象山優(yōu)質MPP板材價格
發(fā)布時間:2023-01-13 01:20:08象山優(yōu)質MPP板材價格
摘要:利用化學改性非交聯(lián)法和單螺桿擠出機炼幔,采用一步法擠出工藝研制了汽車內飾用聚丙烯(PP)微發(fā)泡料秋茫。以均聚PP和共聚PP為基礎樹脂,考察了影響PP發(fā)泡的主要因素(如引發(fā)劑乃秀、發(fā)泡劑的用量肛著、擠出溫度等)。結果表明跺讯,具有良好性能的PP微發(fā)泡專用料的配方(質量份數(shù)):均聚PP為40.00份策泣,共聚PP為60.00份,過氧化二特丁烷為0.18份抬吟,過氧化二異丙苯為0.02份,改性劑為0.50份统抬,碳酸鈣為0.50份火本,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聪建,泡孔密度可達個/cm3钙畔。關鍵詞: 聚丙烯 微發(fā)泡 汽車內飾件 專用料 聚丙烯(PP)發(fā)泡材料具有質輕、耐高溫金麸、綠色環(huán)保擎析、易注射成型、成型周期短和成本低等優(yōu)點挥下。隨著汽車輕量化的發(fā)展揍魂,PP發(fā)泡材料在汽車內飾件上的應用越來越多。普通 PP發(fā)泡制品表觀質量不理想棚瘟,僅適用于需表面附皮的高端車现斋,汽車用PP發(fā)泡材料主要為質量更好的 化學微發(fā)泡材料[1-3]≠苏海化學微孔發(fā)泡材料的泡孔是直徑為十幾到數(shù)十微米庄蹋,封閉微孔泡以小于50μm 為佳瞬内。目前國內行業(yè)實際生產水平大多在80~350μm,國外也只有美國限书、意大利虫蝶、日本等少數(shù)幾個國家能生產。本工作利用化學改性非交聯(lián)法倦西,以均聚PP和共聚PP共混物為基礎樹脂能真,采用一步法工藝研制出了性能符合相關指標要求的汽車內飾件用 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调限,泡孔密度可達個/cm3舟陆。聚丙烯微孔發(fā)泡1 試驗部分1.1 主要原料 均聚PP(記作 PP1),熔體流動速率(MFR)為3.0g/(10min)耻矮,中國石化齊魯分公司秦躯;共聚PP(記作PP2),MFR為2.0g/(10min)裆装,中國石化齊魯分公司踱承;抗氧劑,168和1010哨免,上海汽巴高橋化學有限公司茎活;過氧化二特丁烷(DBP),過氧化二特丁烷(DBP)琢唾,過氧化二異丙苯(DCP)载荔,二乙烯基苯,偶氮二甲酰胺(發(fā)泡劑AC)采桃,液體石蠟懒熙,江蘇強盛功能化學股份有限公司;發(fā)泡改性劑DMS-10普办,自制工扎。1.2 儀器設備 RC300C型轉矩流變儀,德國HAAKE公 司衔蹲;CMT450料試驗 機肢娘,天水三斯有限公司;∮25單螺桿擠出機舆驶,德國BRABENDER公司橱健;AH-2奧林巴斯顯微鏡,日本奧林巴斯公司沙廉。1.3 試樣制備工藝 混料:將樹脂畴博、過氧化物、改性劑蓝仲、抗氧劑俱病、成核劑和發(fā)泡劑按配比稱量官疲,投入10L高速攪拌機,低速混合1min亮隙,高速混合2min出料途凫,料溫不 高于50℃。擠出發(fā)泡:擠出機設置溫度180~200℃溢吻,機頭溫度195℃维费,距機頭30cm 處加壓輥將發(fā)泡片壓平,取樣待用促王。1.4 測試表征拉伸強度按照GB/T1040.3—2006測試犀盟,采用4型試樣,拉伸速度為50mm/min蝇狼;彎曲強度和彎曲模量按GB/T9341—2000測試阅畴,寬度25mm;沖擊強度按GB/T1843—2008測試迅耘;表觀密度按GB/T6343—2009測試贱枣;泡孔密度按 照參考文獻[4]所述方法測試。2 結果與討論.1 引發(fā)劑的選擇以PP1/PP2質量 比2/3共混物做基礎樹脂颤专,DBP和DCP不同配比的混合物0.2份做引發(fā)劑纽哥,測試體系的熔體強度和觀察發(fā)泡片質量,結果見表1栖秕。表1春塌,DBP/DCP對發(fā)泡片表面質量的影響 注:擠出口模厚度0.6mm,寬度50mm簇捍。由表1看出摔笤,DBP和DCP都能提高PP熔體強度,但片材表面和泡孔均勻性不同垦写,隨DCP含量增加,擠出片材表面質量變差彰触,泡孔變得不均勻梯投;DCP雖有利于提高熔體強度,但比例不宜過大况毅,以不超過引發(fā)劑總質量分 數(shù)20%為宜分蓖。這是由于DCP分解溫度低于PP加工溫度,擠出反應時尔许,DCP和PP還沒有完全混合均勻就大量分解么鹤,短時間內產生大量PP自由基,導致 PP部分交聯(lián)味廊,形成局部高強度熔體蒸甜,熔體強度的不均勻性導致發(fā)泡不均勻棠耕,形成凹凸不平的表面。以PP1/PP2質量比2/3共混物做基礎樹脂柠新,選取 DBP/DCP質量比90/10窍荧,考察引發(fā)劑用量和發(fā)泡性能的關系,結果見圖1恨憎。1 引發(fā)劑含量與發(fā)泡性能關系由圖1可看出蕊退,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憔恳;而發(fā)泡材料表觀密度逐漸降低瓤荔,因此總引發(fā)劑含量不宜低于0.15份。這是由于當引發(fā)劑含量低時钥组,引發(fā)劑濃度不足输硝,PP接枝率不高,熔體強度不足者铜,難以包裹住氣體腔丧,泡孔較大,并有部分泡孔破裂作烟,導致發(fā)泡片密度較高愉粤;隨引發(fā)劑含量增加,PP接枝程度提高拿撩,熔體強度相應增加衣厘,氣泡在膨脹過程中,泡壁不易破裂压恒,形成致密均勻的泡孔影暴,單位體積泡孔數(shù)量增加,材料密度下降探赫;隨引發(fā)劑含量進一步提高型宙,熔體強度高于氣泡膨脹的動力,使氣泡不能充分膨脹伦吠,導致發(fā)泡片密度略有提高妆兑。.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系。由圖2看出毛仪,起初隨發(fā)泡劑AC含量的增加搁嗓,發(fā)泡材料表觀密度降低,泡孔密度提高箱靴,這是由于發(fā)泡劑分解產生的氣體隨其用量增加而增加腺逛,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。但在發(fā)泡劑含量增加到0.5份時衡怀,發(fā)泡材料表觀密度反而回升棍矛,泡孔密度下降安疗。這是由于隨發(fā)泡劑含量的進一步提高,熔體中氣體含量過多茄靠,氣泡膨脹加劇茂契,導致部分泡孔破裂合并,氣體溢出慨绳,于是發(fā)泡材料表觀密度又提高掉冶,泡孔密度下降。由圖2還可看出脐雪,發(fā)泡劑的合適用量為0.3~0.5份厌小。
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聚丙烯是丙烯加聚反應而成的聚合物。系白色蠟狀材料战秋,外觀透明而輕璧亚。密度為0.89~0.91g/cm3,易燃脂信,熔點165℃癣蟋,在155℃左右軟化,使用溫度范圍為-30~140℃狰闪。在80℃以下能耐酸疯搅、堿、鹽液及多種有機溶劑的腐蝕埋泵,能在高溫和氧化作用下分解幔欧。聚丙烯廣泛應用于服裝、毛毯等纖維制品丽声、醫(yī)療器械礁蔗、汽車、自行車雁社、零件浴井、輸送管道、化工容器等生產霉撵,也用于食品磺浙、藥品包裝。產品簡介特性聚丙烯簡稱PP喊巍,是一種無色、無臭箍鼓、無毒崭参、半透明固體物質。聚丙烯(PP)是一種性能優(yōu)良的熱塑性合成樹脂款咖,為無色半透明的熱塑性輕質通用塑料何暮。具有耐化學性奄喂、耐熱性、電絕緣性海洼、高強度機械性能和良好的高耐磨加工性能等跨新,這使得聚丙烯自問世以來,便迅速在機械坏逢、汽車域帐、電子電器、建筑是整、紡織肖揣、包裝、農林漁業(yè)和食品工業(yè)等眾多領域得到廣泛的開發(fā)應用浮入。近年來龙优,隨著我國包裝、電子事秀、汽車等工業(yè)的快速發(fā)展彤断,極大地促進了我國工業(yè)的發(fā)展。而且因為其具有可塑性易迹,聚丙烯材料正逐步替代木制產品宰衙,高強度韌性和高耐磨性能已逐步取代金屬的機械功能。另外聚丙烯具有良好的接枝和復合功能赴蝇,在混凝土菩浙、紡織、包裝和農林漁業(yè)方面具有巨大的應用空間句伶。小鼠以8g/kg劑量灌胃1~5次劲蜻,未引起明顯中毒癥狀。大鼠吸入聚丙烯加熱至210~220℃時的分解產物30次考余,每次2h先嬉,出現(xiàn)眼粘膜及上呼吸道刺激癥狀。與聚乙烯相同禁止用其再生制品盛裝食品楚堤。發(fā)展簡史1954年G·納塔首先將丙烯聚合成聚丙烯(采用鋁鈦的氯化物做催化劑)疫蔓,并創(chuàng)立了定向聚合理論,引起了人們的關注身冬。1957年意大利的蒙特卡提尼公司和美國赫克勒斯(Hecules)公司分別建立了6000t/a和9000t/a的聚丙烯生產裝置衅胀。20世紀60年代后期到70年代中期聚丙烯進入了大發(fā)展時期。80年代至今酥筝,聚丙烯產量在合成樹脂中居于前列滚躯,現(xiàn)在僅低于聚乙烯,居第2位。中國于1962年開始研究聚丙烯生產工藝掸掏。從20世紀80年代開始茁影,聚丙烯在中國發(fā)展迅速。我國引進了一些先進的關于聚丙烯生產技術和生產設備丧凤,先后建立了燕山募闲、揚子、遼陽等一批大中型聚丙烯生產設施愿待,各地也興建了大量小型散裝聚丙烯生產設施浩螺,并對緩解供需矛盾起到了一定的作用。生產規(guī)模的大幅度增加呼盆,促使我國聚丙烯樹脂生產進入了快速發(fā)展階段年扩。2012年,我國PP生產能力達到1296.7萬t访圃。2015年厨幻,我國PP產能為2013萬噸/年。聚丙烯微孔發(fā)泡需現(xiàn)狀由于我國聚丙烯的供需差距較大腿时,近年來况脆,大多數(shù)新的大型煉油、乙烯聯(lián)產項目和煤烯烴項目都配備了聚丙烯裝置批糟,因此格了,未來中國聚丙烯產能將大幅增加。同時徽鼎,還需要考慮那些小型的落后聚丙烯安裝技術盛末,尤其是間歇式小體法裝置將被逐步淘汰,估計等到2025年聚丙烯在我國的生產能力將達到更高的水平否淤。隨著中國經濟快速發(fā)展悄但,對各種化工原料的需求不斷增加,導致了對聚丙烯的消耗量達到有史以來高水平石抡,因此我國將成為世界上聚丙烯消費國家檐嚣。2003年,我國聚丙烯的消耗量已經達到532萬噸啰扛;2007年率先達到1000萬噸嚎京;2008年受金融危機影響,略降至1079萬噸隐解;目前(2018年)鞍帝,在基礎設施投資和國內需求的推動下,增長至1232萬噸煞茫。生產工藝聚丙烯樹脂是四大通用型熱塑性樹脂(聚乙烯帕涌、聚氯乙烯岩臣、聚丙烯、聚苯乙烯)之一宵膨,以丙烯為原料,乙烯為共聚單體通過聚合反應生產制得炸宵。聚丙烯的生產工藝主要經歷了溶劑法辟躏、溶液法,液相本體法(含液相氣相組合式)和氣相法幾個發(fā)展階段土全。世界上用于生產聚丙烯的工藝方法按類別劃分主要有以下幾大類:溶劑法捎琐、溶液法,液相本體法(含液相氣相組合式)和氣相法裹匙。各工藝特點簡介如下:溶劑聚合法溶劑法(又稱漿液法或泥漿法瑞凑、淤漿法)是早采用的聚丙烯生產工藝,但由于有脫灰和溶劑回收工序概页,流程長籽御,較復雜等缺點,隨著催化劑研究技術的進步惰匙,從八十年代起技掏,溶劑法已趨于停滯狀態(tài),逐漸為液相本體法所取代项鬼。工藝特點:(1)丙烯單體溶解在惰性液相溶劑中(如乙烷中)哑梳,在催化劑作用下進行溶劑聚合,聚合物以固體輸粒狀態(tài)懸浮在溶劑中绘盟,采用釜式攪拌反應器鸠真;(2)有脫灰和溶劑回收工序,流程長龄毡,較復雜吠卷,裝置投資大,能耗高稚虎。但生產易控制撤嫩,產品質量好;(3)以離心過濾方法分離聚丙烯顆粒再經氣流沸騰干燥和擠壓造粒蠢终。溶液聚合法工藝特點:(1)使用高沸點直鏈烴作溶劑序攘,在高于聚丙烯熔點的溫度下操作,所得聚合物全部溶解在溶劑中呈均相分布寻拂;(2)高溫氣提方法蒸發(fā)脫除溶劑得熔融聚丙烯程奠,再擠出造粒得料產品;(3)生產廠家只有美國柯達公司一家祭钉。相本體法含液相氣相組合式瞄沙,液相本體法聚丙烯生產工藝是聚丙烯生產中后期發(fā)展起來的新工藝。該生產工藝是聚丙烯1957年開始工業(yè)化生產七年之后問世的。采用液相本體法生產聚丙烯距境,是在反應體系中不加任何其他溶劑申尼,將催化劑直接分散在液相丙烯中進行丙烯液相本體聚合反應。聚合物從液相丙烯中不斷析出垫桂,以細顆粒狀懸浮在液相丙烯中师幕。隨著反應時間的增長,聚合物顆粒在液相丙烯中的濃度增高诬滩。當丙烯轉化率達到一定程度時霹粥,經閃蒸回收未聚合的丙烯單體,即得到粉料聚丙烯產品疼鸟。這是一種比較簡單和先進的聚丙烯工業(yè)生產方法后控。液相本體法工藝代表著八十年代國際上聚丙烯生產的新技術、新水平空镜。工藝特點:(1)系統(tǒng)中不加溶劑浩淘,丙烯單體以液相狀態(tài)在釜式反應器中進行液相本體聚合,乙烯丙烯在流化床反應器中進行氣相共聚吴攒;(2)流程簡單馋袜,設備少、投資省舶斧,動力消耗及生產成本低欣鳖;(3)均聚采用釜式攪拌反應器(Hypol工藝),或環(huán)管反應器(Spheripol工藝)茴厉,無規(guī)共聚和嵌段共聚均在攪拌式流化床中進行泽台。采用液相本體法的典型代表是BASELL公司的Spherizone液相本體法工藝。Spherizone是一種氣相循環(huán)技術矾缓,采用齊格勒-納塔催化劑怀酷,可生產出保持韌性和加工性能同時又具有高結晶度、剛性和更加均一的聚合體嗜闻。它可在單一反應器中制得高度均一的多單體樹脂或雙峰均聚物蜕依。Spherizone循環(huán)反應有二個互通的區(qū)域,不同的區(qū)域起到由其它工藝的氣相和液相環(huán)管反應器所起的作用琉雳。這兩個區(qū)域能產生具有不同相對分子質量或單體組成分布的樹脂样眠,擴大了聚丙烯的性能范圍。該工藝的核心設備為MZCR(多區(qū)循環(huán)反應器系統(tǒng))反應器R230系統(tǒng)翠肘。該反應器由提升管和下降管兩部分組成檐束。在提升管內聚合物通過反應氣體向上吹,形成流化束倍,并送入下降管的上部經過旋風分離器后被丧,粉料在收集在下降管內盟戏。反應氣體由離心式壓縮機通過外部的管線循環(huán),反應熱依靠在外部循環(huán)管線上的循環(huán)器冷卻器來移出甥桂。反應器產品通過安裝在下降管下部的閥門排出柿究。排出的粉料經過高壓和低壓脫氣后,在生產均聚物和無規(guī)共聚物時黄选,直接進行汽蒸和干燥笛求,得到粉料產品。生產抗沖產品時糕簿,經過高壓脫氣后的粉料排入氣相流化床反應器。該反應器仍采用Spheripol II氣相反應器系統(tǒng)狡孔。共聚反應器為立式圓筒式容器懂诗,上、下為球形封頭苗膝,下部為沸騰床殃恒,主體材料為不銹鋼,內表面拋光辱揭。該工藝目前單線大生產能力已達45萬噸/年离唐。MZCR(多區(qū)循環(huán)反應器)抗沖共聚產品的乙烯含量可高達 22%(橡膠含量大于40%),還可生產含乙烯和丁烯-1的三元共聚產品问窃。氣相本體法工藝特點:(1)系統(tǒng)不引入溶劑亥鬓,丙烯單體以氣相狀態(tài)在反應器中進行氣相本體聚合;(2)流程簡短域庇,設備少嵌戈、生產安全,生產成本低听皿;(3)聚合反應器有流化床(聯(lián)碳/殼牌UNIPOI工藝)熟呛、立式攪拌床(巴斯Novolen工藝)及臥式攪拌床(阿莫科/埃爾帕索工藝)。采用氣相本體法的典型代表是DOW化學公司Unipol氣相工藝尉姨。Unipol氣相聚丙烯工藝是美國聯(lián)碳公司(UCCP)和殼牌公司于二十世紀八十年代開發(fā)的一種氣相流化床聚丙烯工藝庵朝,是將應用在聚乙烯生產上的流化床工藝移植到聚丙烯生產中,并獲得成功又厉。該工藝采用高效催化劑體系九府,主催化劑為高效載體催化劑,助催化劑為三乙基鋁覆致、給電子體昔逗。UNIPOL工藝具有簡單、靈活篷朵、經濟和安全的特點勾怒;該工藝只用很少的設備就能生產出包括均聚物婆排、無規(guī)共聚物和抗沖共聚物在內的全范圍產品,可在較大操作范圍內調節(jié)操作條件而使產品性能保持均一笔链。因為使用的設備數(shù)量少而使維修工作量小段只,裝置的可靠性提高。由于流化床反應動力學本身的限制鉴扫,加上操作壓力低使系統(tǒng)中物料的貯量減小赞枕,使得該工藝比其它工藝操作安全,不存在事故失控時設備超壓的危險坪创。此工藝沒有液體廢料排出炕婶,排放到大氣的烴類也很少,因此對環(huán)境的影響非常小莱预,與其它工藝相比柠掂,該工藝更容易達到環(huán)保、健康和安全的各種嚴格規(guī)范依沮。該工藝的另一顯著特點是可以配合超冷凝態(tài)操作涯贞,即所謂的超冷凝態(tài)氣相流化床工藝(SCM)。該技術通過將反應器內液相的比例提高到45%危喉,可使現(xiàn)有的生產能力提高200%宋渔。由于液體含量多少不是流化床不穩(wěn)定、形成聚合物結塊的基本因素辜限,因此該技術關鍵的操作變量是膨脹床的密度及膨脹松密度與沉降松密度的比例皇拣。由于超冷凝態(tài)操作能夠有效地移走反應熱,它能使反應器在體積不增加的情況下提高2倍以上的生產能力薄嫡,對于投資的節(jié)省是非成蟠牛可觀的∑褡抗沖共聚產品的乙烯含量可高達17% (橡膠含量大于30%)的抗沖共聚產品态蒂。該工藝的核心設備為氣相流化床反應器、循環(huán)氣壓縮機费什、循環(huán)氣冷卻器和擠壓造粒機組钾恢。流化床反應器是空心式容器,其頂部帶有擴大段鸳址,底部帶有分布器瘩蚪,一反應器操作壓力為3.5MPaG,溫度67℃稿黍,第二反應器操作壓力為2.1MPaG疹瘦,溫度70℃;循環(huán)氣壓縮機為單級巡球、恒速言沐、離心式壓縮機邓嘹。聚丙烯PP改性針對聚丙烯在低溫下的抗沖擊性能差、耐候性不佳险胰、表面裝飾性差以及在電汹押、磁、光起便、熱棚贾、燃燒等方面的功能性與實際需要的差距,對聚丙烯加以改性榆综,成為當前塑料加工發(fā)展為活躍的妙痹,取得成果為豐盛的領域。
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近年來綜合性能優(yōu)異鼻疮、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”怯伊,是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種。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陋守,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,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)化和強化技術利赋。合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類水评。化學發(fā)泡劑存在化學殘留媚送、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中燥,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,烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全塘偎。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑疗涉,超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術作為綠色制造技術,已被工信部列入我國優(yōu)先發(fā)展的產業(yè)關鍵共性技術吟秩,而且CO2進入聚合物后會引起熔點咱扣、表面張力和黏度下降、結晶行為改變等一系列變化涵防,可以制備微孔甚至納米泡孔材料闹伪。聚丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結晶聚合物,低溫固態(tài)發(fā)泡受結晶限制壮池,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偏瓤,可操作窗口窄。因此椰憋,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厅克。為了攻克這一難題,趙玲團隊聯(lián)合無錫會通橙依、中石化北化院证舟、浙江新恒泰硕旗、鎮(zhèn)海煉化等單位,在合適物料體系褪储、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)化卵渴、強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)化構建流場結構實現(xiàn)高效規(guī)模制備”三大技術創(chuàng)新鲤竹。趙玲介紹浪读,在低于流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡,既可突破結晶的制約辛藻,又能保證發(fā)泡材料微孔結構和外形尺寸穩(wěn)定成型碘橘。基于這一發(fā)泡機制吱肌,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)泡專用料痘拆,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。CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率氮墨,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)泡纺蛆、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规揪、溫度場和速度場桥氏,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。利用上述創(chuàng)新技術猛铅,項目團隊建設了2套年產3萬立方米模壓發(fā)泡裝置字支,實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的領先制造;新建了4套、優(yōu)化改造了3套年產4萬~6萬立方米的釜壓發(fā)泡裝置奸忽,生產效率提高25%堕伪,成品率提高到99%以上,發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產栗菜,2016~2018年新增產值3.31億元欠雌、利稅1.09億元。此外疙筹,該團隊已獲得授權發(fā)明專利8件桨昙、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。趙玲表示腌歉,超臨界CO2模壓發(fā)泡技術通用性強蛙酪,除聚丙烯外,還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產翘盖,多種熱塑性聚合物及其復合材料的中試已經完成桂塞。采用該技術生產的聚丙烯發(fā)泡專用料,除可應用于汽車零部件和內飾馍驯、緩沖包裝等傳統(tǒng)領域阁危,還可滿足兒童玩具玛痊、食品、醫(yī)療狂打、家居用品等領域對綠色材料的需求擂煞。由于微孔賦予了聚丙烯獨特的性能,聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應用于更多的新興領域趴乡,如新能源汽車動力電池墊片对省、5G通信微波中繼天線罩、高檔汽車音響振膜晾捏、防彈衣背板等蒿涎。
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什么是MPP?MPP又名微孔發(fā)泡聚丙烯惦辛,是特指泡孔尺寸小于100微米的聚丙烯多孔發(fā)泡材料(更嚴格地定義是泡孔尺寸小于10微米劳秋,泡孔密度大于10的9次方個/cm3)。由于材料內部大量微米級泡孔的存在胖齐,MPP具有優(yōu)異的減震玻淑、緩沖、隔熱和吸聲等性能呀伙,可廣泛應用于包裝补履、交通工具、箱包区匠、體育器材等領域干像,是傳統(tǒng)EVA帅腌、PU驰弄、PS發(fā)泡材料、EPE和EPP的佳替代物速客。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度聚丙烯(high melt strength PP)戚篙。通用的PP由于其是線性的半結晶聚合物,加工窗口較窄溺职,且難以得到封閉的泡孔結構岔擂。性能與應用應用超臨界二氧化碳技術(supercritical carbon dioxide) 制備MPP,在高溫高壓下將二氧化碳氣體導入聚丙烯材料基體浪耘,并誘導其成核乱灵、發(fā)泡,形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料七冲。發(fā)泡過程清潔無污染痛倚,發(fā)泡制品衛(wèi)生環(huán)保。發(fā)泡過程PP材料未發(fā)生交聯(lián)澜躺,因此可回收循環(huán)使用蝉稳。聚丙烯(PP)本身是無毒材料抒蚜,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)療器械耘戚、食品等包裝材料衛(wèi)生等級要求較高的領域嗡髓。也可應用于兒童拼圖、玩具等對產品健康要求較高的領域收津,代替常用的由AC發(fā)泡劑制造的交聯(lián)PE泡沫饿这,EVA泡沫。 PP是半結晶聚合物朋截,其熔點一般150~170℃蛹稍。相比于耐溫只有70~80℃的PE、PS部服、PU發(fā)泡材料唆姐,MPP的使用溫度可達120℃,因此MPP特別適合高溫包裝廓八、高溫保溫等領域奉芦。MPP集增強、隔熱和降噪為一體剧蹂,也特別適用于對材料輕量化要求較高的領域声功,如汽車、軌道交通宠叼,船舶先巴,風機葉片等。輕質高強的MPP厚板作為結構泡沫使用冒冬,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結構泡沫如PVC/PU互穿結構泡沫伸蚯、PET結構泡沫等,特別是作為三明治夾芯復合材料的芯材使用简烤。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(或表觀密度)下剂邮,由于泡孔較小,微孔發(fā)泡材料的機械性能損失較小横侦。這意味著使用MPP可以更加節(jié)約材料挥萌,更加降低制品重量和體積。(2) 由于泡孔尺寸在1-100μm之間可控枉侧,MPP可以被剖切成厚度小于0.1mm的超薄片材引瀑,而片材表面不會穿孔,可應用于微電子器件的包裝(3) 由于表面大量微米級泡孔的存在榨馁,MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板憨栽,提高漫反射率。(4) 微米尺度的泡孔有效降低了泡孔內氣體的對流,從而有效降低了由空氣對流引起的熱傳遞徒像。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有較低的黍特、依賴于泡孔結構的長期穩(wěn)定的低導熱系數(shù)。(5) 輕質高強的MPP片材適合于作為揚聲器振膜使用锯蛀。(6) 同樣由于其微米尺度的泡孔灭衷,MPP具有極佳的表面保護性能,可應用于液晶面板等防護性要求較高的包裝領域旁涤。 MPP的阻燃著下游應用范圍的不斷擴大以及性能要求的提升翔曲,對MPP阻燃要求日益劇增,巴斯夫BASF無鹵阻燃劑Flamestab?NOR116在MPP中添加量非常低劈愚,添加1%即可達到UL94 VTM-2阻燃等級瞳遍,對材料的物理性能及發(fā)泡性能幾乎不影響,NOR116除優(yōu)異的阻燃效果外菌羽,它還有出色的光和熱穩(wěn)定性掠械,以及不與酸性環(huán)境以及含鹵阻燃劑中的酸性成份發(fā)生反應的優(yōu)點。MPP的光老化MPP是一款容易受光老化的產品注祖,巴斯夫光穩(wěn)定劑Tinuvin? XT55在MPP微孔發(fā)泡聚丙烯上能夠達到非常高效的光老化猾蒂,延長MPP長時間在戶外暴曬的時間,防止材料老化降解是晨; BASF Tinuvin? XT55除了優(yōu)異的光老化外肚菠,同時還具有形態(tài)顆粒化罩缴,加工方便蚊逢,潔凈,無粉塵污染等特點箫章。
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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烙荷,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炉抒,目前在汽車零部件應用上備受青睞奢讨。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)狀稚叹,詳細介紹了薄壁注塑焰薄、物理發(fā)泡、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扒袖,并展望了PP-LGF在儀表板上的應用前景塞茅。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來,隨著我國經濟的不斷發(fā)展季率,汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展野瘦。然而,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)境污染鞭光,已經成為汽車行業(yè)的研究熱點吏廉,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]惰许。運用復合材料來部分取代車身結構件及內席覆、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法。在眾多的復合材料中汹买,長玻纖增強聚丙烯材料(PP-LGF)以其低廉的價格佩伤、優(yōu)良的力學性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞。與短玻纖增強聚丙烯材料(PP-SGF)相比晦毙,PPLGF在強度生巡、剛度、翹曲度见妒、耐疲勞孤荣、缺口沖擊強度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢,因此须揣,使用PP-LGF生產的汽車零部件可進一步實現(xiàn)重量及成本的降低垃环。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,即熔融浸漬返敬、溶液浸漬遂庄、粉末浸漬、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝[2]劲赠,而在汽車零部件領域主要應用的為熔融浸漬法涛目。熔融浸漬法生產的PP-LGF粒子的長度一般為8mm~15mm,其中玻纖的含量可達20%~60%凛澎,粒子中玻纖的保留長度可達1mm~3mm,如圖1所示霹肝,相較于玻纖保留長度僅為0.2mm~0.4mm的PP-SGF材料,PPLGF因其內部纖維構成的三維網絡結構塑煎,可保證產品具有更優(yōu)的力學性能沫换、抗沖擊性能、耐蠕變性能等特點最铁,更加適合應用于汽車領域對結構性能要求較高的零部件讯赏。此外,如表1所示冷尉,隨著纖維含量的增加漱挎,PP-LGF的性能也隨之提高。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雀哨,為提升汽車內飾的感知質量磕谅,中私爷、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膊夹。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件衬浑,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放刨,目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料嚎卫,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宏榕,可提升儀表板吸能性能拓诸,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麻昼,推動汽車內飾輕量化奠支。以下將從PP-LGF應用于儀表板上的薄壁注塑、物理發(fā)泡抚芦、化學發(fā)泡三種成型工藝方面倍谜,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叉抡,在模具中進行加工的一種成型方法尔崔,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左右褥民,整體減重可達約25%季春。該工藝的投入成本較低,重量優(yōu)勢明顯消返。目前载弄,該工藝在國內和國外合資品牌中,如吉利撵颊、大眾宇攻、上汽、福特等均有應用倡勇,一般選擇PPLGF20材料逞刷,設計的產品壁厚一般為2.2mm~2.5mm。然而妻熊,薄壁注塑工藝也存在兩點問題夸浅,首先是該工藝的模具成本較高,使用薄壁注塑固耘,成型模具需要采用熱流道設計题篷,熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高词身。其次厅目,注塑工藝管控和注塑精度要求高,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损敷,尺寸穩(wěn)定性較差葫笼。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拗馒,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路星,并保持在高壓力下,然后诱桂,通過開關式射嘴射進溫度和壓力較低的模具型腔洋丐,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],該項技術早期由麻省理工學院發(fā)明挥等,1995年由美國Trexel公司將技術實現(xiàn)全球商品化友绝。MuCell 工藝優(yōu)勢為成型周期短、產品尺寸穩(wěn)定性好肝劲、翹曲低迁客、產品輕量化和工藝適用性廣。MuCell工藝使用超臨界流體辞槐,可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動性掷漱。泡孔成長壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段,縮短成型周期榄檬,同時卜范,可使壓力分布均勻,有效降低PPLGF產品內應力鹿榜,降低因長玻纖各項異性導致的產品翹曲先朦,增加產品的尺寸穩(wěn)定性。另外犬缨,泡孔填充可有效避免產品表面縮痕喳魏,微孔結構擴充,降低材料密度怀薛,產品重量減輕刺彩,較同材質實體,重量可降低5%~10%枝恋。目前创倔,福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應用了該工藝,骨架產品設計壁厚2.4mm焚碌,相較于實心材料重量降低了10%畦攘,此外,長城和大眾也有應用于此項技術十电。MuCell 工藝的缺點是一次性投入高知押,工藝難度大叹螟,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%時台盯,產品性能會下降10%左右罢绽,基本滿足性能要求,減重超過8%静盅,機械性能和耐熱老化性能急劇下降良价,不能滿足要求。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%~5%蒿叠。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)明垢,二者均是在注塑過程中,利用塑料粒子中加入的碳酸氫鈉和碳酸銨類的無機發(fā)泡劑市咽,受熱分解產生的二氧化碳等氣體袖外,使產品形成微孔發(fā)泡結構,以降低材料密度魂务,減輕產品重量[6]曼验。其中,core-back工藝因使用了二次開模粘姜,相較于模內化學發(fā)泡鬓照,發(fā)泡的倍率更高,產品中形成的泡孔數(shù)量更多孤紧,產品的減重比更大豺裆。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%左右号显,而core-back工藝可高達30%~50%臭猜,具體根據(jù)退模行程決定。同物理發(fā)泡工藝一樣押蚤,化學發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應用減重的同時蔑歌,減少產品翹曲變形,提升產品穩(wěn)定性揽碘,而且二次開模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件次屠。目前,寶馬5系已在儀表板骨架上應用了PP-LGF的core-back工藝雳刺,產品壁厚由初始1.8mm左右發(fā)泡到3.8mm劫灶,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)泡工藝掖桦。core-back工藝的缺點是發(fā)泡劑較貴本昏,開模的周期較長,模具成本也比模內發(fā)泡模具高枪汪,而且該工藝的技術難度較高涌穆,后期調試周期較長怔昨,產品的綜合成本較高。模內發(fā)泡工藝的缺點是發(fā)泡劑較貴蒲犬,產品的減重效果不是特別明顯朱监,減重效果低于薄壁注塑工藝岸啡,物理發(fā)泡工藝和core-back工藝原叮。圖2 二次開模發(fā)泡示意
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聚丙烯(PP)是輕的通用塑料,因其綜合性能優(yōu)異巡蘸,生產成本低奋隶,廣泛的用于家電、包裝悦荒、化工及汽車等領域唯欣,產量居于通用塑料的第2位;聚丙烯的缺點是低溫沖擊性能差搬味、易老化境氢,而且抗靜電性、耐候性和染色性差碰纬,因此材料界和產業(yè)界都很關注聚丙烯的改性萍聊。小編對聚丙烯幾個常見的改性方法進行簡單的介紹,希望能夠和同行進行交流悦析,互有助益寿桨。聚丙烯微孔發(fā)泡一、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强戴,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亭螟,無機納米例子改性是解決這一矛盾的方法之一。大粒徑填料改性聚合物相比骑歹,無機納米粒子填充改性的聚合物具有更加優(yōu)異的力學性能预烙。為了使無機納米粒子盡可能均勻的分散在聚合物基體中,需要對無機納米粒子進行表面改性道媚,經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默伍,充分發(fā)揮剛性無機粒子對聚合物的增強增韌作用。納米級別的碳酸鈣為例衰琐,用納米碳酸鈣能同時增強增韌也糊,且增韌效果比微米級碳酸鈣更好。同時研究發(fā)現(xiàn)羡宙,納米碳酸鈣的形態(tài)不同狸剃,復合材料的力學性能也大不一樣。立方形納米碳酸鈣有利于改善復合材料的沖擊性能狗热,而纖維狀納米碳酸鈣則能明顯改善材料的拉伸性能钞馁,納米碳酸鈣能使PP球晶明顯的細化虑省。二、聚丙烯微孔發(fā)泡材料聚丙烯材料進行微孔發(fā)泡改性的時候僧凰,它的強度不會降低探颈,原因很有趣,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训措,因為這種孔徑的存在伪节,鈍化了塑料中原有裂縫的尖端,且不會降低塑料的強度绩鸣。微孔發(fā)泡材料的韌性高怀大、疲勞壽命長、比強度高呀闻、熱穩(wěn)定性高化借、介電常數(shù)低。除此之外還有質輕捡多、隔熱蓖康、吸震、隔音垒手、價格低廉等特點蒜焊。因此,在汽車淫奔、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)展山涡。三、成核劑改性聚丙烯材料PP是一種不完全結晶的通用塑料唆迁,它的結晶速度較慢鸭丛,容易形成尺寸較大的球晶,導致制品的光澤度和透明改性差唐责,制品的外觀缺乏美感鳞溉,限制了其在透明包裝的日用品等領域的應用。利用成核劑改性聚丙烯鼠哥,是一種制備透明度高熟菲,力學性能優(yōu)異的聚丙烯材料的簡單有效的方法,因此在聚丙烯的改性當中被廣泛應用朴恳。PP透明成核劑目前常見的有滑石粉抄罕、二氧化硅、云母于颖、芳基磷酸鹽類等呆贿,一般來講,添加量不大于0.8%效果比較好,具體的應用要依據(jù)現(xiàn)場情況具體分析做入。四冒晰、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,尤其是在汽車用塑料中竟块,為了能夠更好的發(fā)揮纖維的增強作用壶运,在塑料中纖維長度要大于Lc,既臨界長度浪秘,Lc取值與塑料的種類有直接關系蒋情。如果纖維的長度小于Lc,其增強效果與一般的粉末填料區(qū)別不大秫逝。例如恕出,玻纖增強PP中询枚,玻璃纖維的臨界長度為3.1mm违帆,而在另外一種經過化學改性的PP中,Lc可能降到0.9mm以下金蜀。對于普通的短波纖增強塑料刷后,制品中的纖維長度一般只有0.2~0.6mm,限制了制成品性能的提高渊抄。而在長玻纖增強塑料部件中尝胆,玻璃纖維的殘留長度可以達到3mm以上,大大提高了制品的物理機械性能护桦。由于長玻纖增強熱塑性塑料制品中的纖維殘留長度較長含衔,它的沖擊強度比普通的纖維增強材料高了4倍左右;比強度(17.2%)更是比鋁材料(9.8%)都高二庵,此外贪染,這種材料的加工流動性好,制品外觀光亮催享、無塌坑等缺陷杭隙,制品的成型收縮率也小。