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發(fā)布時間：2024-06-16 01:03:53
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隨著新能源等行業(yè)的快速發(fā)展，發(fā)泡材料得到大規(guī)模應用，因其具有的優(yōu)異機械性能和無毒（低毒）、絕熱、隔音、絕緣、緩沖、輕量化等性能，在新能源汽車領域的應用更是帶來了行業(yè)發(fā)展的新契機。隨著國民對于環(huán)保、綠色、安全、舒適要求愈加苛刻，對環(huán)境友好型的發(fā)泡技術和具備可阻燃、可（完全）降解、可導電等新型發(fā)泡材料受到追捧，成為國內外研究人員的研究熱點。聚丙烯微孔發(fā)泡由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，發(fā)的聚丙烯發(fā)泡專用料打破了國外公司的壟斷，聚丙烯微孔發(fā)泡材料不斷地在新興領域成功應用，包括新能源汽車動力電池墊片等等，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。發(fā)泡材料具有什么優(yōu)點發(fā)泡材料具有較好防震緩沖、隔音、隔熱保溫以及阻燃防爆等特性，其在汽車領域主要用于汽車車載空調用隔熱泡沫管材、汽車減震、新能源汽車電池用發(fā)泡硅膠密封墊圈等。目前大多數(shù)汽車內飾材料，如地板、頂棚、方向盤、汽車座椅等均為聚氨酯類泡沫材料，這種材料耐候性能較差，易燃且燃燒過程中釋放大量對人體有害的有毒氣體。隨著國內汽車產業(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域的布局。發(fā)泡材料在新能源汽車領域的新應用新能源電動汽車的技術關鍵在于其高能量密度鋰電池的充放電技術及安全性能。鋰電池在使用過程中必須保持絕佳的防水防塵效果，而易發(fā)熱自燃是影響其安全使用的頭等難題。在暴雨、淺灘、霧霾等極端條件下，為滿足汽車行駛過程中動力電池的密封和緩沖保護的要求，特斯拉等美國車企率先將發(fā)泡硅膠這一小眾材料應用到動力電池上。例如：特斯拉model3電池PACK包為了減輕模組重量、提升安全性，大量使用有機硅發(fā)泡灌封材料來保護單個電芯，可在一定時間內有限阻止電池包上部熱量傳輸給電芯導致熱失控。由于特斯拉在動力電池組技術方便的標桿作用，大大加速硅膠發(fā)泡材料在動力電池PACK包上的應用推廣。聚丙烯微孔發(fā)泡材料技術在新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下，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。2018年，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。日常生活中，當人們購買兒童玩具、家具用品等塑料制品時，都會十分在意其材質是否無毒無味、綠色環(huán)保，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”，日益受到熱捧，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種。聚丙烯作為產量大、增長量快、應用領域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一，其高品質發(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。其中，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。聚焦發(fā)泡材料綠色制造新技術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業(yè)化”重點專項項目——“聚合物材料的輕量化技術”獲準立項。該項目所聚焦的正是運用綠色高效發(fā)泡工藝，開展聚合物輕量化的應用基礎—共性技術—產業(yè)化示范的“一條鏈式”研發(fā)工作。據(jù)項目團隊專家介紹，聚合物發(fā)泡有物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類。化學發(fā)泡劑常常存在化學殘留、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；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，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、火災危險、有害殘留以及VOC排放等問題和弊端，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，被工信部列入我國優(yōu)先發(fā)展的產業(yè)關鍵共性技術，而且CO2進入聚合物后會引起熔點、表面張力和粘度下降、結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。聚丙烯是結晶聚合物，低溫固態(tài)發(fā)泡受結晶限制，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，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。了攻克這一難題，近年來，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)化構建流場結構實現(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)泡既可以突破結晶的制約又能保證發(fā)泡材料微孔結構和外形尺寸的穩(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，以及能有效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，氣泡成核和生長的分段實施大幅減小了高壓設備體積；釜壓發(fā)泡、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、溫度場和速度場，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。目成果利用上述創(chuàng)新技術，項目已成功建設了2套年產3萬立方模壓發(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4-6萬立方的釜壓發(fā)泡裝置，生產效率提高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；2016-2018年新增產值3.31億，利稅1.09億。隨著應用市場快速開拓，2019年共推廣新建了13套裝置，市場占有率高和競爭力強。項目團隊獲得授權發(fā)明專利8件、實用新型專利8件；相關研究成果發(fā)表了46篇SCI/EI收錄論文，“國外同行認為我們全面系統(tǒng)地研究了CO2間歇發(fā)泡聚丙烯行為。”科技查新表明，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外新穎性。
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彈性體材料是指在受到外力或變形時，能夠恢復原狀或者接近原狀的材料。其最基本的特性就是彈性，即在受到一定的外力作用后能夠發(fā)生彈性變形，然后在去除外力后能夠自動恢復原狀的能力。因此，彈性體材料在工業(yè)制造、機械制造和航天、軍事等領域中扮演著重要的角色。 彈性體材料最典型的代表就是橡膠。橡膠具有較高的彈性和機械強度，具有良好的抗拉、抗壓、抗撕裂和耐磨性能，適用于制作各種密封圈、彈簧、橡膠管等重要的機械零部件。除了橡膠之外，還有許多其他的彈性體材料，例如聚合物材料、彈性泡沫等，這些材料都具有廣泛的應用領域。由于彈性體材料具有良好的柔韌性和粘性，因此可以用于制作各種居家用品、文具用品、玩具等。此外，彈性體材料還可以用于醫(yī)療領域中，例如制作假肢和支架等醫(yī)療器械。在軍事領域中，彈性體材料可以用于制造坦克履帶、防彈衣和車胎等軍事裝備，具有重要的戰(zhàn)略意義。彈性體材料是現(xiàn)代工業(yè)領域中不可缺少的一種材料，其廣泛應用于制造、機械、醫(yī)療、軍事等領域，為推動經濟發(fā)展和技術進步做出了巨大貢獻。隨著新技術和新材料的不斷涌現(xiàn)，相信彈性體材料的應用領域將會更加廣泛。 TPU材料（熱塑性聚氨酯）是一種由聚醚或聚酯多元醇和二異氰酸酯組成的熱塑性彈性體。它具有優(yōu)異的彈性、耐磨性、耐油性、耐化學性、耐氧化性和良好的加工性能。由于其優(yōu)異的物理和化學性質，TPU材料被廣泛應用于汽車、運動鞋、電子產品、醫(yī)療器械、玩具、建筑材料等領域。 POE材料是一種烯烴共聚物，其含量一般在20~50%之間。其優(yōu)異的物理性質包括良好的伸展性、回彈性、耐磨性、耐撕裂性、防水性和耐氣候性等。此外，POE材料還具有良好的化學穩(wěn)定性，可以在寬廣的溫度和化學介質條件下使用。這些性質使得POE材料在各種應用領域中具有廣泛的應用前景。其次，POE材料的制備方法分為物理法和化學法兩類。物理法主要是采用熔融混合或混合方式將多種材料混合熔融后制成，而化學法主要是采用聚合反應將不同單體聚合成共聚物。POE材料的物理和化學制備方法各有優(yōu)缺點，具體制備方法應根據(jù)具體的應用要求而定。 TPEE材料（熱塑性聚酯彈性體）是一種由聚酯多元醇、二酸和丁二酸酯組成的熱塑性彈性體。它具有良好的彈性、耐磨性、耐油性、耐化學性、耐氧化性和耐高溫性能。由于其優(yōu)異的性能，TPEE材料被廣泛應用于汽車、電氣電子、醫(yī)療器械、玩具、運動器材等領域。 彈性體材料的制造工藝十分多樣，其中最常見的方式就是熱壓模塑和擠出成型。在這些制造過程中，需要考慮材料的成型條件、工藝參數(shù)和結構設計等因素，以確保材料具有足夠的彈性和機械性能。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的不斷發(fā)展，在彈性體制造領域中也出現(xiàn)了許多新的制造技術和新材料，例如反應注塑、液相硅膠等，這些新技術和新材料大大拓寬了彈性體材料的應用領域。
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利用化學改性非交聯(lián)法和單螺桿擠出機，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。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、發(fā)泡劑的用量、擠出溫度等）。結果表明，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，共聚PP為60.00份，過氧化二特丁烷為0.18份，過氧化二異丙苯為0.02份，改性劑為0.50份，碳酸鈣為0.50份，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，泡孔密度可達個／cm3。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、綠色環(huán)保、易注射成型、成型周期短和成本低等優(yōu)點。隨著汽車輕量化的發(fā)展，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，僅適用于需表面附皮的高端車，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］。化學微孔發(fā)泡材料的泡孔是直徑為十幾到數(shù)十微米，封閉微孔泡以小于50μｍ 為佳。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、意大利、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，以均聚PP和共聚PP共混物為基礎樹脂，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，泡孔密度可達個／cm3。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），中國石化齊魯分公司；共聚PP（記作PP2），MFR為2.0g/（10min），中國石化齊魯分公司；抗氧劑，168和1010，上海汽巴高橋化學有限公司；過氧化二特丁烷（DBP），過氧化二特丁烷（DBP），過氧化二異丙苯（DCP），二乙烯基苯，偶氮二甲酰胺（發(fā)泡劑AC），液體石蠟，江蘇強盛功能化學股份有限公司；發(fā)泡改性劑DMS-10，自制。1.2 儀器設備 RC300C型轉矩流變儀，德國HAAKE公 司；CMT450料試驗 機，天水三斯有限公司；∮25單螺桿擠出機，德國BRABENDER公司；AH-2奧林巴斯顯微鏡，日本奧林巴斯公司。1.3 試樣制備工藝 混料：將樹脂、過氧化物、改性劑、抗氧劑、成核劑和發(fā)泡劑按配比稱量，投入10L高速攪拌機，低速混合1min，高速混合2min出料，料溫不 高于50℃。擠出發(fā)泡：擠出機設置溫度180～200℃，機頭溫度195℃，距機頭30cm 處加壓輥將發(fā)泡片壓平，取樣待用。1.4 測試表征拉伸強度按照GB/T1040.3—2006測試，采用4型試樣，拉伸速度為50mm／min；彎曲強度和彎曲模量按GB/T9341—2000測試，寬度25mm；沖擊強度按GB/T1843—2008測試；表觀密度按GB/T6343—2009測試；泡孔密度按方法測試。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，DBP和DCP不同配比的混合物0.2份做引發(fā)劑，測試體系的熔體強度和觀察發(fā)泡片質量，結果見表1。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。由表1看出，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，隨DCP含量增加，擠出片材表面質量變差，泡孔變得不均勻；DCP雖有利于提高熔體強度，但比例不宜過大，以不超過引發(fā)劑總質量分 數(shù)20％為宜。這是由于DCP分解溫度低于PP加工溫度，擠出反應時，DCP和PP還沒有完全混合均勻就大量分解，短時間內產生大量PP自由基，導致 PP部分交聯(lián)，形成局部高強度熔體，熔體強度的不均勻性導致發(fā)泡不均勻，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，選取 DBP／DCP質量比90/10，考察引發(fā)劑用量和發(fā)泡性能的關系，結果見圖1。1 引發(fā)劑含量與發(fā)泡性能關系由圖1可看出，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；而發(fā)泡材料表觀密度逐漸降低，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，引發(fā)劑濃度不足，PP接枝率不高，熔體強度不足，難以包裹住氣體，泡孔較大，并有部分泡孔破裂，導致發(fā)泡片密度較高；隨引發(fā)劑含量增加，PP接枝程度提高，熔體強度相應增加，氣泡在膨脹過程中，泡壁不易破裂，形成致密均勻的泡孔，單位體積泡孔數(shù)量增加，材料密度下降；隨引發(fā)劑含量進一步提高，熔體強度高于氣泡膨脹的動力，使氣泡不能充分膨脹，導致發(fā)泡片密度略有提高。.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。由看出，起初隨發(fā)泡劑AC含量的增加，發(fā)泡材料表觀密度降低，泡孔密度提高，這是由于發(fā)泡劑分解產生的氣體隨其用量增加而增加，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，發(fā)泡材料表觀密度反而回升，泡孔密度下降。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，氣泡膨脹加劇，導致部分泡孔破裂合并，氣體溢出，于是發(fā)泡材料表觀密度又提高，泡孔密度下降。由還可看出，發(fā)泡劑的合適用量為0.3～0.5份。
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新型微孔發(fā)泡聚丙-烯-材料（簡稱MPP），大家都在找惠州東銘新能源材料股份有限公司，10多年行業(yè)經驗，口碑好，廣東地區(qū)實力生產廠家。惠州東銘新能源材料股份有限公司具備雄厚的研發(fā)實力、完善的產品認證體系(包括國內外)、全覆蓋的銷售網(wǎng)絡和有機硅材料上下游完整的產業(yè)鏈，能夠為新能源產業(yè)的客戶提供完善的解決方案！微孔發(fā)泡聚丙-烯-材料MPP的特點及優(yōu)勢：聚丙烯微孔發(fā)泡 (1)同等發(fā)泡倍率(或表觀密度)下，由于泡孔尺寸較小，微孔發(fā)泡材料的機械性能損失較小。這意味著使用MPP可以更加節(jié)約材料，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，MPP可以被剖切成厚度小于0.1mm的超薄片材，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，MPP適合作為液晶顯示器背光模組的反射板，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。因此高倍率的微孔發(fā)泡材料具有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。(6)同樣由于其微米尺度的泡孔，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。