中山可降解包裝材料廠家
發(fā)布時(shí)間：2024-08-09 01:02:34
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塑料化工研究發(fā)展至今，已合成出上千種高分子材料，其中具有工業(yè)價(jià)值的僅百余種，塑料常用的樹(shù)脂原料90%以上集中在五大通用樹(shù)脂（PE、PP、PVC、PS、ABS），目前再繼續(xù)合成大批新的高分子材料難度很大，既不經(jīng)濟(jì)也不現(xiàn)實(shí)。在聚乙烯、聚丙烯塑料改性是目前高分子材料未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域，龍樸君整理了這部分的相關(guān)信息，供大家參考。深入研究聚合物組成、結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)有的塑料進(jìn)行改性，以制造適用的塑料新材料，已成為發(fā)展塑料工業(yè)的有效途徑之一，全球的改性塑料行業(yè)也因此在近年內(nèi)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。關(guān)于改性的基礎(chǔ)知識(shí)在通用塑料和工程塑料的基礎(chǔ)上，通過(guò)物理、化學(xué)、機(jī)械等方式，經(jīng)過(guò)填充、共混、增強(qiáng)等加工方法，改善塑料的性能或增加功能，對(duì)塑料的阻燃性、強(qiáng)度、抗沖擊性、韌性等機(jī)械性能得到改善和提高，使得塑料能適用在特殊的電、磁、光、熱等環(huán)境條件下。從原料樹(shù)脂的生產(chǎn)到多種規(guī)格及品種的改性塑料母料的生產(chǎn)，改性技術(shù)廣泛應(yīng)用于幾乎所有的塑料制品的原材料與成型加工過(guò)程中。如塑料的外觀、透明性、密度、精度、加工性、機(jī)械性能、化學(xué)性能、電磁性能、耐腐蝕性能、耐老化性、耐磨性、硬度、熱性能、阻燃性、阻隔性等方面。為了降低塑料制品的成本、改善性能、提高功能，都離不開(kāi)塑料改性技術(shù)。如何進(jìn)行聚乙烯的改性？1、不同密度的聚乙烯的共混改性由于市場(chǎng)上的專(zhuān)用原料較少和供應(yīng)的不平衡，促進(jìn)了共混改性技術(shù)的發(fā)展。根據(jù)不同的吹塑中空制品的性能要求，可以通過(guò)調(diào)整低、高密度聚乙烯在配方中的不同比例來(lái)滿足要求。一般說(shuō)來(lái)，小型制品、要求較軟的制品、盛放化學(xué)藥品、洗滌劑之類(lèi)的容器，低密度聚乙烯的比例應(yīng)該高些，高密度聚乙烯的比例應(yīng)該低些。當(dāng)然，并不是所有的低、高密度聚乙烯都能用于吹塑中空制品，應(yīng)該從市場(chǎng)上選擇能用于吹塑的塑料材料，并通過(guò)改進(jìn)配方設(shè)計(jì)，使制品的性能價(jià)格比達(dá)到優(yōu)。2、不同分子量的高密度聚乙烯共混改性對(duì)于同為高密度聚乙烯材料來(lái)說(shuō)，即使同為可用于吹塑成型的，可能在密度上相差無(wú)幾，但從分子量上來(lái)說(shuō)，差別可能較大。樹(shù)脂牌號(hào)手冊(cè)上一般對(duì)材料的分子量都沒(méi)有標(biāo)出，而從融體指數(shù)上大致可以看出。在擠出吹塑中空制品時(shí)，隨著所用吹塑級(jí)的分子量的提高，熔體強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)提高，同時(shí)制品的機(jī)械性能也會(huì)提高。但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)分子量提高到一定程度后，熔體強(qiáng)度和擠出速率反而有下降的趨勢(shì)。出現(xiàn)這種情況后，對(duì)制品的正常生產(chǎn)將造成不同程度的負(fù)面影響，有時(shí)甚至?xí)l(fā)安全事故。制品加工時(shí)，出現(xiàn)分子量提高，熔體強(qiáng)度和擠出速率下降的情況，這與擠出機(jī)螺桿和進(jìn)料段設(shè)計(jì)有較大的關(guān)系。雖然在設(shè)備上改進(jìn)可以取得較為明顯的效果，但從材料配方上進(jìn)行改進(jìn)更能取得當(dāng)期實(shí)效和減少設(shè)備改造的投資。將不同分子量、不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的聚乙烯按比例共混，對(duì)于改善材料的分子量分布和材料內(nèi)微量添加劑元素的分布大有好處。將它用于擠出吹塑, 往往容易收到較好的效果。從制品的化學(xué)性能，機(jī)械性能及生產(chǎn)中的各項(xiàng)工藝性出發(fā)，可以比較自由的設(shè)計(jì)出各種不同的配方，來(lái)滿足各種不同的要求，往往還可達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。3、不同品種塑料的共混改性在工廠的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)當(dāng)中，往往由于種種原因的限制，還會(huì)有許多不同的要求。比如說(shuō)采用一些分子量較低的材料來(lái)代替分子量較高的塑料原料，不但是市場(chǎng)供應(yīng)狀況的限制，還有可能是制造成本的要求，比如，在HDPE中加人一定量的PP，就能有效的改善的剛性，而且不會(huì)影響的沖擊強(qiáng)度。加入的比例需要根據(jù)產(chǎn)品的要求來(lái)確定。4、高密度聚乙烯的填充改性技術(shù)在加工塑料制品時(shí)，適當(dāng)?shù)募尤敫鞣N不同的填充劑，不但可以提高塑料制品的剛度和硬度，同時(shí)也可以大幅度的降低原料成本。單就降低成本這點(diǎn)出發(fā)，對(duì)許多附加值低的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，就值得作深入的研究。就近幾年來(lái)塑料制品加工廠填充改性的情況來(lái)看，技術(shù)層次普遍較低。
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新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展之本，可降解塑料是新興的塑料新材料。隨著全球?qū)Ω纳骗h(huán)境的訴求越來(lái)越強(qiáng)烈，使用生物降解塑料被認(rèn)為是根治一次性塑料“白色污染”最有效的解決方案。著眼于中國(guó)的雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)，生物基生物降解塑料全生命周期排放的溫室氣體總量較低。在此背景下，本報(bào)告深入研究可降解塑料行業(yè)現(xiàn)狀。從性能上看，PLA、PBAT、PHA等生物降解塑料性能接近普通塑料，為替代不可降解塑料創(chuàng)造了條件；從技術(shù)上看，PLA生產(chǎn)的中間原料丙交酯技術(shù)難以完全突破，限制產(chǎn)能釋放，而PBAT國(guó)內(nèi)生產(chǎn)工藝不受限于國(guó)外，產(chǎn)能快速擴(kuò)張；從應(yīng)用上看，可降解塑料主要應(yīng)用在餐飲、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。根據(jù)艾瑞測(cè)算，至2025年，外賣(mài)包裝、農(nóng)膜和醫(yī)療領(lǐng)域?qū)?huì)釋放可降解塑料需求494.8億元、72.7億元和0.172億元。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，可降解塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨不確定性：一，可降解塑料的成本高于傳統(tǒng)塑料，靠政策驅(qū)動(dòng)的市場(chǎng)可持續(xù)性存在風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)品的推廣最終取決于產(chǎn)業(yè)降本提效的空間；二，國(guó)內(nèi)掌握生物降解塑料技術(shù)的企業(yè)不多，而且在關(guān)鍵環(huán)節(jié)與國(guó)外企業(yè)相比仍有較大差異，若后續(xù)技術(shù)無(wú)法突破，存在產(chǎn)能無(wú)法按時(shí)釋放的風(fēng)險(xiǎn)；三，多數(shù)可降解塑料的降解基于工業(yè)堆肥集中處理或特定的溫度、濕度、菌類(lèi)等條件，而實(shí)際在使用后，能否有效地收集可降解塑料并滿足降解的環(huán)境條件還有待驗(yàn)證。
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與傳統(tǒng)注塑制品相比，微孔發(fā)泡注塑制品具有質(zhì)量更輕、翹曲和內(nèi)部殘余應(yīng)力更少、尺寸穩(wěn)定性好、成型周期短等一系列優(yōu)點(diǎn)。目前，欠注發(fā)泡成型是微孔注塑技術(shù)中應(yīng)用為廣泛的工藝之一，具有操作簡(jiǎn)單、效率高、能夠生產(chǎn)復(fù)雜制件，且能耗少，符合節(jié)約材料，降低成本這一發(fā)展理念，滿足發(fā)泡產(chǎn)品市場(chǎng)化的需求。然而，欠注發(fā)泡成型工藝也存在發(fā)泡制品內(nèi)部泡孔易發(fā)生大量變形，泡孔尺寸分布不均勻，所得制品表面存在大量的氣痕、銀紋等缺陷，制約了其力學(xué)性能的提高和外觀視覺(jué)，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進(jìn)一步應(yīng)用。國(guó)家復(fù)合改性聚合物材料工程技術(shù)研究中心的何力團(tuán)隊(duì)采用自主研發(fā)的氣體反壓裝置，利用化學(xué)欠注發(fā)泡工藝研究氣體反壓（GCP）對(duì)微孔注塑過(guò)程中發(fā)泡行為的影響。研究發(fā)現(xiàn)，采用氣體反壓可以減少發(fā)泡注塑制品的泡孔變形以及不均勻等缺點(diǎn)，改善了泡孔的形態(tài)。實(shí)驗(yàn)方法聚丙烯微孔發(fā)泡將PP、發(fā)泡劑(AC)、發(fā)泡助劑[Zn(St)2／ZnO]按照98.5∶1∶0.5的比例混合均勻后加入料筒中進(jìn)行塑化。然后打開(kāi)氣體反壓裝置，在型腔中分別注入固定的GCP為0，0.2，0.4，0.6，0.8 MPa的氣體，隨后按照表1的工藝參數(shù)注射熔融樹(shù)脂進(jìn)行發(fā)泡，冷卻后，取出PP發(fā)泡樣品。GCP對(duì)充模過(guò)程中熔體壓力的影響熔體注射完后，熔體壓力瞬間達(dá)到值。隨著GCP從0增加至0.8 MPa，熔體內(nèi)部壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa，注射完成后，隨著氣體的排出，熔體壓力瞬間下降，隨著冷卻收縮，熔體壓力逐漸趨于0 MPa。由此可知，GCP可以明顯地提高熔體充模過(guò)程中的熔體壓力，改善欠注發(fā)泡過(guò)程中的熔體壓力環(huán)境。 GCP對(duì)泡孔質(zhì)量的影響在沒(méi)有施加氣體反壓時(shí)，由于熔體流動(dòng)速率遠(yuǎn)大于泡孔的膨脹速率，泡孔發(fā)生流動(dòng)剪切變形，導(dǎo)致末端位置的泡孔在皮層區(qū)域受到剪切作用時(shí)間和作用力較大，在流動(dòng)方向上出現(xiàn)很大的變形，泡孔發(fā)生撕裂合并現(xiàn)象，泡孔形貌極不規(guī)則，而中間區(qū)域的泡孔形態(tài)受到剪切力較小，呈現(xiàn)規(guī)整圓形形態(tài)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著GCP的增大，皮層附近撕裂變形的泡孔區(qū)域變小，熔體內(nèi)部芯層泡孔從橢圓形向規(guī)整圓形形態(tài)轉(zhuǎn)變，規(guī)則泡孔區(qū)域所占比例增大，泡孔之間呈現(xiàn)獨(dú)立分布。當(dāng)GCP達(dá)到0.8 MPa時(shí)，皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對(duì)較好的圓形形態(tài)，此時(shí)整體泡孔的變形較小。這是因?yàn)镚CP可以有效地降低泡孔在充模過(guò)程中受到的流動(dòng)剪切作用，GCP值越大，泡孔在遷移過(guò)程中受到熔體壓力越大，泡孔受到熔體的約束力大，泡孔不易發(fā)生變形。GCP對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響GCP對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響如下圖所示。可知，在常壓下泡孔的非變形層(也就是規(guī)則泡孔區(qū))厚度僅占整個(gè)樣品厚度的10.9%；隨著GCP的增大，泡孔的非變形層所占比例逐漸升高，GCP為0.8 MPa時(shí)，升高至26.7%。而泡孔變形層區(qū)域厚度所占比例隨著GCP的增大而大幅度下降，從63.7%下降到45.4%，這說(shuō)明GCP可以減小泡孔變形層，增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍。對(duì)變形層的泡孔變形度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如下圖所示，泡孔的平均長(zhǎng)度隨著GCP的增加，整體呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，泡孔的平均寬度隨著GCP的增加而逐漸增大，泡孔的變形度隨GCP的增大而減小，由常壓下0.530的泡孔變形度降低到GCP為0.8 MPa下的0.304泡孔變形度，即GCP可以減小泡孔長(zhǎng)度與寬度的差距，使變形區(qū)的泡孔變形程度減小。對(duì)不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)圖c，隨著GCP的增加，當(dāng)GCP為0.2 MPa時(shí)泡孔直徑略有減小，但隨著GCP的進(jìn)一步增大，泡孔直徑從36.09 μm增大到41.93 μm。這是因?yàn)镚CP的增大使得熔體的壓力也隨之增大，使得泡孔的成核臨界能壘升高，泡孔的成核速率下降，泡孔在充模過(guò)程中受到流動(dòng)場(chǎng)的影響減弱，更多的氣體在卸壓階段促進(jìn)泡孔的生長(zhǎng)，因此熔體壓力越大，泡孔直徑越大。GCP提高了充模時(shí)的熔體壓力，有效地降低了泡孔的變形，且隨著GCP的升高，泡孔直徑增大，泡孔密度下降，發(fā)泡材料的質(zhì)量減少整體趨于不變。結(jié)論隨著GCP從0增加至0.8 MPa，熔體內(nèi)部的壓力從1.55 MPa增大到2.16 MPa，使充模過(guò)程中受流動(dòng)影響的泡孔數(shù)減小，減小了泡孔受到的流動(dòng)剪切力。隨著GCP的增大，泡孔變形層區(qū)域厚度所占比例從63.7%下降到45.4%，變形層的泡孔的變形度從0.530下降到0.304，泡孔的平均長(zhǎng)度增大。GCP的增加有效地改善了泡孔形貌，減小了泡孔變形層的CP增加了熔體流動(dòng)時(shí)的阻力，提高了注塑充模階段的熔體壓力，使得臨界成核點(diǎn)后移，泡孔的成核長(zhǎng)大在充模后進(jìn)行，進(jìn)而改善了制品泡孔的形貌。
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摘要:長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）作為一種輕質(zhì)高強(qiáng)的復(fù)合材料，在滿足汽車(chē)零部件性能的同時(shí)，對(duì)零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)，目前在汽車(chē)零部件應(yīng)用上備受青睞。文章主要介紹了PP-LGF在汽車(chē)儀表板輕量化方面的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀，詳細(xì)介紹了薄壁注塑、物理發(fā)泡、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝實(shí)現(xiàn)儀表板輕量化的技術(shù)概況，并展望了PP-LGF在儀表板上的應(yīng)用前景。聚丙烯微孔發(fā)泡近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車(chē)工業(yè)也得到了快速發(fā)展。然而，由此引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題也日益嚴(yán)重，通過(guò)汽車(chē)輕量化來(lái)降低油耗從而降低環(huán)境污染，已經(jīng)成為汽車(chē)行業(yè)的研究熱點(diǎn)，其中，使用質(zhì)量更輕的非金屬材料替代傳統(tǒng)金屬材料的研究在近年來(lái)也取得了較大進(jìn)展。運(yùn)用復(fù)合材料來(lái)部分取代車(chē)身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)、外飾裝飾件是汽車(chē)輕量化的一種行之有效的方法。在眾多的復(fù)合材料中，長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）以其低廉的價(jià)格、優(yōu)良的力學(xué)性能和環(huán)境友好性而獲得更多的青睞。與短玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-SGF）相比，PPLGF在強(qiáng)度、剛度、翹曲度、耐疲勞、缺口沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性等方面更具優(yōu)勢(shì)，因此，使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車(chē)零部件可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)重量及成本的降低。1 長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料性能特點(diǎn)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的制備工藝主要分為5種，即熔融浸漬、溶液浸漬、粉末浸漬、纖維混編工藝以及薄膜疊層工藝，而在汽車(chē)零部件領(lǐng)域主要應(yīng)用的為熔融浸漬法。熔融浸漬法生產(chǎn)的PP-LGF粒子的長(zhǎng)度一般為8mm～15mm，其中玻纖的含量可達(dá)20%～60%，粒子中玻纖的保留長(zhǎng)度可達(dá)1mm～3mm,如圖1所示，相較于玻纖保留長(zhǎng)度僅為0.2mm～0.4mm的PP-SGF材料，PPLGF因其內(nèi)部纖維構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可保證產(chǎn)品具有更優(yōu)的力學(xué)性能、抗沖擊性能、耐蠕變性能等特點(diǎn)，更加適合應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)性能要求較高的零部件。此外，隨著纖維含量的增加，PP-LGF的性能也隨之提高。長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料在儀表板上的應(yīng)用儀表板是汽車(chē)內(nèi)飾中的重要部件，為提升汽車(chē)內(nèi)飾的感知質(zhì)量，中、高檔車(chē)型普遍會(huì)采用軟質(zhì)儀表板，即在儀表板骨架表面增加軟質(zhì)表皮層。儀表板骨架作為儀表板系統(tǒng)的主體部件，同時(shí)也是電器件和其他功能件的承載結(jié)構(gòu)，因此要求其具有高強(qiáng)度及高剛性，目前在儀表板骨架上使用為廣泛的為PP材料，采用相同密度的PP-LGF材料替代傳統(tǒng)PP材料，在滿足相關(guān)性能的同時(shí)，可提升儀表板吸能性能，同時(shí)可將現(xiàn)有儀表板骨架的設(shè)計(jì)厚度由3mm～3.5mm降低到1.8mm～2.5mm，從而降低儀表板骨架重量，推動(dòng)汽車(chē)內(nèi)飾輕量化。以下將從PP-LGF應(yīng)用于儀表板上的薄壁注塑、物理發(fā)泡、化學(xué)發(fā)泡三種成型工藝方面，介紹PP-LGF在儀表板輕量化方面的應(yīng)用。 2.1 薄壁注塑薄壁注塑工藝是直接將產(chǎn)品壁厚減薄，在模具中進(jìn)行加工的一種成型方法，與傳統(tǒng)PP材料注塑的3mm～3.5mm壁厚的儀表板骨架相比，PP-LGF材料運(yùn)用薄壁注塑工藝制造的儀表板骨架產(chǎn)品壁厚一般為2.5mm左右，整體減重可達(dá)約25%。該工藝的投入成本較低，重量?jī)?yōu)勢(shì)明顯。目前，該工藝在國(guó)內(nèi)和國(guó)外合資品牌中，如吉利、大眾、上汽、福特等均有應(yīng)用，一般選擇PPLGF20材料，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚一般為2.2mm～2.5mm。然而，薄壁注塑工藝也存在兩點(diǎn)問(wèn)題，首先是該工藝的模具成本較高，使用薄壁注塑，成型模具需要采用熱流道設(shè)計(jì)，熱流道模具的成本要比普通注塑工藝的模具成本高。其次，注塑工藝管控和注塑精度要求高，因?yàn)镻P-LGF中長(zhǎng)玻纖分布的各向異性，采用PP-LGF材料的薄壁注塑產(chǎn)品翹曲變形較為嚴(yán)重，尺寸穩(wěn)定性較差。2.2 物理發(fā)泡物理發(fā)泡工藝又稱(chēng)為MuCell 工藝，它是以熱塑性材料為基體，通過(guò)將超臨界流體（二氧化碳或氮?dú)猓?溶解到熱熔膠中形成單相溶體，并保持在高壓力下，然后，通過(guò)開(kāi)關(guān)式射嘴射進(jìn)溫度和壓力較低的模具型腔，由于溫度和壓力降低引發(fā)分子的不穩(wěn)定性從而在產(chǎn)品內(nèi)部形成從十到幾十微米不等的封閉氣泡微孔[4-5]，該項(xiàng)技術(shù)早期由麻省理工學(xué)院發(fā)明，1995年由美國(guó)Trexel公司將技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球商品化。MuCell 工藝優(yōu)勢(shì)為成型周期短、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好、翹曲低、產(chǎn)品輕量化和工藝適用性廣。MuCell工藝使用超臨界流體，可有效降低PP-LGF材料黏度, 提高熔體流動(dòng)性。泡孔成長(zhǎng)壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段，縮短成型周期，同時(shí)，可使壓力分布均勻，有效降低PPLGF產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力，降低因長(zhǎng)玻纖各項(xiàng)異性導(dǎo)致的產(chǎn)品翹曲，增加產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。另外，泡孔填充可有效避免產(chǎn)品表面縮痕，微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)充，降低材料密度，產(chǎn)品重量減輕，較同材質(zhì)實(shí)體，重量可降低5%～10%。目前，福特新蒙迪歐在儀表板骨架上應(yīng)用了該工藝，骨架產(chǎn)品設(shè)計(jì)壁厚2.4mm，相較于實(shí)心材料重量降低了10%，此外，長(zhǎng)城和大眾也有應(yīng)用于此項(xiàng)技術(shù)。MuCell 工藝的缺點(diǎn)是一次性投入高，工藝難度大，同時(shí)相關(guān)研究表明，使用該工藝對(duì)儀表板減重比控制在3%～8%時(shí)，產(chǎn)品性能會(huì)下降10%左右，基本滿足性能要求，減重超過(guò)8%，機(jī)械性能和耐熱老化性能急劇下降，不能滿足要求。若使用MuCell 工藝推薦減重比為3%～5%。2.3 化學(xué)發(fā)泡化學(xué)發(fā)泡工藝包括模內(nèi)發(fā)泡工藝和二次開(kāi)模發(fā)泡工藝（core-back），二者均是在注塑過(guò)程中，利用塑料粒子中加入的碳酸氫鈉和碳酸銨類(lèi)的無(wú)機(jī)發(fā)泡劑，受熱分解產(chǎn)生的二氧化碳等氣體，使產(chǎn)品形成微孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)，以降低材料密度，減輕產(chǎn)品重量。其中，core-back工藝因使用了二次開(kāi)模，相較于模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡，發(fā)泡的倍率更高，產(chǎn)品中形成的泡孔數(shù)量更多，產(chǎn)品的減重比更大。一般來(lái)說(shuō)，模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡的減重比相比于實(shí)心材料在5%～8%左右，而core-back工藝可高達(dá)30%～50%，具體根據(jù)退模行程決定。同物理發(fā)泡工藝一樣，化學(xué)發(fā)泡工藝可在PP-LGF材料應(yīng)用減重的同時(shí)，減少產(chǎn)品翹曲變形，提升產(chǎn)品穩(wěn)定性，而且二次開(kāi)模發(fā)泡工藝能夠適用于做外觀件。目前，寶馬5系已在儀表板骨架上應(yīng)用了PP-LGF的core-back工藝，產(chǎn)品壁厚由初始1.8mm左右發(fā)泡到3.8mm，重量降低了約40%，此外大眾的部分車(chē)型也已使用模內(nèi)化學(xué)發(fā)泡工藝。core-back工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴，開(kāi)模的周期較長(zhǎng)，模具成本也比模內(nèi)發(fā)泡模具高，而且該工藝的技術(shù)難度較高，后期調(diào)試周期較長(zhǎng)，產(chǎn)品的綜合成本較高。模內(nèi)發(fā)泡工藝的缺點(diǎn)是發(fā)泡劑較貴，產(chǎn)品的減重效果不是特別明顯，減重效果低于薄壁注塑工藝，物理發(fā)泡工藝和core-back工藝。
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當(dāng)前，作為制約人類(lèi)生存和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水資源受到更大程度的保護(hù)，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(duì)環(huán)境和人體有很大危害，因此要開(kāi)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(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)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(wú)機(jī)酸、堿類(lèi)等刺激性、腐蝕性的物質(zhì)，在一定的濃度下對(duì)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(guò)食物鏈進(jìn)入人體中，會(huì)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(duì)人體健康造成嚴(yán)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(guò)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(jī)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(lái)，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(kāi)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(qiáng)吸水性，而且能夠通過(guò)吸附污漬實(shí)現(xiàn)凈化除污。可以有效處理工業(yè)廢水中的各種有害物質(zhì)（生物毒性或致癌性），為社會(huì)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(duì)污水處理的實(shí)際需求，本文僅限于對(duì)幾種公開(kāi)的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料類(lèi)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(lèi)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(qiáng)、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(guò)濾分離和吸附效率好，同時(shí)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(duì)工業(yè)污水中的重金屬進(jìn)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(dú)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(qiáng)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(duì)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(yàn)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(shí)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?dú)⒕膱?chǎng)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(duì)周?chē)h(huán)境造成污染。天然高分子材料對(duì)生物無(wú)毒，傳質(zhì)性能好，但強(qiáng)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(qiáng)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(lái)處理污水,既能有良好的傳質(zhì)性能。又能擁有強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。該實(shí)驗(yàn)中采用機(jī)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(duì)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(dá)90%以上，氨氮去除效果可達(dá)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(jìn)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(kāi)孔結(jié)構(gòu)，較好的力學(xué)強(qiáng)度和耐磨性，以及生物相容性。被用作清潔材料、過(guò)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(jī)的天然生物聚合物，能通過(guò)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(guò)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(duì)重金屬離子吸附速率較慢的缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)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(guò)5次循環(huán)之后，對(duì) Pb2+ 和 Cu2+仍然表現(xiàn)出相對(duì)良好的吸附能力。可見(jiàn)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(jiǎn)單，豐富了為工業(yè)廢水處理提供依據(jù)和方法。 我國(guó)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(jìn)入水體后會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，對(duì)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(wèn)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(lèi)豐富，污泥量少不堵塞，與傳統(tǒng)填料相比有著巨大優(yōu)勢(shì)，在污水處理廠提標(biāo)改造及改擴(kuò)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(shù)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(guó)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(duì)解決工業(yè)污水處理、建設(shè)環(huán)保型社會(huì)做了應(yīng)有之義。目前，針對(duì)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(zhuān)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(jià)格也具有普惠性和實(shí)用性，但仍需要在今后的實(shí)際工業(yè)污水處理中對(duì)材料的性能進(jìn)行規(guī)模化驗(yàn)證和優(yōu)化。
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央廣網(wǎng)上海9月17日消息（記者唐奇云 通訊員張婷）日常生活中，當(dāng)人們購(gòu)買(mǎi)兒童玩具、家具用品等塑料制品時(shí)，都會(huì)十分在意其材質(zhì)是否無(wú)毒無(wú)味、綠色環(huán)保，近年來(lái)綜合性能優(yōu)異、可回收及易降解的聚丙烯發(fā)泡材料已成為泡沫塑料家族中的“新寵”，日益受到熱捧，是聚合物泡沫材料中增長(zhǎng)速度快的品種。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)。在第22屆工博會(huì)高校展區(qū)，華東理工大學(xué)化工學(xué)院教授趙玲領(lǐng)銜的“高性能輕量化聚合物材料的綠色高效制備”項(xiàng)目，聚焦的正是輕量化聚丙烯發(fā)泡材料的綠色制造和高端應(yīng)用。該項(xiàng)目也是2019年度上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)項(xiàng)目。聚丙烯微孔發(fā)泡無(wú)水發(fā)泡制備聚合物珠粒實(shí)驗(yàn)裝置（央廣網(wǎng)發(fā) 華東理工大學(xué)供圖）鎖定新材料發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域，布局綠色制造新技術(shù)輕量化材料已是我國(guó)新材料發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域，發(fā)泡則是實(shí)現(xiàn)聚合物輕量化的直接手段。隨著航天航空、國(guó)防、能源、交通、包裝、電器、運(yùn)動(dòng)器械等行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)具有優(yōu)異機(jī)械性能和絕熱、隔音、絕緣、緩沖等特性的聚合物發(fā)泡材料需求越來(lái)越迫切。聚丙烯作為產(chǎn)量大、增長(zhǎng)量快、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹(shù)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)。016年，由華東理工大學(xué)牽頭申報(bào)的國(guó)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(zhuān)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，開(kāi)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。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(lèi)。化學(xué)發(fā)泡劑常常存在化學(xué)殘留、發(fā)泡過(guò)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(lèi)則對(duì)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?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬?duì)較高，烷烴類(lèi)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(zāi)危險(xiǎn)、有害殘留以及VOC排放等問(wèn)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(shù)，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)，而且CO2進(jìn)入聚合物后會(huì)引起熔點(diǎn)、表面張力和粘度下降、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(qiáng)度不夠無(wú)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，近年來(lái)華理趙玲團(tuán)隊(duì)聯(lián)合無(wú)錫會(huì)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(guò)程和高效工業(yè)裝備等方面開(kāi)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，形成了“適合超臨界CO2發(fā)泡的聚丙烯專(zhuān)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”等三大技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)：根據(jù)在低于其流動(dòng)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，開(kāi)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(zhuān)用料，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(guò)程效率和發(fā)泡倍率，氣泡成核和生長(zhǎng)的分段實(shí)施大幅減小了高壓設(shè)備體積；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(chǎng)、溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)，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)。