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發(fā)布時間：2024-12-22 00:53:28
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簡述聚丙烯微孔發(fā)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(fā)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(nèi)部大量微米級泡孔的存在，MPP具有優(yōu)異的減震、緩沖、隔熱和吸聲等性能，可廣泛應(yīng)用于包裝、交通工具、箱包、體育器材等領(lǐng)域，是傳統(tǒng)EVA、PU、PS發(fā)泡材料、EPE和EPP的替代物。聚丙烯微孔發(fā)泡性能與應(yīng)用應(yīng)用超臨界二氧化碳技術(shù)(supercritical carbon dioxide) 制備MPP，在高溫高壓下將二氧化碳氣體導(dǎo)入聚丙烯材料基體，并誘導(dǎo)其成核、發(fā)泡，形成含有大量微米尺度泡孔的微孔發(fā)泡材料。發(fā)泡過程清潔無污染，發(fā)泡制品衛(wèi)生環(huán)保。發(fā)泡過程PP材料未發(fā)生交聯(lián)，因此可回收循環(huán)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(wèi)生的MPP特別適合于醫(yī)療器械、食品等包裝材料衛(wèi)生等級要求較高的領(lǐng)域。也可應(yīng)用于兒童拼圖、玩具等對產(chǎn)品健康要求較高的領(lǐng)域，代替常用的由AC發(fā)泡劑制造的交聯(lián)PE泡沫，EVA泡沫。PP是半結(jié)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(fā)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(lǐng)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(lǐng)域，如汽車、軌道交通，船舶，風(fēng)機葉片等。輕質(zhì)高強的MPP厚板作為結(jié)構(gòu)泡沫使用，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結(jié)構(gòu)泡沫如PVC/PU互穿結(jié)構(gòu)泡沫、PET結(jié)構(gòu)泡沫等，特別是作為三明治夾芯復(fù)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(fā)泡倍率(或表觀密度)下，由于泡孔較小，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(yīng)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(nèi)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)泡材料具有較低的、依賴于泡孔結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定的低導(dǎo)熱系數(shù)。(5) 輕質(zhì)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(yīng)用于液晶面板等防護性要求較高的包裝領(lǐng)域。
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隨著國內(nèi)大煉化項目、PDH項目陸續(xù)上馬，國內(nèi)聚丙烯（PP）市場成為群雄角力之地。新建項目投產(chǎn)，PP產(chǎn)能仍將快速增長，預(yù)計到2023年我國PP產(chǎn)能將超過3500萬噸，自給率將近90%。屆時，高性能產(chǎn)品將成為企業(yè)突出重圍的殺手锏。高性能PP成投資熱土2020年已經(jīng)有三家企業(yè)成功投產(chǎn)聚丙烯裝置，浙江石化、恒力石化、利和知信。近一個月，聚烯烴行業(yè)掀起了新一波高性能PP投資熱潮：4月22日，總投資約100億美元的埃克森美孚廣東惠州乙烯項目正式動工，項目包括乙烯裝置和高端PE、PP等生產(chǎn)裝置，采用已經(jīng)成功應(yīng)用、先進的專有工藝和催化劑技術(shù)生產(chǎn)高性能聚合物。聚丙烯微孔發(fā)泡5月17日，總投資約56億美元的中海殼牌惠州三期乙烯項目合作框架協(xié)議簽約，項目產(chǎn)品包括聚α烯烴、高碳合成醇、茂金屬PE、共聚PP等，共14規(guī)模生產(chǎn)裝置。18日，徐州海天石化集團年產(chǎn)10萬噸高性能PP樹脂項目“云簽約”，落戶大慶龍鳳區(qū)。高性能產(chǎn)品研發(fā)能力不足我國已投入生產(chǎn)的高端聚丙烯專用樹脂有：三元共聚聚丙烯薄膜專用料F5606、管材專用料、薄壁注塑料M50T、高熔體強度薄膜專用料、丙丁共聚膜料、低溫抗沖注塑專用料、氫調(diào)法高流動注塑料、高透明注塑專用料、抗菌系列專用料、低灰分PP、快速成型PP、透明PP專用料等。但由于我國高端聚丙烯產(chǎn)品研發(fā)能力不足，且同質(zhì)化嚴重，一些高性能和特殊性能產(chǎn)品，如茂金屬PP（mPP）、特種雙向拉伸聚丙烯（BOPP）膜、流延聚丙烯（CPP）膜等仍需大量進口來滿足國內(nèi)市場需求。我國mPP年消費量約10萬噸，除燕山石化少量供應(yīng)市場，基本依賴進口，主要用于生產(chǎn)醫(yī)用或食品用高透明PP制品、食品包裝薄膜、無紡布、超細旦丙綸纖維等領(lǐng)域。具有高拉伸速度與幅寬、超薄、超透及更好低溫?zé)岱庑阅艿奶胤NBOPP薄膜、電工膜、電容器膜、鍍鋁膜等PP薄膜料以及汽車和家電用PP注塑料的年進口量均超百萬噸。PP管材料的年進口量約50萬噸。高性能PP開發(fā)方向1抗菌PP此次新冠肺炎疫情的肆虐，推動汽車生產(chǎn)商聚焦抗菌PP在內(nèi)飾件中的應(yīng)用，這或?qū)⒊蔀檐囉肞P下一個熱點應(yīng)用領(lǐng)域。2玻纖增強PP長玻纖增強PP材料因具備更高的強度、剛度、韌度、尺寸穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于儀表骨架板、車門組合件、前端組件、車身門板模塊、車頂面板、座椅骨架等汽車部件上。長玻纖增強PP材料在120℃時的高溫疲勞強度是普通玻纖增強PP材料的2倍，甚至比以耐熱性著稱的玻纖增強尼龍材料高10%，具有作為結(jié)構(gòu)件所需的耐久性和可靠性。氣味散發(fā)耐刮擦PP隨著人們對汽車品質(zhì)的追求，車用PP材料需要滿足的已不僅僅是力學(xué)性能，還有對外觀、環(huán)保等方面的高要求。目前市場上低氣味散發(fā)PP材料多被Basell、北歐化工等公司產(chǎn)品壟斷，國產(chǎn)替代進口任務(wù)艱巨。制造高抗刮擦汽車內(nèi)飾件材料一方面要采用國外表面硬度較高的PP原料，另一方面需要添加助劑提升材料表面的爽滑度。但助劑在體系內(nèi)受熱會有小分子散發(fā)影響車內(nèi)空氣質(zhì)量，同時又會出現(xiàn)表面遷移現(xiàn)象，影響內(nèi)飾件外觀。因此，問題核心仍取決于PP基材的性能。
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PBAT是一種石油基生物可降解塑料 PBAT材料不僅可堆肥也可以生物降解，PBAT生產(chǎn)的生物降解材料是生物堆肥垃圾中心回收生物變廢物時的使用材料，。主要應(yīng)用于：全降解包裝袋，全降解包裝用薄膜，物品內(nèi)襯，盒子內(nèi)托，食品包裝袋等。那么，生物基塑料和生物可降解塑料到底是什么？生物基塑料強調(diào)塑料制品的原材料，因此未必具有生物可降解性能。而生物可降解塑料則強調(diào)塑料制品的廢棄處理方式（可否分解），這類塑料未必是生物基的，它也可以是化石基的。在歐洲，可堆肥塑料（生物可降解塑料）有完善的法例約束（歐洲標準EN 13432）。要落實可持續(xù)的塑料政策，就得推行生物垃圾的分類收集，并努力發(fā)展工業(yè)堆肥，而非僅僅紙上談兵。大力發(fā)展可堆肥塑料，除了要防止其被廢棄在自然環(huán)境中，還應(yīng)該把它們集中工業(yè)堆肥，形成塑料處理的“閉環(huán)”。可堆肥塑料雖然被認為是良好的一次性塑料替代品，但它有局限性。其局限性在于可堆肥塑料仍然是基于“用完即棄”的邏輯，而非可反復(fù)使用的材料。因此，我們依然將反復(fù)使用模式作為主要的塑料政策進行倡導(dǎo)。寧波致微新材料科技有限公司成立于2017年是一家專注于研究、開發(fā)、生產(chǎn)及銷售的高科技企業(yè)，其中推出的PBAT材料，發(fā)泡出應(yīng)用在禮品內(nèi)襯、內(nèi)托包裝盒中等等，在超臨界物理發(fā)泡下使材料做到了無毒、無味、無化學(xué)物質(zhì)殘留，其表面光滑，質(zhì)感細膩，可印刷，耐摔耐折疊等。
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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。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，阻礙了欠注發(fā)泡制品的進一步應(yīng)用。國家復(fù)合改性聚合物材料工程技術(shù)研究中心的何力團隊采用自主研發(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）對微孔注塑過程中發(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，改善了泡孔的形態(tài)。實驗方法聚丙烯微孔發(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行塑化。然后打開氣體反壓裝置，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)注射熔融樹脂進行發(fā)泡，冷卻后，取出PP發(fā)泡樣品。GCP對充模過程中熔體壓力的影響熔體注射完后，熔體壓力瞬間達到值。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程中的熔體壓力，改善欠注發(fā)泡過程中的熔體壓力環(huán)境。 GCP對泡孔質(zhì)量的影響在沒有施加氣體反壓時，由于熔體流動速率遠大于泡孔的膨脹速率，泡孔發(fā)生流動剪切變形，導(dǎo)致末端位置的泡孔在皮層區(qū)域受到剪切作用時間和作用力較大，在流動方向上出現(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)獨立分布。當(dāng)GCP達到0.8 MPa時，皮層附近泡孔呈現(xiàn)出相對較好的圓形形態(tài)，此時整體泡孔的變形較小。這是因為GCP可以有效地降低泡孔在充模過程中受到的流動剪切作用，GCP值越大，泡孔在遷移過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對泡孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響GCP對泡孔結(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，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%，這說明GCP可以減小泡孔變形層，增大規(guī)則泡孔區(qū)域范圍。對變形層的泡孔變形度進行統(tǒng)計，如下圖所示，泡孔的平均長度隨著GCP的增加，整體呈現(xiàn)減小的趨勢，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可以減小泡孔長度與寬度的差距，使變形區(qū)的泡孔變形程度減小。對不同GCP下泡孔非變形層的泡孔直徑進行統(tǒng)計，見圖c，隨著GCP的增加，當(dāng)GCP為0.2 MPa時泡孔直徑略有減小，但隨著GCP的進一步增大，泡孔直徑從36.09 μm增大到41.93 μm。這是因為GCP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，泡孔在充模過程中受到流動場的影響減弱，更多的氣體在卸壓階段促進泡孔的生長，因此熔體壓力越大，泡孔直徑越大。GCP提高了充模時的熔體壓力，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，使充模過程中受流動影響的泡孔數(shù)減小，減小了泡孔受到的流動剪切力。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增加了熔體流動時的阻力，提高了注塑充模階段的熔體壓力，使得臨界成核點后移，泡孔的成核長大在充模后進行，進而改善了制品泡孔的形貌。
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彈性體材料是指在受到外力或變形時，能夠恢復(fù)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(fù)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(lǐng)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(yīng)用領(lǐng)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(lǐng)域中，例如制作假肢和支架等醫(yī)療器械。在軍事領(lǐng)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(lǐng)域中不可缺少的一種材料，其廣泛應(yīng)用于制造、機械、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域，為推動經(jīng)濟發(fā)展和技術(shù)進步做出了巨大貢獻。隨著新技術(shù)和新材料的不斷涌現(xiàn)，相信彈性體材料的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)訌V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(xué)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(xué)性質(zhì)，TPU材料被廣泛應(yīng)用于汽車、運動鞋、電子產(chǎn)品、醫(yī)療器械、玩具、建筑材料等領(lǐng)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(zhì)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(xué)穩(wěn)定性，可以在寬廣的溫度和化學(xué)介質(zhì)條件下使用。這些性質(zhì)使得POE材料在各種應(yīng)用領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。其次，POE材料的制備方法分為物理法和化學(xué)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(xué)法主要是采用聚合反應(yīng)將不同單體聚合成共聚物。POE材料的物理和化學(xué)制備方法各有優(yōu)缺點，具體制備方法應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)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(xué)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(yīng)用于汽車、電氣電子、醫(yī)療器械、玩具、運動器材等領(lǐng)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(jié)構(gòu)設(shè)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(shù)的不斷發(fā)展，在彈性體制造領(lǐng)域中也出現(xiàn)了許多新的制造技術(shù)和新材料，例如反應(yīng)注塑、液相硅膠等，這些新技術(shù)和新材料大大拓寬了彈性體材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
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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(yīng)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(lǐng)域的應(yīng)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(shù)和具備可阻燃、可（完全）降解、可導(dǎo)電等新型發(fā)泡材料受到追捧，成為國內(nèi)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(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(lǐng)域成功應(yīng)用，包括新能源汽車動力電池墊片等等，引領(lǐng)了高性能聚丙烯微孔發(fā)泡材料的綠色制造和高端應(yīng)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(lǐng)域主要用于汽車車載空調(diào)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(nèi)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(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。發(fā)泡材料在新能源汽車領(lǐng)域的新應(yīng)用新能源電動汽車的技術(shù)關(guān)鍵在于其高能量密度鋰電池的充放電技術(shù)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(yīng)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(nèi)有限阻止電池包上部熱量傳輸給電芯導(dǎo)致熱失控。由于特斯拉在動力電池組技術(shù)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(yīng)用推廣。聚丙烯微孔發(fā)泡材料技術(shù)在新能源汽車競爭愈發(fā)激烈的情況下，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。日常生活中，當(dāng)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(zhì)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(chǎn)量大、增長量快、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一，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)域的熱點與難點。其中，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)。聚焦發(fā)泡材料綠色制造新技術(shù)2016年，由華東理工大學(xué)牽頭申報的國家重點研發(fā)計劃“重點基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”重點專項項目——“聚合物材料的輕量化技術(shù)”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(yīng)用基礎(chǔ)—共性技術(shù)—產(chǎn)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(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(zāi)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(shù)，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(gòu)建流場結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高效規(guī)模制備”等三大技術(shù)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(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(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(chǎn)。目成果利用上述創(chuàng)新技術(shù)，項目已成功建設(shè)了2套年產(chǎn)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(chǎn)4-6萬立方的釜壓發(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，利稅1.09億。隨著應(yīng)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(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，“國外同行認為我們?nèi)嫦到y(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(shù)達到國際領(lǐng)先水平，釜壓發(fā)泡的優(yōu)化與強化技術(shù)具有國內(nèi)外新穎性。