湖州專業PP微孔發泡價格
發布時間：2021-12-06 00:26:52
湖州專業PP微孔發泡價格
隨著汽車工業的蓬勃發展，制造汽車的各種原材料也迅速發展和更新換代，越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件。塑料在汽車上的應用已有近50年的歷史，目前汽車用改性塑料的使用量已成為衡量汽車設計和制造水平高低的一個重要標志，塑料飾件的大量應用，促進了汽車的減重節能，提高了汽車的美觀舒適度。PP以密度小、性價比高、具有優異的s耐熱性能、耐化學藥品腐蝕性、剛性、易于成型加工和回收利用等特性在汽車上得到了廣泛的應用。近來更是有把汽車內飾和外裝材料統一到PP系列材料的趨勢。由于高性能基礎樹脂的開發生產周期長、投資巨大、技術要求高，且需要高精尖的集成先進綜合技術，所以對現有PP樹脂需要進行更廣泛、更有效、更經濟、更實用的改性。聚丙烯微孔發泡微發泡(Microcellular Foaming)是指以熱塑性材料為基體，制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封閉微孔。微發泡注塑成型技術突破了傳統注塑的諸多局限，在基本保證制品性能的基礎上，可以明顯減輕重量和成型的周期，大大降低機臺的鎖模力，并具有內應力和翹曲小、平直度高，沒有縮水，尺寸穩定，成型視窗大等特點，特別是在生產高精密和材料較貴的制品上與常規注塑相比較獨具優勢，成為近年來注塑技術發展的一個重要方向。聚丙烯微發泡材料能夠滿足大型微發泡汽車注塑件。隨著汽車輕量化的發展，選用PP發泡材料已成為汽車減重的重要途徑，目前其在汽車內飾上的應用也越來越多，其中PP發泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%，卡車、工程機械車占20% ，客車、商務車占35% 。汽車用PP發泡材料主要為化學微發泡材料。普通微發泡PP制品的表觀質量很不理想，僅適合于需要表面覆皮的高端車，不僅增加了制造成本，也限制了PP發泡材料的推廣和應用；而化學微孔發泡是以熱塑性材料為基體，化學發泡劑為氣源，通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態，注入模腔后氣體在擴散內壓的作用下，使制品中間分布著直徑從十幾到幾十微米的封閉微孔泡，且其理想的泡孔直徑應 <50μm ，但目前國內行業實際生產的微發泡PP的微泡孔直徑約為80～350μm 。對于微孔發泡主要有注塑微發泡、吹塑微發泡和擠出微發泡等，注塑微發泡適用于各種汽車內外飾件，如車身門板、尾門、風道等；擠出微發泡適用于密封條、頂棚等；吹塑微發泡適用于汽車風管等。利用微發泡技術可使PP制品的質量減少約10%～20% ，較傳統材料在部件上可實現50%的減重，注射壓力降低約30%～50% ，鎖模力降低約20% ，循環周期減少10%～15%，同時還能提高汽車的節能性，較傳統材料可實現30%的節能，并且能改善制品的翹曲變形性，使產品和模具的設計更靈活。輻射交聯PP高發泡片材具有良好的力學性能，作為汽車車頂，可降低汽車的質量，同時其還可用于汽車的內飾件，有利于汽車的輕量化。福特微發泡發動機罩：采用MuCell微發泡注塑成型技術在零件成型過程中充入氣泡，形成極為細微的蜂巢狀結構，既節約了塑材，又減輕了重量，而且不會影響零件的任何性能。目前已應用車型有：C-MAX、Grand C-MAX、S-MAX、蒙迪歐和Galaxy等。綜上所述，聚丙烯微發泡材料在汽車領域應用廣泛，但需要注意：1. 微發泡是經全球各行業不同產品所驗證的技術、有廣范的市場、但在中國應用尚新。2. 微發泡能提供更高品質 (減少變形,提升平面度,圓度和尺寸的穩定性,沒有縮水印) 和更低成本 (重量,成型周期和成型噸位減少、更省料的產品設計)。3. 微發泡能創造新商機——高端應用和節省成本。4. 并不是所有的制品都適合用微發泡技術,需要配合尋找合適的制品。
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據調查，汽車整體重量每減少100千克，百公里油耗可降低0.3-0.6升。隨著國家第二階段燃油指標5L/100Kg要求,以及電動汽車行程問題的凸顯，汽車材料輕量化已成行業潮流。目前，在汽車非金屬材料輕量化領域，發泡材料正在發揮理想作用，成為實現汽車輕量化的環保解決方案。具體到汽車非金屬材料輕量化領域，化學微發泡技術已成為主機廠及相關零件廠商競相研究的主要課題之一，諸如通用、寶馬、奔馳等汽車品牌在車門內襯板、儀表板、后門內襯板、底護板等汽車內飾中大范圍地應用化學微發泡材料。化學微發泡技術在汽車輕量化、降低成本等方向會越來越重要。山東昊智新型材料科技有限公司（以下簡稱昊智新材料）化學發泡劑正在引領這個方向努力。聚丙烯微孔發泡所謂微發泡材料，指的是以材料為基體，內部含有從幾十微米到幾百微米尺寸泡孔的多孔聚合物材料。微發泡主要分為超臨界氣體的物理發泡和發泡劑的化學發泡兩種。而就化學微發泡材料來說，和普通塑料相比，其既能有效減重，又能減少注塑缺陷、提高注塑效率，還具備隔熱、吸音、緩沖性能等特殊性能。在塑料微孔發泡和技術領域的多年探索和研究與開發中，昊智新材料已在該領域取得了實際應用，專注于高性能環保型微孔發泡的化學發泡劑、特殊發泡樹脂、技術和工藝解決方案。自主開發，生產和銷售的精細化學發泡劑用于合成樹脂和橡膠：例如PP，PE，PS，ABS，PA，PVC，EVA，TPU，TPE，TPR，PPO等材料的擠出，注塑和吹塑、模壓成型工藝。實現成型產品的輕量化、節省成本、減少能耗和噪音、減少浪費、提高產品尺寸精度并縮短成型周期。注塑化學發泡劑，其應用于塑料內飾件生產時，可使汽車內飾件具有高度一致的泡孔結構，直徑縮小至60微米，并使材料減重7%，同時還具有節省原材料、提升隔熱和隔音性能、增加側壁硬度、增強表面紋理等功能。化學發泡劑應用了專有的清除技術，可降低水、CO2和酸的影響，減小其對注塑模具的腐蝕，并大限度地減少翹曲和縮痕。此外，其對產品外觀和性能均無不利影響，而早期的化學發泡劑產品會影響汽車塑料件的表面光潔度，而使其應用受限。同時，使用化學發泡母粒時，設備基本上不用改動就可以輕松實現發泡，避免了物理發泡帶來的巨額投資。昊智新材料在提升汽車輕量化上的應用產品涉及發泡劑聚丙烯、聚丙烯發泡劑、熱塑性彈性體發泡母粒。熱塑性彈性體發泡母粒 圖源：山東昊智新材料成型發泡產品可用于實現汽車輕量化的部件有：頭枕、儀表板、門襯、方向盤、輪胎罩、行李倉內襯、座位靠背裝飾、遮陽板、保險杠芯材、空調阻隔板、地毯支撐材料、頂板、側護板、門內板吸能保護墊、緩沖墊、消音內插件、后置發動機分隔間、發動機護罩。除了應用于汽車輕量化，化學微發泡技術還可以用于PE樹脂微孔發泡的典型應用。用于吹塑PE溫室薄膜，加入發泡母料的1.5％，吹塑發泡后產品密度為0.624g / cm3。
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簡述聚丙烯微孔發泡新材料(Microcellular Polypropylene foam), 簡稱MPP，是特指泡孔尺寸小于100微米的聚丙烯多孔發泡材料(更嚴格地定義是泡孔尺寸小于10微米，泡孔密度大于10的9次方個/cm3)。由于材料內部大量微米級泡孔的存在，MPP具有優異的減震、緩沖、隔熱和吸聲等性能，可廣泛應用于包裝、交通工具、箱包、體育器材等領域，是傳統EVA、PU、PS發泡材料、EPE和EPP的替代物。聚丙烯微孔發泡性能與應用應用超臨界二氧化碳技術(supercritical carbon dioxide) 制備MPP，在高溫高壓下將二氧化碳氣體導入聚丙烯材料基體，并誘導其成核、發泡，形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發泡材料。發泡過程清潔無污染，發泡制品衛生環保。發泡過程PP材料未發生交聯，因此可回收循環使用。丙烯（PP）本身是無毒材料，是目前嬰兒奶瓶和可微波加熱餐盒的常用材料。清潔衛生的MPP特別適合于醫療器械、食品等包裝材料衛生等級要求較高的領域。也可應用于兒童拼圖、玩具等對產品健康要求較高的領域，代替常用的由AC發泡劑制造的交聯PE泡沫，EVA泡沫。PP是半結晶聚合物，其熔點一般150~170℃。相比于耐溫只有70~80℃的PE、PS、PU發泡材料，MPP的使用溫度可達120℃，因此MPP特別適合高溫包裝、高溫保溫等領域。MPP集增強、隔熱和降噪為一體，也特別適用于對材料輕量化要求較高的領域，如汽車、軌道交通，船舶，風機葉片等。輕質高強的MPP厚板作為結構泡沫使用，代替傳統的結構泡沫如PVC/PU互穿結構泡沫、PET結構泡沫等，特別是作為三明治夾芯復合材料的芯材使用。MPP微米尺度的泡孔賦予材料的特別之處有：(1) 同等發泡倍率(或表觀密度)下，由于泡孔較小，微孔發泡材料的機械性能損失較小。這意味著使用MPP可以更加節約材料，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泡材料具有較低的、依賴于泡孔結構的長期穩定的低導熱系數。(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。
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聚丙烯( PP) 珠粒發泡材料具有優異的耐熱、隔音、抗沖擊以及耐化學腐蝕等性能，近年來被廣泛應用在包裝、建 筑、汽車等行業。PP 在其熔點溫度附近的熔體強度會急劇下降，低熔體強度導致其難以得到好的泡孔結構，所以 PP 珠 粒發泡的技術難度大，目前只有少數國家掌握了 PP 珠粒發泡的技術，因此 PP 珠粒發泡的研究受到了國內外的廣泛關 注。文中從制備工藝、發泡裝備、性能改進、表征方法等方面綜述了近年來國內外 PP 珠粒發泡的研究動態，并對該領域 今后的研究方向進行了展望。聚丙烯(PP)珠粒發泡材料具有質輕、抗沖緩震、 耐腐蝕、隔熱隔音等優良的特性，與傳統的直接成 型工藝相比，PP 珠粒發泡的優勢在于它的自由成 型性，發泡珠粒均勻的尺寸與穩定的發泡倍率使其非 常適合模塑成型，可以生產具有復雜幾何結構以及高 維尺寸精度的制品。 早實現工業化生產的珠粒發泡產品是聚苯乙烯 發泡珠粒(EPS)，其次是聚乙烯發泡珠粒(EPE)與聚 丙烯發泡珠粒(EPP)。其中，EPP 的熱穩定性要優 于 EPE，抗沖擊性能要優于 EPS，此外其耐老化、耐腐 蝕性也非常優異，是非常環保的材料，因此 EPP 被廣 泛應用于包裝、建筑、汽車等行業，特別是在汽車行業 的需求增長十分迅速。鑒于世界各國對 EPP 材料研究的重視，本文從 EPP 的生產工藝、裝備、性能改進以 及表征手段等方面介紹了近年來 EPP 的研究進展與 動態。聚丙烯微孔發泡 聚丙烯發泡珠粒制備聚丙烯發泡機理 PP 珠粒發泡的機理為過飽和氣體法。如 Fig. 1 所示，注入的發泡劑在高溫或高壓環境下溶解在聚合 物熔體中形成飽和的均相體系，然后通過快速卸壓或 者溫度驟升造成熱力學的不穩定來形成過飽和體系， 這個階段中 PP 基體與溶解在其中發泡劑發生相分 離，氣泡開始成核并大量生長，穩定后經冷卻定型成為 發泡珠粒。聚丙烯發泡珠粒的生產方法 目前工業化生產 EPP 的工藝有 2 種:一種是以日 本的 JSP 株式會社與 Kaneka 公司為代表的反應釜 法，反應釜法也是目前應用廣泛的 EPP 的工業化生 產工藝;另 一 種 是 以 德 國 Berstorff 公 司 與 BASF 公 司等為代表的擠出法工藝，相對于工藝成熟的反應 釜法而言，擠出法目前工業化并不廣泛。反應釜法: 反應釜法是將 PP 顆粒與助劑混合 造粒后放入反應釜中，升高溫度并通入物理發泡劑使 釜內壓力升高，在一定的發泡溫度下保壓一段時間后 打開泄壓閥門快速卸壓即得到發泡珠粒。根據反應釜 中分散介質的不同，又可分為無水法與有水法 2 種:前 者的反應釜中不加入液體的分散介質，PP 顆粒會堆積 在一起使發泡劑難以均勻溶解到每個顆粒中，所以為 了使發泡劑更好地溶解，釜內壓力一般需要在 10 MPa 以上;后者是先將 PP 顆粒分散在水中，發泡劑能均勻 溶解在 PP 顆粒中，所需壓力約2 ～ 6 MPa。反應釜法 的優點是工藝條件容易控制、發泡倍率高、泡孔結構 好、可二次發泡，缺點是間歇式生產導致成本較高。 日本 JSP 公司的專利介紹的生產工藝能夠生產 密度低于 0. 045 g /cm3 、平均泡孔直徑為 200 μm 的 EPP。這種方法是將尺寸均一的顆粒加入反應釜中， 升溫到稍低于發泡的溫度，保溫一段時間后再升溫到 發泡溫度，繼續保溫一段時間，打開高壓釜放出分散體 到大氣中，放出物料的同時繼續通入氮氣使釜中壓力 保持在放出物料前的壓力。后將得到的發泡珠粒洗 滌、離心分離后在空氣中靜置老化，這是目前工業化 成熟的 EPP 生產工藝。改進生產設備的結構也能在一定程度上改善 EPP 的 性 能。Hossieny 等 采 用 CO2 為 發 泡 劑 用 Fig. 2 中的實驗設備制備了 EPP，該設備在反應釜下端加裝了一個排料口模，卸壓時 PP 通過排料口模進入 收集裝置中，實驗研究了發泡過程中的泡孔形態與熔 融、結晶行為以及口模長度對發泡倍率的影響。結果 表明，由于熔融雙峰中的高溫熔融峰區域焓值的減少， 增加飽和壓力會提高發泡珠粒的體積膨脹比，密度降 低;而增加口模的長度則會減小其體積膨脹比，密度增 加。 國內武漢德冠新材科技有限公司開發出了實驗室 用商品化的釜壓發泡系統，發泡系統結構分反應釜 與收集釜，資料顯示能制備出發泡倍率8 ～ 60倍的發泡 珠粒。 如何拓寬 PP 的發泡溫度區間以及壓縮釜壓發泡 流程的時間也是研究的重點方向。丁杰等采用 CO2 作發泡劑，用 Fig． 3 中的無水法發泡裝置制備了 小泡孔直徑 為 9. 55 μm，泡 孔 密 度 小 于1． 5 × 109 cm － 3 的 EPP。其工藝改進在于在降溫到發泡溫度的 過程中保持釜內飽和壓力不變，恒溫一段時間后再放 出珠粒進行冷卻，其 PP 的發泡溫度區間約50 ℃，工藝 流程時間約為 2. 5 h反應釜法重要的工藝在于要使發泡劑能充分 溶解到 PP 顆粒中，所以其關鍵控制條件有反應釜的 溫度、壓力以及保壓時間等，適當地延長保壓時間與增 大壓力能有效促進發泡劑的溶解。目前反應釜法的工 藝已經比較成熟，但其高成本也限制了 EPP 的廣泛應 用，探索新的生產工藝條件和生產裝備來降低其成本 是今后研究所需解決的問題。擠出法: 擠出法生產 EPP 是在傳統擠出發泡 裝置后連接一個水下切粒裝置，如 Fig. 4 ［14］。PP 顆粒 與發泡劑等助劑經過擠出機均勻混合后在口模出口處 由于壓力驟降而發泡，發泡的材料通過水下切粒裝置被切割定型成尺寸均一的發泡珠粒。擠出法可連續生 產、效率高、珠粒尺寸均勻，缺點是生產過程中的工藝 參數難以控制，此外由于 PP 在溫度低于熔點時幾 乎不流動，而當溫度高于熔點后，熔體強度又急劇下降，所以適宜的發泡溫度區間很窄(約為 4 ℃ )，擠 出法對 PP 的熔體強度要求較高，一般要用改性的熔 體強度較高的 PP，這些缺點限制了擠出法的應用與發 展。 德國 Berstorff 公司研發的 Schaumex ○RBEADS 生 產線是目前比較成熟的擠出法生產發泡珠粒的工藝。 采用丁烷作發泡劑，高熔體強度聚丙烯(HMSPP)為原 料，可以生產發泡倍率約 60 倍，直徑為3 ～ 5 mm，密度 為15 ～ 100 kg /m3 的 EPP 。 在 PP 中加入無機填料能夠增強 PP 的熔體強度， 得到更 好 的 泡 孔 結 構，從 而 改 進 EPP 的 性 能。Nofar ［18］等采用 5% 的超臨界 CO2 作發泡劑，用單螺桿擠 出發泡加入了納米粘土的均聚線性聚丙烯( LPP)，得 到了發泡倍率為 20 倍，泡孔密度為108 ～ 109 cm － 3 的發 泡材料。實驗表明，納米粘土的加入不但能夠顯著改 善 LPP 的熔體強度，降低其擠出發泡的工藝難度，還 能夠增加氣泡成核點，誘導發生異相成核，從而得到泡 孔密度、體積膨脹比都較大的 EPP。與德國 Berstorff 公司的單階擠出系統相比，雙階 擠出系統能夠使 PP 與發泡劑得到更好的塑化與混 合，此外還能夠更好的控制擠出發泡過程中各階段的 溫度，缺點是設備成本較高。Lee ［19］等采用 Fig. 6 中的 雙階擠出系統，用不同劑量的超臨界 CO2 (Wt = 1% ， 3% ，5% )作發泡劑擠出發泡非交聯的 HMSPP，研究表 明，擠出發泡的倍率與熔體溫度呈“山”形關系，此外 終的泡孔密度與發泡倍率會隨著釋壓速率的增大而 增加。另外，隨著 CO2 注入量的增加，聚丙烯發泡材 料的體積膨脹比增加，但泡孔密度則是先增大后減小。擠出法生產 EPP 作為連續、高效的生產工藝，是 今后 EPP 生產的發展方向。目前需要解決的問題在 與開發適用于擠出發泡的低成本高熔體強度的 PP，此 外新型物理發泡劑超臨界 CO2 的應用也是今后的發 展方向，超臨界流體發泡劑的高溶解性可以縮短聚合物/氣體體系的飽和時間，增加成核密度，得到微孔的 發泡材料。其中超臨界 CO2 的實現條件(t c = 30. 98 ℃ pc = 7. 4 MPa)是接近聚丙烯發泡條件的超臨界 流體發泡劑，此外其還具有無毒、不易燃、化學惰性等 優點，近年來受到了廣泛的關注，是替代傳統化 學發泡劑的選擇。聚丙烯發泡珠粒改性PP 泡沫材料由于使用場合的不同，對性能的要求 也不同，例如包裝材料需要良好的抗沖緩震性能，建筑 材料則需要良好的隔音、隔熱性能，而汽車部件則需要 更好的剛性等，通常需要對 EPP 的性能進行改進來適 應不同的需求。改進 EPP 性能的方法有 2 種:一是改進生產工 藝，二是對 PP 原料進行改性。前者主要是通過改進 生產中的工藝流程、控制條件或者發泡裝備等來改進 EPP 的性能，這些手段可以有效地調節 EPP 的結構與 形態，有利于得到泡孔直徑更小、發泡倍率越大的產 品，但由于對材料本身的改變不大，所以對 EPP 力學 性能的改善作用有限;而后者則是通過改性 PP 原料 進而改進終的 EPP 產品的性能，PP 的改性方法主要 有化學交聯、物理共混、熔融支化等，通過對原料的改 性，不但能夠提高其熔體強度、降低其發泡難度、得到 更好的泡孔結構，同時也能有目的地改進 EPP 的力學 性能，所以 PP 的改性也是目前研究的熱門方向。為了提高 EPP 的發泡倍率與彈性、改善其緩沖性 能，日本 Kaneka 公司改進了釜壓生產工藝。首先 在顆粒從反應釜中放出之前提高釜內的壓力，其次是 將顆粒從反應釜中放出的同時使其與飽和蒸汽充分接 觸;前者使顆粒的受力增加，避免了顆粒在管道中粘 結，此外反應釜內蒸汽的閃蒸作用有助于顆粒的進一 步膨脹，后者會使顆粒的冷卻速率變緩，顆粒表面與內 部充分冷卻凝固，提高珠粒的尺寸穩定性。此工藝可 以制備密度為 0． 11 ～ 0． 30g /cm3 ，發泡倍率為30 ～ 60， 閉孔含量為 90% ，泡孔尺寸為150 ～ 300 μm 的 EPP。將 PP 與無機物或者某些塑料基體共混是常用 的改性方法，丁杰等研究了納米碳酸鈣的加入對 EPP 的影響，納米碳酸鈣的比表面積大，在發泡過程在 能起到異相成核的作用，從而使 EPP 的泡孔密度增 大，泡孔直徑減小;但同時也會使 PP 的發泡溫度區間 變窄。Zhang 等分別用 3 種多官能團單體———己二 醇二丙烯酸酯(HDDA)、三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC) 與季戊四醇四甲基丙烯酸酯(PETMA)來改性聚丙烯， 并用偶氮二甲酰胺(AC)作發泡劑發泡改性 PP。實驗 表明三者都能使聚丙烯出現接枝或者交聯結構從而增 強線性聚丙烯的熔體強度，對比而言，HDDA 改性的聚 丙烯發泡效果好，其泡孔的結構尺寸以及發泡倍率 都較好。