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温州PBAT定制

发布时间:2024-02-26 01:05:27
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与传统注塑制品相比,微孔发泡注塑制品具有质量更轻、翘曲和内部残余应力更少、尺寸稳定性好、成型周期短等一系列优点。目前,欠注发泡成型是微孔注塑技术中应用为广泛的工艺之一,具有操作简单、效率高、能够生产复杂制件,且能耗少,符合节约材料,降低成本这一发展理念,满足发泡产品市场化的需求。然而,欠注发泡成型工艺也存在发泡制品内部泡孔易发生大量变形,泡孔尺寸分布不均匀,所得制品表面存在大量的气痕、银纹等缺陷,制约了其力学性能的提高和外观视觉,阻碍了欠注发泡制品的进一步应用。国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心的何力团队采用自主研发的气体反压装置,利用化学欠注发泡工艺研究气体反压(GCP)对微孔注塑过程中发泡行为的影响。研究发现,采用气体反压可以减少发泡注塑制品的泡孔变形以及不均匀等缺点,改善了泡孔的形态。实验方法聚丙烯微孔发泡将PP、发泡剂(AC)、发泡助剂[Zn(St)2/ZnO]按照98.5∶1∶0.5的比例混合均匀后加入料筒中进行塑化。然后打开气体反压装置,在型腔中分别注入固定的GCP为0,0.2,0.4,0.6,0.8 MPa的气体,随后按照表1的工艺参数注射熔融树脂进行发泡,冷却后,取出PP发泡样品。GCP对充模过程中熔体压力的影响熔体注射完后,熔体压力瞬间达到值。随着GCP从0增加至0.8 MPa,熔体内部压力从1.55 MPa增大到2.16 MPa,注射完成后,随着气体的排出,熔体压力瞬间下降,随着冷却收缩,熔体压力逐渐趋于0 MPa。由此可知,GCP可以明显地提高熔体充模过程中的熔体压力,改善欠注发泡过程中的熔体压力环境。 GCP对泡孔质量的影响在没有施加气体反压时,由于熔体流动速率远大于泡孔的膨胀速率,泡孔发生流动剪切变形,导致末端位置的泡孔在皮层区域受到剪切作用时间和作用力较大,在流动方向上出现很大的变形,泡孔发生撕裂合并现象,泡孔形貌极不规则,而中间区域的泡孔形态受到剪切力较小,呈现规整圆形形态。同时发现,随着GCP的增大,皮层附近撕裂变形的泡孔区域变小,熔体内部芯层泡孔从椭圆形向规整圆形形态转变,规则泡孔区域所占比例增大,泡孔之间呈现独立分布。当GCP达到0.8 MPa时,皮层附近泡孔呈现出相对较好的圆形形态,此时整体泡孔的变形较小。这是因为GCP可以有效地降低泡孔在充模过程中受到的流动剪切作用,GCP值越大,泡孔在迁移过程中受到熔体压力越大,泡孔受到熔体的约束力大,泡孔不易发生变形。GCP对泡孔结构参数的影响GCP对泡孔结构参数的影响如下图所示。可知,在常压下泡孔的非变形层(也就是规则泡孔区)厚度仅占整个样品厚度的10.9%;随着GCP的增大,泡孔的非变形层所占比例逐渐升高,GCP为0.8 MPa时,升高至26.7%。而泡孔变形层区域厚度所占比例随着GCP的增大而大幅度下降,从63.7%下降到45.4%,这说明GCP可以减小泡孔变形层,增大规则泡孔区域范围。对变形层的泡孔变形度进行统计,如下图所示,泡孔的平均长度随着GCP的增加,整体呈现减小的趋势,泡孔的平均宽度随着GCP的增加而逐渐增大,泡孔的变形度随GCP的增大而减小,由常压下0.530的泡孔变形度降低到GCP为0.8 MPa下的0.304泡孔变形度,即GCP可以减小泡孔长度与宽度的差距,使变形区的泡孔变形程度减小。对不同GCP下泡孔非变形层的泡孔直径进行统计,见图c,随着GCP的增加,当GCP为0.2 MPa时泡孔直径略有减小,但随着GCP的进一步增大,泡孔直径从36.09 μm增大到41.93 μm。这是因为GCP的增大使得熔体的压力也随之增大,使得泡孔的成核临界能垒升高,泡孔的成核速率下降,泡孔在充模过程中受到流动场的影响减弱,更多的气体在卸压阶段促进泡孔的生长,因此熔体压力越大,泡孔直径越大。GCP提高了充模时的熔体压力,有效地降低了泡孔的变形,且随着GCP的升高,泡孔直径增大,泡孔密度下降,发泡材料的质量减少整体趋于不变。结论随着GCP从0增加至0.8 MPa,熔体内部的压力从1.55 MPa增大到2.16 MPa,使充模过程中受流动影响的泡孔数减小,减小了泡孔受到的流动剪切力。随着GCP的增大,泡孔变形层区域厚度所占比例从63.7%下降到45.4%,变形层的泡孔的变形度从0.530下降到0.304,泡孔的平均长度增大。GCP的增加有效地改善了泡孔形貌,减小了泡孔变形层的CP增加了熔体流动时的阻力,提高了注塑充模阶段的熔体压力,使得临界成核点后移,泡孔的成核长大在充模后进行,进而改善了制品泡孔的形貌。

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PBAT全名为聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯,即英文 Poly (butyleneadipate-co-terephthalate)的简写,即其化学结构式为:从其化学结构式可知:PBAT 是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物。兼具 PBA(聚己二酸丁二醇酯)和 PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)的特性,既有较好的力学性能,又有较高的延展性和断裂伸长率,还具有优良的生物降解性,是一种全生物可降解塑料。生物可降解塑料是在土壤、沙土等自然条件下,与微生物渊(如细菌/霉菌/藻类等)作用降解成二氧化碳、水等小分子或低分子化合物的塑料。降解塑料主要分为光降解塑料、生物降解塑料尧、光生物降解塑料。光降解塑料需要充足的光照才能降解,给生产带来了很大局限性,所以光降解塑料的推广并不好。生物降解塑料品种已经有几十种,可批量生产和工业化生产的品种主要有:微生物发酵合成的聚羟基脂肪酸酯,化学合成的聚乳酸(PLA)、聚己内酯、二元醇二羧酸脂肪族聚酯(PBS)、脂肪族/芳香族共聚酯、CO2/环氧化合物共聚物 (APC)、聚乙烯醇(PVA)等、天然高分子淀粉基塑料及其生物降解塑料共混物、塑料合金等。PBAT操作特点:(1)为了减少 BDO 的副反应发生,减少 THF的生成,降低原料消耗,整个酯化反应在真空条件下进行,降低了酯化反应温度;同时也降低了能耗。(2)由于原料的活性较低问题,采用了高性能催化剂;由于此催化剂的易水解失活的特性,由原来传统催化剂液面以上的加入方式,改为液面下加入,解决了以上问题。(3)在缩聚过程中,生成的低聚物易随真空气相管道带人到喷淋系统中,造成系统堵塞。为此,在气相管道上设置旋风分离收集系统,将生成的低聚物通过旋风分离器收集捕捉,其尾气进入BDO 喷淋循环系统。(4)酯化反应过程中,虽然可以降低副反应发生的程度,但在酯化反应中还是不可避免的有THF 和水。由于 THF 属于低毒性,但是其高浓度易对人体危害很大,如果直接排放至污水处理,将会对污水处理系统内的细菌产生危害。为解决这一问题,设置了 THF 回收装置。将 THF 与水进行分离处理,经过回收装置处理后,其 THF 的质量分数可达到 99.95%以上,可用于直接销售。废水中 THF 的质量分数控制在 0.05%左右,将废水送至汽提塔进行汽提,提取出其中的 THF 及其他有机物,通过管道送至燃气锅炉燃烧。(5)由于 PBAT 玻璃化温度较低,如采用传统水下拉条切粒,易造成黏结、缠刀,导致生产不稳。为此,采用水下模头切粒的方式,通过水下输送管道的长短和切粒水的温度来控制切片粒子的成型和结晶程度;同时由于 PBAT 易降解的特性,生产的切片粒子输送至干燥塔进行干燥,然后冲氮气进行保护和包装。(6)针对 PBAT 的特性,分子链增长难、黏度高、流动性差等特点,惠通公司采用惠通独家专利技术的立式液相增黏釜,可使物料的动力黏度由目前 350 Pa·S 增加到 1000 Pa·S 以上、分子链随之增长,同时由于黏度很高,需采用螺杆出料的方式来保证生产的稳定性。(7)由于在生产 PBAT 过程中,有 THF 蒸汽产生,为此在缩聚装置内局部地区设置了轴流风机加强装置通风能力,同时还设置可燃有害气体检测和报警装置,现场设计个人防护面具和呼吸器等安全装备;THF 回收装置采取全敞开式混凝土框架结构,使有害气体不易积聚。PBAT 作为性能良好的环保材料,可以降低石油资源消耗,缓解“白色污染”,对我国可持续发展具有重要意义。目前全球 PBAT 市场需求旺盛,由于 PBAT 价格较高,而我国具备良好的原料生产条件。PBAT 产品主要用于出口,行业集中度高,潜在市场大,产业化前景好。

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年来综合性能优异、可回收易降解的聚丙烯发泡材料已成为泡沫塑料家族中的“新宠”,是聚合物泡沫材料中增长速度快的品种。超临界二氧化碳(CO2)发泡聚合物技术是制备聚丙烯微孔发泡材料的关键核心技术,近日华东理工大学化工学院赵玲教授团队在该技术领域取得了实质性突破,成功开发了高性能聚丙烯微孔发泡材料绿色制备过程的优化和强化技术。聚合物发泡有物理发泡剂和化学发泡剂两大类。化学发泡剂存在化学残留、发泡过程难控制和不易获得高发泡倍率等缺点;物理发泡剂中的氟氯烃类则对臭氧层有破坏作用,已逐渐被禁止和限制使用;而一些新型氟碳氢化合物的全球变暖潜能值仍相对较高,烷烃类发泡剂则易燃烧不安全。相比这些传统的发泡剂,超临界CO2发泡聚合物技术作为绿色制造技术,已被工信部列入我国优先发展的产业关键共性技术,而且CO2进入聚合物后会引起熔点、表面张力和黏度下降、结晶行为改变等一系列变化,可以制备微孔甚至纳米泡孔材料。丙烯微孔发泡丙烯是结晶聚合物,低温固态发泡受结晶限制,很难制备高发泡倍率产品;高温发泡聚合物熔体强度不够无法保持完整泡孔,可操作窗口窄。因,大规模制造具有稳定均匀泡孔形貌和外形尺寸的高发泡倍率微孔材料难度大。为了攻克这一难题,赵玲团队联合无锡会通、中石化北化院、浙江新恒泰、镇海炼化等单位,在合适物料体系、可控工艺过程和高效工业装备等方面开展了超临界CO2发泡聚丙烯的优化、强化和工程化等系列工作,形成了“适合超临界CO2发泡的聚丙烯专用料”“分步/分段发泡新工艺”“优化构建流场结构实现高效规模制备”三大技术创新。赵玲介绍,在低于流动温度的可变形区发泡,既可突破结晶的制约,又能保证发泡材料微孔结构和外形尺寸稳定成型。基于这一发泡机制,他们开发了兼具较宽发泡温度窗口和较强的CO2溶解扩散能力的聚丙烯发泡专用料,以及能改善泡孔结构和表观形态的新型功能助剂/添加剂。CO2变压饱和提高了过程效率和发泡倍率,气泡成核和生长的分段实施减小了高压设备体积;同时釜压发泡、模压发泡等高压设备和聚合物预成型体的结构优化设计,保证了均匀的压力场、温度场和速度场,实现了低密度聚丙烯微孔发泡材料的规模制造和柔性生产。利用上述创新技术,项目团队建设了2套年产3万立方米模压发泡装置,实现了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套、优化改造了3套年产4万~6万立方米的釜压发泡装置,生产效率提高25%,成品率提高到99%以上,发泡专用料已在镇海炼化生产,2016~2018年新增产值3.31亿元、利税1.09亿元。此外,该团队已获得授权发明专利8件、实用新型专利8件;相关研究成果发表了46篇SCI/EI收录论文。赵玲表示,超临界CO2模压发泡技术通用性强,除聚丙烯外,还可用于聚氨酯弹性体微孔发泡材料的生产,多种热塑性聚合物及其复合材料的中试已经完成。采用该技术生产的聚丙烯发泡专用料,除可应用于汽车零部件和内饰、缓冲包装等传统领域,还可满足儿童玩具、食品、医疗、家居用品等领域对绿色材料的需求。由于微孔赋予了聚丙烯独特的性能,聚丙烯微孔发泡材料还可应用于更多的新兴领域,如新能源汽车动力电池垫片、5G通信微波中继天线罩、高档汽车音响振膜、防弹衣背板等。

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新材料是现代科技发展之本,可降解塑料是新兴的塑料新材料。随着全球对改善环境的诉求越来越强烈,使用生物降解塑料被认为是根治一次性塑料“白色污染”最有效的解决方案。着眼于中国的双碳战略目标,生物基生物降解塑料全生命周期排放的温室气体总量较低。在此背景下,本报告深入研究可降解塑料行业现状。从性能上看,PLA、PBAT、PHA等生物降解塑料性能接近普通塑料,为替代不可降解塑料创造了条件;从技术上看,PLA生产的中间原料丙交酯技术难以完全突破,限制产能释放,而PBAT国内生产工艺不受限于国外,产能快速扩张;从应用上看,可降解塑料主要应用在餐饮、医疗和农业等领域。根据艾瑞测算,至2025年,外卖包装、农膜和医疗领域将会释放可降解塑料需求494.8亿元、72.7亿元和0.172亿元。长远来看,可降解塑料产业发展面临不确定性:一,可降解塑料的成本高于传统塑料,靠政策驱动的市场可持续性存在风险,产品的推广最终取决于产业降本提效的空间;二,国内掌握生物降解塑料技术的企业不多,而且在关键环节与国外企业相比仍有较大差异,若后续技术无法突破,存在产能无法按时释放的风险;三,多数可降解塑料的降解基于工业堆肥集中处理或特定的温度、湿度、菌类等条件,而实际在使用后,能否有效地收集可降解塑料并满足降解的环境条件还有待验证。

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利用化学改性非交联法和单螺杆挤出机,采用一步法挤出工艺研制了汽车内饰用聚丙烯(PP)微发泡料。以均聚PP和共聚PP为基础树脂,考察了影响PP发泡的主要因素(如引发剂、发泡剂的用量、挤出温度等)。结果表明,具有良好性能的PP微发泡专用料的配方(质量份数):均聚PP为40.00份,共聚PP为60.00份,过氧化二特丁烷为0.18份,过氧化二异丙苯为0.02份,改性剂为0.50份,碳酸钙为0.50份,发泡剂AC为 0.40份。以其制备的微发泡片材泡孔直径小于50μm,泡孔密度可达个/cm³。关键词: 聚丙烯 微发泡 汽车内饰件 专用料 聚丙烯(PP)发泡材料具有质轻、耐高温、绿色环保、易注射成型、成型周期短和成本低等优点。随着汽车轻量化的发展,PP发泡材料在汽车内饰件上的应用越来越多。普通 PP发泡制品表观质量不理想,仅适用于需表面附皮的高端车,汽车用PP发泡材料主要为质量更好的 化学微发泡材料[1-3]。化学微孔发泡材料的泡孔是直径为十几到数十微米,封闭微孔泡以小于50μm 为佳。目前国内行业实际生产水平大多在80~350μm,国外也只有美国、意大利、日本等少数几个国家能生产。本工作利用化学改性非交联法,以均聚PP和共聚PP共混物为基础树脂,采用一步法工艺研制出了性能符合相关指标要求的汽车内饰件用 PP 低 倍微发泡专用料,以其制备的微发泡片材泡孔直径小于50μm,泡孔密度可达个/cm³。聚丙烯微孔发泡1 试验部分1.1 主要原料 均聚PP(记作 PP1),熔体流动速率(MFR)为3.0g/(10min),中国石化齐鲁分公司;共聚PP(记作PP2),MFR为2.0g/(10min),中国石化齐鲁分公司;抗氧剂,168和1010,上海汽巴高桥化学有限公司;过氧化二特丁烷(DBP),过氧化二特丁烷(DBP),过氧化二异丙苯(DCP),二乙烯基苯,偶氮二甲酰胺(发泡剂AC),液体石蜡,江苏强盛功能化学股份有限公司;发泡改性剂DMS-10,自制。1.2 仪器设备 RC300C型转矩流变仪,德国HAAKE公 司;CMT450料试验 机,天水三斯有限公司;∮25单螺杆挤出机,德国BRABENDER公司;AH-2奥林巴斯显微镜,日本奥林巴斯公司。1.3 试样制备工艺 混料:将树脂、过氧化物、改性剂、抗氧剂、成核剂和发泡剂按配比称量,投入10L高速搅拌机,低速混合1min,高速混合2min出料,料温不 高于50℃。挤出发泡:挤出机设置温度180~200℃,机头温度195℃,距机头30cm 处加压辊将发泡片压平,取样待用。1.4 测试表征拉伸强度按照GB/T1040.3—2006测试,采用4型试样,拉伸速度为50mm/min;弯曲强度和弯曲模量按GB/T9341—2000测试,宽度25mm;冲击强度按GB/T1843—2008测试;表观密度按GB/T6343—2009测试;泡孔密度按方法测试。2 结果与讨论.1 引发剂的选择以PP1/PP2质量 比2/3共混物做基础树脂,DBP和DCP不同配比的混合物0.2份做引发剂,测试体系的熔体强度和观察发泡片质量,结果见表1。DBP/DCP对发泡片表面质量的影响 注:挤出口模厚度0.6mm,宽度50mm。由表1看出,DBP和DCP都能提高PP熔体强度,但片材表面和泡孔均匀性不同,随DCP含量增加,挤出片材表面质量变差,泡孔变得不均匀;DCP虽有利于提高熔体强度,但比例不宜过大,以不超过引发剂总质量分 数20%为宜。这是由于DCP分解温度低于PP加工温度,挤出反应时,DCP和PP还没有完全混合均匀就大量分解,短时间内产生大量PP自由基,导致 PP部分交联,形成局部高强度熔体,熔体强度的不均匀性导致发泡不均匀,形成凹凸不平的表面。以PP1/PP2质量比2/3共混物做基础树脂,选取 DBP/DCP质量比90/10,考察引发剂用量和发泡性能的关系,结果见图1。1 引发剂含量与发泡性能关系由图1可看出,随引发剂含量增加,单位体积泡孔数量先增加后基本不变;而发泡材料表观密度逐渐降低,因此总引发剂含量不宜低于0.15份。这是由于当引发剂含量低时,引发剂浓度不足,PP接枝率不高,熔体强度不足,难以包裹住气体,泡孔较大,并有部分泡孔破裂,导致发泡片密度较高;随引发剂含量增加,PP接枝程度提高,熔体强度相应增加,气泡在膨胀过程中,泡壁不易破裂,形成致密均匀的泡孔,单位体积泡孔数量增加,材料密度下降;随引发剂含量进一步提高,熔体强度高于气泡膨胀的动力,使气泡不能充分膨胀,导致发泡片密度略有提高。.2 发泡剂的选择与用量图2是发泡剂 AC含量与发泡材料表观密度及其泡孔密度的关系。由看出,起初随发泡剂AC含量的增加,发泡材料表观密度降低,泡孔密度提高,这是由于发泡剂分解产生的气体随其用量增加而增加,部分未分解的发泡剂在熔体中也起了发泡成核剂的作用。但在发泡剂含量增加到0.5份时,发泡材料表观密度反而回升,泡孔密度下降。这是由于随发泡剂含量的进一步提高,熔体中气体含量过多,气泡膨胀加剧,导致部分泡孔破裂合并,气体溢出,于是发泡材料表观密度又提高,泡孔密度下降。由还可看出,发泡剂的合适用量为0.3~0.5份。

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随着新能源等行业的快速发展,发泡材料得到大规模应用,因其具有的优异机械性能和无毒(低毒)、绝热、隔音、绝缘、缓冲、轻量化等性能,在新能源汽车领域的应用更是带来了行业发展的新契机。随着国民对于环保、绿色、安全、舒适要求愈加苛刻,对环境友好型的发泡技术和具备可阻燃、可(完全)降解、可导电等新型发泡材料受到追捧,成为国内外研究人员的研究热点。聚丙烯微孔发泡由华东理工大学化工学院赵玲教授领衔的《高性能聚丙烯微孔发泡材料绿色制备过程的优化和强化》项目斩获科技进步奖一等奖,发的聚丙烯发泡专用料打破了国外公司的垄断,聚丙烯微孔发泡材料不断地在新兴领域成功应用,包括新能源汽车动力电池垫片等等,引领了高性能聚丙烯微孔发泡材料的绿色制造和高端应用。发泡材料具有什么优点发泡材料具有较好防震缓冲、隔音、隔热保温以及阻燃防爆等特性,其在汽车领域主要用于汽车车载空调用隔热泡沫管材、汽车减震、新能源汽车电池用发泡硅胶密封垫圈等。目前大多数汽车内饰材料,如地板、顶棚、方向盘、汽车座椅等均为聚氨酯类泡沫材料,这种材料耐候性能较差,易燃且燃烧过程中释放大量对人体有害的有毒气体。随着国内汽车产业节能减排发展趋势愈加显著,对汽车轻量化提出了更高要求。特别是在车市持续萎靡、新能源汽车竞争愈发激烈的情况下,轻量化成为汽车产业从困境中突围的重要方向。整车厂、改性塑料企业都在加大轻量化材料领域的布局。发泡材料在新能源汽车领域的新应用新能源电动汽车的技术关键在于其高能量密度锂电池的充放电技术及安全性能。锂电池在使用过程中必须保持绝佳的防水防尘效果,而易发热自燃是影响其安全使用的头等难题。在暴雨、浅滩、雾霾等极端条件下,为满足汽车行驶过程中动力电池的密封和缓冲保护的要求,特斯拉等美国车企率先将发泡硅胶这一小众材料应用到动力电池上。例如:特斯拉model3电池PACK包为了减轻模组重量、提升安全性,大量使用有机硅发泡灌封材料来保护单个电芯,可在一定时间内有限阻止电池包上部热量传输给电芯导致热失控。由于特斯拉在动力电池组技术方便的标杆作用,大大加速硅胶发泡材料在动力电池PACK包上的应用推广。聚丙烯微孔发泡材料技术在新能源汽车竞争愈发激烈的情况下,微孔发泡技术让汽车驶向轻量化——在汽车非金属部件的轻量化领域,微孔发泡材料是行业竞相研究的主要课题之一。2018年,中石化就将聚丙烯微孔发泡材料应用技术开发列为重点课题。日常生活中,当人们购买儿童玩具、家具用品等塑料制品时,都会十分在意其材质是否无毒无味、绿色环保,近年来综合性能优异、可回收的聚丙烯发泡材料已成为泡沫塑料家族中的“新宠”,日益受到热捧,是聚合物泡沫材料中增长速度快的品种。聚丙烯作为产量大、增长量快、应用领域广泛的五大通用热塑性树脂之一,其高品质发泡材料的绿色制备一直是聚合物发泡领域的热点与难点。其中,超临界CO2(二氧化碳)发泡聚合物技术是制备聚丙烯微孔发泡材料的关键核心技术。聚焦发泡材料绿色制造新技术2016年,由华东理工大学牵头申报的国家重点研发计划“重点基础材料技术提升与产业化”重点专项项目——“聚合物材料的轻量化技术”获准立项。该项目所聚焦的正是运用绿色高效发泡工艺,开展聚合物轻量化的应用基础—共性技术—产业化示范的“一条链式”研发工作。据项目团队专家介绍,聚合物发泡有物理发泡剂和化学发泡剂两大类。化学发泡剂常常存在化学残留、发泡过程难控制和不易获得高发泡倍率等缺点;物理发泡剂中的氟氯烃类则对臭氧层有破坏作用,已逐渐被禁止和限制使用;一些新型氟碳氢化合物的全球变暖潜能值仍相对较高或价格昂贵,烷烃类发泡剂则易燃烧不安全。相比传统发泡剂影响气候、火灾危险、有害残留以及VOC排放等问题和弊端,超临界流体,特别是超临界CO2发泡聚合物是绿色制造技术,被工信部列入我国优先发展的产业关键共性技术,而且CO2进入聚合物后会引起熔点、表面张力和粘度下降、结晶行为改变等一系列变化,可以制备微孔甚至纳米泡孔材料。聚丙烯是结晶聚合物,低温固态发泡受结晶限制,很难制备高发泡倍率产品;高温发泡聚合物熔体强度不够无法保持完整泡孔,可操作窗口窄。因此,大规模制造具有稳定均匀泡孔形貌和外形尺寸的高发泡倍率微孔材料难度大。了攻克这一难题,近年来,团队联合无锡会通、中石化北化院、浙江新恒泰、镇海炼化等单位,在合适物料体系、可控工艺过程和高效工业装备等方面开展了超临界CO2发泡聚丙烯的优化、强化和工程化等系列工作,形成了“适合超临界CO2发泡的聚丙烯专用料“分步/分段发泡新工艺”“优化构建流场结构实现高效规模制备”等三大技术创新优势:根据在低于其流动温度的可变形区发泡既可以突破结晶的制约又能保证发泡材料微孔结构和外形尺寸的稳定成型这一发泡机制,开发了兼具较宽发泡温度窗口和较强的CO2溶解扩散能力的聚丙烯发泡专用料,以及能有效改善泡孔结构和表观形态的新型功能助剂/添加剂;CO2变压饱和提高了过程效率和发泡倍率,气泡成核和生长的分段实施大幅减小了高压设备体积;釜压发泡、模压发泡等高压设备和聚合物预成型体的结构优化设计保证了均匀的压力场、温度场和速度场,成功实现了低密度聚丙烯微孔发泡材料的规模制造和柔性生产。目成果利用上述创新技术,项目已成功建设了2套年产3万立方模压发泡装置,实现了低密度聚丙烯微孔厚板的制造;新建了4套、优化改造了3套年产4-6万立方的釜压发泡装置,生产效率提高25%,成品率提高到99%以上;发泡专用料已在镇海炼化生产;2016-2018年新增产值3.31亿,利税1.09亿。随着应用市场快速开拓,2019年共推广新建了13套装置,市场占有率高和竞争力强。项目团队获得授权发明专利8件、实用新型专利8件;相关研究成果发表了46篇SCI/EI收录论文,“国外同行认为我们全面系统地研究了CO2间歇发泡聚丙烯行为。”科技查新表明,模压发泡的工程化技术达到国际领先水平,釜压发泡的优化与强化技术具有国内外新颖性。