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發(fā)布時間：2025-03-27 00:51:20
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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(qiáng)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)EN 13432）。要落實(shí)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(rèn)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(jìn)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(xì)膩，可印刷，耐摔耐折疊等。
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當(dāng)前，作為制約人類生存和經(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)，對環(huán)境和人體有很大危害，因此要開發(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)，以及無機(jī)酸、堿類等刺激性、腐蝕性的物質(zhì)，在一定的濃度下對生物和微生物產(chǎn)生毒性影響。環(huán)境中的銅離子很容易通過食物鏈進(jìn)入人體中，會引起頭痛、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，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。針對污水處理的實(shí)際需求，本文僅限于對幾種公開的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料類型做有關(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，過濾分離和吸附效率好，同時具有優(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膱龊稀＞垡蚁┐伎s甲醛海綿 傳統(tǒng)的污水處理材料很多不可降解，容易對周圍環(huán)境造成污染。天然高分子材料對生物無毒，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5次循環(huán)之后，對 Pb2+ 和 Cu2+仍然表現(xiàn)出相對良好的吸附能力。可見是一種能用于污水處理的理想吸附劑。該方法操作方便，吸附后處理簡單，豐富了為工業(yè)廢水處理提供依據(jù)和方法。 我國大多數(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)入水體后會造成水體富營養(yǎng)化，對環(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豐富，污泥量少不堵塞，與傳統(tǒng)填料相比有著巨大優(yōu)勢，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，對解決工業(yè)污水處理、建設(shè)環(huán)保型社會做了應(yīng)有之義。目前，針對聚乙烯醇聚合物發(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)污水處理中對材料的性能進(jìn)行規(guī)模化驗(yàn)證和優(yōu)化。
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摘要:長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）作為一種輕質(zhì)高強(qiáng)的復(fù)合材料，在滿足汽車零部件性能的同時，對零部件減重具有明顯貢獻(xiàn)，目前在汽車零部件應(yīng)用上備受青睞。文章主要介紹了PP-LGF在汽車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，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車工業(yè)也得到了快速發(fā)展。然而，由此引發(fā)的環(huán)境問題也日益嚴(yán)重，通過汽車輕量化來降低油耗從而降低環(huán)境污染，已經(jīng)成為汽車行業(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也取得了較大進(jìn)展。運(yùn)用復(fù)合材料來部分取代車身結(jié)構(gòu)件及內(nèi)、外飾裝飾件是汽車輕量化的一種行之有效的方法。在眾多的復(fù)合材料中，長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料（PP-LGF）以其低廉的價格、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，因此，使用PP-LGF生產(chǎn)的汽車零部件可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)重量及成本的降低。1 長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料性能特點(diǎn)長玻纖增強(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度可達(dá)1mm～3mm,如圖1所示，相較于玻纖保留長度僅為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)用儀表板是汽車內(nèi)飾中的重要部件，為提升汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量，中、高檔車型普遍會采用軟質(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，可提升儀表板吸能性能，同時可將現(xiàn)有儀表板骨架的設(shè)計厚度由3mm～3.5mm降低到1.8mm～2.5mm，從而降低儀表板骨架重量，推動汽車內(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，重量優(yōu)勢明顯。目前，該工藝在國內(nèi)和國外合資品牌中，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，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，通過開關(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Trexel公司將技術(shù)實(shí)現(xiàn)全球商品化。MuCell 工藝優(yōu)勢為成型周期短、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, 提高熔體流動性。泡孔成長壓力代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑中的保壓階段，縮短成型周期，同時，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)計壁厚2.4mm，相較于實(shí)心材料重量降低了10%，此外，長城和大眾也有應(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，同時相關(guān)研究表明，使用該工藝對儀表板減重比控制在3%～8%時，產(chǎn)品性能會下降10%左右，基本滿足性能要求，減重超過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)泡工藝和二次開模發(fā)泡工藝（core-back），二者均是在注塑過程中，利用塑料粒子中加入的碳酸氫鈉和碳酸銨類的無機(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。一般來說，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，減少產(chǎn)品翹曲變形，提升產(chǎn)品穩(wěn)定性，而且二次開模發(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，開模的周期較長，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，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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聚丙烯微孔發(fā)泡材料的特殊應(yīng)用價值：微孔發(fā)泡材料的韌性高、疲勞壽命長、比強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性高、介電常數(shù)低。除此之外還有質(zhì)輕、隔熱、吸震、隔音、價格低廉等特點(diǎn)。這是因?yàn)檫@種材料中有比塑料中原有的缺陷或微細(xì)裂縫小得多的孔徑，這種孔徑能鈍化塑料中原有裂縫的尖端，所以不會降低塑料的強(qiáng)度。因此，在汽車、航天航空和其他各種運(yùn)輸工具等領(lǐng)域有特殊的應(yīng)用價值。聚丙烯微孔發(fā)泡通過研究熔體流動速率和微孔發(fā)泡PP性能之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，低熔體流動速率的聚丙烯微孔發(fā)泡材料具有良好的機(jī)械性能。日本Sumitom化學(xué)公司利用幾種熔體流動速率不同的聚合物共混發(fā)泡，制得了一種沖擊強(qiáng)度高且具有類似于皮革結(jié)構(gòu)紋理的柔軟片材，這種泡沫塑料的發(fā)泡倍率在1.1~2.0之間。聚丙烯微孔發(fā)泡材料成核劑改性聚丙烯材料：PP是一種不完全結(jié)晶的通用塑料，它的結(jié)晶速度較慢慢，容易形成尺寸較大的球晶，導(dǎo)致制品的光澤度和透明性差，制品的外觀缺乏美感，限制了其在透明包裝和日用品等領(lǐng)域的應(yīng)用。利用成核劑改性聚丙烯，是一種制備透明度高，力學(xué)性能優(yōu)異的聚丙烯材料的簡單有效的方法，因此在聚丙烯的改性當(dāng)中被廣泛應(yīng)用。陳枝晴等研究了聚丙烯的透明性，適量的成核劑和相應(yīng)的分散劑能提高聚丙烯的透明性；且共聚PP的透明性比均聚PP好。張廣平等采用2，2-亞甲基-雙(4，6-二叔丁基苯基)磷酸及其衍生物作為聚丙烯的成核劑，研究了成核劑對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：這種成核劑的佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%。此時，復(fù)合材料的結(jié)晶溫度提高了11℃~15℃，結(jié)晶度增加3%~6%，結(jié)晶速率顯著增加；材料的模量提高了20%~30%，彎曲強(qiáng)度也提高了10%~20%。纖維增強(qiáng)聚丙烯材料：纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料是目前熱塑性塑料市場中增長較快的塑料品種之一，尤其是在汽車用塑料中。為了能夠更好的發(fā)揮纖維的增強(qiáng)作用，在塑料中纖維長度需要大于LC，既零界長度，LC取值與塑料的種類有直接關(guān)系。如果纖維的長度小于LC，其增強(qiáng)效果與一般的粉末填料區(qū)別不大。例如，玻纖增強(qiáng)PP中，玻璃纖維的零界長度為3.1 mm；而在另外一種經(jīng)過化學(xué)改性的PP中，LC可能降到0.9mm以下。對于普通的短玻纖增強(qiáng)塑料，制品中的纖維長度一般只有0.2~0.6mm，限制了制成品性能的提高。而在長玻纖增強(qiáng)塑料部件中，玻璃纖維的殘留長度可以達(dá)到3mm以上，大大提高了制品的物理機(jī)械性能。聚丙烯微孔發(fā)泡材料應(yīng)用價值由于長纖維增強(qiáng)熱塑性塑料制品中的纖維殘留長度較長，它的沖擊強(qiáng)度比普通的纖維增強(qiáng)材料高了4倍左右；比強(qiáng)度(17.2%)更是比鋁材料(9.8%)都高；此外，這種材料的加工流動性好，制品外觀光亮、無塌坑等缺陷，制品的成型收縮率也小。的研究成果表明，長玻纖增強(qiáng)聚丙烯(LFG/PP)和短玻纖增強(qiáng)聚丙烯(SFG/PP)的玻璃纖維直徑和含量相同時，LFG/PP的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度明顯高于SFG/PP。
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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國內(nèi)生產(chǎn)工藝不受限于國外，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)艾瑞測算，至2025年，外賣包裝、農(nóng)膜和醫(yī)療領(lǐng)域?qū)尫趴山到馑芰闲枨?94.8億元、72.7億元和0.172億元。長遠(yuǎn)來看，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)動的市場可持續(xù)性存在風(fēng)險，產(chǎn)品的推廣最終取決于產(chǎn)業(yè)降本提效的空間；二，國內(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)與國外企業(yè)相比仍有較大差異，若后續(xù)技術(shù)無法突破，存在產(chǎn)能無法按時釋放的風(fēng)險；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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近年來綜合性能優(yōu)異、可回收易降解的聚丙烯發(fā)泡材料已成為泡沫塑料家族中的“新寵”，是聚合物泡沫材料中增長速度快的品種。超臨界二氧化碳(CO2)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)，近日華東理工大學(xué)化工學(xué)院趙玲教授團(tuán)隊(duì)在該技術(shù)領(lǐng)域取得了實(shí)質(zhì)性突破，成功開發(fā)了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(qiáng)化技術(shù)。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(diǎn);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;而一些新型氟碳?xì)浠衔锏娜蜃兣瘽撃苤等韵鄬^高，烷烴類發(fā)泡劑則易燃燒不安全。相比這些傳統(tǒng)的發(fā)泡劑，超臨界CO2發(fā)泡聚合物技術(shù)作為綠色制造技術(shù)，已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(jìn)入聚合物后會引起熔點(diǎn)、表面張力和黏度下降、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。聚丙烯微孔發(fā)泡聚丙烯是結(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，趙玲團(tuán)隊(duì)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(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)建流場結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效規(guī)模制備”三大技術(shù)創(chuàng)新。趙玲介紹，在低于流動溫度的可變形區(qū)發(fā)泡，既可突破結(jié)晶的制約，又能保證發(fā)泡材料微孔結(jié)構(gòu)和外形尺寸穩(wěn)定成型。基于這一發(fā)泡機(jī)制，他們開發(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(shí)施減小了高壓設(shè)備體積;同時釜壓發(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，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)。利用上述創(chuàng)新技術(shù)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建設(shè)了2套年產(chǎn)3萬立方米模壓發(fā)泡裝置，實(shí)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)4萬~6萬立方米的釜壓發(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3.31億元、利稅1.09億元。此外，該團(tuán)隊(duì)已獲得授權(quán)發(fā)明專利8件、實(shí)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