彰顯“產(chǎn)-學-研”優(yōu)勢择卦！“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”項目榮獲上海市科技進步獎一等獎！

塑料部件在國內(nèi)汽車上占重量的10%左右郎嫁，在國外汽車上達到了15%至20%秉继。微孔發(fā)泡技術能使塑料部件的重量降低15%至30%，廣泛應用于儀表板行剂、電機支架秕噪、座位板、空調(diào)風罩厚宰、門嵌飾板等內(nèi)外飾腌巾。聚丙烯使用量占比塑料部件50%以上。讓汽車用上更多的塑料部件铲觉，還有很多功課可以開展澈蝙。

全球微孔發(fā)泡相關的專利申請，前三位為：美國撵幽、日本灯荧、德國。Trexel公司的MuCell技術是目前最為成熟盐杂、商品化最為廣泛的微孔發(fā)泡技術逗载，該技術來源于麻省理工學院在20世紀80年代提出的發(fā)明專利。Trexel公司在1995年通過專利權轉(zhuǎn)讓獲得這項技術的全球開發(fā)和商品化推廣链烈，并在此基礎上開發(fā)出連續(xù)微孔成型技術--MuCell厉斟。MuCell技術的核心即采用超臨界流體為發(fā)泡劑，發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔强衡，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)擦秽。

微孔發(fā)泡技術讓汽車駛向輕量化——在汽車非金屬部件的輕量化領域，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一漩勤。2018年感挥，中石化就將聚丙烯微孔發(fā)泡材料應用技術開發(fā)列為重點課題。

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

近期噪猾，華東理工大學化工學院趙玲教授領銜的“高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料綠色制備過程的優(yōu)化和強化”項目斬獲上海市科技進步獎一等獎霉祸。

北京化工大學教授、教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授楊衛(wèi)民袱蜡，華東理工大學化工學院院長丝蹭、聯(lián)合化學反應工程研究所所長、教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授趙玲坪蚁，兩位教授將出席“2020中國聚烯烴大會”奔穿，并介紹聚烯烴發(fā)泡技術與材料開發(fā)。

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國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢愈加顯著敏晤，對汽車輕量化提出了更高要求贱田。特別是在車市持續(xù)萎靡、新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下嘴脾，輕量化成為汽車產(chǎn)業(yè)從困境中突圍的重要方向男摧。整車廠、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領域的布局译打。

汽車輕量化要求更高耗拓，對聚丙烯微孔發(fā)泡材料的需求正在進一步放大！在這個領域有哪些新的進展和要求奏司？有哪些新的技術研發(fā)乔询？趙玲教授將在“2020中國聚烯烴大會”開講。

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口罩領域韵洋，聚烯烴生產(chǎn)企業(yè)可以調(diào)整身份竿刁，從種小麥搖身到賣面包，這種新業(yè)態(tài)是不是也可以分分鐘復制到其他領域呢搪缨？

日常生活中食拜，當人們購買兒童玩具、家具用品等塑料制品時勉吻，都會十分在意其材質(zhì)是否無毒無味监婶、綠色環(huán)保，近年來綜合性能優(yōu)異齿桃、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”惑惶，日益受到熱捧，是聚合物泡沫材料中增長速度最快的品種短纵。

超臨界CO2（二氧化碳）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带污。

在5月19日召開的上海市科技獎勵大會上，華東理工大學化工學院趙玲教授領銜的“高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料綠色制備過程的優(yōu)化和強化”項目斬獲科技進步獎一等獎香到。

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鎖定新材料發(fā)展重點領域

布局綠色制造新技術

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輕量化材料已是我國新材料發(fā)展重點領域鱼冀，發(fā)泡則是實現(xiàn)聚合物輕量化的最直接手段报破。隨著航天航空、國防千绪、能源充易、交通、包裝荸型、電器盹靴、運動器械等行業(yè)的快速發(fā)展，對具有優(yōu)異機械性能和絕熱瑞妇、隔音稿静、絕緣、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來越迫切辕狰。聚丙烯作為產(chǎn)量大改备、增長量快、應用領域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一蔓倍，其高品質(zhì)發(fā)泡材料的綠色制備一直是聚合物發(fā)泡領域的熱點與難點悬钳。

2016年，由華東理工大學牽頭申報的國家重點研發(fā)計劃“重點基礎材料技術提升與產(chǎn)業(yè)化”重點專項項目——“聚合物材料的輕量化技術”獲準立項柬脸。該項目所聚焦的正是運用綠色高效發(fā)泡工藝他去，開展聚合物輕量化的應用基礎—共性技術—產(chǎn)業(yè)化示范的“一條鏈式”研發(fā)工作。

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據(jù)趙玲介紹倒堕，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類灾测。化學發(fā)泡劑常常存在化學殘留垦巴、發(fā)泡過程難控制和不易獲得高發(fā)泡倍率等缺點媳搪；物理發(fā)泡劑中的氟氯烴類則對臭氧層有破壞作用，已逐漸被禁止和限制使用骤宣；一些新型氟碳氫化合物的全球變暖潛能值仍相對較高或價格昂貴秦爆，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。

相比傳統(tǒng)發(fā)泡劑影響氣候憔披、火災危險等限、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端，超臨界流體芬膝，特別是超臨界CO2發(fā)泡聚合物是綠色制造技術望门，被工信部列入我國優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關鍵共性技術，而且CO2進入聚合物后會引起熔點锰霜、表面張力和粘度下降筹误、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癣缅。

聚丙烯是結(jié)晶聚合物厨剪，低溫固態(tài)發(fā)泡受結(jié)晶限制哄酝，很難制備高發(fā)泡倍率產(chǎn)品；高溫發(fā)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔祷膳，可操作窗口窄陶衅。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钾唬。

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為了攻克這一難題万哪，近年來侠驯，華理趙玲團隊聯(lián)合無錫會通抡秆、中石化北化院、浙江新恒泰吟策、鎮(zhèn)海煉化等單位儒士，在合適物料體系、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)化檩坚、強化和工程化等系列工作着撩，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)實現(xiàn)高效規(guī)模制備”等三大技術創(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)泡機制，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)泡專用料匾委，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/添加劑拖叙；CO2變壓飽和提高了過程效率和發(fā)泡倍率，氣泡成核和生長的分段實施大幅減小了高壓設備體積赂乐；釜壓發(fā)泡薯鳍、模壓發(fā)泡等高壓設備和聚合物預成型體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計保證了均勻的壓力場、溫度場和速度場挨措，成功實現(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(chǎn)挖滤。

核心技術落地提升市場競爭力

瞄準新興領域拓展高端應用

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利用上述創(chuàng)新技術佳励，項目已成功建設了2套年產(chǎn)3萬立方模壓發(fā)泡裝置获三，實現(xiàn)了低密度聚丙烯微孔厚板的制造屹篓；新建了4套鸠项、優(yōu)化改造了3套年產(chǎn)4-6萬立方的釜壓發(fā)泡裝置做粤，生產(chǎn)效率提高25%贴唇，成品率提高到99%以上絮记；發(fā)泡專用料已在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)肝集；2016-2018年新增產(chǎn)值3.31億瞪讼，利稅1.09億钧椰。隨著應用市場快速開拓，2019年共推廣新建了13套裝置尝艘，市場占有率高和競爭力強演侯。

項目團隊獲得授權發(fā)明專利8件、實用新型專利8件背亥；相關研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文秒际，“國外同行認為我們?nèi)嫦到y(tǒng)地研究了CO2間歇發(fā)泡聚丙烯行為悬赏。”趙玲說娄徊，科技查新表明闽颇，模壓發(fā)泡的工程化技術達到國際領先水平，釜壓發(fā)泡的優(yōu)化與強化技術具有國內(nèi)外新穎性寄锐。

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“可以說兵多，我們的項目引領了高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料的綠色制造和高端應用￠掀停”團隊的底氣剩膘，來源于“硬核”的技術和不斷開拓的應用領域：

全新的超臨界CO2模壓發(fā)泡技術通用性強，除聚丙烯外盆顾，還成功用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料生產(chǎn)怠褐，并已經(jīng)完成了多種熱塑性聚合物及其復合材料的中試；釜壓發(fā)泡各項技術指標與日本公司相當您宪；開發(fā)的聚丙烯發(fā)泡專用料打破了國外公司的壟斷奈懒；除廣泛應用于汽車零部件和內(nèi)飾、緩沖包裝等傳統(tǒng)領域宪巨，由于CO2發(fā)泡產(chǎn)品環(huán)保健康磷杏，很好地滿足了兒童玩具、食品捏卓、醫(yī)療极祸、家居用品等領域?qū)G色材料的需求；特別由于微孔賦予了聚丙烯一些優(yōu)異的獨特性能天吓，聚丙烯微孔發(fā)泡材料不斷地在新興領域成功應用贿肩，包括新能源汽車動力電池墊片、5G通信微波中繼天線罩龄寞、高檔汽車音響振膜汰规、防彈衣背板等等，產(chǎn)品附加值高物邑。

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領銜了“十三五”重點研發(fā)項目溜哮、推進了國家和行業(yè)標準制定、擔任了國際發(fā)泡塑料期刊的副主編色解、培養(yǎng)一批聚合物發(fā)泡研發(fā)和生產(chǎn)高層次人才茂嗓，趙玲教授帶領的項目團隊已成為國內(nèi)尖、國際具有重要影響力的聚合物發(fā)泡研發(fā)團隊科阎。

“這只是起步述吸，超臨界CO2發(fā)泡制備輕質(zhì)高強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，發(fā)展前景廣闊蝌矛〉琅”趙玲對團隊及輕量化聚合物研發(fā)工作的未來充滿信心。