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微發(fā)泡聚合物材料是指以聚合物材料為基體，其中含有泡孔尺寸從小于一微米到幾十微米的多孔聚合物材料。常規的物理或化學(xué)發(fā)泡法制備的泡沫塑料由于其孔徑較大，通常不屬于這一范疇，與一般泡沫塑料毫米級的泡孔相比，微發(fā)泡聚合物的泡孔要小得多，而泡孔密度要大得多，因而稱(chēng)為微發(fā)泡聚合物。 發(fā)展概述 上世紀80年代初，美國麻省理工學(xué)院（MIT）首先提出微發(fā)泡塑料的概念并發(fā)展了相應的成型技術(shù)。提出該概念是希望在聚合物基體中引入大量比聚合物原已存在的缺陷尺度更小的空隙，從而在減少材料用量的同時(shí)提高其剛性，并避免對強度等性能造成明顯的影響。這種工藝制備的微發(fā)泡材料孔徑一般小于10微米，尤其突出的是泡孔密度非常高，達到109-1015個(gè)/cm3。微發(fā)泡成型過(guò)程可分成三個(gè)階段，首先是將超臨界流體（主要是二氧化碳和氮氣）溶解到聚合物中，并形成聚合物/氣體的單相溶液；然后，通過(guò)溫度或壓力等條件引發(fā)體系的熱力學(xué)不穩定性，使得氣體在溶液中的溶解度下降；由于氣體平衡濃度的降低，從而在聚合物基體中形成大量的氣泡核，然后逐漸長(cháng)大生成微小的孔洞。 許多人認為超臨界流體應用于聚合物加工只是處于實(shí)驗室的研究，實(shí)際上，這種方法的商業(yè)應用早就開(kāi)始了。20世紀50年代始，超臨界乙烯就已用于大規模制造低密度聚乙烯。進(jìn)入21世紀，Trexel公司與MIT合作，首先利用這種技術(shù)實(shí)現了微發(fā)泡注塑件的商業(yè)化應用。據報道，Reedy國際公司也開(kāi)發(fā)了類(lèi)似的擠出微發(fā)泡裝置。 關(guān)于聚合物微發(fā)泡成型技術(shù)已有大量的文獻報道，研究以無(wú)定型和半結晶型聚合物微發(fā)泡材料的成型過(guò)程為主，如聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚?（Polysulfone）等。加工技術(shù)方面的研究主要涉及微發(fā)泡擠出、微發(fā)泡注塑件、微發(fā)泡吹塑及旋轉模塑等。從事微發(fā)泡技術(shù)研究并取得較顯著(zhù)研究成果的單位主要有美國的麻省理工學(xué)院、威斯康辛—邁迪遜大學(xué)、佐治亞理工大學(xué)、加拿大的多倫多大學(xué)、德國的GKSS研究中心、荷蘭的特文特大學(xué)等。 發(fā)展現狀 1997年，在與MIT合作的基礎上，Trexel公司率先開(kāi)始了微發(fā)泡注塑件成型技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化研究。其第一臺用于研究的注塑件機是Engel的150噸螺桿和活塞式注塑件機，后來(lái)采用了往復螺桿式注塑件機。直到2000年，Trexel公司在芝加哥的國際塑料博覽會(huì )上首次推出其微發(fā)泡注塑件成型機的商業(yè)產(chǎn)品。與此同時(shí)，許多日本、歐洲和韓國等國家的公司也一直致力于微發(fā)泡注塑件成型工藝的開(kāi)發(fā)。目前以Trexel公司的Mucell?為代表的超臨界流體制備聚合物微發(fā)泡材料技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的認可，許多世界知名的設備和原料廠(chǎng)商都購買(mǎi)了這種技術(shù)的專(zhuān)利使用權，包括Arbug、Demag、Engel、Milacron、Husky、KraussMaffei、Battenfeld、Dupont、JSW、Toshiba等知名公司和企業(yè)?？梢哉f(shuō)，微發(fā)泡注塑件成型技術(shù)正在由單純的理論和實(shí)驗研究轉向成熟的商品化開(kāi)發(fā)。盡管這個(gè)階段經(jīng)歷了將近20年的時(shí)間，但這種商業(yè)化開(kāi)發(fā)的模式及其成功經(jīng)驗預示著(zhù)新的加工技術(shù)在今后要實(shí)現產(chǎn)業(yè)化將變得越來(lái)越容易。正如微發(fā)泡技術(shù)的創(chuàng )始人MIT的NamP.Suh教授所說(shuō)，這種技術(shù)絕非僅僅是能夠節約材料那么簡(jiǎn)單，其所帶來(lái)的各種益處將在今后各種應用中逐步體現出來(lái)。這種技術(shù)的成功開(kāi)發(fā)，可以說(shuō)是高校和產(chǎn)業(yè)界攜手合作的典范。實(shí)踐證明，只要在一個(gè)經(jīng)過(guò)嚴格論證的框架下進(jìn)行合作，研究單位和產(chǎn)業(yè)界都能夠從類(lèi)似這樣的合作中獲益。 微發(fā)泡注塑件成型制品的主要特點(diǎn)是在基本保持制品原有力學(xué)性能的基礎上減輕重量。同時(shí)，由于制品內部幾乎沒(méi)有任何殘馀應力，因此制品的翹曲和變形可以得到很好的抑制。而且，由于能有效地防止收縮痕，因此對制品壁厚均勻度的要求大大降低，從而為制品設計提供了更大的空間。 從理論上說(shuō)，幾乎目前所有的非結構性塑料制品和一部分結構性塑料制品都可以采用微發(fā)泡注塑件成型工藝制備。但考慮到市場(chǎng)需求及經(jīng)濟性等因素，目前美國、日本等國家所開(kāi)發(fā)的微發(fā)泡注塑件制品主要集中在汽車(chē)及內部裝飾材料、電子電器產(chǎn)品、醫用產(chǎn)品等領(lǐng)域，如汽車(chē)進(jìn)氣歧管、保險盒、發(fā)動(dòng)機罩、電器開(kāi)關(guān)、電器控制模塊、薄壁容器、醫用注射器等。 特點(diǎn)及優(yōu)勢 與常規注塑件成型制品的比較 對國外現有采用Trexel公司專(zhuān)利的微發(fā)泡注塑件成型機進(jìn)行分析及相關(guān)的數據比較可以看出，與常規的模塑制品相比，除去購買(mǎi)許可證和增加設備的投資以外，微發(fā)泡模塑制品的平均成本可降低16%-20%。而這主要通過(guò)四個(gè)方面實(shí)現： 1.微發(fā)泡注塑件循環(huán)周期可減少50%，從而降低了加工成本。同時(shí)注塑件制品的下腳料比例降低，設備的能耗也更低。 2.對于相同類(lèi)型的制品，微發(fā)泡注塑件工藝可以使用更小和更少的機器，模具成本更低，從而降低投資成本。 3.由于微發(fā)泡注塑件制品的密度降低，可以設計具有更薄壁結構的制品，降低制品的材料成本。 4.由于減少或消除了常規模塑在合模和保壓過(guò)程中產(chǎn)生的模內應力，因此微發(fā)泡注塑件可以制備更平、更直和尺寸精度更高的制品，從而為制品的品質(zhì)和價(jià)格提升提供了更大空間。 與其他注塑件成型工藝的比較 許多其他的注塑件成型工藝過(guò)程也使用或涉及氣體或發(fā)泡劑，這些工藝主要有：結構發(fā)泡注塑件、氣體輔助注塑件和化學(xué)發(fā)泡成型。 微發(fā)泡注塑件與結構發(fā)泡注塑件 結構發(fā)泡注塑件通常用于成型較大的制品，最常見(jiàn)的是采用特殊的低壓注塑件機加工高密度聚乙烯（HDPE）原料。其制品的重量減輕可以達到10%或更多。微發(fā)泡注塑件在某些方面比結構發(fā)泡注塑件更有優(yōu)勢，如對于大多數材料包括常用的工程塑料來(lái)說(shuō)，其材料的減少和注塑件循環(huán)時(shí)間的降低更加顯著(zhù)。微發(fā)泡注塑件能夠成型同時(shí)具有薄壁和厚壁的結構，制品設計方面的靈活性更大。但微發(fā)泡注塑件對于具有大長(cháng)厚比的制品和厚壁（大于6毫米）制品方面則沒(méi)有太多優(yōu)勢。 微發(fā)泡注塑件與氣體輔助注塑件 氣體輔助注塑件可以成型表面質(zhì)量非常高的制品，通過(guò)對模具和制品進(jìn)行特殊設計，在厚壁制品的內部設計空腔實(shí)現氣體輔助注塑件。而微發(fā)泡對于厚壁制品的成型沒(méi)有優(yōu)勢，而且其制品的表面質(zhì)量也無(wú)法達到非常完善。 但氣體輔助注塑件通常只用于消除制品的收縮痕，因此從這方面來(lái)說(shuō)，微發(fā)泡注塑件可能是一個(gè)更好的選擇，能夠更多地降低制品重量，以更短的循環(huán)時(shí)間成型，并且制品翹曲較少，同時(shí)也能夠消除收縮痕。 微發(fā)泡注塑件與化學(xué)發(fā)泡成型 化學(xué)發(fā)泡劑在特定的溫度下分解而產(chǎn)生氣體發(fā)泡劑。不同類(lèi)型的發(fā)泡劑適用于不同溫度下分解發(fā)泡。其通常用于厚壁制品成型以消除收縮痕，同時(shí)也可以降低制品密度。對于薄壁制品使用化學(xué)發(fā)泡劑會(huì )使表面質(zhì)量劣化，同時(shí)會(huì )顯著(zhù)降低其力學(xué)性能。而且，從經(jīng)濟性角度出發(fā)，化學(xué)發(fā)泡不能夠大幅度降低密度。 而微發(fā)泡注塑件的優(yōu)勢在于，許多吸熱型的化學(xué)發(fā)泡劑會(huì )生成水（也產(chǎn)生CO2氣體），因此需要添加吸水劑以防止由于水的存在而造成聚合物熔體的降解現象。氣體發(fā)泡劑生產(chǎn)批號的不同致使在生產(chǎn)過(guò)程中不得不隨時(shí)調整生產(chǎn)工藝。另外，由于化學(xué)發(fā)泡劑本質(zhì)上的熱穩定性不佳，因而很難用于加工高溫型樹(shù)脂?；瘜W(xué)發(fā)泡劑通常會(huì )在樹(shù)脂中有所殘留，或產(chǎn)生副產(chǎn)品。帶有副產(chǎn)品或未分解化學(xué)發(fā)泡劑的樹(shù)脂通常會(huì )使制品耐老化性能降低，并可能導致模具排氣孔堵塞。而且，其加工過(guò)程中產(chǎn)生的下腳料很難就地回收使用。 當然，微發(fā)泡注塑件成型技術(shù)也并非完美無(wú)缺，對于要求透明性強和表面質(zhì)量非常高的制品，采用微發(fā)泡注塑件成型技術(shù)需要更加慎重。單品牌號廠(chǎng)家價(jià)格曲線(xiàn)HDPETR480上海金菲查看趨勢圖LDPEQ210上海石化查看趨勢圖LLDPE1802揚子石化查看趨勢圖PPT30S茂名石化查看趨勢圖HIPS660廣州石化查看趨勢圖PVCSG5新疆中泰查看趨勢圖ABS121HLG甬興查看趨勢圖PETFR530美國杜邦查看趨勢圖PBT3300日本寶理查看趨勢圖EVA18-3北京有機查看趨勢圖·塑料價(jià)格庫近期新增北京市、常州市、杭州市、臨沂市、上海市、余姚市報價(jià)·塑料價(jià)格庫每日實(shí)時(shí)更新1200條產(chǎn)品報價(jià)，更新時(shí)間為9：00-18：00.查看>>>