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發(fā)布時(shí)間：2024-10-04 00:58:50
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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5月19日召開(kāi)的上海市科技獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，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(guò)程的優(yōu)化和強(qiáng)化”項(xiàng)目斬獲科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。跳轉(zhuǎn)閱讀→化工醫(yī)藥企業(yè)HR注意啦，這里有近千位化學(xué)化工醫(yī)藥專業(yè)的海內(nèi)外本碩博畢業(yè)生等你招聘~聚丙烯微孔發(fā)泡鎖定新材料發(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)。2016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。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)較高或價(jià)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(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)。
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說(shuō)到一次性容器你是不是認(rèn)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(yáng)光影響的特點(diǎn)，適合制作容器，但也因?yàn)檫@樣的特點(diǎn)使得塑料不易被大自然分解，容易造成大量垃圾，因此后來(lái)出現(xiàn)紙質(zhì)容器，但紙質(zhì)容器也不是沒(méi)有缺點(diǎn)，甚至與傳統(tǒng)塑料相比問(wèn)題還更大。首先因?yàn)榧垙執(zhí)焐滤龅剿蜁?huì)軟化，沒(méi)辦法單獨(dú)承裝液體，因此市面上常見(jiàn)的紙杯就需要在紙張表面加一層塑料淋膜，所以摸起來(lái)感覺(jué)滑滑的。但這種復(fù)合材質(zhì)的設(shè)計(jì)就會(huì)造成回收的難題，紙加塑料淋膜的設(shè)計(jì)當(dāng)被送到回收廠時(shí)，如果沒(méi)有特殊技術(shù)是無(wú)法將紙與塑料淋膜分離，不能分離就無(wú)法重新回收材料再利用，而被放在自然環(huán)境中也因?yàn)槭菑?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(shuō)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(diǎn)，耐熱，抗腐蝕又安全，還可以在微波爐內(nèi)加熱，只要經(jīng)過(guò)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(guò)程中為了減輕產(chǎn)品的重量，將二氧化碳或氮?dú)庾⑷氲教厥獾乃芑b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(guò)程，利用發(fā)泡技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品具有輕量化，緩沖吸震，吸音，保溫等特點(diǎn)，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(jì)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(guò)發(fā)泡技術(shù)制成泡沫塑料。到了80年代美國(guó)人研制出了微孔發(fā)泡之后，人們對(duì)這種微孔新型塑料日益感興趣，并逐漸成為市場(chǎng)上主要的塑料發(fā)泡技術(shù)。發(fā)泡劑現(xiàn)在市場(chǎng)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?dú)猓睔獾葰怏w，并且這些氣體在氣態(tài)下不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且在氣態(tài)時(shí)在塑料中的擴(kuò)散速度會(huì)低于在空氣中的擴(kuò)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(huì)釋放如氮?dú)猓趸嫉鹊奈镔|(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(guò)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(duì)不會(huì)留下殘余物，并且對(duì)發(fā)泡塑料性能不會(huì)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(lái)使塑料發(fā)泡，是對(duì)加入塑料中的化學(xué)發(fā)泡劑進(jìn)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(jìn)行發(fā)泡。 后一種是機(jī)械發(fā)泡，使用機(jī)械攪拌的方法使氣體混入材料中，然后經(jīng)定型過(guò)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(huì)在塑料中形成很多微小氣泡（氣泡核），隨著塑料在熔化過(guò)程中溫度的升高和壓力增加，氣泡開(kāi)始增長(zhǎng)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(kāi)始降低，氣泡也會(huì)停止增長(zhǎng)并且慢慢成型，這樣就會(huì)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(guò)形成氣泡核，氣泡核膨脹，氣泡固化成型這個(gè)過(guò)程。發(fā)泡膜包裝袋制造過(guò)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(shuō)的珍珠棉，將它作為包裝材料來(lái)使用有很多的優(yōu)點(diǎn)，如防震，防潮，韌性好等，來(lái)看看我們包裝使用的發(fā)泡膜包裝袋是怎么制造出來(lái)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(guò)管道將其吸入到擠出機(jī)入料口，同時(shí)在擠出機(jī)中還要加入發(fā)泡劑。在擠出機(jī)中需要加溫讓原料熔化，再通過(guò)噴淋冷卻降溫以達(dá)到發(fā)泡溫度讓其膨脹發(fā)泡，然后從機(jī)頭口模擠出圓筒形發(fā)泡膜。將圓筒型發(fā)泡膜切刨開(kāi)，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(guò)印刷機(jī)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(guò)機(jī)器壓封成包裝袋，這樣就可以用于包裝產(chǎn)品了。塑料通過(guò)發(fā)泡技術(shù)能讓其內(nèi)部形成氣泡，能讓生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品更加輕便，還能起到包裝保護(hù)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(guò)空心金屬周?chē)刍X材來(lái)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(guò)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(shí)其內(nèi)部的氣泡能起到緩沖保護(hù)的作用，也許將來(lái)我們就能用到這種氣泡金屬。隨著世界資源的減少和對(duì)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(dòng)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(guò)輕量化實(shí)現(xiàn)，而發(fā)泡技術(shù)就是輕量化未來(lái)發(fā)展的方向。那些用于包裝，汽車(chē)，建筑和日用消費(fèi)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(lái)的塑料產(chǎn)品在我們生活中的使用將越來(lái)越廣泛。
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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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由于光降解材料的局限，以及廣泛的生物來(lái)源，目前的研究熱點(diǎn)更多地放在生物降解材料上，相對(duì)于光降解材料，生物降解材料的原料來(lái)源更加綠色，降解的產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的污染性也更加小。生物可降解材料是一類在酶或微生物的作用下，使維持自身結(jié)構(gòu)的分子鏈逐漸斷裂，形成對(duì)環(huán)境無(wú)害的小分子化合物的材料。 生物降解的方式有生物的物理、化學(xué)作用和酶的直接作用。根據(jù)來(lái)源的不同可以分為微生物降解型的生物材料、合成高分子型的生物降解材料、天然高分子型的生物降解材料。微生物降解材料是以有機(jī)物為碳源，微生物進(jìn)行發(fā)酵轉(zhuǎn)化為高分子聚酯，利用這種高分子聚酯制作為塑料的材料。合成高分子型的生物降解材料是利用化學(xué)方法合成在自然界中與原本存在的利于降解的高分子化合物。天然高分子型的生物降解材料是在合成時(shí)以淀粉、纖維素、木質(zhì)素等多糖化合物為原料，在必要的條件下加入生物降解添加劑或經(jīng)氧化、改性而加工制成的塑料。其中，淀粉基構(gòu)成的可降解材料和PLA構(gòu)成的可降解材料是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)，PHB作為可降解材料也有較為廣泛的應(yīng)用。 淀粉通過(guò)植物光合作用而形成的，易得，降解后仍以二氧化碳和水的形式回歸到生態(tài)環(huán)境中，是完全無(wú)污染的非常優(yōu)良的生物降解材料。針對(duì)淀粉作為原料來(lái)源的淀粉基塑料是目前可降解材料領(lǐng)域研究的—大熱點(diǎn)。 PLA(聚乳酸）是多糖經(jīng)過(guò)降解發(fā)酵制得、純化、聚合而成的環(huán)境友好型樹(shù)脂。PLA是由乳酸分子在一定條件下脫水縮合而成。PLA在土壤掩埋條件下，在溫度、氧氣、弱堿性的共同作用下，6~12個(gè)月降解為乳酸,最終經(jīng)微生物代謝，形成二氧化碳和水。PLA因其優(yōu)良的生物相容性和機(jī)械強(qiáng)度，被廣泛應(yīng)用于新興功能型醫(yī)用高分子材料如醫(yī)用手術(shù)縫合線、骨科用固定材料等。 PHB(聚β-羥基丁酸酯）是細(xì)菌體內(nèi)碳源和能源的以顆粒狀儲(chǔ)存的酯類積累物。PHB對(duì)氣體有阻擋性，能用于未添加抗氧化劑的食品的包裝袋;PHB有良好的生物相容性，可用于手術(shù)縫合線、骨折固定材料;因PHB能夠降解，可用于與農(nóng)藥或貴重藥品的包埋處理。因?yàn)镻HB用細(xì)菌發(fā)酵法進(jìn)行生產(chǎn)，所以PHB的生產(chǎn)重點(diǎn)放在基因工程等技術(shù)。針對(duì)其易結(jié)晶、較脆、降解速度較慢的缺點(diǎn)，如何通過(guò)物理或化學(xué)的方法改善PHB的性能成為研究的重點(diǎn)對(duì)象。
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當(dāng)熱塑性聚氨酯聚合物在1950年代問(wèn)世時(shí)，TPE成為商業(yè)現(xiàn)實(shí)。在1960年代，苯乙烯嵌段共聚物問(wèn)世，在1970年代，各種TPE出現(xiàn)。TPE的全球使用量（1990年為680000噸/年）以每年約9%的速度增長(zhǎng)。由于聚苯乙烯和聚丁二烯之間的不相容性，苯乙烯-丁二烯材料具有兩相微觀結(jié)構(gòu)塊，前者根據(jù)確切的成分分成球體或棒。由于聚苯乙烯含量低，該材料具有彈性，聚丁二烯的特性占主導(dǎo)地位。通常，它們提供比傳統(tǒng)交聯(lián)橡膠更廣泛的性能，因?yàn)槠涑煞挚梢宰兓赃m應(yīng)最終的構(gòu)造目標(biāo)。嵌段共聚物很有趣，因?yàn)樗鼈兛梢浴拔⑾喾蛛x”以形成周期性納米結(jié)構(gòu)，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）嵌段共聚物。這種聚合物被稱為Kraton，用于鞋底和粘合劑。由于微細(xì)結(jié)構(gòu)，需要透射電子顯微鏡（TEM）來(lái)檢查結(jié)構(gòu)。丁二烯基質(zhì)用四氧化鋨染色以在圖像中提供對(duì)比度。該材料是通過(guò)活性聚合制成的，因此塊體幾乎是單分散的，因此有助于形成非常規(guī)則的微觀結(jié)構(gòu)。由于大多數(shù)聚合物彼此不相容，形成嵌段聚合物通常會(huì)導(dǎo)致相分離，并且自從引入SBS嵌段聚合物以來(lái)，該原理已被廣泛采用，特別是在其中一種嵌段是高度結(jié)晶的情況下。不相容規(guī)則的一個(gè)例外是Noryl材料，其中聚苯乙烯和聚苯醚或PPO相互形成連續(xù)共混物。其他TPE具有結(jié)晶域，其中一種嵌段與相鄰鏈中的其他嵌段共結(jié)晶，例如在共聚酯橡膠中，實(shí)現(xiàn)與SBS嵌段聚合物相同的效果。取決于嵌段長(zhǎng)度，由于較高的晶體熔點(diǎn)，域通常比后者更穩(wěn)定。該點(diǎn)決定了材料成型所需的加工溫度，以及產(chǎn)品的最終使用溫度。這樣的材料包括Hytrel，一種聚酯-聚醚共聚物和Pebax，一種尼龍或聚酰胺-聚醚共聚物。熱塑性彈性體（TPE），有時(shí)也稱為熱塑性橡膠，是一類共聚物或聚合物（通常是塑料和橡膠）的物理混合物，由具有熱塑性和彈性體特性的材料組成。雖然大多數(shù)彈性體是熱固性塑料，但相比之下，熱塑性塑料在制造中相對(duì)容易使用，例如通過(guò)注塑成型。熱塑性彈性體顯示出橡膠材料和塑料材料的典型優(yōu)勢(shì)。使用熱塑性彈性體的好處是能夠拉伸到適度的伸長(zhǎng)率并恢復(fù)到接近原始形狀的能力，從而比其他材料具有更長(zhǎng)的使用壽命和更好的物理范圍。熱固性彈性體和熱塑性彈性體之間的主要區(qū)別在于其結(jié)構(gòu)中的交聯(lián)鍵類型。事實(shí)上，交聯(lián)是賦予高彈性性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)因素。類型商業(yè)TPE有六類通用類別（名稱符合ISO18064）：苯乙烯嵌段共聚物，TPS（TPE-s）；熱塑性聚烯烴彈性體；熱塑性硫化橡膠，TPV（TPE-v或TPV）；熱塑性聚氨酯，TPU（TPU）；熱塑性共聚酯，TPC（TPE-E）；熱塑性聚酰胺，TPA（TPE-A）；未分類的熱塑性彈性體，TPZ。來(lái)自嵌段共聚物組的TPE材料的例子包括CAWITON、THERMOLASTK、THERMOLASTM、Arnitel、Hytrel、Dryflex、Mediprene、Kraton、Pibiflex、Sofprene和Laprene。這些苯乙烯嵌段共聚物（TPE-s）中有CAWITON、THERMOLASTK、THERMOLASTM、Sofprene、Dryflex和Laprene。Laripur、Desmopan或Elastollan是熱塑性聚氨酯（TPU）的例子。Sarlink、Santoprene、Termoton、Solprene、THERMOLASTV、Vegaprene、或Forprene是TPV材料的例子。熱塑性烯烴彈性體（TPO）化合物的例子是For-TecE或Engage。Ninjaflex用于3D打印。為了符合熱塑性彈性體的資格，材料必須具有以下三個(gè)基本特征：1.拉伸到適度伸長(zhǎng)的能力。2.并在消除應(yīng)力后恢復(fù)到接近其原始形狀的狀態(tài).3.可在高溫下作為熔體加工,沒(méi)有明顯的蠕變。TPE用于傳統(tǒng)彈性體無(wú)法提供產(chǎn)品所需物理性能范圍的地方。這些材料在汽車(chē)領(lǐng)域和家用電器領(lǐng)域有大量應(yīng)用。2014年，TPE的全球市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到約167億美元。大約40%的TPE產(chǎn)品用于汽車(chē)制造。例如，共聚酯TPE用于雪地摩托軌道，其中剛度和耐磨性非常重要。熱塑性烯烴（TPO）越來(lái)越多地用作屋頂材料。TPE也廣泛用于導(dǎo)管尼龍嵌段共聚物為患者提供了一系列理想的柔軟度。熱塑性有機(jī)硅和烯烴混合物用于擠出玻璃滑道和動(dòng)態(tài)擋風(fēng)雨條汽車(chē)型材。苯乙烯嵌段共聚物因其易于加工而用于鞋底，并廣泛用作粘合劑。 由于在對(duì)各種熱塑性基材進(jìn)行雙組分注塑成型方面具有無(wú)與倫比的能力，工程TPS材料還涵蓋了從汽車(chē)市場(chǎng)到消費(fèi)品和醫(yī)療產(chǎn)品的廣泛技術(shù)應(yīng)用。例如，柔軟的抓握表面、設(shè)計(jì)元素、背光開(kāi)關(guān)和表面，以及密封件、墊圈或阻尼元件。TPE通常用于制造汽車(chē)性能應(yīng)用的懸架襯套，因?yàn)榕c常規(guī)橡膠襯套相比，它具有更大的抗變形能力。由于改性塑料樹(shù)脂的功能、成本效益和適應(yīng)性，熱塑性塑料在供暖、通風(fēng)和空調(diào)（HVAC）行業(yè)經(jīng)歷了增長(zhǎng)成各種蓋子、風(fēng)扇和外殼。TPE還可用于醫(yī)療設(shè)備、電纜護(hù)套和內(nèi)絕緣、性玩具和一些耳機(jī)電纜。 不僅用于工業(yè)用途，還用于運(yùn)動(dòng)鞋和背包等消費(fèi)品。您可以在許多運(yùn)動(dòng)和戶外品牌產(chǎn)品中看到基于TPE的材料“ARIAPRENE”。2021年，全新的TPE回收理念問(wèn)世，稱為APTERRA，它是GRS（全球回收標(biāo)準(zhǔn)）收集和再生泡沫織物廠廢料，因?yàn)槊看紊a(chǎn)運(yùn)行總是有20%的廢料。
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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。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)。