態(tài)蹂随，有利于得到泡孔直徑更小十嘿、發(fā)泡倍率越大的產 品，但由于對材料本身的改變不大岳锁，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 產品的性能绩衷，PP 的改性方法主要 有化學交聯(lián)、物理共混激率、熔融支化等咳燕，通過對原料的改 性，不但能夠提高其熔體強度乒躺、降低其發(fā)泡難度招盲、得到 更好的泡孔結構，同時也能有目的地改進 EPP 的力學 性能聪蘸，所以 PP 的改性也是目前研究的熱門方向宪肖。為了提高 EPP 的發(fā)泡倍率與彈性表制、改善其緩沖性 能，日本 Kaneka 公司改進了釜壓生產工藝控乾。首先 在顆粒從反應釜中放出之前提高釜內的壓力么介，其次是 將顆粒從反應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谷徙，避免了顆粒在管道中粘 結龟梦，此外反應釜內蒸汽的閃蒸作用有助于顆粒的進一 步膨脹阿逃，后者會使顆粒的冷卻速率變緩斋扰，顆粒表面與內 部充分冷卻凝固馅袁，提高珠粒的尺寸穩(wěn)定性灶体。此工藝可 以制備密度為 0． 11 ～ 0． 30g /cm3 谆扎，發(fā)泡倍率為30 ～ 60霉撵， 閉孔含量為 90% 镰吆，泡孔尺寸為150 ～ 300 μm 的 EPP帘撰。將 PP 與無機物或者某些塑料基體共混是常用 的改性方法，丁杰等研究了納米碳酸鈣的加入對 EPP 的影響万皿，納米碳酸鈣的比表面積大摧找，在發(fā)泡過程在 能起到異相成核的作用，從而使 EPP 的泡孔密度增 大牢硅，泡孔直徑減小;但同時也會使 PP 的發(fā)泡溫度區(qū)間 變窄蹬耘。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)來改性聚丙烯减余， 并用偶氮二甲酰胺(AC)作發(fā)泡劑發(fā)泡改性 PP综苔。實驗 表明三者都能使聚丙烯出現(xiàn)接枝或者交聯(lián)結構從而增 強線性聚丙烯的熔體強度，對比而言位岔，HDDA 改性的聚 丙烯發(fā)泡效果好如筛，其泡孔的結構尺寸以及發(fā)泡倍率 都較好。

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近日赃承，有網(wǎng)友在國家發(fā)展改革委官網(wǎng)留言詢問“’一次性發(fā)泡塑料餐具’是否包括‘可生物降解發(fā)泡塑料餐具’妙黍？比如用可生物降解的聚乳酸PLA發(fā)泡塑料材料制成的餐具，是否也在禁止之列瞧剖？”發(fā)改委回答：“凡發(fā)泡塑料餐具均在禁止生產和銷售之列拭嫁。”這份答復看似簡單抓于，卻隱藏著數(shù)個值得深思的問題做粤，深挖之下，細思極恐捉撮！1怕品、一次性發(fā)泡塑料餐具 ≠ 一次性塑料餐具，可降解的一次性塑料餐具是否允許使用巾遭？國家發(fā)展委和改革委員會生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《關于進一步加強塑料污染治理的意見》中肉康，關于一次性塑料餐具和一次性發(fā)泡塑料餐具有不同的規(guī)定：關于一次性發(fā)泡塑料餐具：禁止生產和銷售一次性發(fā)泡塑料餐具闯估；關于一次性塑料餐具：到2020年底，全國范圍餐飲行業(yè)禁止使用不可降解一次性塑料吸管吼和；地級以上城市建成區(qū)涨薪、景區(qū)景點的餐飲堂食服務，禁止使用不可降解一次性塑料餐具炫乓。到2022年底刚夺，縣城建成區(qū)、景區(qū)景點餐飲堂食服務末捣，禁止使用不可降解一次性塑料餐具侠姑。到2025年，地級以上城市餐飲外賣領域不可降解一次性塑料餐具消耗強度下降30%箩做。一次性發(fā)泡餐具：聚丙烯微孔發(fā)泡在飲食業(yè)和食品包裝業(yè)中莽红，一次性發(fā)泡餐具使用為廣泛的材料是聚苯乙烯，通常采用含氯氟烴(CFC)或烴類(HC)發(fā)泡劑發(fā)泡卒茬，制成各種餐飲具如快餐盒船老、湯碗咖熟、方便面碗圃酵、生鮮托盤等。這些材料構成了嚴重的環(huán)境問題馍管。中國曾于1999年郭赐、2005年以及2011年三次將一次性發(fā)泡塑料餐具列入工藝落后或產品落后目錄而遭淘汰。原因是：一些發(fā)泡餐具廠使用工業(yè)塑膠廢棄物作為原材料确沸，摻雜少量的新料捌锭，再配一定量的滑石粉，生產出一次性發(fā)泡餐盒罗捎。盡管使用再生料生產發(fā)泡餐具有節(jié)約資源等優(yōu)勢观谦，但是來源不明的工業(yè)塑膠廢棄物存在眾多安全隱患和風險；發(fā)泡塑料餐具用完廢棄后難于回收利用桨菜；一次性發(fā)泡餐具對是否有雙酚A豁状、苯乙烯單體、二聚體倒得、三聚體泻红、二噁英等毒性單體析出存在爭議；在生產過程中使用的發(fā)泡劑霞掺，有的會破壞大氣臭氧層谊路，有的存在嚴重安全隱患。2013年2月26日菩彬，國家發(fā)改委發(fā)布第21號令缠劝，對《產業(yè)結構調整指導目錄（2011年本）》有關條目進行局部調整潮梯，其中之一便是在淘汰類產品目錄中刪除了一次性發(fā)泡塑料餐具（簡稱發(fā)泡餐具）。終惨恭，2020年1月16日發(fā)布的《關于進一步加強塑料污染治理的意見》明確禁止生產和銷售一次性發(fā)泡塑料餐具酷麦。一次性塑料餐具：一次性餐具按原材料來源、生產工藝喉恋、降解方式沃饶、回收水平分為以下三大類：1、生物降解類：如紙制品（含紙漿模塑型轻黑、紙板涂膜型）糊肤、食用粉模塑型、植物纖維模塑型等氓鄙；2馆揉、光/生物降解性材料類：光/生物降解塑料（非發(fā)泡）型，如光生物降解PP類抖拦；3升酣、易于回收利用材料類：如聚丙烯類(PP)、高抗沖聚苯乙烯類(HIPS)态罪、雙向拉伸聚苯乙烯(BOPS)噩茄、天然無機礦物填充聚丙烯復合材料制品等。也就是說一次性發(fā)泡塑料餐具僅僅是一次性塑料餐具中的一個種類复颈。禁止的是一次性發(fā)泡餐具绩聘，而不是完全禁止一次性塑料餐具，可降解的一次性塑料餐具是允許生產和銷售的耗啦。2凿菩、可生物降解的一次性塑料餐具是否需要“發(fā)泡成型”？采用的發(fā)泡劑是否同樣對環(huán)境有害帜讲？發(fā)泡是使塑料產生微孔結構的過程衅谷。幾乎所有的熱固性和熱塑性塑料都能制成泡沫塑料，常的樹脂有：聚苯乙烯樹脂似将、聚氨酯樹脂获黔、聚氯乙烯樹脂、聚乙烯樹脂玩郊、脲甲醛樹脂肢执、酚醛樹脂等。發(fā)泡劑：CFC發(fā)泡劑封閉于發(fā)泡材料中译红，它終將散逸预茄、進入同溫層并參與消耗臭氧層的循環(huán)。再者，HC發(fā)泡劑一旦從泡沫中釋放出來耻陕，因具有光化學活性從而促使煙霧生成拙徽。因而，需要一種采用不參與破壞環(huán)境的化學反應的發(fā)泡劑發(fā)泡生產的可降解樹脂發(fā)泡材料诗宣”炫拢可降解餐盒使用材料分兩種：一種是天然材料制成的可降解天然材料餐盒，如紙制品召庞、秸稈岛心、淀粉等，可降解篮灼，也稱之為環(huán)保產品忘古；另一種是以塑料為主要成分的可降解塑料餐盒，加入淀粉诅诱、光敏劑等物質制成（此類一次性餐盒的制造原料是可降解塑料髓堪，所謂可降解塑料就是在塑料的生產過程中加入一定量的添加劑，如光敏劑娘荡、淀粉等原料干旁。這樣，可降解塑料制品在使用完炮沐，并廢棄在大自然中暴露三個月后争群，可由完整的形狀分解成碎片，因而至少在視覺上改善了環(huán)境央拖。但這項技術的缺陷是祭阀，這些碎片不能繼續(xù)降解，只不過是由大片變成小片塑料鲜戒，不能從根本上勝任消除白色污染的任務。發(fā)泡劑：CFC發(fā)泡劑封閉于發(fā)泡材料中抹凳，它終將散逸遏餐、進入同溫層并參與消耗臭氧層的循環(huán)。再者赢底，HC發(fā)泡劑一旦從泡沫中釋放出來失都，因具有光化學活性從而促使煙霧生成。因而幸冻，需要一種采用不參與破壞環(huán)境的化學反應的發(fā)泡劑發(fā)泡生產的可降解樹脂發(fā)泡材料粹庞。目前，常用的可降解塑料聚乳酸（PLA）餐盒是需要發(fā)泡的洽损，至于其他可降解塑料是否需要發(fā)泡庞溜，發(fā)泡劑是否污染環(huán)境，還需要更專業(yè)的解答碑定，請在下方留言或掃描二維碼流码，分享您的觀點：按【姓名+公司名+職務】格式又官，發(fā)送備注3、如果《關于進一步加強塑料污染治理的意見》中禁止生產和銷售的超薄塑料購物袋漫试、農用地膜六敬，一次性塑料棉簽，塑料微珠全都使用可生物降解材料驾荣，是否允許生產和銷售外构？目前還沒有明確的答案，您怎么看播掷？4典勇、可降解塑料真的環(huán)保嗎？可降解塑料中也會使用發(fā)泡劑破壞環(huán)境叮趴，此外花費大量成本和時間使用可降解塑料割笙，但可降解塑料混雜在傳統(tǒng)塑料中，無法回收利用眯亦，只能用傳統(tǒng)方法掩埋焚燒處理伤溉，究竟該使用可降解塑料還是建設塑料閉環(huán)，采用可回收性設計妻率，這是一個值得思索的問題乱顾。

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年來綜合性能優(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”宫静，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種走净。超臨界二氧化碳(CO2)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，近日華東理工大學化工學院趙玲教授團隊在該技術領域取得了實質性突破孤里，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)化和強化技術伏伯。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類“仆啵化學發(fā)泡劑存在化學殘留说搅、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，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虏等，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全弄唧。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術作為綠色制造技術霍衫，已被工信部列入我國優(yōu)先發(fā)展的產業(yè)關鍵共性技術候引，而且CO2進入聚合物后會引起熔點、表面張力和黏度下降敦跌、結晶行為改變等一系列變化澄干，可以制備微孔甚至納米泡孔材料。丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結晶聚合物，低溫固態(tài)發(fā)泡受結晶限制傻寂，很難制備高發(fā)泡倍率產品;高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔息尺，可操作窗口窄。因疾掰，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搂誉。為了攻克這一難題，趙玲團隊聯(lián)合無錫會通静檬、中石化北化院炭懊、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位拂檩，在合適物料體系侮腹、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稻励，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”三大技術創(chuàng)新父阻。趙玲介紹，在低于流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡望抽，既可突破結晶的制約加矛，又能保證發(fā)泡材料微孔結構和外形尺寸穩(wěn)定成型∶焊荩基于這一發(fā)泡機制斟览，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，以及能改善泡孔結構和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑辑奈。CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率苛茂，氣泡成核和生長的分段實施減小了高壓設備體積;同時釜壓發(fā)泡、模壓發(fā)泡等高壓設備和聚合物預成型體的結構優(yōu)化設計鸠窗，保證了均勻的壓力場妓羊、溫度場和速度場，實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔發(fā)泡材料的規(guī)模制造和柔性生產塌鸯。利用上述創(chuàng)新技術侍瑟，項目團隊建設了2套年產3萬立方米模壓發(fā)泡裝置，實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套丙猬、優(yōu)化改造了3套年產4萬~6萬立方米的釜壓發(fā)泡裝置，生產效率提高25%费韭，成品率提高到99%以上茧球，發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產，2016~2018年新增產值3.31億元星持、利稅1.09億元抢埋。此外，該團隊已獲得授權發(fā)明專利8件、實用新型專利8件;相關研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文揪垄。趙玲表示穷吮，超臨界CO2模壓發(fā)泡技術通用性強，除聚丙烯外饥努，還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產捡鱼，多種熱塑性聚合物及其復合材料的中試已經(jīng)完成。采用該技術生產的聚丙烯發(fā)泡專用料酷愧，除可應用于汽車零部件和內飾驾诈、緩沖包裝等傳統(tǒng)領域，還可滿足兒童玩具溶浴、食品乍迄、醫(yī)療、家居用品等領域對綠色材料的需求士败。由于微孔賦予了聚丙烯獨特的性能闯两，聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應用于更多的新興領域，如新能源汽車動力電池墊片谅将、5G通信微波中繼天線罩漾狼、高檔汽車音響振膜、防彈衣背板等戏自。

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摘要:長玻纖增強聚丙烯材料（PP-LGF）作為一種輕質高強的復合材料邦投，在滿足汽車零部件性能的同時，對零部件減重具有明顯貢獻擅笔，目前在汽車零部件應用上備受青睞志衣。文章主要介紹了PP-LGF在汽車儀表板輕量化方面的應用和發(fā)展現(xiàn)狀，詳細介紹了薄壁注塑猛们、物理發(fā)泡念脯、化學發(fā)泡三種成型工藝實現(xiàn)儀表板輕量化的技術概況，并展望了PP-LGF在儀表板上的應用前景弯淘。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來绿店，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展庐橙。然而假勿，由此引發(fā)的環(huán)境問題也日益嚴重，通過汽車輕量化來降低油耗從而降低環(huán)境污染态鳖，已經(jīng)成為汽車行業(yè)的研究熱點转培，其中，使用質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展[1]浆竭。運用復合材料來部分取代車身結構件及內浸须、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法惨寿。在眾多的復合材料中，長玻纖增強聚丙烯材料（PP-LGF）以其低廉的價格删窒、優(yōu)良的力學性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞裂垦。與短玻纖增強聚丙烯材料（PP-SGF）相比，PPLGF在強度肌索、剛度蕉拢、翹曲度、耐疲勞驶社、缺口沖擊強度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢企量，因此，使用PP-LGF生產的汽車零部件可進一步實現(xiàn)重量及成本的降低亡电。1 長玻纖增強聚丙烯材料性能特點長玻纖增強聚丙烯材料的制備工藝主要分為5種届巩，即熔融浸漬、溶液浸漬份乒、粉末浸漬恕汇、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝[2]，而在汽車零部件領域主要應用的為熔融浸漬法或辖。熔融浸漬法生產的PP-LGF粒子的長度一般為8mm～15mm瘾英，其中玻纖的含量可達20%～60%，粒子中玻纖的保留長度可達1mm～3mm,如圖1所示颂暇，相較于玻纖保留長度僅為0.2mm～0.4mm的PP-SGF材料缺谴，PPLGF因其內部纖維構成的三維網(wǎng)絡結構，可保證產品具有更優(yōu)的力學性能耳鸯、抗沖擊性能湿蛔、耐蠕變性能等特點，更加適合應用于汽車領域對結構性能要求較高的零部件县爬。此外阳啥，如表1所示，隨著纖維含量的增加财喳，PP-LGF的性能也隨之提高察迟。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 長玻纖增強聚丙烯材料在儀表板上的應用儀表板是汽車內飾中的重要部件，為提升汽車內飾的感知質量耳高，中扎瓶、高檔車型普遍會采用軟質儀表板，即在儀表板骨架表面增加軟質表皮層泌枪。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件栗弟，同時也是電器件和其他功能件的承載結構，因此要求其具有高強度及高剛性工闺，目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料乍赫，采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料，在滿足相關性能的同時陆蟆，可提升儀表板吸能性能雷厂，同時可將現(xiàn)有儀表板骨架的設計厚度由3mm～3.5mm降低到1.8mm～2.5mm，從而降低儀表板骨架重量叠殷，推動汽車內飾輕量化改鲫。以下將從PP-LGF應用于儀表板上的薄壁注塑、物理發(fā)泡林束、化學發(fā)泡三種成型工藝方面像棘，介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應用。 2.1 薄壁注塑薄壁注塑工藝是直接將產品壁厚減薄壶冒，在模具中進行加工的一種成型方法缕题，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材料運用薄壁注塑工藝制造的儀表板骨架產品壁厚一般為2.5mm左右胖腾，整體減重可達約25%烟零。該工藝的投入成本較低，重量優(yōu)勢明顯咸作。目前锨阿，該工藝在國內和國外合資品牌中，如吉利记罚、大眾墅诡、上汽、福特等均有應用桐智，一般選擇PPLGF20材料末早，設計的產品壁厚一般為2.2mm～2.5mm。然而酵使，薄壁注塑工藝也存在兩點問題荐吉，首先是該工藝的模具成本較高，使用薄壁注塑口渔，成型模具需要采用熱流道設計样屠，熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高。其次缺脉，注塑工藝管控和注塑精度要求高痪欲，因為PP-LGF中長玻纖分布的各向異性[3]，采用PP-LGF材料的薄壁注塑產品翹曲變形較為嚴重攻礼，尺寸穩(wěn)定性較差业踢。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱為MuCell 工藝，它是以熱塑性材料為基體礁扮，通過將超臨界流體（二氧化碳或氮氣） 溶解到熱熔膠中形成單相溶體知举，并保持在高壓力下瞬沦，然后，通過開關式射嘴射進溫度和壓力較低的模具型腔雇锡，由于溫度和壓力降低引發(fā)分子的不穩(wěn)定性從而在產品內部形成從十到幾十微米不等的封閉氣泡微孔[4-5]逛钻，該項技術早期由麻省理工學院發(fā)明，1995年由美國Trexel公司將技術實現(xiàn)全球商品化锰提。MuCell 工藝優(yōu)勢為成型周期短曙痘、產品尺寸穩(wěn)定性好、翹曲低立肘、產品輕量化和工藝適用性廣边坤。MuCell工藝使用超臨界流體，可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動性谅年。泡孔成長壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段茧痒，縮短成型周期，同時踢故，可使壓力分布均勻文黎，有效降低PPLGF產品內應力，降低因長玻纖各項異性導致的產品翹曲殿较，增加產品的尺寸穩(wěn)定性耸峭。另外，泡孔填充可有效避免產品表面縮痕淋纲，微孔結構擴充劳闹，降低材料密度，產品重量減輕洽瞬，較同材質實體本涕，重量可降低5%～10%。目前伙窃，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應用了該工藝菩颖，骨架產品設計壁厚2.4mm，相較于實心材料重量降低了10%为障，此外晦闰，長城和大眾也有應用于此項技術。MuCell 工藝的缺點是一次性投入高鳍怨，工藝難度大呻右，同時相關研究表明，使用該工藝對儀表板減重比控制在3%～8%時鞋喇，產品性能會下降10%左右声滥，基本滿足性能要求，減重超過8%侦香，機械性能和耐熱老化性能急劇下降落塑，不能滿足要求纽疟。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%～5%。2.3 化學發(fā)泡化學發(fā)泡工藝包括模內發(fā)泡工藝和二次開模發(fā)泡工藝（core-back）（如圖2所示）芜赌，二者均是在注塑過程中仰挣，利用塑料粒子中加入的碳酸氫鈉和碳酸銨類的無機發(fā)泡劑，受熱分解產生的二氧化碳等氣體缠沈，使產品形成微孔發(fā)泡結構，以降低材料密度错蝴，減輕產品重量[6]洲愤。其中，core-back工藝因使用了二次開模顷锰，相較于模內化學發(fā)泡柬赐，發(fā)泡的倍率更高，產品中形成的泡孔數(shù)量更多官紫，產品的減重比更大肛宋。一般來說，模內化學發(fā)泡的減重比相比于實心材料在5%～8%左右束世，而core-back工藝可高達30%～50%酝陈，具體根據(jù)退模行程決定。同物理發(fā)泡工藝一樣毁涉，化學發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應用減重的同時沉帮，減少產品翹曲變形，提升產品穩(wěn)定性贫堰，而且二次開模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件穆壕。目前，寶馬5系已在儀表板骨架上應用了PP-LGF的core-back工藝其屏，產品壁厚由初始1.8mm左右發(fā)泡到3.8mm喇勋，重量降低了約40%，此外大眾的部分車型也已使用模內化學發(fā)泡工藝偎行。core-back工藝的缺點是發(fā)泡劑較貴川背，開模的周期較長，模具成本也比模內發(fā)泡模具高睦优，而且該工藝的技術難度較高渗常，后期調試周期較長，產品的綜合成本較高汗盘。模內發(fā)泡工藝的缺點是發(fā)泡劑較貴皱碘，產品的減重效果不是特別明顯，減重效果低于薄壁注塑工藝隐孽，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝癌椿。圖2 二次開模發(fā)泡示意