安徽靠譜聚丙烯發(fā)泡定制

近年來(lái)綜合性能優(yōu)異板甘、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”，是聚合物泡沫材料中增長(zhǎng)速度快的品種详炬。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)盐类，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，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)呛谜。合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類(lèi)在跳。化學(xué)發(fā)泡劑存在化學(xué)殘留隐岛、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(lèi)則對(duì)臭氧層有破壞作用猫妙，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，烷烴類(lèi)發(fā)泡劑則易燃燒不安全聚凹。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑割坠，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù)齐帚，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)，而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)彼哼、表面張力和黏度下降对妄、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敢朱。聚丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結(jié)晶聚合物剪菱，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;高溫發(fā)泡聚合物熔體強(qiáng)度不夠無(wú)法保持完整泡孔拴签，可操作窗口窄琅豆。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篓吁。為了攻克這一難題，趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無(wú)錫會(huì)通蚪拦、中石化北化院杖剪、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位驰贷，在合適物料體系盛嘿、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、強(qiáng)化和工程化等系列工作括袒，形成了“適合超臨界CO2發(fā)泡的聚丙烯專(zhuān)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)新次兆。趙玲介紹，在低于流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡锹锰，既可突破結(jié)晶的制約芥炭，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∈鸦郏基于這一發(fā)泡機(jī)制园蝠，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(zhuān)用料，以及能改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀(guān)形態(tài)的新型功能助劑/添加劑痢士。CO2變壓飽和提高了過(guò)程效率和發(fā)泡倍率彪薛，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、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)怠蹂，保證了均勻的壓力場(chǎng)善延、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)，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)城侧。利用上述創(chuàng)新技術(shù)易遣，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，實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的領(lǐng)先制造;新建了4套赞庶、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)泡裝置训挡，生產(chǎn)效率提高25%澳骤，成品率提高到99%以上，發(fā)泡專(zhuān)用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)澜薄，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元为肮、利稅1.09億元。此外肤京，該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利8件颊艳、實(shí)用新型專(zhuān)利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論。趙玲表示忘分，超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng)棋枕，除聚丙烯外，還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn)妒峦，多種熱塑性聚合物及其復(fù)合材料的中試已經(jīng)完成重斑。采用該技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專(zhuān)用料，除可應(yīng)用于汽車(chē)零部件和內(nèi)飾肯骇、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域窥浪，還可滿(mǎn)足兒童玩具、食品笛丙、醫(yī)療漾脂、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求。由于微孔賦予了聚丙烯獨(dú)特的性能胚鸯，聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應(yīng)用于更多的新興領(lǐng)域骨稿，如新能源汽車(chē)動(dòng)力電池墊片、5G通信微波中繼天線(xiàn)罩姜钳、高檔汽車(chē)音響振膜坦冠、防彈衣背板等。

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塑料部件在國(guó)內(nèi)汽車(chē)上占重量的10%左右傲须，在國(guó)外汽車(chē)上達(dá)到了15%至20%蓝牲。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)用于儀表板泰讽、電機(jī)支架例衍、座位板、空調(diào)風(fēng)罩已卸、門(mén)嵌飾板等內(nèi)外飾佛玄。聚丙烯使用量占比塑料部件50%以上。讓汽車(chē)用上更多的塑料部件累澡，還有很多功課可以開(kāi)展梦抢。全球微孔發(fā)泡相關(guān)的專(zhuān)利申請(qǐng)，前三位為：美國(guó)愧哟、日本奥吩、德國(guó)哼蛆。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)霞赫，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(zhuān)利腮介。Trexel公司在1995年通過(guò)專(zhuān)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，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出連續(xù)微孔成型技術(shù)--MuCell端衰。MuCell技術(shù)的核心即采用超臨界流體為發(fā)泡劑叠洗，發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔，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)旅东。聚丙烯微孔發(fā)泡微孔發(fā)泡技術(shù)讓汽車(chē)駛向輕量化——在汽車(chē)非金屬部件的輕量化領(lǐng)域灭抑，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競(jìng)相研究的主要課題之一。2018年抵代，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)課題腾节。國(guó)內(nèi)微孔發(fā)泡材料注重原料技術(shù)研發(fā)。在高校方面荤牍，北京化工大學(xué)在微孔發(fā)泡工藝的專(zhuān)利申請(qǐng)量上占有主要地位禀倔，主要發(fā)明人為楊衛(wèi)民課題組和何亞?wèn)|課題組。楊衛(wèi)民課題組的研究方向主要是微孔發(fā)泡專(zhuān)用注射機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)参淫，在專(zhuān)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。近期愧杯，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)涎才。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)民力九，華東理工大學(xué)化工學(xué)院院長(zhǎng)耍铜、聯(lián)合化學(xué)反應(yīng)工程研究所所長(zhǎng)、教育部“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授趙玲跌前，兩位教授將出席“2020中國(guó)聚烯烴大會(huì)”棕兼，并介紹聚烯烴發(fā)泡技術(shù)與材料開(kāi)發(fā)。國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢(shì)愈加顯著抵乓，對(duì)汽車(chē)輕量化提出了更高要求伴挚。特別是在車(chē)市持續(xù)萎靡、新能源汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈的情況下灾炭，輕量化成為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)從困境中突圍的重要方向茎芋。整車(chē)廠(chǎng)、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領(lǐng)域的布局蜈出。汽車(chē)輕量化要求更高田弥，對(duì)聚丙烯微孔發(fā)泡材料的需求正在進(jìn)一步放大！在這個(gè)領(lǐng)域有哪些新的進(jìn)展和要求铡原？有哪些新的技術(shù)研發(fā)偷厦？趙玲教授將在“2020中國(guó)聚烯烴大會(huì)”開(kāi)講商叹。

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什么是MPP？MPP又名微孔發(fā)泡聚丙烯只泼，是特指泡孔尺寸小于100微米的聚丙烯多孔發(fā)泡材料(更嚴(yán)格地定義是泡孔尺寸小于10微米剖笙，泡孔密度大于10的9次方個(gè)/cm3)。由于材料內(nèi)部大量微米級(jí)泡孔的存在辜妓，MPP具有優(yōu)異的減震枯途、緩沖、隔熱和吸聲等性能籍滴，可廣泛應(yīng)用于包裝酪夷、交通工具、箱包孽惰、體育器材等領(lǐng)域晚岭，是傳統(tǒng)EVA、PU勋功、PS發(fā)泡材料坦报、EPE和EPP的佳替代物。聚丙烯微孔發(fā)泡MPP所需的原料制造MPP一般需要使用高熔體強(qiáng)度聚丙烯(high melt strength PP)狂鞋。通用的PP由于其是線(xiàn)性的半結(jié)晶聚合物片择，加工窗口較窄，且難以得到封閉的泡孔結(jié)構(gòu)骚揍。性能與應(yīng)用應(yīng)用超臨界二氧化碳技術(shù)(supercritical carbon dioxide) 制備MPP字管，在高溫高壓下將二氧化碳?xì)怏w導(dǎo)入聚丙烯材料基體，并誘導(dǎo)其成核信不、發(fā)泡嘲叔，形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料。發(fā)泡過(guò)程清潔無(wú)污染抽活，發(fā)泡制品衛(wèi)生環(huán)保硫戈。發(fā)泡過(guò)程PP材料未發(fā)生交聯(lián)，因此可回收循環(huán)使用下硕。聚丙烯（PP）本身是無(wú)毒材料丁逝，是目前嬰兒奶瓶和可微波加熱餐盒的常用材料。清潔衛(wèi)生的MPP特別適合于醫(yī)療器械梭姓、食品等包裝材料衛(wèi)生等級(jí)要求較高的領(lǐng)域果港。也可應(yīng)用于兒童拼圖、玩具等對(duì)產(chǎn)品健康要求較高的領(lǐng)域糊昙，代替常用的由AC發(fā)泡劑制造的交聯(lián)PE泡沫辛掠，EVA泡沫。 PP是半結(jié)晶聚合物，其熔點(diǎn)一般150~170℃萝衩。相比于耐溫只有70~80℃的PE回挽、PS、PU發(fā)泡材料猩谊，MPP的使用溫度可達(dá)120℃千劈，因此MPP特別適合高溫包裝、高溫保溫等領(lǐng)域牌捷。MPP集增強(qiáng)墙牌、隔熱和降噪為一體，也特別適用于對(duì)材料輕量化要求較高的領(lǐng)域暗甥，如汽車(chē)喜滨、軌道交通，船舶撤防，風(fēng)機(jī)葉片等虽风。輕質(zhì)高強(qiáng)的MPP厚板作為結(jié)構(gòu)泡沫使用，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結(jié)構(gòu)泡沫如PVC/PU互穿結(jié)構(gòu)泡沫寄月、PET結(jié)構(gòu)泡沫等辜膝，特別是作為三明治夾芯復(fù)合材料的芯材使用。MPP微米尺度的泡孔賦予材料的特別之處有： 1) 同等發(fā)泡倍率(或表觀(guān)密度)下漾肮，由于泡孔較小厂抖，微孔發(fā)泡材料的機(jī)械性能損失較小。這意味著使用MPP可以更加節(jié)約材料克懊，更加降低制品重量和體積验游。(2) 由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控，MPP可以被剖切成厚度小于0.1mm的超薄片材保檐，而片材表面不會(huì)穿孔，可應(yīng)用于微電子器件的包裝(3) 由于表面大量微米級(jí)泡孔的存在崔梗，MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板夜只，提高漫反射率。(4) 微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內(nèi)氣體的對(duì)流蒜魄，從而有效降低了由空氣對(duì)流引起的熱傳遞扔亥。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有較低的、依賴(lài)于泡孔結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定的低導(dǎo)熱系數(shù)谈为。(5) 輕質(zhì)高強(qiáng)的MPP片材適合于作為揚(yáng)聲器振膜使用旅挤。(6) 同樣由于其微米尺度的泡孔，MPP具有極佳的表面保護(hù)性能伞鲫，可應(yīng)用于液晶面板等防護(hù)性要求較高的包裝領(lǐng)域粘茄。 MPP的阻燃著下游應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大以及性能要求的提升，對(duì)MPP阻燃要求日益劇增，巴斯夫BASF無(wú)鹵阻燃劑Flamestab?NOR116在MPP中添加量非常低柒瓣，添加1%即可達(dá)到UL94 VTM-2阻燃等級(jí)儒搭，對(duì)材料的物理性能及發(fā)泡性能幾乎不影響，NOR116除優(yōu)異的阻燃效果外芙贫，它還有出色的光和熱穩(wěn)定性搂鲫，以及不與酸性環(huán)境以及含鹵阻燃劑中的酸性成份發(fā)生反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。MPP的光老化MPP是一款容易受光老化的產(chǎn)品磺平，巴斯夫光穩(wěn)定劑Tinuvin? XT55在MPP微孔發(fā)泡聚丙烯上能夠達(dá)到非常高效的光老化魂仍，延長(zhǎng)MPP長(zhǎng)時(shí)間在戶(hù)外暴曬的時(shí)間，防止材料老化降解拣挪； BASF Tinuvin? XT55除了優(yōu)異的光老化外擦酌，同時(shí)還具有形態(tài)顆粒化媒吗，加工方便仑氛，潔凈，無(wú)粉塵污染等特點(diǎn)闸英。

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發(fā)泡材料品種眾多锯岖，大多數(shù)熱塑性塑料和熱固性塑料都能加工成發(fā)泡材料。熱塑性塑料發(fā)泡材料是指以高分子聚合物(塑料甫何、橡膠出吹、彈性體)為基礎(chǔ)而其內(nèi)部具有無(wú)數(shù)氣泡的微孔材料，也可以視為以氣體為填料的復(fù)合材料辙喂。下面介紹熱塑性塑料發(fā)泡材料的四大成型工藝捶牢。一、模壓成型聚丙烯微孔發(fā)泡模壓成型屬于較早的發(fā)泡工藝類(lèi)型巍耗，所以對(duì)模壓發(fā)泡并沒(méi)有規(guī)范的縮寫(xiě)命名秋麸。直到近年來(lái)聚丙烯模壓發(fā)泡材料涌現(xiàn)出來(lái)后，被冠以“M”炬太，定義為“MPP”灸蟆。近年來(lái)涌現(xiàn)出MPP，幾乎是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的一種發(fā)泡PP亲族。其制造工藝是以壓機(jī)做為發(fā)泡的關(guān)鍵設(shè)備炒考，原理上與傳統(tǒng)的模壓發(fā)泡沒(méi)有本質(zhì)的不同，關(guān)鍵的區(qū)別在于發(fā)泡劑不是傳統(tǒng)的AC化學(xué)發(fā)泡劑霎迫，而是采用超臨界CO2斋枢，因而發(fā)泡倍率可以高達(dá)20多倍，且非常環(huán)保知给。具體的制造方法是瓤帚，先采用混煉、壓延、擠出等各類(lèi)加工工藝將PP 制成不同厚度的薄板缘滥，然后將這些薄板剪裁好放置在大型壓機(jī)中的模具中轰胁，合上模具。加熱壓機(jī)的上下模板朝扼，將PP板材的溫度上升至PP的熔點(diǎn)附近赃阀，與此同時(shí)從不同方位向模具中注入超臨界CO2，在充分浸漬PP板材后擎颖，將PP板材的溫度降至適于發(fā)泡的溫度榛斯，迅速釋放壓機(jī)的壓力，讓PP板材充分發(fā)泡并降溫搂捧，即得到MPP發(fā)泡板材驮俗。MPP產(chǎn)品的制造以及制品的優(yōu)點(diǎn)在于：在固體形態(tài)下浸漬;對(duì)PP熔體強(qiáng)度要求較低;發(fā)泡過(guò)程易于控制;產(chǎn)品泡孔精細(xì)、均勻;材料力學(xué)性能優(yōu);超臨界CO2較為環(huán)保且不會(huì)燃燒允跑。但不足點(diǎn)也是比較明確的王凑，如：浸漬速度慢;必須經(jīng)歷制成薄板的預(yù)加工工藝過(guò)程;受聚丙烯結(jié)晶度的影響很大;靠壓機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，不僅不連續(xù)聋丝，且效率較低索烹，難以大規(guī)模工業(yè)化;應(yīng)用領(lǐng)域不十分明確;在發(fā)泡PP中屬于制造成本較高的工藝。二弱睦、可發(fā)性珠粒模塑成型可發(fā)性珠粒模塑成型工藝百姓，即在高壓釜中，在一定時(shí)間內(nèi)况木，通過(guò)高壓將物理發(fā)泡劑在預(yù)定溫度下浸漬進(jìn)入基體樹(shù)脂的細(xì)小粒料之中垒拢，然后冷卻體系溫度至室溫，即得到可發(fā)性珠粒火惊。使用時(shí)求类，先在一定的發(fā)泡溫度下，利用水蒸氣或熱空氣使可發(fā)性珠粒預(yù)發(fā)泡一下屹耐，得到綠豆大小預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性珠粒尸疆。在制備制品時(shí)，將預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性珠粒放入模具中加熱张症、減壓，使預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性塑料珠粒進(jìn)一步膨脹并相融合鸵贬，形成預(yù)定形狀的發(fā)泡材料俗他，即稱(chēng)為可發(fā)性珠粒模塑成型。由于都是采用物理發(fā)泡劑阔逼，因而發(fā)泡倍率較大兆衅。三、擠出發(fā)泡成型將塑料與發(fā)泡劑(物理或化學(xué))分別加入擠出機(jī)的不同位置，高壓下在擠出機(jī)中熔融形成均勻的溶液羡亩，然后在口模處突然泄壓摩疑、發(fā)泡、冷卻畏铆，制成板材雷袋、片材甚至管材等。在擠出發(fā)泡過(guò)程中辞居，發(fā)泡劑在高壓狀況下必須與塑料形成均勻的溶液楷怒，并在口模處瞬間泄壓、發(fā)泡瓦灶、冷卻鸠删、形成發(fā)泡材料，不可能借助固相或者結(jié)晶的約束力贼陶，故而對(duì)塑料的熔體強(qiáng)度要求很高刃泡，特別需要熔體在拉伸過(guò)程中具有較強(qiáng)的應(yīng)變硬化的性能，因此發(fā)泡難度較大碉怔。四烘贴、注塑發(fā)泡成型注塑發(fā)泡材料是發(fā)展相對(duì)較晚的一種發(fā)泡材料，主要因?yàn)閭鹘y(tǒng)注塑工藝與發(fā)泡必備條件之間存在矛盾眨层。當(dāng)今的注塑發(fā)泡材料僅限于發(fā)泡倍率很低的制品庙楚，甚至于發(fā)泡并非是主要目的，而僅僅為了減小注塑制品的收縮率與變形趴樱，特別是在托盤(pán)馒闷，支架等大型制品的注塑中。聚賽龍公司通過(guò)配方的優(yōu)化設(shè)計(jì)叁征、精準(zhǔn)的加工工藝纳账、特殊的螺桿組合及配混工藝研制的可微發(fā)泡改性PA6區(qū)別于普通可微發(fā)泡改性PA材，使其在高表面要求捺疼、發(fā)泡效率及穩(wěn)定性上具備優(yōu)勢(shì)疏虫，使其能夠滿(mǎn)足大型微發(fā)泡汽車(chē)注塑件。