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發(fā)布時間：2024-06-14 01:04:10
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說到一次性容器你是不是認為紙比塑料更環(huán)保呢？這可不一定，塑料具有重量輕，不易受水和陽光影響的特點，適合制作容器，但也因為這樣的特點使得塑料不易被大自然分解，容易造成大量垃圾，因此后來出現(xiàn)紙質(zhì)容器，但紙質(zhì)容器也不是沒有缺點，甚至與傳統(tǒng)塑料相比問題還更大。首先因為紙張?zhí)焐滤?，碰到水就會軟化，沒辦法單獨承裝液體，因此市面上常見的紙杯就需要在紙張表面加一層塑料淋膜，所以摸起來感覺滑滑的。但這種復(fù)合材質(zhì)的設(shè)計就會造成回收的難題，紙加塑料淋膜的設(shè)計當(dāng)被送到回收廠時，如果沒有特殊技術(shù)是無法將紙與塑料淋膜分離，不能分離就無法重新回收材料再利用，而被放在自然環(huán)境中也因為是復(fù)合材料很難被分解，所以紙杯基本上只能焚燒。聚丙烯微孔發(fā)泡所以說材質(zhì)越單一越容易回收再利用，現(xiàn)在有一種PP發(fā)泡塑料就具有這種易回收利用的特點，耐熱，抗腐蝕又安全，還可以在微波爐內(nèi)加熱，只要經(jīng)過發(fā)泡加工處理，成為發(fā)泡聚丙烯就能制成又輕又安全的容器，并且材質(zhì)單一只要回收方式正確就能再利用。發(fā)泡技術(shù)是塑料在擠出，吹塑等加工過程中為了減輕產(chǎn)品的重量，將二氧化碳或氮氣注入到特殊的塑化裝置中，使氣體與原料充分混合，讓塑料產(chǎn)生反應(yīng)形成具有微孔發(fā)泡的塑料制品過程，利用發(fā)泡技術(shù)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有輕量化，緩沖吸震，吸音，保溫等特點，廣泛應(yīng)用于包裝，建筑建材等行業(yè)。塑料發(fā)泡歷史塑料發(fā)泡技術(shù)的發(fā)展已有幾十年的歷史了，在20世紀20年代出現(xiàn)了早的泡沫膠木，這種材料是用類似于制造泡沫橡膠的方法制取的，從那以后的三十年內(nèi)幾乎所有的塑料都能夠通過發(fā)泡技術(shù)制成泡沫塑料。到了80年代美國人研制出了微孔發(fā)泡之后，人們對這種微孔新型塑料日益感興趣，并逐漸成為市場上主要的塑料發(fā)泡技術(shù)。發(fā)泡劑現(xiàn)在市場上普遍使用的發(fā)泡劑可以分為兩種。一種是物理發(fā)泡劑，這種發(fā)泡劑一般使用二氧化碳，氮氣，氨氣等氣體，并且這些氣體在氣態(tài)下不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且在氣態(tài)時在塑料中的擴散速度會低于在空氣中的擴散速度。另一種是化學(xué)發(fā)泡劑，它是一種當(dāng)受熱后就會釋放如氮氣，二氧化碳等的物質(zhì)，釋放氣體的速度能夠，化學(xué)發(fā)泡劑一般有碳酸銨，碳酸氫鈉等。泡工藝泡工藝有三種一種是物理發(fā)泡法，就是將氣體在壓力下注入塑料糊狀熔體中，再經(jīng)過降壓釋放出氣體，從而就能在成型的塑料中形成很多小孔，這種發(fā)泡法由于成本較低，發(fā)泡后對不會留下殘余物，并且對發(fā)泡塑料性能不會改變。另一種是化學(xué)發(fā)泡法，這種是利用化學(xué)方法產(chǎn)生氣體來使塑料發(fā)泡，是對加入塑料中的化學(xué)發(fā)泡劑進行加熱后讓其分解釋放出氣體而發(fā)泡，還有一種就是利用塑料之間相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放出氣體而進行發(fā)泡。 后一種是機械發(fā)泡，使用機械攪拌的方法使氣體混入材料中，然后經(jīng)定型過程形成泡孔的泡沫塑料。發(fā)泡原理將發(fā)泡劑注入到塑料熔體中后，發(fā)泡劑的分子就會在塑料中形成很多微小氣泡（氣泡核），隨著塑料在熔化過程中溫度的升高和壓力增加，氣泡開始增長或者與其它氣泡合并變大，隨著塑料產(chǎn)品的成型后溫度和壓力開始降低，氣泡也會停止增長并且慢慢成型，這樣就會在塑料中形成很多或大或小的氣孔。所以不管采用什么發(fā)泡工藝，使用哪種發(fā)泡劑都要經(jīng)過形成氣泡核，氣泡核膨脹，氣泡固化成型這個過程。發(fā)泡膜包裝袋制造過程在所有的發(fā)泡產(chǎn)品中常用的就是發(fā)泡膜，也就是我們常說的珍珠棉，將它作為包裝材料來使用有很多的優(yōu)點，如防震，防潮，韌性好等，來看看我們包裝使用的發(fā)泡膜包裝袋是怎么制造出來的。發(fā)泡膜包裝袋使用的材料是聚乙烯，首先將聚乙烯原料顆粒按比例混合，通過管道將其吸入到擠出機入料口，同時在擠出機中還要加入發(fā)泡劑。在擠出機中需要加溫讓原料熔化，再通過噴淋冷卻降溫以達到發(fā)泡溫度讓其膨脹發(fā)泡，然后從機頭口模擠出圓筒形發(fā)泡膜。將圓筒型發(fā)泡膜切刨開，展平后收成卷，這樣就可以切割后包裝產(chǎn)品了。讓成卷的發(fā)泡膜通過印刷機在上面印上需要的圖案或者文字。印刷好的發(fā)泡膜按照包裝袋的大小裁剪成片狀，后通過機器壓封成包裝袋，這樣就可以用于包裝產(chǎn)品了。塑料通過發(fā)泡技術(shù)能讓其內(nèi)部形成氣泡，能讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品更加輕便，還能起到包裝保護的功能，現(xiàn)在科學(xué)家研究出了一種氣泡金屬，也具有這樣的性能，它就像金屬的氣泡包裝材料。這種復(fù)合氣泡金屬是通過空心金屬周圍熔化鋁材來制造的，它是一種新型復(fù)合材料并不是普通的金屬，它比合金鋼要輕70%，能吸收超過普通鋼幾十倍的能量，具備防輻射，防彈，防火的能力，在遭遇壓力時其內(nèi)部的氣泡能起到緩沖保護的作用，也許將來我們就能用到這種氣泡金屬。隨著世界資源的減少和對環(huán)境要求的提高，怎么提高可持續(xù)性以及提升效率，推動材料和能源消耗的下降，以及材料性能的提升，成本降低，有些可以通過輕量化實現(xiàn)，而發(fā)泡技術(shù)就是輕量化未來發(fā)展的方向。那些用于包裝，汽車，建筑和日用消費品中的傳統(tǒng)固體材料都是朝著發(fā)泡，輕量化結(jié)構(gòu)在發(fā)展，很多高分子發(fā)泡材料被作為基礎(chǔ)原材料使用，各種利用發(fā)泡技術(shù)制造出來的塑料產(chǎn)品在我們生活中的使用將越來越廣泛。
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當(dāng)前，作為制約人類生存和經(jīng)濟發(fā)展的水資源受到更大程度的保護，水污染治理也得到了高度的重視。由于工業(yè)廢水中常含有多種有毒物質(zhì)，對環(huán)境和人體有很大危害，因此要開發(fā)綜合利用，采取科學(xué)的凈化措施才可排放，化害為利。工業(yè)廢水中存在一定的有害污染物質(zhì)。研究表明，造成水污染的污染物中，重金屬占據(jù)主導(dǎo)地位，一些重金屬對人體健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴重威脅。尤其是化工廢水中有些含有如氰、酚、砷、汞、鎘或鉛等有毒或劇毒的物質(zhì)，以及無機酸、堿類等刺激性、腐蝕性的物質(zhì)，在一定的濃度下對生物和微生物產(chǎn)生毒性影響。環(huán)境中的銅離子很容易通過食物鏈進入人體中，會引起頭痛、呼吸困難、引起血管內(nèi)溶血、損傷神經(jīng)系統(tǒng)，對人體健康造成嚴重的威脅。聚乙烯醇微孔發(fā)泡材料聚丙烯微孔發(fā)泡基于這些危害，發(fā)泡材料因特有的吸附過濾功能成為工業(yè)污水處理設(shè)備中的目標(biāo)用材。在工業(yè)污水處理工程中，聚乙烯醇（PVA）是常用的高分子聚合物，其具有良好的水溶性、黏附性、機械性能和穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于紡織、食品和醫(yī)藥等行業(yè)。近些年來，聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料多被用到工業(yè)污水和城市廢水處理的研究應(yīng)用中。在有關(guān)公開的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料用于污水處理的研究中，多以聚乙烯醇為原料，配以甲醛、淀粉、半纖維素、竹炭、聚丙烯酸、生物炭、海泡石、水滑石、坡縷石水等聚合物，再經(jīng)發(fā)泡處理制備。不僅具有強吸水性，而且能夠通過吸附污漬實現(xiàn)凈化除污?？梢杂行幚砉I(yè)廢水中的各種有害物質(zhì)（生物毒性或致癌性），為社會倡導(dǎo)的高效、節(jié)能的處理水體污染措施找到了可行性方案。針對污水處理的實際需求，本文僅限于對幾種公開的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料類型做有關(guān)介紹，如淀粉基、碳納米管改性的水凝膠、聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯醇縮甲醛殼聚糖、生物炭等材質(zhì)的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料。淀粉基聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料適用于污水處理 。該類發(fā)泡材料主要由包含半纖維素和海泡石的材料制備而成。利用半纖維素增強、增韌的作用，以及海泡石優(yōu)異的親水性能和力學(xué)性能，將半纖維素和海泡石穿插于聚乙烯醇與淀粉形成的水凝膠材料中，再經(jīng)發(fā)泡處理而成。具有比表面積大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，過濾分離和吸附效率好，同時具有優(yōu)異的親水性能和力學(xué)性能，能吸附廢水中的懸浮顆粒和污漬，并有脫除異味和脫色的效果，適用于污水處理技術(shù)。 用碳納米管改性的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料可以對工業(yè)污水中的重金屬進行吸附。發(fā)明思路是鑒于碳納米管具有管狀結(jié)構(gòu)和大的比表面積，其高吸附能力和很高的表面活性，使它成為獨特的多功能吸附劑。該版本的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料，是利用腐殖酸和海泡石的增強作用，將腐殖酸和海泡石均勻的穿插于聚乙烯醇、甲基丙烯酸和聚乙二醇形成的三維網(wǎng)狀水凝膠材料中，形成對重金屬離子吸附效率好、吸附量大，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、力學(xué)性能優(yōu)異的水凝膠發(fā)泡材料。試驗表明，凈化去污能力好，不僅可以處理城市生活廢水和畜禽養(yǎng)殖廢水，同時還可以處理工業(yè)廢水，如電鍍、紡織、印染、化工、制藥等工業(yè)排放的廢水，特別是不易生物處理的廢水，并且可以回收廢水中的貴金屬、稀有金屬等。此外本發(fā)泡材料還是殺菌藥物的優(yōu)良載體，適用于需要殺菌的場合。聚乙烯醇縮甲醛海綿 傳統(tǒng)的污水處理材料很多不可降解，容易對周圍環(huán)境造成污染。天然高分子材料對生物無毒，傳質(zhì)性能好，但強度低，厭氧條件下易被微生物分解，壽命短。合成高分子材料強度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，但傳質(zhì)性能差。因此，將天然高分子材料秸稈纖維和合成高分子材料聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料——聚乙烯醇縮甲醛（PVFM）發(fā)泡材料用來處理污水,既能有良好的傳質(zhì)性能。又能擁有強度高、化學(xué)穩(wěn)定性好的優(yōu)點。該實驗中采用機械打泡法和化學(xué)發(fā)泡法制備的聚乙烯醇縮甲醛發(fā)泡材料孔分布良好,孔徑重復(fù)率性，對廢水的 COD 和氨氮都有較高的去除能力，穩(wěn)定后COD去除效果可達90%以上，氨氮去除效果可達96%以上。因此也可作為污水處理的潛在方案。圖源：河北科技大學(xué) 聚乙烯醇縮甲醛殼聚糖聚合物發(fā)泡材料的制備進一步豐富了工業(yè)廢水處理中的解決方案。聚乙烯醇縮甲醛發(fā)泡材料具有豐富的開孔結(jié)構(gòu)，較好的力學(xué)強度和耐磨性，以及生物相容性。被用作清潔材料、過濾材料、吸收劑和功能性的吸附材料。殼聚糖是含多種整合機的天然生物聚合物，能通過整合作用或離子交換除去廢水中的金屬離子和燃料等有害物質(zhì)。通過這兩種材料制備的聚乙烯醇縮甲醛殼聚糖聚合物發(fā)泡材料含有一定量的氨基，且孔徑較大，接觸面積較大，克服了傳統(tǒng)吸附劑及殼聚糖對重金屬離子吸附速率較慢的缺點。實驗表明，聚乙烯醇縮甲醛殼聚糖聚合物發(fā)泡材料吸附金屬離子后可以在幾分鐘內(nèi)快速解吸附，經(jīng)過5次循環(huán)之后，對 Pb2+ 和 Cu2+仍然表現(xiàn)出相對良好的吸附能力。可見是一種能用于污水處理的理想吸附劑。該方法操作方便，吸附后處理簡單，豐富了為工業(yè)廢水處理提供依據(jù)和方法。 我國大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠出水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不高，出水中仍含有較多的污染物質(zhì)，進入水體后會造成水體富營養(yǎng)化，對環(huán)境造成一定的影響。填料的性能直接決定污染物去除率，傳統(tǒng)的填料或多或少存在著比表面積小、掛膜困難、生物量比較少且生物膜易脫落，處理效率不高等問題。生物炭聚乙烯醇縮甲醛聚合物發(fā)泡材料，可以作為污水處理填料應(yīng)用，比表面積大，掛膜快，具有良好的親水性親生物性，表面生物量大且種類豐富，污泥量少不堵塞，與傳統(tǒng)填料相比有著巨大優(yōu)勢，在污水處理廠提標(biāo)改造及改擴建領(lǐng)域具有重大意義。生物炭聚乙烯醇縮甲醛聚合物發(fā)泡材料 圖源：浙江工業(yè)大學(xué)相較于傳統(tǒng)的技術(shù)，如將聚合物吸附填料直接共混于樹脂中，或者直接用吸附性物質(zhì)制成復(fù)合吸附劑，研究新型的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料成為污水處理綠色發(fā)展的重要方向。國內(nèi)外的聚乙烯醇發(fā)泡技術(shù)發(fā)展均比較成熟，并且得到了一定規(guī)模應(yīng)用，對解決工業(yè)污水處理、建設(shè)環(huán)保型社會做了應(yīng)有之義。目前，針對聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料在工業(yè)污水處理中的應(yīng)用，各大專業(yè)院校和研究所以及污水處理公司都有研究，制作材料技術(shù)、裝備和價格也具有普惠性和實用性，但仍需要在今后的實際工業(yè)污水處理中對材料的性能進行規(guī)?；炞C和優(yōu)化。
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說到一次性容器你是不是認為紙比塑料更環(huán)保呢？這可不一定，塑料具有重量輕，不易受水和陽光影響的特點，適合制作容器，但也因為這樣的特點使得塑料不易被大自然分解，容易造成大量垃圾，因此后來出現(xiàn)紙質(zhì)容器，但紙質(zhì)容器也不是沒有缺點，甚至與傳統(tǒng)塑料相比問題還更大。首先因為紙張?zhí)焐滤龅剿蜁浕?，沒辦法單獨承裝液體，因此市面上常見的紙杯就需要在紙張表面加一層塑料淋膜，所以摸起來感覺滑滑的。但這種復(fù)合材質(zhì)的設(shè)計就會造成回收的難題，紙加塑料淋膜的設(shè)計當(dāng)被送到回收廠時，如果沒有特殊技術(shù)是無法將紙與塑料淋膜分離，不能分離就無法重新回收材料再利用，而被放在自然環(huán)境中也因為是復(fù)合材料很難被分解，所以紙杯基本上只能焚燒。聚丙烯微孔發(fā)泡所以說材質(zhì)越單一越容易回收再利用，現(xiàn)在有一種PP發(fā)泡塑料就具有這種易回收利用的特點，耐熱，抗腐蝕又安全，還可以在微波爐內(nèi)加熱，只要經(jīng)過發(fā)泡加工處理，成為發(fā)泡聚丙烯就能制成又輕又安全的容器，并且材質(zhì)單一只要回收方式正確就能再利用。發(fā)泡技術(shù)是塑料在擠出，吹塑等加工過程中為了減輕產(chǎn)品的重量，將二氧化碳或氮氣注入到特殊的塑化裝置中，使氣體與原料充分混合，讓塑料產(chǎn)生反應(yīng)形成具有微孔發(fā)泡的塑料制品過程，利用發(fā)泡技術(shù)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有輕量化，緩沖吸震，吸音，保溫等特點，廣泛應(yīng)用于包裝，建筑建材等行業(yè)。塑料發(fā)泡歷史塑料發(fā)泡技術(shù)的發(fā)展已有幾十年的歷史了，在20世紀20年代出現(xiàn)了早的泡沫膠木，這種材料是用類似于制造泡沫橡膠的方法制取的，從那以后的三十年內(nèi)幾乎所有的塑料都能夠通過發(fā)泡技術(shù)制成泡沫塑料。到了80年代美國人研制出了微孔發(fā)泡之后，人們對這種微孔新型塑料日益感興趣，并逐漸成為市場上主要的塑料發(fā)泡技術(shù)。發(fā)泡劑現(xiàn)在市場上普遍使用的發(fā)可以分為兩種。一種是物理發(fā)泡劑，這種發(fā)泡劑一般使用二氧化碳，氮氣，氨氣等氣體，并且這些氣體在氣態(tài)下不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且在氣態(tài)時在塑料中的擴散速度會低于在空氣中的擴散速度。另一種是化學(xué)發(fā)泡劑，它是一種當(dāng)受熱后就會釋放如氮氣，二氧化碳等的物質(zhì)，釋放氣體的速度能夠控制，化學(xué)發(fā)泡劑一般有碳酸銨，碳酸氫鈉等。發(fā)泡工藝發(fā)泡工藝有三種一種是物理發(fā)泡法，就是將氣體在壓力下注入塑料糊狀熔體中，再經(jīng)過降壓釋放出氣體，從而就能在成型的塑料中形成很多小孔，這種發(fā)泡法由于成本較低，發(fā)泡后對不會留下殘余物，并且對發(fā)泡塑料性能不會改變。另一種是化學(xué)發(fā)泡法，這種是利用化學(xué)方法產(chǎn)生氣體來使塑料發(fā)泡，是對加入塑料中的化學(xué)發(fā)泡劑進行加熱后讓其分解釋放出氣體而發(fā)泡，還有一種就是利用塑料之間相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放出氣體而進行發(fā)泡。 后一種是機械發(fā)泡，使用機械攪拌的方法使氣體混入材料中，然后經(jīng)定型過程形成泡孔的泡沫塑料。發(fā)泡原理將發(fā)泡劑注入到塑料熔體中后，發(fā)泡劑的分子就會在塑料中形成很多微小氣泡（氣泡核），隨著塑料在熔化過程中溫度的升高和壓力增加，氣泡開始增長或者與其它氣泡合并變大，隨著塑料產(chǎn)品的成型后溫度和壓力開始降低，氣泡也會停止增長并且慢慢成型，這樣就會在塑料中形成很多或大或小的氣孔。所以不管采用什么發(fā)泡工藝，使用哪種發(fā)泡劑都要經(jīng)過形成氣泡核，氣泡核膨脹，氣泡固化成型這個過程。發(fā)泡膜包裝袋制造過程在所有的發(fā)泡產(chǎn)品中常用的就是發(fā)泡膜，也就是我們常說的珍珠棉，將它作為包裝材料來使用有很多的優(yōu)點，如防震，防潮，韌性好等，來看看我們包裝使用的發(fā)泡膜包裝袋是怎么制造出來的。發(fā)泡膜包裝袋使用的材料是聚乙烯，首先將聚乙烯原料顆粒按比例混合，通過管道將其吸入到擠出機入料口，同時在擠出機中還要加入發(fā)泡劑。在擠出機中需要加溫讓原料熔化，再通過噴淋冷卻降溫以達到發(fā)泡溫度讓其膨脹發(fā)泡，然后從機頭口模擠出圓筒形發(fā)泡膜。將圓筒型發(fā)泡膜切刨開，展平后收成卷，這樣就可切割后包裝產(chǎn)品了。讓成卷的發(fā)泡膜通過印刷機在上面印上需要的圖案或者文字。印刷好的發(fā)泡膜按照包裝袋的大小裁剪成片狀，后通過機器壓封成包裝袋，這樣就可以用于包裝產(chǎn)品了。塑料通過發(fā)泡技術(shù)能讓其內(nèi)部形成氣泡，能讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品更加輕便，還能起到包裝保護的功能，現(xiàn)在科學(xué)家研究出了一種氣泡金屬，也具有這樣的性能，它就像金屬的氣泡包裝材料。這種復(fù)合氣泡金屬是通過空心金屬周圍熔化鋁材來制造的，它是一種新型復(fù)合材料并不是普通的金屬，它比合金鋼要輕70%，能吸收超過普通鋼幾十倍的能量，具備防輻射，防彈，防火的能力，在遭遇壓力時其內(nèi)部的氣泡能起到緩沖保護的作用，也許將來我們就能用到這種氣泡金屬。隨著世界資源的減少和對環(huán)境要求的提高，怎么提高可持續(xù)性以及提升效率，推動材料和能源消耗的下降，以及材料性能的提升，成本降低，有些可以通過輕量化實現(xiàn)，而發(fā)泡技術(shù)就是輕量化未來發(fā)展的方向。那些用于包裝，汽車，建筑和日用消費品中的傳統(tǒng)固體材料都是朝著發(fā)泡，輕量化結(jié)構(gòu)在發(fā)展，很多高分子發(fā)泡材料被作為基礎(chǔ)原材料使用，各種利用發(fā)泡技術(shù)制造出來的塑料產(chǎn)品在我們生活中的使用將越來越廣泛。
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近年來綜合性能優(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”，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(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)院趙玲教授團隊在該技術(shù)領(lǐng)域取得了實質(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)化和強化技術(shù)。聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類?；瘜W(xué)發(fā)泡劑存在化學(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;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;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。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑，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優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)，而且CO2進入聚合物后會引起熔點、表面張力和黏度下降、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。聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯是結(jié)晶聚合物，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)泡聚合物熔體強度不夠無法保持完整泡孔，可操作窗口窄。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。為了攻克這一難題，趙玲團隊聯(lián)合無錫會通、中石化北化院、浙江新恒泰、鎮(zhèn)海煉化等單位，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、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(gòu)建流場結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高效規(guī)模制備”三大技術(shù)創(chuàng)新。趙玲介紹，在低于流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡，既可突破結(jié)晶的制約，又能保證發(fā)泡材料微孔結(jié)構(gòu)和外形尺寸穩(wěn)定成型。基于這一發(fā)泡機制，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，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。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減小了高壓設(shè)備體積;同時釜壓發(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，保證了均勻的壓力場、溫度場和速度場，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)。利用上述創(chuàng)新技術(shù)，項目團隊建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬立方米模壓發(fā)泡裝置，實現(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)4萬~6萬立方米的釜壓發(fā)泡裝置，生產(chǎn)效率提高25%，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)，2016~2018年新增產(chǎn)值3.31億元、利稅1.09億元。此外，該團隊已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件、實用新型專利8件;相關(guān)研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文
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塑料部件在國內(nèi)汽車上占重量的10%左右，在國外汽車上達到了15%至20%。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、電機支架、座位板、空調(diào)風(fēng)罩、門嵌飾板等內(nèi)外飾。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，還有很多功課可以開展。全球微孔發(fā)泡相關(guān)的專利申請，前三位為：美國、日本、德國。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)，該技術(shù)來源于麻省理工學(xué)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(quán)轉(zhuǎn)讓獲得這項技術(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。MuCell技術(shù)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，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)。聚丙烯微孔發(fā)泡微孔發(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，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一。2018年，中石化就將聚丙烯微孔發(fā)泡材料應(yīng)用技術(shù)開發(fā)列為重點課題。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，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，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)泡專用注射機的結(jié)構(gòu)改進，在專利申請方向上側(cè)重于改進螺桿結(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。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)化和強化”項目斬獲上海市科技進步獎一等獎。北京化工大學(xué)教授、教育部“長江學(xué)者獎勵計劃”特聘教授楊衛(wèi)民，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、教育部“長江學(xué)者獎勵計劃”特聘教授趙玲，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)。國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排發(fā)展趨勢愈加顯著，對汽車輕量化提出了更高要求。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，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、改性塑料企業(yè)都在加大輕量化材料領(lǐng)域的布局。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一步放大！在這個領(lǐng)域有哪些新的進展和要求？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。
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聚丙烯微孔發(fā)泡材料的特殊應(yīng)用價值：微孔發(fā)泡材料的韌性高、疲勞壽命長、比強度高、熱穩(wěn)定性高、介電常數(shù)低。除此之外還有質(zhì)輕、隔熱、吸震、隔音、價格低廉等特點。這是因為這種材料中有比塑料中原有的缺陷或微細裂縫小得多的孔徑，這種孔徑能鈍化塑料中原有裂縫的尖端，所以不會降低塑料的強度。因此，在汽車、航天航空和其他各種運輸工具等領(lǐng)域有特殊的應(yīng)用價值。聚丙烯微孔發(fā)泡通過研究熔體流動速率和微孔發(fā)泡PP性能之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，低熔體流動速率的聚丙烯微孔發(fā)泡材料具有良好的機械性能。日本Sumitom化學(xué)公司利用幾種熔體流動速率不同的聚合物共混發(fā)泡，制得了一種沖擊強度高且具有類似于皮革結(jié)構(gòu)紋理的柔軟片材，這種泡沫塑料的發(fā)泡倍率在1.1~2.0之間。聚丙烯微孔發(fā)泡材料成核劑改性聚丙烯材料：PP是一種不完全結(jié)晶的通用塑料，它的結(jié)晶速度較慢慢，容易形成尺寸較大的球晶，導(dǎo)致制品的光澤度和透明性差，制品的外觀缺乏美感，限制了其在透明包裝和日用品等領(lǐng)域的應(yīng)用。利用成核劑改性聚丙烯，是一種制備透明度高，力學(xué)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(dāng)中被廣泛應(yīng)用。陳枝晴等研究了聚丙烯的透明性，適量的成核劑和相應(yīng)的分散劑能提高聚丙烯的透明性；且共聚PP的透明性比均聚PP好。張廣平等采用2，2-亞甲基-雙(4，6-二叔丁基苯基)磷酸及其衍生物作為聚丙烯的成核劑，研究了成核劑對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：這種成核劑的佳質(zhì)量分數(shù)為0.4%。此時，復(fù)合材料的結(jié)晶溫度提高了11℃~15℃，結(jié)晶度增加3%~6%，結(jié)晶速率顯著增加；材料的模量提高了20%~30%，彎曲強度也提高了10%~20%。纖維增強聚丙烯材料：纖維增強聚丙烯復(fù)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。為了能夠更好的發(fā)揮纖維的增強作用，在塑料中纖維長度需要大于LC，既零界長度，LC取值與塑料的種類有直接關(guān)系。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。例如，玻纖增強PP中，玻璃纖維的零界長度為3.1 mm；而在另外一種經(jīng)過化學(xué)改性的PP中，LC可能降到0.9mm以下。對于普通的短玻纖增強塑料，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。而在長玻纖增強塑料部件中，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。聚丙烯微孔發(fā)泡材料應(yīng)用價值由于長纖維增強熱塑性塑料制品中的纖維殘留長度較長，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；此外，這種材料的加工流動性好，制品外觀光亮、無塌坑等缺陷，制品的成型收縮率也小。的研究成果表明，長玻纖增強聚丙烯(LFG/PP)和短玻纖增強聚丙烯(SFG/PP)的玻璃纖維直徑和含量相同時，LFG/PP的拉伸強度、彎曲強度和沖擊強度明顯高于SFG/PP。