聚丙烯微孔發(fā)泡材料應(yīng)用技術(shù)開發(fā)被中石化列為重點(diǎn)課題肚菠！

大會預(yù)告：汽車輕量化要求提高舔箭，聚丙烯微發(fā)泡材料及應(yīng)用技術(shù)開發(fā)恰逢其時(shí)。聚烯烴微發(fā)泡技術(shù)與材料開發(fā)案糙，聚烯烴微發(fā)泡有哪些難題及應(yīng)用探討就在“2020中國聚烯烴大會” 限嫌，蘇州靴庆，6月。華東理工大學(xué)趙玲教授怒医、北京化工大學(xué)楊衛(wèi)民教授出席大會并報(bào)告演講炉抒。

塑料部件在國內(nèi)汽車上占重量的10%左右，在國外汽車上達(dá)到了15%至20%稚叹。微孔發(fā)泡技術(shù)能使塑料部件的重量降低15%至30%焰薄，廣泛應(yīng)用于儀表板、電機(jī)支架扒袖、座位板塞茅、空調(diào)風(fēng)罩、門嵌飾板等內(nèi)外飾季率。聚丙烯使用量占比塑料部件50%以上野瘦。讓汽車用上更多的塑料部件，還有很多功課可以開展飒泻。

全球微孔發(fā)泡相關(guān)的專利申請鞭光，前三位為：美國、日本泞遗、德國惰许。Trexel公司的MuCell技術(shù)是目前最為成熟、商品化最為廣泛的微孔發(fā)泡技術(shù)史辙，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)明專利汹买。Trexel公司在1995年通過專利權(quán)轉(zhuǎn)讓獲得這項(xiàng)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聊倔。MuCell技術(shù)的核心即采用超臨界流體為發(fā)泡劑晦毙，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)方库。

微孔發(fā)泡技術(shù)讓汽車駛向輕量化——在汽車非金屬部件的輕量化領(lǐng)域结序，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一。2018年纵潦，中石化就將聚丙烯微孔發(fā)泡材料應(yīng)用技術(shù)開發(fā)列為重點(diǎn)課題徐鹤。

國內(nèi)微孔發(fā)泡材料注重原料技術(shù)研發(fā)。在高校方面邀层，北京化工大學(xué)在微孔發(fā)泡工藝的專利申請量上占有主要地位返敬，主要發(fā)明人為楊衛(wèi)民課題組和何亞東課題組。楊衛(wèi)民課題組的研究方向主要是微孔發(fā)泡專用注射機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)寥院，在專利申請方向上側(cè)重于改進(jìn)螺桿結(jié)構(gòu)和設(shè)置滲透釜來獲得聚合物熔體/超臨界氣體均相體系劲赠。

近期，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)泡材料綠色制備過程的優(yōu)化和強(qiáng)化”項(xiàng)目斬獲上海市科技進(jìn)步獎一等獎。

北京化工大學(xué)教授凛澎、教育部“長江學(xué)者獎勵(lì)計(jì)劃”特聘教授楊衛(wèi)民霹肝，華東理工大學(xué)化工學(xué)院院長、聯(lián)合化學(xué)反應(yīng)工程研究所所長塑煎、教育部“長江學(xué)者獎勵(lì)計(jì)劃”特聘教授趙玲沫换，兩位教授將出席“2020中國聚烯烴大會”，并介紹聚烯烴發(fā)泡技術(shù)與材料開發(fā)最铁。

國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢愈加顯著讯赏，對汽車輕量化提出了更高要求。特別是在車市持續(xù)萎靡冷尉、新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下漱挎，輕量化成為汽車產(chǎn)業(yè)從困境中突圍的重要方向。整車廠雀哨、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領(lǐng)域的布局磕谅。

汽車輕量化要求更高，對聚丙烯微孔發(fā)泡材料的需求正在進(jìn)一步放大雾棺！在這個(gè)領(lǐng)域有哪些新的進(jìn)展和要求怜庸？有哪些新的技術(shù)研發(fā)？趙玲教授將在“2020中國聚烯烴大會”開講垢村。

口罩領(lǐng)域，聚烯烴生產(chǎn)企業(yè)可以調(diào)整身份嚎卫，從種小麥搖身到賣面包嘉栓，這種新業(yè)態(tài)是不是也可以分分鐘復(fù)制到其他領(lǐng)域呢？

日常生活中拓诸，當(dāng)人們購買兒童玩具侵佃、家具用品等塑料制品時(shí)，都會十分在意其材質(zhì)是否無毒無味奠支、綠色環(huán)保馋辈，近年來綜合性能優(yōu)異、可回收的聚丙烯發(fā)泡材料已成為泡沫塑料家族中的“新寵”倍谜，日益受到熱捧迈螟，是聚合物泡沫材料中增長速度最快的品種。

超臨界CO2（二氧化碳）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)尔崔。

在5月19日召開的上海市科技獎勵(lì)大會上答毫，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)泡材料綠色制備過程的優(yōu)化和強(qiáng)化”項(xiàng)目斬獲科技進(jìn)步獎一等獎。

鎖定新材料發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域

布局綠色制造新技術(shù)

01

輕量化材料已是我國新材料發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域季春，發(fā)泡則是實(shí)現(xiàn)聚合物輕量化的最直接手段洗搂。隨著航天航空、國防、能源耘拇、交通撵颊、包裝、電器惫叛、運(yùn)動器械等行業(yè)的快速發(fā)展倡勇，對具有優(yōu)異機(jī)械性能和絕熱、隔音挣棕、絕緣译隘、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來越迫切。聚丙烯作為產(chǎn)量大洛心、增長量快固耘、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一，其高品質(zhì)發(fā)泡材料的綠色制備一直是聚合物發(fā)泡領(lǐng)域的熱點(diǎn)與難點(diǎn)词身。

2016年厅目，由華東理工大學(xué)牽頭申報(bào)的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目——“聚合物材料的輕量化技術(shù)”獲準(zhǔn)立項(xiàng)。該項(xiàng)目所聚焦的正是運(yùn)用綠色高效發(fā)泡工藝法严，開展聚合物輕量化的應(yīng)用基礎(chǔ)—共性技術(shù)—產(chǎn)業(yè)化示范的“一條鏈?zhǔn)健毖邪l(fā)工作损敷。

據(jù)趙玲介紹，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類深啤∞致化學(xué)發(fā)泡劑常常存在化學(xué)殘留、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點(diǎn)溯街；物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用诱桂，已逐漸被禁止和限制使用；一些新型氟碳?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬^高或價(jià)格昂貴呈昔，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全挥等。

相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候、火災(zāi)危險(xiǎn)堤尾、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端肝劲，超臨界流體，特別是超臨界CO2發(fā)泡聚合物是綠色制造技術(shù)郭宝，被工信部列入我國優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)辞槐，而且CO2進(jìn)入聚合物后會引起熔點(diǎn)、表面張力和粘度下降剩蟀、結(jié)晶行為改變等一系列變化催蝗，可以制備微孔甚至納米泡孔材料。

聚丙烯是結(jié)晶聚合物育特，低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制丙号，很難制備高發(fā)泡倍率產(chǎn)品先朦；高溫發(fā)泡聚合物熔體強(qiáng)度不夠無法保持完整泡孔，可操作窗口窄犬缨。因此喳魏，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。

為了攻克這一難題怀薛，近年來刺彩，華理趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無錫會通、中石化北化院枝恋、浙江新恒泰创倔、鎮(zhèn)海煉化等單位，在合適物料體系焚碌、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)化畦攘、強(qiáng)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(gòu)建流場結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效規(guī)模制備”等三大技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢：

根據(jù)在低于其流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡既可以突破結(jié)晶的制約又能保證發(fā)泡材料微孔結(jié)構(gòu)和外形尺寸的穩(wěn)定成型這一發(fā)泡機(jī)制十电，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)泡專用料知押，以及能有效改善泡孔結(jié)構(gòu)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)泡倍率鹃骂，氣泡成核和生長的分段實(shí)施大幅減小了高壓設(shè)備體積台盯；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)保證了均勻的壓力場畏线、溫度場和速度場静盅，成功實(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)。

核心技術(shù)落地提升市場競爭力

瞄準(zhǔn)新興領(lǐng)域拓展高端應(yīng)用

02

利用上述創(chuàng)新技術(shù)寝殴，項(xiàng)目已成功建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬立方模壓發(fā)泡裝置温亲，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套杯矩、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4-6萬立方的釜壓發(fā)泡裝置，生產(chǎn)效率提高25%袖外，成品率提高到99%以上史隆；發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)；2016-2018年新增產(chǎn)值3.31億曼验，利稅1.09億泌射。隨著應(yīng)用市場快速開拓，2019年共推廣新建了13套裝置鬓照，市場占有率高和競爭力強(qiáng)熔酷。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)獲得授權(quán)發(fā)明專利8件、實(shí)用新型專利8件豺裆；相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文拒秘，“國外同行認(rèn)為我們?nèi)嫦到y(tǒng)地研究了CO2間歇發(fā)泡聚丙烯行為号显。”趙玲說躺酒，科技查新表明押蚤，模壓發(fā)泡的工程化技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，釜壓發(fā)泡的優(yōu)化與強(qiáng)化技術(shù)具有國內(nèi)外新穎性羹应。

“可以說揽碘，我們的項(xiàng)目引領(lǐng)了高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料的綠色制造和高端應(yīng)用≡捌ィ”團(tuán)隊(duì)的底氣雳刺，來源于“硬核”的技術(shù)和不斷開拓的應(yīng)用領(lǐng)域：

全新的超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng)，除聚丙烯外裸违，還成功用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料生產(chǎn)掖桦，并已經(jīng)完成了多種熱塑性聚合物及其復(fù)合材料的中試；釜壓發(fā)泡各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)與日本公司相當(dāng)累颂；開發(fā)的聚丙烯發(fā)泡專用料打破了國外公司的壟斷滞详；除廣泛應(yīng)用于汽車零部件和內(nèi)飾、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域紊馏，由于CO2發(fā)泡產(chǎn)品環(huán)保健康料饥，很好地滿足了兒童玩具、食品朱监、醫(yī)療岸啡、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求；特別由于微孔賦予了聚丙烯一些優(yōu)異的獨(dú)特性能赫编，聚丙烯微孔發(fā)泡材料不斷地在新興領(lǐng)域成功應(yīng)用巡蘸，包括新能源汽車動力電池墊片、5G通信微波中繼天線罩擂送、高檔汽車音響振膜悦荒、防彈衣背板等等，產(chǎn)品附加值高嘹吨。

領(lǐng)銜了“十三五”重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目搬味、推進(jìn)了國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定、擔(dān)任了國際發(fā)泡塑料期刊的副主編蟀拷、培養(yǎng)一批聚合物發(fā)泡研發(fā)和生產(chǎn)高層次人才碰纬，趙玲教授帶領(lǐng)的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已成為國內(nèi)、國際具有重要影響力的聚合物發(fā)泡研發(fā)團(tuán)隊(duì)问芬。

“這只是起步悦析，超臨界CO2發(fā)泡制備輕質(zhì)高強(qiáng)的聚合物材料很好地滿足了塑料減量化、材料輕量化和制造綠色化的要求此衅，發(fā)展前景廣闊强戴⊥っ”趙玲對團(tuán)隊(duì)及輕量化聚合物研發(fā)工作的未來充滿信心。