浙江靠譜MPP片材加工廠家
發(fā)布時(shí)間：2022-04-28 01:23:26
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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)。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(duì)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?duì)較高，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(huì)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(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(chǎng)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(dòng)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(shí)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)，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領(lǐng)先制造;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。趙玲表示，超臨界CO2模壓發(fā)泡技術(shù)通用性強(qiáng)，除聚丙烯外，還可用于聚氨酯彈性體微孔發(fā)泡材料的生產(chǎn)，多種熱塑性聚合物及其復(fù)合材料的中試已經(jīng)完成。采用該技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯發(fā)泡專用料，除可應(yīng)用于汽車零部件和內(nèi)飾、緩沖包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域，還可滿足兒童玩具、食品、醫(yī)療、家居用品等領(lǐng)域?qū)G色材料的需求。由于微孔賦予了聚丙烯獨(dú)特的性能，聚丙烯微孔發(fā)泡材料還可應(yīng)用于更多的新興領(lǐng)域，如新能源汽車動(dòng)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(yè)的蓬勃發(fā)展，制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q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(yīng)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(shè)計(jì)和制造水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志，塑料飾件的大量應(yīng)用，促進(jìn)了汽車的減重節(jié)能，提高了汽車的美觀舒適度。PP以密度小、性價(jià)比高、具有優(yōu)異的耐熱性能、耐化學(xué)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(yīng)用。近來更是有把汽車內(nèi)飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢(shì)。由于高性能基礎(chǔ)樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長、投資巨大、技術(shù)要求高，且需要高精尖的集成先進(jìn)綜合技術(shù)，所以現(xiàn)有PP樹脂需要進(jìn)行更廣泛、更有效、更經(jīng)濟(jì)、更實(shí)用的改性。丙烯微孔發(fā)泡微發(fā)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(fā)泡注塑成型技術(shù)突破了傳統(tǒng)注塑的諸多局限，在基本保證制品性能的基礎(chǔ)上，可以明顯減輕重量和成型的周期，大大降低機(jī)臺(tái)的鎖模力，并具有內(nèi)應(yīng)力和翹曲小、平直度高，沒有縮水，尺寸穩(wěn)定，成型視窗大等特點(diǎn)，特別是在生產(chǎn)高精密和材料較貴的制品上與常規(guī)注塑相比較獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，成為近年來注塑技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。聚丙烯微發(fā)泡材料能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件。隨著汽車輕量化的發(fā)展，選用PP發(fā)泡材料已成為汽車減重的重要途徑，目前其在汽車內(nèi)飾上的應(yīng)用也越來越多，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%，卡車、工程機(jī)械車占20% ，客車、商務(wù)車占35% 。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學(xué)微發(fā)泡材料。普通微發(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)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(fā)泡材料的推廣和應(yīng)用；而化學(xué)微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體，化學(xué)發(fā)泡劑為氣源，通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)，注入模腔后氣體在擴(kuò)散內(nèi)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(yīng) <50μm ，但目前國內(nèi)行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的微發(fā)泡PP的微泡孔直徑約為80～350μm 。對(duì)于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件，如車身門板、尾門、風(fēng)道等；擠出微發(fā)泡適用于密封條、頂棚等；吹塑微發(fā)泡適用于汽車風(fēng)管等。利用微發(fā)泡技術(shù)可使PP制品的質(zhì)量減少約10%～20% ，較傳統(tǒng)材料在部件上可實(shí)現(xiàn)高50%的減重，注射壓力降低約30%～50% ，鎖模力降低約20% ，循環(huán)周期減少10%～15%，同時(shí)還能提高汽車的節(jié)能性，較傳統(tǒng)材料可實(shí)現(xiàn)高30%的節(jié)能，并且能改善制品的翹曲變形性，使產(chǎn)品和模具的設(shè)計(jì)更靈活。輻射交聯(lián)PP高發(fā)泡片材具有良好的力學(xué)性能，作為汽車車頂，可降低汽車的質(zhì)量，同時(shí)其還可用于汽車的內(nèi)飾件，有利于汽車的輕量化。動(dòng)機(jī)罩福特微發(fā)泡發(fā)動(dòng)機(jī)罩：采用MuCell微發(fā)泡注塑成型技術(shù)在零件成型過程中充入氣泡，形成極為細(xì)微的蜂巢狀結(jié)構(gòu)，既節(jié)約了塑材，又減輕了重量，而且不會(huì)影響零件的任何性能。目前已應(yīng)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(fā)泡材料在汽車領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但需要注意：. 微發(fā)泡是經(jīng)全球各行業(yè)不同產(chǎn)品所驗(yàn)證的技術(shù)、有廣范的市場(chǎng)、但在中國應(yīng)用尚新。2. 微發(fā)泡能提供更高品質(zhì) (減少變形,提升平面度,圓度和尺寸的穩(wěn)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(chǎn)品設(shè)計(jì))。3. 微發(fā)泡能創(chuàng)造新商機(jī)——高端應(yīng)用和節(jié)省成本。4. 并不是所有的制品都適合用微發(fā)泡技術(shù),需要配合尋找合適的制品。
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隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q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(yīng)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(shè)計(jì)和制造水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志，塑料飾件的大量應(yīng)用，促進(jìn)了汽車的減重節(jié)能，提高了汽車的美觀舒適度。聚丙烯微孔發(fā)泡PP以密度小、性價(jià)比高、具有優(yōu)異的耐熱性能、耐化學(xué)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(yīng)用。近來更是有把汽車內(nèi)飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢(shì)。由于高性能基礎(chǔ)樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長、投資巨大、技術(shù)要求高，且需要高精尖的集成先進(jìn)綜合技術(shù)，所以對(duì)現(xiàn)有PP樹脂需要進(jìn)行更廣泛、更有效、更經(jīng)濟(jì)、更實(shí)用的改性。微發(fā)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(fā)泡注塑成型技術(shù)突破了傳統(tǒng)注塑的諸多局限，在基本保證制品性能的基礎(chǔ)上，可以明顯減輕重量和成型的周期，大大降低機(jī)臺(tái)的鎖模力，并具有內(nèi)應(yīng)力和翹曲小、平直度高，沒有縮水，尺寸穩(wěn)定，成型視窗大等特點(diǎn)，特別是在生產(chǎn)高精密和材料較貴的制品上與常規(guī)注塑相比較獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，成為近年來注塑技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。聚丙烯微發(fā)泡材料能夠滿足大型微發(fā)泡汽車注塑件。隨著汽車輕量化的發(fā)展，選用PP發(fā)泡材料已成為汽車減重的重要途徑，目前其在汽車內(nèi)飾上的應(yīng)用也越來越多，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45%，卡車、工程機(jī)械車占20% ，客車、商務(wù)車占35% 。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學(xué)微發(fā)泡材料。普通微發(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)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(fā)泡材料的推廣和應(yīng)用；而化學(xué)微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體，化學(xué)發(fā)泡劑為氣源，通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)，注入模腔后氣體在擴(kuò)散內(nèi)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(yīng) <50μm ，但目前國內(nèi)行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的微發(fā)泡PP的微泡孔直徑約為80～350μm 。對(duì)于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件，如車身門板、尾門、風(fēng)道等；擠出微發(fā)泡適用于密封條、頂棚等；吹塑微發(fā)泡適用于汽車風(fēng)管等。利用微發(fā)泡技術(shù)可使PP制品的質(zhì)量減少約10%～20% ，較傳統(tǒng)材料在部件上可實(shí)現(xiàn)50%的減重，注射壓力降低約30%～50% ，鎖模力降低約20% ，循環(huán)周期減少10%～15%，同時(shí)還能提高汽車的節(jié)能性，較傳統(tǒng)材料可實(shí)30%的節(jié)能，并且能改善制品的翹曲變形性，使產(chǎn)品和模具的設(shè)計(jì)更靈活。輻射交聯(lián)PP高發(fā)泡片材具有良好的力學(xué)性能，作為汽車車頂，可降低汽車的質(zhì)量，同時(shí)其還可用于汽車的內(nèi)飾件，有利于汽車的輕量化。福特微發(fā)泡發(fā)動(dòng)機(jī)罩：采用MuCell微發(fā)泡注塑成型技術(shù)在零件成型過程中充入氣泡，形成極為細(xì)微的蜂巢狀結(jié)構(gòu)，既節(jié)約了塑材，又減輕了重量，而且不會(huì)影響零件的任何性能。目前已應(yīng)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(fā)泡材料在汽車領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，
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聚丙烯（PP）是輕的通用塑料，因其綜合性能優(yōu)異，生產(chǎn)成本低，廣泛的用于家電、包裝、化工及汽車等領(lǐng)域，產(chǎn)量居于通用塑料的第2位；聚丙烯的缺點(diǎn)是低溫沖擊性能差、易老化，而且抗靜電性、耐候性和染色性差，因此材料界和產(chǎn)業(yè)界都很關(guān)注聚丙烯的改性。小編對(duì)聚丙烯幾個(gè)常見的改性方法進(jìn)行簡單的介紹，希望能夠和同行進(jìn)行交流，互有助益。聚丙烯微孔發(fā)泡一、聚丙烯 / 無機(jī)納米復(fù)合材料剛性和韌性是考察塑料性能的兩個(gè)重要指標(biāo)，如何能夠使塑料同時(shí)具有良好的剛性和韌性是人們一直以來追求的目標(biāo)，無機(jī)納米例子改性是解決這一矛盾的方法之一。大粒徑填料改性聚合物相比，無機(jī)納米粒子填充改性的聚合物具有更加優(yōu)異的力學(xué)性能。為了使無機(jī)納米粒子盡可能均勻的分散在聚合物基體中，需要對(duì)無機(jī)納米粒子進(jìn)行表面改性，經(jīng)過表面改性的無機(jī)納米粒子能夠提高它與基體樹脂界面層的黏結(jié)強(qiáng)度，充分發(fā)揮剛性無機(jī)粒子對(duì)聚合物的增強(qiáng)增韌作用。納米級(jí)別的碳酸鈣為例，用納米碳酸鈣能同時(shí)增強(qiáng)增韌，且增韌效果比微米級(jí)碳酸鈣更好。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，納米碳酸鈣的形態(tài)不同，復(fù)合材料的力學(xué)性能也大不一樣。立方形納米碳酸鈣有利于改善復(fù)合材料的沖擊性能，而纖維狀納米碳酸鈣則能明顯改善材料的拉伸性能，納米碳酸鈣能使PP球晶明顯的細(xì)化。二、聚丙烯微孔發(fā)泡材料聚丙烯材料進(jìn)行微孔發(fā)泡改性的時(shí)候，它的強(qiáng)度不會(huì)降低，原因很有趣，因?yàn)樵摬牧现泻斜仍瓉淼娜毕莼蛭⒓?xì)裂縫還小得多的孔徑，因?yàn)檫@種孔徑的存在，鈍化了塑料中原有裂縫的尖端，且不會(huì)降低塑料的強(qiáng)度。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(jià)格低廉等特點(diǎn)。因此，在汽車、航天航空和其他各種運(yùn)輸工具等領(lǐng)域微孔發(fā)泡聚丙烯得到了強(qiáng)力發(fā)展。三、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，容易形成尺寸較大的球晶，導(dǎo)致制品的光澤度和透明改性差，制品的外觀缺乏美感，限制了其在透明包裝的日用品等領(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。PP透明成核劑目前常見的有滑石粉、二氧化硅、云母、芳基磷酸鹽類等，一般來講，添加量不大于0.8%效果比較好，具體的應(yīng)用要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況具體分析。四、長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料長玻纖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料是目前熱塑性塑料市場(chǎng)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，在塑料中纖維長度要大于Lc，既臨界長度，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，玻璃纖維的臨界長度為3.1mm，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(duì)于普通的短波纖增強(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。由于長玻纖增強(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(dòng)性好，制品外觀光亮、無塌坑等缺陷，制品的成型收縮率也小。