福建專業(yè)PP物理發(fā)泡定制

新材料研習(xí)社報道，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展衡瓶，輕量徘公、舒適、綠色哮针、環(huán)保成為汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向关面。汽車輕量化技術(shù)能夠減輕車身重量、降低油耗十厢，是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施之一等太。目前，汽車零部件更多地采用塑料材料替代笨重蛮放、昂貴的金屬構(gòu)件缩抡，“以塑代鋼”成為解決汽車工業(yè)發(fā)展要求的佳方案，汽車塑料化程度已經(jīng)成為衡量汽車設(shè)計和制造水平的重要標(biāo)志包颁。在當(dāng)前的車用塑料中瞻想，聚丙烯是用量、使用頻次娩嚼、增長速度的品種蘑险。聚丙烯在汽車工業(yè)中用量迅速增長是因為其密度小、體積輕岳悟、設(shè)計空間廣漠其，綠色環(huán)保、性能優(yōu)異及其制造成本低。聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯在汽車外裝飾件的應(yīng)用特點是以塑代鋼和屎，減輕汽車自重拴驮。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、無毒柴信、半透明的聚合物套啤，其結(jié)構(gòu)式如圖1所示。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）随常、無規(guī)聚丙烯（Atactic polypropylene）和間規(guī)聚丙烯（Syndiotactic polypropylene）三種潜沦。聚丙烯具有優(yōu)良的柔韌性、耐化學(xué)腐蝕性绪氛、耐熱性唆鸡、介電性能，以及高強度的機(jī)械性能和高頻絕緣性枣察，且不受濕度的影響争占，聚丙烯的種類及性能如圖2所示。目前序目，為了進(jìn)一步改善聚丙烯的性能臂痕，通常采用化學(xué)改性（共聚改性、交聯(lián)改性猿涨、接枝改性握童、添加成核劑等）或物理改性（添加有機(jī)或無機(jī)助劑等）改變高分子組分與大分子結(jié)構(gòu)、晶體構(gòu)型或填充叛赚、共混澡绩、增強等來實現(xiàn)性能優(yōu)化。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俺附、免噴涂聚丙烯材料英古、聚丙烯微發(fā)泡材料、高溶體強度聚丙烯昙读、環(huán)保阻燃聚丙烯材料召调、抗菌聚丙烯、耐刮擦聚丙烯材料蛮浑，及低氣味唠叛、低VOC聚丙烯材料等。01 聚丙烯的車用優(yōu)勢性能優(yōu)勢聚丙烯在強度沮稚、剛度艺沼、硬度、耐熱性上均優(yōu)于聚乙烯蕴掏；能夠在100℃的溫度下正常使用障般，具有良好的尺寸穩(wěn)定性调鲸、熱穩(wěn)定性、較好的力學(xué)性能挽荡、較高的耐沖擊性藐石、機(jī)械性質(zhì)強韌，化學(xué)穩(wěn)定性良好且不受濕度影響定拟。聚丙烯外觀透明而輕于微，密度為0.89~0.91 g/cm3，是目前塑料中輕的品種之一青自。因此株依，采用聚丙烯替代傳統(tǒng)的金屬材料可以進(jìn)一步實現(xiàn)重量的降低。另外延窜，由于近年聚丙烯改性技術(shù)的發(fā)展使聚丙烯在汽車工業(yè)的發(fā)展占據(jù)優(yōu)勢恋腕。保優(yōu)勢聚丙烯為無毒、無味逆瑞、無臭的乳白色透明高結(jié)晶聚合物荠藤，屬于環(huán)保材質(zhì)。聚丙烯不僅可回收再利用呆万，而且在聚丙烯主鏈上含有叔碳原子商源，在高溫和氧化作用下能夠產(chǎn)生分子鏈分解反應(yīng)车份，使聚丙烯具有降解特性谋减，大大地降低了白色污染帶來的環(huán)境問題。成本優(yōu)勢聚丙烯的生產(chǎn)原料來源路徑多樣扫沼，主要有油出爹、煤、甲醇缎除、丙烯等严就。煤制聚丙烯是 目前聚丙烯中增長快的一種原料來源方式，如圖3所示器罐。由于我國煤炭資源豐富梢为，且煤炭的價格較為穩(wěn)定，煤制備聚丙烯成本浮動小轰坊。同時铸董，聚丙烯容易加工成型，生產(chǎn)工藝簡單肴沫，其生產(chǎn)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有的其他塑料材料粟害。02 車用聚丙烯的改性研究聚丙烯是汽車領(lǐng)域應(yīng)用的核心基材，但由于聚丙烯的性能缺陷颤芬，包括收縮率大悲幅、容易產(chǎn)生翹曲變形套鹅、低溫易脆斷等，決定其必須通過改性才能滿足車用部件的特殊需求汰具。聚丙烯的改性原理是基于車用零件的具體要求卓鹿，優(yōu)化基體樹脂的結(jié)構(gòu)和組成，采用化學(xué)或物理方法來進(jìn)行改性郁副。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(jìn)行復(fù)合而形成的改性聚丙烯復(fù)合材料减牺，與普通聚丙烯材料相比，通過玻璃纖維增強的聚丙烯的機(jī)械性能能夠得到成倍甚至數(shù)倍的提高存谎，能夠與ABS塑料的相關(guān)產(chǎn)品相媲美拔疚。長玻纖增強聚丙烯具有更好的耐熱性能，且成本遠(yuǎn)低于ABS塑料既荚；另外稚失，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%，同時兼具更優(yōu)異的抗翹曲特性恰聘。普通聚丙烯與長玻纖增強聚丙烯的性能對比如表1所示句各。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，通過物理或者化學(xué)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(jié)構(gòu)晴叨。發(fā)泡改性技術(shù)突破了傳統(tǒng)聚丙烯的諸多局限凿宾，可以減輕制品的質(zhì)量和成型周期；同時使制品具有內(nèi)應(yīng)力兼蕊、翹曲小的特性初厚，在注塑成型中更平整、筆直和穩(wěn)定孙技；另一方面产禾，由于微孔的支撐作用，使材料的抗沖擊性能和抗壓吸能性能更優(yōu)異牵啦，在受到多次連續(xù)撞擊和撓曲變形后能夠很快恢復(fù)原始形狀亚情。低氣味、低VOC聚丙烯低氣味哈雏、低 VOC 聚丙烯材料的研究是車用塑料發(fā)展的一個重要方向楞件，尤其針對處于相對封閉空間的汽車內(nèi)飾用聚丙烯材料，對聚丙烯提出了綠色裳瘪、環(huán)保的要求土浸。低氣味、低 VOC 聚丙烯是通過在填料盹愚、加工助劑的選擇栅迄、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，從而控制氣味的產(chǎn)生皆怕。

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聚丙烯是五大通用合成樹脂中的一個重要品種毅舆，在國內(nèi)外的發(fā)展均十分迅速西篓。在全球塑料用五大合成樹脂中，聚丙烯的產(chǎn)量占有1/4左右的份額憋活。聚丙烯在生產(chǎn)數(shù)量迅速發(fā)展的同時岂津，也在性能上不斷出新，使其應(yīng)用的廣度和深度不斷變化悦即，近年來或通過在聚合反應(yīng)時加以改進(jìn)吮成，或者在聚合后造粒時采取措施，有一些更具獨特性能的聚丙烯新的品種問世辜梳，如透明聚丙烯粱甫、高熔體強度聚丙烯等。透明改性PP的結(jié)晶是造成不透明的主要原因作瞄，利用急冷凍結(jié)PP的結(jié)晶趨向茶宵，可以得到透明的薄膜，但有一定壁厚的制品宗挥，因熱傳導(dǎo)需要時間乌庶，芯層不可能迅速被冷卻凍結(jié)，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契耿，必須從PP的結(jié)晶規(guī)律和影響因素入手瞒大。經(jīng)一定技術(shù)手段得到的改性PP，可具有優(yōu)良的透明性和表面光澤度搪桂，甚至可以和典型的透明塑料(如PET透敌、PVC、PS等)相媲美锅棕。?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拙泽，一般可高于110℃淌山，有的甚至可達(dá)135℃裸燎，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)勢明顯泼疑，近年來在全球都得以迅速發(fā)展德绿，應(yīng)用領(lǐng)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)退渗，都在大量使用移稳。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会油，耐熔垂性差个粱。通常非晶態(tài)聚合物(如ABS、PS)在較寬的溫度范圍內(nèi)存在類似橡膠一樣的彈性行為翻翩，而處于半結(jié)晶的聚丙烯則沒有都许。這一缺點造成了聚丙烯不能在較寬的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱成型稻薇，它的軟化點和熔點非常接近，一旦到達(dá)熔點胶征，熔體粘度急劇下降塞椎，隨之熔體強度也大幅下降，導(dǎo)致在熱成型時制品壁厚不均睛低，擠出發(fā)泡泡孔塌陷等問題案狠，大大限制了聚丙烯在某些方面的應(yīng)用。?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钱雷，極具開發(fā)應(yīng)用前景骂铁。HHSPP是一種樹脂含有長支鏈的聚丙烯，長支鏈?zhǔn)窃诤缶酆现幸l(fā)接枝的罩抗，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倍从铲，在密度和熔體流動速率相近的情況下，HHSPP的屈服強度澄暮、彎曲模量以及熱變形溫度和熔點均高于普通聚丙烯名段，但缺口沖擊強度比普通聚丙烯低。目前泣懊，HMSPP的制備方法主要有兩種：將聚丙烯與其他化合物進(jìn)行反應(yīng)性改性2聚丙烯與其他聚合物進(jìn)行共混改性具體的實施方法主要有1射線輻射法2反應(yīng)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)新伸辟，可以制成分布著直徑約0.5μm圓孔的微孔膜。微孔形成機(jī)理：結(jié)晶高聚物在拉伸聚向過程中會出現(xiàn)冷拉伸現(xiàn)象馍刮，其結(jié)構(gòu)具有高度規(guī)整性信夫，并所有微晶都沿應(yīng)力方向取向排列，稱之為再結(jié)晶卡啰。?聚丙烯微孔膜03對結(jié)晶制品在熔點下緩慢進(jìn)行熱處理(退火)静稻，這時體積較小，不完整的微晶在低溫度下熔化匈辱，立即又重新結(jié)晶振湾，從而調(diào)整鏈段排列使結(jié)晶結(jié)構(gòu)趨于均勻化。在結(jié)晶一取向一再結(jié)晶的過程中亡脸，有效控制材料非晶區(qū)和晶區(qū)的取向分布押搪，調(diào)整拉伸溫度、拉伸強度浅碾、拉伸方法大州、熱定型溫度、冷卻速率等工藝條件垂谢，就可得到微孔膜厦画。微孔膜屬高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品滥朱，在電池領(lǐng)域可用做隔膜根暑，在醫(yī)療領(lǐng)域因其無毒娃豹、阻隔細(xì)菌但可透氣，可用于人工肺膜购裙、殺菌包裝物等懂版。此種膜還可用于制造無菌水、無菌空氣躏率、廢水過濾躯畴、煙塵分離、氣體濃縮薇芝、衛(wèi)生用品蓬抄、花草、樹苗栽培等等夯到，用途十分廣闊嚷缭。

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編者按：目前，塑料部件在國內(nèi)汽車上占重量的10%左右耍贾，在國外汽車上達(dá)到了15%至20%阅爽。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)用于儀表板荐开、電機(jī)支架付翁、座位板、空調(diào)風(fēng)罩晃听、門嵌飾板等內(nèi)外飾百侧。本文作者從專利角度對微孔發(fā)泡技術(shù)的重點申請人進(jìn)行分析，以期為行業(yè)企業(yè)提供參考能扒。標(biāo)題：微孔發(fā)泡技術(shù)讓汽車駛向輕量化丙烯微孔發(fā)泡汽車非金屬部件的輕量化領(lǐng)域佣渴，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一。目前初斑，塑料部件在國內(nèi)汽車上占重量的10%左右辛润，在國外汽車上達(dá)到了15%至20%。微孔發(fā)泡技術(shù)能使塑料部件的重量降低15%至30%越平，廣泛應(yīng)用于儀表板频蛔、電機(jī)支架灵迫、座位板秦叛、空調(diào)風(fēng)罩、門嵌飾板等內(nèi)外飾瀑粥。該技術(shù)在20世紀(jì)80年代初被麻省理工學(xué)院提出挣跋，通常指孔徑小于10μm、泡孔密度大于109個/cm3的發(fā)泡材料狞换，這種材料的孔密度非常高且為封閉泡孔避咆，相對于其他發(fā)泡材料具有更好的剛性舟肉，在汽車零件等工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。本文中查库，筆者將從專利角度對微孔發(fā)泡技術(shù)的重點申請人進(jìn)行分析路媚，以期為行業(yè)企業(yè)提供參考。外注重工藝技術(shù)保護(hù)筆者通過專利數(shù)據(jù)庫檢索后發(fā)現(xiàn)樊销，截至目前整慎，全球共有4000多件與微孔發(fā)泡相關(guān)的專利申請，其中國外有1700余件围苫，美國裤园、日本、德國三國的相關(guān)專利申請量居前三位剂府；國內(nèi)相關(guān)專利申請有2400多件拧揽，其中企業(yè)占1556件，其次是科研院所腺占，從申請人分布地區(qū)來看淤袜，廣東、江蘇衰伯、浙江等地的專利申請量較高饮怯。Trexel公司的MuCell技術(shù)是目前為成熟、商品化為廣泛的微孔發(fā)泡技術(shù)嚎研，該技術(shù)來源于麻省理工學(xué)院在20世紀(jì)80年代提出的發(fā)明專利蓖墅。Trexel公司在1995年通過專利權(quán)轉(zhuǎn)讓獲得這項技術(shù)的全球開發(fā)和商品化推廣，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出連續(xù)微孔成型技術(shù)--MuCell临扮。MuCell技術(shù)的核心即采用超臨界流體為發(fā)泡劑论矾，發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔，通過壓力控制氣泡的生長使樹脂形成泡孔均勻的微孔結(jié)構(gòu)杆勇。后來贪壳，Trexel公司基于MuCell技術(shù)提交相關(guān)專利申請共有33件，涉及微孔發(fā)泡工藝以及發(fā)泡設(shè)備結(jié)構(gòu)的研發(fā)蚜退，旨在提高超臨界流體在聚合物中的溶解性以及控制超臨界流體的流量闰靴。為提高發(fā)泡劑超臨界流體的溶解性，Trexel公司通過加入液壓系統(tǒng)钻注、設(shè)置旋轉(zhuǎn)擠壓系統(tǒng)以及在加熱工作缸內(nèi)安裝旋轉(zhuǎn)的螺旋件等方法改進(jìn)蚂且；在超臨界流體計量控制上，Trexel公司給出了在入口閥和出口閥之間設(shè)置儲料缸控制發(fā)泡劑計量幅恋、螺桿上添加超臨界流體的計量泵等解決手段杏死。基于MuCell工藝的加工成本可降低10%至20%，減少材料消耗并縮短成型周期淑翼，成為汽車輕量化的優(yōu)良解決方案腐巢。Demag Ergotech公司在微孔發(fā)泡技術(shù)方面也申請了較多專利，其早的相關(guān)專利申請是在1995年玄括，申請的25件相關(guān)專利均為螺桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)的技術(shù)改進(jìn)冯丙，其專利的商品化產(chǎn)品為Ergocell微孔發(fā)泡技術(shù)。該技術(shù)的核心是設(shè)置了氣體計量與混合模塊遭京，使熔體/氣體混合物的均化過程獨立于塑化過程银还，獲得的制品具有較低的內(nèi)應(yīng)力，消除了翹曲和縮痕洁墙，較適用于汽車內(nèi)飾蛹疯。阿博格公司是全球領(lǐng)先的注塑機(jī)制造商，其在2015年公開了Profoam發(fā)泡技術(shù)热监，該技術(shù)工藝簡單捺弦，采用液體發(fā)泡劑，通過密封螺桿加料段來使料斗和塑化裝置之間形成壓力腔孝扛，從而使發(fā)泡劑在壓力下引入列吼。該技術(shù)主要適用于纖維增強發(fā)泡材料，制得的發(fā)泡塑件多能減重30%苦始。阿博格公司的專利申請量不多寞钥，主要涉及注塑機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中具有顆粒鎖結(jié)構(gòu)的注塑機(jī)是Profoam發(fā)泡工藝的關(guān)鍵技術(shù)陌选。筆者認(rèn)為理郑，Trexel、Demag Ergotech等國外企業(yè)掌握了微孔發(fā)泡工藝的核心技術(shù)咨油，國內(nèi)企業(yè)在使用相關(guān)技術(shù)時必然面臨較高的專利許可費用您炉。國內(nèi)注重原料技術(shù)研發(fā)在國內(nèi)專利申請人中，南京聚隆科技股份有限公司（下稱聚隆科技）和會通新材料股份有限公司（下稱會通新材料）的相關(guān)專利申請量多役电，這兩個申請人都是以微孔發(fā)泡材料的原料研發(fā)為主赚爵，涉及的技術(shù)均為通過原料選擇來提高發(fā)泡材料的熔體強度和流動性，以獲得泡孔均勻法瑟、外觀優(yōu)良的微孔發(fā)泡產(chǎn)品冀膝。

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發(fā)泡塑料發(fā)泡塑料是通過物理或者化學(xué)的方式使塑料內(nèi)部產(chǎn)生微孔結(jié)構(gòu)而得到的一類塑料。這種塑料具有質(zhì)輕霎挟、隔熱窝剖、緩沖、絕緣氓扛、防腐枯芬、價格低廉等優(yōu)點论笔。幾乎所有的熱固性和熱塑性塑料都能制成發(fā)泡塑料采郎，常見的發(fā)泡塑料有聚苯乙烯千所、聚氨酯、聚烯烴蒜埋。三大發(fā)泡塑料對比聚丙烯微孔發(fā)泡發(fā)泡聚丙烯簡介發(fā)泡聚丙烯是以聚丙烯為基礎(chǔ)樹脂制備的發(fā)泡塑料淫痰。與常用發(fā)泡塑料相比，發(fā)泡聚丙烯具有諸多優(yōu)點整份。發(fā)泡聚丙烯原料由于普通聚丙烯較低的熔體強度無法保證氣泡增長時泡孔壁所承受的拉伸應(yīng)力待错，所以發(fā)泡用聚丙烯需要采用高熔體強度聚丙烯(HMSPP)。提高聚丙烯熔體強度的方法包括物理共混和化學(xué)改性兩類方法烈评。目前生產(chǎn)高熔體強度聚丙烯原料的廠家有巴塞爾(Basell)火俄、北歐化工(Borealis)、陶氏化學(xué)讲冠、韓國三星瓜客、埃克森美孚等竿开，具備聚丙烯發(fā)泡技術(shù)的廠家有JSP和Kaneka以及BASF谱仪、Berstorff公司。國內(nèi)很多科研院所對發(fā)泡技術(shù)進(jìn)行了較多研究否彩，部分廠家實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)疯攒，如鎮(zhèn)海煉化、燕山石化樹脂研究所列荔、武漢富蒂亞敬尺，但產(chǎn)品質(zhì)量與國外相比仍有較大差距。發(fā)泡聚丙烯制備工藝發(fā)泡聚丙烯主要有三種制備工藝：高熔體強度聚丙烯發(fā)泡贴浙、交聯(lián)聚丙烯發(fā)泡筷转、共混體系發(fā)泡工藝。發(fā)泡聚丙烯制備關(guān)鍵發(fā)泡聚丙烯產(chǎn)品具有良好的性能和應(yīng)用前景悬而，但技術(shù)開發(fā)難度大呜舒，聚丙烯發(fā)泡工藝關(guān)鍵技術(shù)在于通過調(diào)整過程溫度來控制聚丙烯發(fā)泡穩(wěn)定性和發(fā)泡倍率。發(fā)泡聚丙烯應(yīng)用領(lǐng)域1.食品包裝發(fā)泡聚丙烯具有良好的可降解性笨奠，耐油性好袭蝗，這使得它在一次性包裝市場中比難降解的發(fā)泡聚苯乙烯餐具有明顯的優(yōu)勢。2.保溫隔熱發(fā)泡聚丙烯材料是一種新型的隔熱材料般婆，耐溫能力強到腥，通常可承受溫度范圍在-40～110℃蔚袍，在短時間內(nèi)可承受130℃高溫乡范。3.汽車行業(yè)發(fā)泡聚丙烯材料近年來在汽車行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用日趨擴(kuò)大配名，可以大幅降低汽車重量，節(jié)省油耗晋辆。4.建筑領(lǐng)域防水保護(hù)材料渠脉、地板緩沖材料、外墻隔熱材料5.電子包裝6.緩沖包裝7.體育用品8.玩具發(fā)泡聚丙烯主要生產(chǎn)企業(yè)發(fā)泡聚丙烯產(chǎn)品具有良好的性能和應(yīng)用前景瓶佳，但技術(shù)開發(fā)難度很大芋膘，目前國內(nèi)尚未有其相關(guān)的、可工業(yè)化的產(chǎn)品出現(xiàn)霸饲，核心技術(shù)主要掌握在JSP和ANEKA這兩家公司手中为朋。