江西專業MPP發泡廠家
發布時間：2021-12-25 10:50:32
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近年來綜合性能優異、可回收易降解的聚丙烯發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)發泡聚合物技術是制備聚丙烯微孔發泡材料的關鍵核心技術，近日華東理工大學化工學院趙玲教授團隊在該技術領域取得了實質性突破，成功開發了高性能聚丙烯微孔發泡材料綠色制備過程的優化和強化技術。合物發泡有物理發泡劑和化學發泡劑兩大類。化學發泡劑存在化學殘留、發泡過程難控制和不易獲得高發泡倍率等缺點;物理發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;而一些新型氟碳氫化合物的全球變暖潛能值仍相對較高，烷烴類發泡劑則易燃燒不安全。相比這些傳統的發泡劑，超臨界CO2發泡聚合物技術作為綠色制造技術，已被工信部列入我國優先發展的產業關鍵共性技術，而且CO2進入聚合物后會引起熔點、表面張力和黏度下降、結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。聚丙烯微孔發泡丙烯是結晶聚合物，低溫固態發泡受結晶限制，很難制備高發泡倍率產品;高溫發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，大規模制造具有穩定均勻泡孔形貌和外形尺寸的高發泡倍率微孔材料難度大。為了攻克這一難題，趙玲團隊聯合無錫會通、中石化北化院、浙江新恒泰、鎮海煉化等單位，在合適物料體系、可控工藝過程和高效工業裝備等方面開展了超臨界CO2發泡聚丙烯的優化、強化和工程化等系列工作，形成了“適合超臨界CO2發泡的聚丙烯專用料”“分步/分段發泡新工藝”“優化構建流場結構實現高效規模制備”三大技術創新。趙玲介紹，在低于流動溫度的可變形區發泡，既可突破結晶的制約，又能保證發泡材料微孔結構和外形尺寸穩定成型。基于這一發泡機制，他們開發了兼具較寬發泡溫度窗口和較強的CO2溶解擴散能力的聚丙烯發泡專用料，以及能改善泡孔結構和表觀形態的新型功能助劑/添加劑。CO2變壓飽和提高了過程效率和發泡倍率，氣泡成核和生長的分段實施減小了高壓設備體積;同時釜壓發泡、模壓發泡等高壓設備和聚合物預成型體的結構優化設計，保證了均勻的壓力場、溫度場和速度場，實現了低密度聚丙烯微孔發泡材料的規模制造和柔性生產。利用上述創新技術，項目團隊建設了2套年產3萬立方米模壓發泡裝置，實現了低密度聚丙烯微孔厚板的領先制造;新建了4套、優化改造了3套年產4萬~6萬立方米的釜壓發泡裝置，生產效率提高25%，成品率提高到99%以上，發泡專用料已在鎮海煉化生產，2016~2018年新增產值3.31億元、利稅1.09億元。此外，該團隊已獲得授權發明專利8件、實用新型專利8件;相關研究成果發表了46篇SCI/EI收錄論。趙玲表示，超臨界CO2模壓發泡技術通用性強，除聚丙烯外，還可用于聚氨酯彈性體微孔發泡材料的生產，多種熱塑性聚合物及其復合材料的中試已經完成。采用該技術生產的聚丙烯發泡專用料，除可應用于汽車零部件和內飾、緩沖包裝等傳統領域，還可滿足兒童玩具、食品、醫療、家居用品等領域對綠色材料的需求。由于微孔賦予了聚丙烯獨特的性能，聚丙烯微孔發泡材料還可應用于更多的新興領域，如新能源汽車動力電池墊片、5G通信微波中繼天線罩、高檔汽車音響振膜、防彈衣背板等。
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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。聚丙烯微孔發泡PP以密度小、性價比高、具有優異的耐熱性能、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。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。上所述，聚丙烯微發泡材料在汽車領域應用廣泛，
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聚丙烯是丙烯加聚反應而成的聚合物。系白色蠟狀材料，外觀透明而輕。密度為0.89～0.91g/cm3，易燃，熔點165℃，在155℃左右軟化，使用溫度范圍為-30～140℃。在80℃以下能耐酸、堿、鹽液及多種有機溶劑的腐蝕，能在高溫和氧化作用下分解。聚丙烯廣泛應用于服裝、毛毯等纖維制品、醫療器械、汽車、自行車、零件、輸送管道、化工容器等生產，也用于食品、藥品包裝。產品簡介特性聚丙烯簡稱PP，是一種無色、無臭、無毒、半透明固體物質。聚丙烯（PP）是一種性能優良的熱塑性合成樹脂，為無色半透明的熱塑性輕質通用塑料。具有耐化學性、耐熱性、電絕緣性、高強度機械性能和良好的高耐磨加工性能等，這使得聚丙烯自問世以來，便迅速在機械、汽車、電子電器、建筑、紡織、包裝、農林漁業和食品工業等眾多領域得到廣泛的開發應用。近年來，隨著我國包裝、電子、汽車等工業的快速發展，極大地促進了我國工業的發展。而且因為其具有可塑性，聚丙烯材料正逐步替代木制產品，高強度韌性和高耐磨性能已逐步取代金屬的機械功能。另外聚丙烯具有良好的接枝和復合功能，在混凝土、紡織、包裝和農林漁業方面具有巨大的應用空間。小鼠以8g/kg劑量灌胃1～5次，未引起明顯中毒癥狀。大鼠吸入聚丙烯加熱至210～220℃時的分解產物30次，每次2h，出現眼粘膜及上呼吸道刺激癥狀。與聚乙烯相同禁止用其再生制品盛裝食品。發展簡史1954年G·納塔首先將丙烯聚合成聚丙烯（采用鋁鈦的氯化物做催化劑），并創立了定向聚合理論，引起了人們的關注。1957年意大利的蒙特卡提尼公司和美國赫克勒斯（Hecules）公司分別建立了6000t/a和9000t/a的聚丙烯生產裝置。20世紀60年代后期到70年代中期聚丙烯進入了大發展時期。80年代至今，聚丙烯產量在合成樹脂中居于前列，現在僅低于聚乙烯，居第2位。中國于1962年開始研究聚丙烯生產工藝。從20世紀80年代開始，聚丙烯在中國發展迅速。我國引進了一些先進的關于聚丙烯生產技術和生產設備，先后建立了燕山、揚子、遼陽等一批大中型聚丙烯生產設施，各地也興建了大量小型散裝聚丙烯生產設施，并對緩解供需矛盾起到了一定的作用。生產規模的大幅度增加，促使我國聚丙烯樹脂生產進入了快速發展階段。2012年，我國PP生產能力達到1296.7萬t。2015年，我國PP產能為2013萬噸/年。聚丙烯微孔發泡需現狀由于我國聚丙烯的供需差距較大，近年來，大多數新的大型煉油、乙烯聯產項目和煤烯烴項目都配備了聚丙烯裝置，因此，未來中國聚丙烯產能將大幅增加。同時，還需要考慮那些小型的落后聚丙烯安裝技術，尤其是間歇式小體法裝置將被逐步淘汰，估計等到2025年聚丙烯在我國的生產能力將達到更高的水平。隨著中國經濟快速發展，對各種化工原料的需求不斷增加，導致了對聚丙烯的消耗量達到有史以來高水平，因此我國將成為世界上聚丙烯消費國家。2003年，我國聚丙烯的消耗量已經達到532萬噸；2007年率先達到1000萬噸；2008年受金融危機影響，略降至1079萬噸；目前（2018年），在基礎設施投資和國內需求的推動下，增長至1232萬噸。生產工藝聚丙烯樹脂是四大通用型熱塑性樹脂（聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯）之一，以丙烯為原料，乙烯為共聚單體通過聚合反應生產制得。聚丙烯的生產工藝主要經歷了溶劑法、溶液法，液相本體法（含液相氣相組合式）和氣相法幾個發展階段。世界上用于生產聚丙烯的工藝方法按類別劃分主要有以下幾大類：溶劑法、溶液法，液相本體法（含液相氣相組合式）和氣相法。各工藝特點簡介如下：溶劑聚合法溶劑法（又稱漿液法或泥漿法、淤漿法）是早采用的聚丙烯生產工藝，但由于有脫灰和溶劑回收工序，流程長，較復雜等缺點，隨著催化劑研究技術的進步，從八十年代起，溶劑法已趨于停滯狀態，逐漸為液相本體法所取代。工藝特點：（1）丙烯單體溶解在惰性液相溶劑中（如乙烷中），在催化劑作用下進行溶劑聚合，聚合物以固體輸粒狀態懸浮在溶劑中，采用釜式攪拌反應器；（2）有脫灰和溶劑回收工序，流程長，較復雜，裝置投資大，能耗高。但生產易控制，產品質量好；（3）以離心過濾方法分離聚丙烯顆粒再經氣流沸騰干燥和擠壓造粒。溶液聚合法工藝特點：（1）使用高沸點直鏈烴作溶劑，在高于聚丙烯熔點的溫度下操作，所得聚合物全部溶解在溶劑中呈均相分布；（2）高溫氣提方法蒸發脫除溶劑得熔融聚丙烯，再擠出造粒得料產品；（3）生產廠家只有美國柯達公司一家。相本體法含液相氣相組合式，液相本體法聚丙烯生產工藝是聚丙烯生產中后期發展起來的新工藝。該生產工藝是聚丙烯1957年開始工業化生產七年之后問世的。采用液相本體法生產聚丙烯，是在反應體系中不加任何其他溶劑，將催化劑直接分散在液相丙烯中進行丙烯液相本體聚合反應。聚合物從液相丙烯中不斷析出，以細顆粒狀懸浮在液相丙烯中。隨著反應時間的增長，聚合物顆粒在液相丙烯中的濃度增高。當丙烯轉化率達到一定程度時，經閃蒸回收未聚合的丙烯單體，即得到粉料聚丙烯產品。這是一種比較簡單和先進的聚丙烯工業生產方法。液相本體法工藝代表著八十年代國際上聚丙烯生產的新技術、新水平。工藝特點：（1）系統中不加溶劑，丙烯單體以液相狀態在釜式反應器中進行液相本體聚合，乙烯丙烯在流化床反應器中進行氣相共聚；（2）流程簡單，設備少、投資省，動力消耗及生產成本低；（3）均聚采用釜式攪拌反應器（Hypol工藝），或環管反應器（Spheripol工藝），無規共聚和嵌段共聚均在攪拌式流化床中進行。采用液相本體法的典型代表是BASELL公司的Spherizone液相本體法工藝。Spherizone是一種氣相循環技術，采用齊格勒-納塔催化劑，可生產出保持韌性和加工性能同時又具有高結晶度、剛性和更加均一的聚合體。它可在單一反應器中制得高度均一的多單體樹脂或雙峰均聚物。Spherizone循環反應有二個互通的區域，不同的區域起到由其它工藝的氣相和液相環管反應器所起的作用。這兩個區域能產生具有不同相對分子質量或單體組成分布的樹脂，擴大了聚丙烯的性能范圍。該工藝的核心設備為MZCR（多區循環反應器系統）反應器R230系統。該反應器由提升管和下降管兩部分組成。在提升管內聚合物通過反應氣體向上吹，形成流化，并送入下降管的上部經過旋風分離器后，粉料在收集在下降管內。反應氣體由離心式壓縮機通過外部的管線循環，反應熱依靠在外部循環管線上的循環器冷卻器來移出。反應器產品通過安裝在下降管下部的閥門排出。排出的粉料經過高壓和低壓脫氣后，在生產均聚物和無規共聚物時，直接進行汽蒸和干燥，得到粉料產品。生產抗沖產品時，經過高壓脫氣后的粉料排入氣相流化床反應器。該反應器仍采用Spheripol II氣相反應器系統。共聚反應器為立式圓筒式容器，上、下為球形封頭，下部為沸騰床，主體材料為不銹鋼，內表面拋光。該工藝目前單線大生產能力已達45萬噸/年。MZCR（多區循環反應器）抗沖共聚產品的乙烯含量可高達 22%（橡膠含量大于40%），還可生產含乙烯和丁烯-1的三元共聚產品。氣相本體法工藝特點：（1）系統不引入溶劑，丙烯單體以氣相狀態在反應器中進行氣相本體聚合；（2）流程簡短，設備少、生產安全，生產成本低；（3）聚合反應器有流化床（聯碳/殼牌UNIPOI工藝）、立式攪拌床（巴斯Novolen工藝）及臥式攪拌床（阿莫科/埃爾帕索工藝）。采用氣相本體法的典型代表是DOW化學公司Unipol氣相工藝。Unipol氣相聚丙烯工藝是美國聯碳公司（UCCP）和殼牌公司于二十世紀八十年代開發的一種氣相流化床聚丙烯工藝，是將應用在聚乙烯生產上的流化床工藝移植到聚丙烯生產中，并獲得成功。該工藝采用高效催化劑體系，主催化劑為高效載體催化劑，助催化劑為三乙基鋁、給電子體。UNIPOL工藝具有簡單、靈活、經濟和安全的特點；該工藝只用很少的設備就能生產出包括均聚物、無規共聚物和抗沖共聚物在內的全范圍產品，可在較大操作范圍內調節操作條件而使產品性能保持均一。因為使用的設備數量少而使維修工作量小，裝置的可靠性提高。由于流化床反應動力學本身的限制，加上操作壓力低使系統中物料的貯量減小，使得該工藝比其它工藝操作安全，不存在事故失控時設備超壓的危險。此工藝沒有液體廢料排出，排放到大氣的烴類也很少，因此對環境的影響非常小，與其它工藝相比，該工藝更容易達到環保、健康和安全的各種嚴格規范。該工藝的另一顯著特點是可以配合超冷凝態操作，即所謂的超冷凝態氣相流化床工藝（SCM）。該技術通過將反應器內液相的比例提高到45%，可使現有的生產能力提高200%。由于液體含量多少不是流化床不穩定、形成聚合物結塊的基本因素，因此該技術關鍵的操作變量是膨脹床的密度及膨脹松密度與沉降松密度的比例。由于超冷凝態操作能夠有效地移走反應熱，它能使反應器在體積不增加的情況下提高2倍以上的生產能力，對于投資的節省是非常可觀的。抗沖共聚產品的乙烯含量可高達17% （橡膠含量大于30%）的抗沖共聚產品。該工藝的核心設備為氣相流化床反應器、循環氣壓縮機、循環氣冷卻器和擠壓造粒機組。流化床反應器是空心式容器，其頂部帶有擴大段，底部帶有分布器，一反應器操作壓力為3.5MPaG，溫度67℃，第二反應器操作壓力為2.1MPaG，溫度70℃；循環氣壓縮機為單級、恒速、離心式壓縮機。聚丙烯PP改性針對聚丙烯在低溫下的抗沖擊性能差、耐候性不佳、表面裝飾性差以及在電、磁、光、熱、燃燒等方面的功能性與實際需要的差距，對聚丙烯加以改性，成為當前塑料加工發展為活躍的，取得成果為豐盛的領域。
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說到一次性容器你是不是認為紙比塑料更環保呢？這可不一定，塑料具有重量輕，不易受水和陽光影響的特點，適合制作容器，但也因為這樣的特點使得塑料不易被大自然分解，容易造成大量垃圾，因此后來出現紙質容器，但紙質容器也不是沒有缺點，甚至與傳統塑料相比問題還更大。首先因為紙張天生怕水，碰到水就會軟化，沒辦法單獨承裝液體，因此市面上常見的紙杯就需要在紙張表面加一層塑料淋膜，所以摸起來感覺滑滑的。但這種復合材質的設計就會造成回收的難題，紙加塑料淋膜的設計當被送到回收廠時，如果沒有特殊技術是無法將紙與塑料淋膜分離，不能分離就無法重新回收材料再利用，而被放在自然環境中也因為是復合材料很難被分解，所以紙杯基本上只能焚燒。聚丙烯微孔發泡所以說材質越單一越容易回收再利用，現在有一種PP發泡塑料就具有這種易回收利用的特點，耐熱，抗腐蝕又安全，還可以在微波爐內加熱，只要經過發泡加工處理，成為發泡聚丙烯就能制成又輕又安全的容器，并且材質單一只要回收方式正確就能再利用。發泡技術是塑料在擠出，吹塑等加工過程中為了減輕產品的重量，將二氧化碳或氮氣注入到特殊的塑化裝置中，使氣體與原料充分混合，讓塑料產生反應形成具有微孔發泡的塑料制品過程，利用發泡技術生產出來的產品具有輕量化，緩沖吸震，吸音，保溫等特點，廣泛應用于包裝，建筑建材等行業。塑料發泡歷史塑料發泡技術的發展已有幾十年的歷史了，在20世紀20年代出現了早的泡沫膠木，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幾乎所有的塑料都能夠通過發泡技術制成泡沫塑料。到了80年代美國人研制出了微孔發泡之后，人們對這種微孔新型塑料日益感興趣，并逐漸成為市場上主要的塑料發泡技術。發泡劑現在市場上普遍使用的發可以分為兩種。一種是物理發泡劑，這種發泡劑一般使用二氧化碳，氮氣，氨氣等氣體，并且這些氣體在氣態下不會發生化學反應，而且在氣態時在塑料中的擴散速度會低于在空氣中的擴散速度。另一種是化學發泡劑，它是一種當受熱后就會釋放如氮氣，二氧化碳等的物質，釋放氣體的速度能夠控制，化學發泡劑一般有碳酸銨，碳酸氫鈉等。發泡工藝發泡工藝有三種一種是物理發泡法，就是將氣體在壓力下注入塑料糊狀熔體中，再經過降壓釋放出氣體，從而就能在成型的塑料中形成很多小孔，這種發泡法由于成本較低，發泡后對不會留下殘余物，并且對發泡塑料性能不會改變。另一種是化學發泡法，這種是利用化學方法產生氣體來使塑料發泡，是對加入塑料中的化學發泡劑進行加熱后讓其分解釋放出氣體而發泡，還有一種就是利用塑料之間相互發生化學反應釋放出氣體而進行發泡。 后一種是機械發泡，使用機械攪拌的方法使氣體混入材料中，然后經定型過程形成泡孔的泡沫塑料。發泡原理將發泡劑注入到塑料熔體中后，發泡劑的分子就會在塑料中形成很多微小氣泡（氣泡核），隨著塑料在熔化過程中溫度的升高和壓力增加，氣泡開始增長或者與其它氣泡合并變大，隨著塑料產品的成型后溫度和壓力開始降低，氣泡也會停止增長并且慢慢成型，這樣就會在塑料中形成很多或大或小的氣孔。所以不管采用什么發泡工藝，使用哪種發泡劑都要經過形成氣泡核，氣泡核膨脹，氣泡固化成型這個過程。發泡膜包裝袋制造過程在所有的發泡產品中常用的就是發泡膜，也就是我們常說的珍珠棉，將它作為包裝材料來使用有很多的優點，如防震，防潮，韌性好等，來看看我們包裝使用的發泡膜包裝袋是怎么制造出來的。發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，通過管道將其吸入到擠出機入料口，同時在擠出機中還要加入發泡劑。在擠出機中需要加溫讓原料熔化，再通過噴淋冷卻降溫以達到發泡溫度讓其膨脹發泡，然后從機頭口模擠出圓筒形發泡膜。將圓筒型發泡膜切刨開，展平后收成卷，這樣就可切割后包裝產品了。讓成卷的發泡膜通過印刷機在上面印上需要的圖案或者文字。印刷好的發泡膜按照包裝袋的大小裁剪成片狀，后通過機器壓封成包裝袋，這樣就可以用于包裝產品了。塑料通過發泡技術能讓其內部形成氣泡，能讓生產出來的產品更加輕便，還能起到包裝保護的功能，現在科學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。這種復合氣泡金屬是通過空心金屬周圍熔化鋁材來制造的，它是一種新型復合材料并不是普通的金屬，它比合金鋼要輕70%，能吸收超過普通鋼幾十倍的能量，具備防輻射，防彈，防火的能力，在遭遇壓力時其內部的氣泡能起到緩沖保護的作用，也許將來我們就能用到這種氣泡金屬。隨著世界資源的減少和對環境要求的提高，怎么提高可持續性以及提升效率，推動材料和能源消耗的下降，以及材料性能的提升，成本降低，有些可以通過輕量化實現，而發泡技術就是輕量化未來發展的方向。那些用于包裝，汽車，建筑和日用消費品中的傳統固體材料都是朝著發泡，輕量化結構在發展，很多高分子發泡材料被作為基礎原材料使用，各種利用發泡技術制造出來的塑料產品在我們生活中的使用將越來越廣泛。
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隨著新能源等行業的快速發展，發泡材料得到大規模應用，因其具有的優異機械性能和無毒（低毒）、絕熱、隔音、絕緣、緩沖、輕量化等性能，在新能源汽車領域的應用更是帶來了行業發展的新契機。隨著國民對于環保、綠色、安全、舒適要求愈加苛刻，對環境友好型的發泡技術和具備可阻燃、可（完全）降解、可導電等新型發泡材料受到追捧，成為國內外研究人員的研究熱點。聚丙烯微孔發泡由華東理工大學化工學院趙玲教授領銜的《高性能聚丙烯微孔發泡材料綠色制備過程的優化和強化》項目斬獲科技進步獎一等獎，發的聚丙烯發泡專用料打破了國外公司的壟斷，聚丙烯微孔發泡材料不斷地在新興領域成功應用，包括新能源汽車動力電池墊片等等，引領了高性能聚丙烯微孔發泡材料的綠色制造和高端應用。發泡材料具有什么優點發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，其在汽車領域主要用于汽車車載空調用隔熱泡沫管材、汽車減震、新能源汽車電池用發泡硅膠密封墊圈等。目前大多數汽車內飾材料，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。隨著國內汽車產業節能減排發展趨勢愈加顯著，對汽車輕量化提出了更高要求。特別是在車市持續萎靡、新能源汽車競爭愈發激烈的情況下，輕量化成為汽車產業從困境中突圍的重要方向。整車廠、改性塑料企業都在加大輕量化材料領域的布局。發泡材料在新能源汽車領域的新應用新能源電動汽車的技術關鍵在于其高能量密度鋰電池的充放電技術及安全性能。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泡硅膠這一小眾材料應用到動力電池上。例如：特斯拉model3電池PACK包為了減輕模組重量、提升安全性，大量使用有機硅發泡灌封材料來保護單個電芯，可在一定時間內有限阻止電池包上部熱量傳輸給電芯導致熱失控。由于特斯拉在動力電池組技術方便的標桿作用，大大加速硅膠發泡材料在動力電池PACK包上的應用推廣。聚丙烯微孔發泡材料技術在新能源汽車競爭愈發激烈的情況下，微孔發泡技術讓汽車駛向輕量化——在汽車非金屬部件的輕量化領域，微孔發泡材料是行業競相研究的主要課題之一。2018年，中石化就將聚丙烯微孔發泡材料應用技術開發列為重點課題。日常生活中，當人們購買兒童玩具、家具用品等塑料制品時，都會十分在意其材質是否無毒無味、綠色環保，近年來綜合性能優異、可回收的聚丙烯發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。聚丙烯作為產量大、增長量快、應用領域廣泛的五大通用熱塑性樹脂之一，其高品質發泡材料的綠色制備一直是聚合物發泡領域的熱點與難點。其中，超臨界CO2（二氧化碳）發泡聚合物技術是制備聚丙烯微孔發泡材料的關鍵核心技術。聚焦發泡材料綠色制造新技術2016年，由華東理工大學牽頭申報的國家重點研發計劃“重點基礎材料技術提升與產業化”重點專項項目——“聚合物材料的輕量化技術”獲準立項。該項目所聚焦的正是運用綠色高效發泡工藝，開展聚合物輕量化的應用基礎—共性技術—產業化示范的“一條鏈式”研發工作。據項目團隊專家介紹，聚合物發泡有物理發泡劑和化學發泡劑兩大類。化學發泡劑常常存在化學殘留、發泡過程難控制和不易獲得高發泡倍率等缺點；物理發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，烷烴類發泡劑則易燃燒不安全。相比傳統發泡劑影響氣候、火災危險、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發泡聚合物是綠色制造技術，被工信部列入我國優先發展的產業關鍵共性技術，而且CO2進入聚合物后會引起熔點、表面張力和粘度下降、結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。聚丙烯是結晶聚合物，低溫固態發泡受結晶限制，很難制備高發泡倍率產品；高溫發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，大規模制造具有穩定均勻泡孔形貌和外形尺寸的高發泡倍率微孔材料難度大。了攻克這一難題，近年來，團隊聯合無錫會通、中石化北化院、浙江新恒泰、鎮海煉化等單位，在合適物料體系、可控工藝過程和高效工業裝備等方面開展了超臨界CO2發泡聚丙烯的優化、強化和工程化等系列工作，形成了“適合超臨界CO2發泡的聚丙烯專用料“分步/分段發泡新工藝”“優化構建流場結構實現高效規模制備”等三大技術創新優勢：根據在低于其流動溫度的可變形區發泡既可以突破結晶的制約又能保證發泡材料微孔結構和外形尺寸的穩定成型這一發泡機制，開發了兼具較寬發泡溫度窗口和較強的CO2溶解擴散能力的聚丙烯發泡專用料，以及能有效改善泡孔結構和表觀形態的新型功能助劑/添加劑；CO2變壓飽和提高了過程效率和發泡倍率，氣泡成核和生長的分段實施大幅減小了高壓設備體積；釜壓發泡、模壓發泡等高壓設備和聚合物預成型體的結構優化設計保證了均勻的壓力場、溫度場和速度場，成功實現了低密度聚丙烯微孔發泡材料的規模制造和柔性生產。目成果利用上述創新技術，項目已成功建設了2套年產3萬立方模壓發泡裝置，實現了低密度聚丙烯微孔厚板的制造；新建了4套、優化改造了3套年產4-6萬立方的釜壓發泡裝置，生產效率提高25%，成品率提高到99%以上；發泡專用料已在鎮海煉化生產；2016-2018年新增產值3.31億，利稅1.09億。隨著應用市場快速開拓，2019年共推廣新建了13套裝置，市場占有率高和競爭力強。項目團隊獲得授權發明專利8件、實用新型專利8件；相關研究成果發表了46篇SCI/EI收錄論文，“國外同行認為我們全面系統地研究了CO2間歇發泡聚丙烯行為。”科技查新表明，模壓發泡的工程化技術達到國際領先水平，釜壓發泡的優化與強化技術具有國內外新穎性。