安徽專業(yè)MPP微孔發(fā)泡定制
發(fā)布時(shí)間:2023-02-08 01:19:47安徽專業(yè)MPP微孔發(fā)泡定制
聚丙烯(PP)珠粒發(fā)泡材料具有優(yōu)異的耐熱磁椒、隔音、抗沖擊以及耐化學(xué)腐蝕等性能玫芦,近年來被廣泛應(yīng)用在包裝浆熔、建筑、汽車等行業(yè)桥帆。PP在其熔點(diǎn)溫度附近的熔體強(qiáng)度會(huì)急劇下降医增,低熔體強(qiáng)度導(dǎo)致其難以得到好的泡孔結(jié)構(gòu),所以PP珠粒發(fā)泡的技術(shù)難度大老虫,目前只有少數(shù)國(guó)家掌握了PP珠粒發(fā)泡的技術(shù)叶骨,因此PP珠粒發(fā)泡的研究受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。文中從制備工藝祈匙、發(fā)泡裝備忽刽、性能改進(jìn)、表征方法等方面綜述了近年來國(guó)內(nèi)外PP珠粒發(fā)泡的研究動(dòng)態(tài)夺欲,并對(duì)該領(lǐng)域今后的研究方向進(jìn)行了展望聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯(PP)珠粒發(fā)泡材料具有質(zhì)輕跪帝、抗沖緩震、耐腐蝕些阅、隔熱隔音等優(yōu)良的特性伞剑,與傳統(tǒng)的直接成型工藝相比,PP珠粒發(fā)泡的優(yōu)勢(shì)在于它的自由成型性市埋,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黎泣,可以生產(chǎn)具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)以及高維尺寸精度的制品恕刘。早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的珠粒發(fā)泡產(chǎn)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)聘裁。其中雪营,EPP的熱穩(wěn)定性要優(yōu)于EPE,抗沖擊性能要優(yōu)于 EPS衡便,此外其耐老化献起、耐腐蝕性也非常優(yōu)異,是非常環(huán)保的材料镣陕,因此 EPP被廣泛應(yīng)用于包裝谴餐、建筑、汽車等行業(yè)呆抑,特別是在汽車行業(yè) 的需求增長(zhǎng)十分迅速岂嗓。鑒于世界各國(guó)對(duì)EPP材料研究的重視,本文從EPP的生產(chǎn)工藝鹊碍、裝備厌殉、性能改進(jìn)以及表征手段等方面介紹了近年來EPP的研究進(jìn)展與動(dòng)態(tài)。 聚丙烯發(fā)泡珠粒制備聚丙烯發(fā)泡機(jī)理 PP 珠粒發(fā)泡的機(jī)理為過飽和氣體法侈咕。如下圖所示公罕,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,然后通過快速卸壓或者溫度驟升造成熱力學(xué)的不穩(wěn)定來形成過飽和體系耀销,這個(gè)階段中PP基體與溶解在其中發(fā)泡劑發(fā)生相分離楼眷,氣泡開始成核并大量生長(zhǎng),穩(wěn)定后經(jīng)冷卻定型成為發(fā)泡珠粒熊尉。聚丙烯發(fā)泡珠粒的生產(chǎn)方法目前工業(yè)化生產(chǎn)EPP的工藝有2種:一種是反應(yīng)釜法罐柳,反應(yīng)釜法也是目前應(yīng)用廣泛的EPP的工業(yè)化生產(chǎn)工藝;另一種是擠出法工藝,相對(duì)于工藝成熟的反應(yīng)釜法而言狰住,擠出法目前工業(yè)化并不廣泛张吉。反應(yīng)釜法: 反應(yīng)釜法是將 PP 顆粒與助劑混合 造粒后放入反應(yīng)釜中,升高溫度并通入物理發(fā)泡劑使釜內(nèi)壓力升高催植,在一定的發(fā)泡溫度下保壓一段時(shí)間后打開泄壓閥門快速卸壓即得到發(fā)泡珠粒肮蛹。根據(jù)反應(yīng)釜 中分散介質(zhì)的不同,又可分為無水法與有水法2種:前者的反應(yīng)釜中不加入液體的分散介質(zhì)查邢,PP顆粒會(huì)堆積在一起使發(fā)泡劑難以均勻溶解到每個(gè)顆粒中蔗崎,所以為了使發(fā)泡劑更好地溶解,釜內(nèi)壓力一般需要在10MPa以上;后者是先將PP顆粒分散在水中扰藕,發(fā)泡劑能均勻溶解在PP 顆粒中缓苛,所需壓力約2~6MPa。反應(yīng)釜法的優(yōu)點(diǎn)是工藝條件容易控制、發(fā)泡倍率高未桥、泡孔結(jié)構(gòu)好笔刹、可二次發(fā)泡,缺點(diǎn)是間歇式生產(chǎn)導(dǎo)致成本較高冬耿。有專利介紹此生產(chǎn)工藝能夠生產(chǎn)密度低于 0.045 g/cm3舌菜、平均泡孔直徑為 200μm的EPP。這種方法是將尺寸均一的顆粒加入反應(yīng)釜中亦镶,升溫到稍低于發(fā)泡的溫度日月,保溫一段時(shí)間后再升溫到發(fā)泡溫度,繼續(xù)保溫一段時(shí)間缤骨,打開高壓釜放出分散體到大氣中爱咬,放出物料的同時(shí)繼續(xù)通入氮?dú)馐垢袎毫Ρ3衷诜懦鑫锪锨暗膲毫Α:髮⒌玫降陌l(fā)泡珠粒洗滌绊起、離心分離后在空氣中靜置老化精拟,這是目前工業(yè)化成熟的EPP生產(chǎn)工藝。改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)也能在一定程度上改善EPP的性能虱歪。Hossieny等采用 CO2為發(fā)泡劑用下圖中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備制備了 EPP蜂绎,該設(shè)備在反應(yīng)釜下端加裝了一個(gè)排料口模,卸壓時(shí)PP通過排料口模進(jìn)入收集裝置中笋鄙,實(shí)驗(yàn)研究了發(fā)泡過程中的泡孔形態(tài)與熔融师枣、結(jié)晶行為以及口模長(zhǎng)度對(duì)發(fā)泡倍率的影響。結(jié)果表明局装,由于熔融雙峰中的高溫熔融峰區(qū)域焓值的減少坛吁,增加飽和壓力會(huì)提高發(fā)泡珠粒的體積膨脹比劳殖,密度降低;而增加口模的長(zhǎng)度則會(huì)減小其體積膨脹比铐尚,密度增加。國(guó)內(nèi)武漢德冠新材科技有限公司開發(fā)出了實(shí)驗(yàn)室用商品化的釜壓發(fā)泡系統(tǒng)哆姻,發(fā)泡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分反應(yīng)釜與收集釜宣增,資料顯示能制備出發(fā)泡倍率8~60倍的發(fā)泡珠粒。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(shí)間也是研究的重點(diǎn)方向矛缨。丁杰等采用CO2 作發(fā)泡劑爹脾,用下圖中的無水法發(fā)泡裝置制備了小泡孔直徑為 9.55μm,泡孔密度小于1.5×109cm-3的EPP箕昭。其工藝改進(jìn)在于在降溫到發(fā)泡溫度的過程中保持釜內(nèi)飽和壓力不變灵妨,恒溫一段時(shí)間后再放出珠粒進(jìn)行冷卻,其PP的發(fā)泡溫度區(qū)間約50℃落竹,工藝流程時(shí)間約為 2.5 h泌霍。反應(yīng)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,所以其關(guān)鍵控制條件有反應(yīng)釜的溫度述召、壓力以及保壓時(shí)間等朱转,適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)保壓時(shí)間與增大壓力能有效促進(jìn)發(fā)泡劑的溶解蟹地。目前反應(yīng)釜法的工 藝已經(jīng)比較成熟,但其高成本也限制了 EPP 的廣泛應(yīng) 用藤为,探索新的生產(chǎn)工藝條件和生產(chǎn)裝備來降低其成本是今后研究所需解決的問題怪与。擠出法: 擠出法生產(chǎn)EPP是在傳統(tǒng)擠出發(fā)泡 裝置后連接一個(gè)水下切粒裝置,如下圖缅疟。PP顆粒與發(fā)泡劑等助劑經(jīng)過擠出機(jī)均勻混合后在口模出口處由于壓力驟降而發(fā)泡分别,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。擠出法可連續(xù)生產(chǎn)存淫、效率高茎杂、珠粒尺寸均勻,缺點(diǎn)是生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)難以控制纫雁,此外由于PP在溫度低于熔點(diǎn)時(shí)幾乎不流動(dòng)煌往,而當(dāng)溫度高于熔點(diǎn)后,熔體強(qiáng)度又急劇下降轧邪,所以適宜的發(fā)泡溫度區(qū)間很窄(約為4℃)刽脖,擠 出法對(duì) PP 的熔體強(qiáng)度要求較高,一般要用改性的熔體強(qiáng)度較高的 PP忌愚,這些缺點(diǎn)限制了擠出法的應(yīng)用與發(fā) 展曲管。擠出法生產(chǎn)是目前也有比較成熟的擠出法生產(chǎn)工藝。采用丁烷作發(fā)泡劑硕糊,高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)為原料院水,可以生產(chǎn)發(fā)泡倍率約60倍,直徑為3~5mm简十,密度為15~100kg/m3的EPP檬某,便由于后期成型蒸汽壓力較大,而大規(guī)模推廣受到限制螟蝙。在PP中加入無機(jī)填料能夠增強(qiáng) PP 的熔體強(qiáng)度恢恼,得到更好的泡孔結(jié)構(gòu),從而改進(jìn)EPP的性能胰默。Nofar等采用5%的超臨界CO2作發(fā)泡劑场斑,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),得 到了發(fā)泡倍率為20倍牵署,泡孔密度為108~109cm-3的發(fā)泡材料漏隐。實(shí)驗(yàn)表明,納米粘土的加入不但能夠顯著改善LPP的熔體強(qiáng)度奴迅,降低其擠出發(fā)泡的工藝難度青责,還能夠增加氣泡成核點(diǎn),誘導(dǎo)發(fā)生異相成核,從而得到泡孔密度爽柒、體積膨脹比都較大的 EPP哺窄。采用雙階擠系統(tǒng)能夠使PP與發(fā)泡劑得到更好的塑化與混合瘾英,此外還能夠更好的控制擠出發(fā)泡過程中各階段的溫度训堆,缺點(diǎn)是設(shè)備成本較高护蝶。Lee等采用下圖中的雙階擠出系統(tǒng),用不同劑量的超臨界 CO2(Wt=1%心墅、3%酿矢、5%)作發(fā)泡劑擠出發(fā)泡非交聯(lián)的HMSPP,研究表明怎燥,擠出發(fā)泡的倍率與熔體溫度呈“山”形關(guān)系瘫筐,此外終的泡孔密度與發(fā)泡倍率會(huì)隨著釋壓速率的增大而增加。另外铐姚,隨著CO2 注入量的增加策肝,聚丙烯發(fā)泡材料的體積膨脹比增加,但泡孔密度則是先增大后減小隐绵。擠出法生產(chǎn) EPP作為連續(xù)之众、高效的生產(chǎn)工藝,是今后 EPP生產(chǎn)的發(fā)展方向依许。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(qiáng)度的PP棺禾,此外新型物理發(fā)泡劑超臨界 CO2的應(yīng)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(shí)間峭跳,增加成核密度膘婶,得到微孔的發(fā)泡材料。其中超臨界CO2的實(shí)現(xiàn)條件(tc=30.98℃蛀醉,pc=7.4MPa)是接近聚丙烯發(fā)泡條件的超臨界流體發(fā)泡劑悬襟,此外其還具有無毒、不易燃滞欠、化學(xué)惰性等優(yōu)點(diǎn)古胆,近年來受到了廣泛的關(guān)注肆良,是替代傳統(tǒng)化學(xué)發(fā)泡劑的選擇筛璧。丙烯發(fā)泡珠粒改性 PP 泡沫材料由于使用場(chǎng)合的不同,對(duì)性能的要求也不同惹恃,例如包裝材料需要良好的抗沖緩震性能夭谤,建筑材料則需要良好的隔音、隔熱性能巫糙,而汽車部件則需要更好的剛性等朗儒,通常需要對(duì)EPP的性能進(jìn)行改進(jìn)來適 應(yīng)不同的需求。改進(jìn)EPP性能的方法有2種:一是改進(jìn)生產(chǎn)工藝,二是對(duì) PP 原料進(jìn)行改性醉锄。前者主要是通過改進(jìn)生產(chǎn)中的工藝流程乏悄、控制條件或者發(fā)泡裝備等來改進(jìn) EPP 的性能,這些手段可以有效地調(diào)節(jié) EPP 的結(jié)構(gòu)與形態(tài)恳不,有利于得到泡孔直徑更小檩小、發(fā)泡倍率越大的產(chǎn)品,但由于對(duì)材料本身的改變不大烟勋,所以對(duì) EPP力學(xué)性能的改善作用有限;而后者則是通過改性PP原料 進(jìn)而改進(jìn)終的 EPP 產(chǎn)品的性能规求,PP 的改性方法主要有化學(xué)交聯(lián)、物理共混卵惦、熔融支化等阻肿,通過對(duì)原料的改性,不但能夠提高其熔體強(qiáng)度沮尿、降低其發(fā)泡難度丛塌、得到更好的泡孔結(jié)構(gòu),同時(shí)也能有目的地改進(jìn)EPP的力學(xué)性能畜疾,所以 PP 的改性也是目前研究的熱門方向姨伤。為了提高EPP的發(fā)泡倍率與彈性、改善其緩沖性能庸疾,有企業(yè)改進(jìn)了釜壓生產(chǎn)工藝乍楚。首先在顆粒從反應(yīng)釜中放出之前提高釜內(nèi)的壓力,其次是將顆粒從反應(yīng)釜中放出的同時(shí)使其與飽和蒸汽充分接 觸;前者使顆粒的受力增加届慈,避免了顆粒在管道中粘結(jié)徒溪,此外反應(yīng)釜內(nèi)蒸汽的閃蒸作用有助于顆粒的進(jìn)一步膨脹,后者會(huì)使顆粒的冷卻速率變緩金顿,顆粒表面與內(nèi) 部充分冷卻凝固臊泌,提高珠粒的尺寸穩(wěn)定性。此工藝可以制備密度為 0.11~0.30g/cm3 揍拆,發(fā)泡倍率為30~60渠概,閉孔含量為90% ,泡孔尺寸為150~300μm的EPP嫂拴。將 PP 與無機(jī)物或者某些塑料基體共混是常用 的改性方法播揪,丁杰等研究了納米碳酸鈣的加入對(duì) EPP 的影響,納米碳酸鈣的比表面積大筒狠,在發(fā)泡過程在 能起到異相成核的作用猪狈,從而使 EPP 的泡孔密度增大,泡孔直徑減小;但同時(shí)也會(huì)使 PP 的發(fā)泡溫度區(qū)間 變窄辩恼。Zhang 等分別用 3 種多官能團(tuán)單體--己二醇二丙烯酸酯(HDDA)雇庙、三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC) 與季戊四醇四甲基丙烯酸酯(PETMA)來改性聚丙烯谓形,并用偶氮二甲酰胺(AC)作發(fā)泡劑發(fā)泡改性 PP。實(shí)驗(yàn) 表明三者都能使聚丙烯出現(xiàn)接枝或者交聯(lián)結(jié)構(gòu)從而增 強(qiáng)線性聚丙烯的熔體強(qiáng)度疆前,對(duì)比而言寒跳,HDDA 改性的聚丙烯發(fā)泡效果,其泡孔的結(jié)構(gòu)尺寸以及發(fā)泡倍率都較好竹椒。
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近年來綜合性能優(yōu)異冯袍、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)速度快的品種碾牌。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)康愤,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(qiáng)化技術(shù)舶吗。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類征冷。化學(xué)發(fā)泡劑存在化學(xué)殘留誓琼、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點(diǎn);物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對(duì)臭氧層有破壞作用检激,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,烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全腹侣。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑叔收,超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù),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)傲隶,而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)饺律、表面張力和黏度下降、結(jié)晶行為改變等一系列變化跺株,可以制備微孔甚至納米泡孔材料复濒。丙烯微孔發(fā)聚丙烯是結(jié)晶聚合物,低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制乒省,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)度不夠無法保持完整泡孔巧颈,可操作窗口窄。因此袖扛,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砸泛。為了攻克這一難題,趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無錫會(huì)通蛆封、中石化北化院唇礁、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位娶吞,在合適物料體系垒迂、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(qiáng)化和工程化等系列工作妒蛇,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(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)新机断。趙玲介紹,在低于流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡绣夺,既可突破結(jié)晶的制約吏奸,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√账#基于這一發(fā)泡機(jī)制奋蔚,他們開發(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)泡專用料,以及能改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑烈钞。CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率泊碑,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)毯欣,保證了均勻的壓力場(chǎng)馒过、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)酗钞。利用上述創(chuàng)新技術(shù)腹忽,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制造;新建了4套砚作、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)泡裝置窘奏,生產(chǎn)效率提高25%,成品率提高到99%以上葫录,發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)着裹,2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元、利稅1.09億元米同。此外求冷,該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件、實(shí)用新型專利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文窍霞。趙玲表示匠题,超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng),除聚丙烯外但金,還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn)韭山,多種熱塑性聚合物及其復(fù)合材料的中試已經(jīng)完成。采用該技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專用料冷溃,除可應(yīng)用于汽車零部件和內(nèi)飾钱磅、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域,還可滿足兒童玩具似枕、食品盖淡、醫(yī)療、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求凿歼。由于微孔賦予了聚丙烯獨(dú)特的性能褪迟,聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應(yīng)用于更多的新興領(lǐng)域冗恨,如新能源汽車動(dòng)力電池墊片、5G通信微波中繼天線罩味赃、高檔汽車音響振膜掀抹、防彈衣背板等。
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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)而得到的一類塑料心俗。這種塑料具有質(zhì)輕傲武、隔熱、緩沖城榛、絕緣揪利、防腐、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)狠持。幾乎所有的熱固性和熱塑性塑料都能制成發(fā)泡塑料疟位,常見的發(fā)泡塑料有聚苯乙烯、聚氨酯工坊、聚烯烴献汗。三大發(fā)泡塑料對(duì)比聚丙烯微孔發(fā)泡發(fā)泡聚丙烯簡(jiǎn)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。與常用發(fā)泡塑料相比王污,發(fā)泡聚丙烯具有諸多優(yōu)點(diǎn)罢吃。發(fā)泡聚丙烯原料由于普通聚丙烯較低的熔體強(qiáng)度無法保證氣泡增長(zhǎng)時(shí)泡孔壁所承受的拉伸應(yīng)力,所以發(fā)泡用聚丙烯需要采用高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMSPP)昭齐。提高聚丙烯熔體強(qiáng)度的方法包括物理共混和化學(xué)改性兩類方法尿招。目前生產(chǎn)高熔體強(qiáng)度聚丙烯原料的廠家有巴塞爾(Basell)、北歐化工(Borealis)阱驾、陶氏化學(xué)就谜、韓國(guó)三星、袄锔玻克森美孚等丧荐,具備聚丙烯發(fā)泡技術(shù)的廠家有JSP和Kaneka以及BASF、Berstorff公司喧枷。國(guó)內(nèi)很多科研院所對(duì)發(fā)泡技術(shù)進(jìn)行了較多研究虹统,部分廠家實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),如鎮(zhèn)海煉化隧甚、燕山石化樹脂研究所车荔、武漢富蒂亞,但產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)外相比仍有較大差距戚扳。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(qiáng)度聚丙烯發(fā)泡忧便、交聯(lián)聚丙烯發(fā)泡、共混體系發(fā)泡工藝帽借。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)用前景珠增,但技術(shù)開發(fā)難度大超歌,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切平,耐油性好握础,這使得它在一次性包裝市場(chǎng)中比難降解的發(fā)泡聚苯乙烯餐具有明顯的優(yōu)勢(shì)辐董。2.保溫隔熱發(fā)泡聚丙烯材料是一種新型的隔熱材料悴品,耐溫能力強(qiáng),通臣蚝妫可承受溫度范圍在-40~110℃苔严,在短時(shí)間內(nèi)可承受130℃高溫。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)大孤澎,可以大幅降低汽車重量届氢,節(jié)省油耗。4.建筑領(lǐng)域防水保護(hù)材料覆旭、地板緩沖材料退子、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,但技術(shù)開發(fā)難度很大型将,目前國(guó)內(nèi)尚未有其相關(guān)的寂祥、可工業(yè)化的產(chǎn)品出現(xiàn),核心技術(shù)主要掌握在JSP和ANEKA這兩家公司手中七兜。
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隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展丸凭,制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代,越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件腕铸。塑料在汽車上的應(yīng)用已有近50年的歷史惜犀,目前汽車用改性塑料的使用量已成為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志,塑料飾件的大量應(yīng)用狠裹,促進(jìn)了汽車的減重節(jié)能虽界,提高了汽車的美觀舒適度。PP以密度小涛菠、性價(jià)比高莉御、具有優(yōu)異的耐熱性能、耐化學(xué)藥品腐蝕性碗暗、剛性颈将、易于成型加工和回收利用等特性在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。近來更是有把汽車內(nèi)飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢(shì)言疗。由于高性能基礎(chǔ)樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長(zhǎng)晴圾、投資巨大、技術(shù)要求高噪奄,且需要高精尖的集成先進(jìn)綜合技術(shù)死姚,所以對(duì)現(xiàn)有PP樹脂需要進(jìn)行更廣泛人乓、更有效、更經(jīng)濟(jì)都毒、更實(shí)用的改性色罚。聚丙烯微孔發(fā)泡微發(fā)泡(Microcellular Foaming)是指以熱塑性材料為基體,制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔账劲。微發(fā)泡注塑成型技術(shù)突破了傳統(tǒng)注塑的諸多局限戳护,在基本保證制品性能的基礎(chǔ)上,可以明顯減輕重量和成型的周期瀑焦,大大降低機(jī)臺(tái)的鎖模力腌且,并具有內(nèi)應(yīng)力和翹曲小、平直度高榛瓮,沒有縮水铺董,尺寸穩(wěn)定,成型視窗大等特點(diǎn)禀晓,特別是在生產(chǎn)高精密和材料較貴的制品上與常規(guī)注塑相比較獨(dú)具優(yōu)勢(shì)精续,成為近年來注塑技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。聚丙烯微發(fā)泡材料能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件粹懒。隨著汽車輕量化的發(fā)展重付,選用PP發(fā)泡材料已成為汽車減重的重要途徑,目前其在汽車內(nèi)飾上的應(yīng)用也越來越多崎淳,其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%堪夭,卡車、工程機(jī)械車占20% 拣凹,客車森爽、商務(wù)車占35% 。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學(xué)微發(fā)泡材料嚣镜。普通微發(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)量很不理想爬迟,僅適合于需要表面覆皮的高端車,不僅增加了制造成本菊匿,也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應(yīng)用付呕;而化學(xué)微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體,化學(xué)發(fā)泡劑為氣源跌捆,通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)徽职,注入模腔后氣體在擴(kuò)散內(nèi)壓的作用下,使制品中間分布著直徑從十幾到幾十微米的封閉微孔泡佩厚,且其理想的泡孔直徑應(yīng)<50μm 姆钉,但目前國(guó)內(nèi)行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的微發(fā)泡PP的微泡孔直徑約為80~350μm。對(duì)于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等潮瓶,注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件陶冷,如車身門板、尾門毯辅、風(fēng)道等埂伦;擠出微發(fā)泡適用于密封條、頂棚等思恐;吹塑微發(fā)泡適用于汽車風(fēng)管等沾谜。利用微發(fā)泡技術(shù)可使PP制品的質(zhì)量減少約10%~20% ,較傳統(tǒng)材料在部件上可實(shí)現(xiàn)高50%的減重壁袄,注射壓力降低約30%~50% 类早,鎖模力降低約20% 媚媒,循環(huán)周期減少10%~15%嗜逻,同時(shí)還能提高汽車的節(jié)能性,較傳統(tǒng)材料可實(shí)現(xiàn)高30%的節(jié)能缭召,并且能改善制品的翹曲變形性栈顷,使產(chǎn)品和模具的設(shè)計(jì)更靈活。輻射交聯(lián)PP高發(fā)泡片材具有良好的力學(xué)性能嵌巷,作為汽車車頂萄凤,可降低汽車的質(zhì)量,同時(shí)其還可用于汽車的內(nèi)飾件搪哪,有利于汽車的輕量化靡努。綜上所述,聚丙烯微發(fā)泡材料在汽車領(lǐng)域應(yīng)用廣泛晓折,但需要注意:1. 微發(fā)泡是經(jīng)全球各行業(yè)不同產(chǎn)品所驗(yàn)證的技術(shù)惑朦、有廣范的市場(chǎng)、但在中國(guó)應(yīng)用尚新漓概。2. 微發(fā)泡能提供更高品質(zhì) (減少變形,提升平面度,圓度和尺寸的穩(wěn)定性,沒有縮水印) 和更低成本 (重量,成型周期和成型噸位減少漾月、更省料的產(chǎn)品設(shè)計(jì))。3. 微發(fā)泡能創(chuàng)造新商機(jī)——高端應(yīng)用和省成本胃珍。4. 并不是所有的制品都適合用微發(fā)泡技術(shù),需要配合尋找合適的制品梁肿。
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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”觅彰,是聚合物泡沫材料中增長(zhǎng)速度快的品種吩蔑。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),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)性突破填抬,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(qiáng)化技術(shù)烛芬。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類。化學(xué)發(fā)泡劑存在化學(xué)殘留蛀骇、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點(diǎn);物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對(duì)臭氧層有破壞作用厌秒,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,烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全擅憔。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑鸵闪,超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù),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)暑诸,而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)蚌讼、表面張力和黏度下降、結(jié)晶行為改變等一系列變化个榕,可以制備微孔甚至納米泡孔材料篡石。丙烯微孔發(fā)泡丙烯是結(jié)晶聚合物,低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制西采,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)度不夠無法保持完整泡孔凰萨,可操作窗口窄。因械馆,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胖眷。為了攻克這一難題,趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無錫會(huì)通霹崎、中石化北化院珊搀、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位尾菇,在合適物料體系境析、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(qiáng)化和工程化等系列工作派诬,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(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)新劳淆。趙玲介紹,在低于流動(dòng)溫度的可變形區(qū)發(fā)泡千埃,既可突破結(jié)晶的制約憔儿,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》趴桑基于這一發(fā)泡機(jī)制谒臼,他們開發(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)泡專用料,以及能改善泡孔結(jié)構(gòu)和表觀形態(tài)的新型功能助劑/添加劑耀里。CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率蜈缤,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)冯挎,保證了均勻的壓力場(chǎng)底哥、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)。利用上述創(chuàng)新技術(shù)趾徽,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)泡裝置续滋,實(shí)現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套、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)泡裝置孵奶,生產(chǎn)效率提高25%疲酌,成品率提高到99%以上,發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)了袁,2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元朗恳、利稅1.09億元。此外载绿,該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件粥诫、實(shí)用新型專利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文。趙玲表示崭庸,超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng)怀浆,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)冀自,多種熱塑性聚合物及其復(fù)合材料的中試已經(jīng)完成揉稚。采用該技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專用料,除可應(yīng)用于汽車零部件和內(nèi)飾熬粗、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域,還可滿足兒童玩具余境、食品驻呐、醫(yī)療、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求芳来。由于微孔賦予了聚丙烯獨(dú)特的性能含末,聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應(yīng)用于更多的新興領(lǐng)域,如新能源汽車動(dòng)力電池墊片即舌、5G通信微波中繼天線罩佣盒、高檔汽車音響振膜、防彈衣背板等顽聂。