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高性能聚苯醚合金发泡材料及成套制备技术——面向新能源与高端装备的新一代轻量化材料

发布时间:2026-10-15

高性能聚苯醚合金发泡材料(E-PPO)是中国科学院长春应用化学研究所高分子团队持续攻关取得的原创性科技成果。团队突破发泡专用料、超临界发泡、珠粒模压成型及成套装备集成等关键技术,构建了涵盖材料改性、珠粒制备、发泡成型与装备集成的自主技术体系,实现了从实验室研究、中试放大到千吨级工业化生产线验证的全链条贯通。

随着新能源汽车、低空经济、航空航天、轨道交通及新一代通信等产业快速发展,高性能泡沫材料对耐热、阻燃、轻量化及尺寸稳定性提出了更高要求。聚苯醚(PPO)具有优异的耐热性、电绝缘性和尺寸稳定性,但熔体黏度高、加工窗口窄,存在泡孔调控困难、珠粒熔接成型难等技术瓶颈。针对上述问题,团队依托高分子结构与性能调控及超临界流体发泡研究积累,系统研究分子链结构、熔体流变、泡孔结构与宏观性能之间的构效关系,推进材料、工艺与装备协同创新。

团队创新提出“增塑—发泡—增强”一体化制备方法,集成增塑调控、可逆交联、复合改性、催化成炭及磷氮协同阻燃等技术,实现加工、发泡、力学及阻燃性能的协同调控,形成四项核心技术:(1)聚苯醚合金发泡专用料制备技术:通过复合改性与结构调控,改善材料加工及发泡性能。(2)聚苯醚合金发泡微粒制备技术:建立适用于高性能聚苯醚合金的微粒制备工艺。(3)超临界CO₂ 釜压发泡及珠粒蒸汽模压成型技术:通过温压动态耦合调控,实现泡孔结构与制品成型质量的协同控制。(4)挤出改性—釜压发泡—蒸汽模压成型装备集成技术:实现关键工序与装备的协同集成。团队掌握泡孔结构精准调控、温压动态耦合发泡及无卤阻燃协效等核心工艺,拥有多项授权发明专利,形成了自主可控的E-PPO 全流程成套制备技术。

该技术采用超临界二氧化碳(CO₂)作为发泡介质,不使用化学发泡剂,具有绿色制造特点。产品兼具低密度、高强度、耐高温、无卤阻燃、低吸水率、耐化学品及尺寸稳定性好等优势。主要性能指标为:密度0.1~0.3 g/cm³,极限氧指数(LOI)≥27,阻燃等级最高可达UL 94 V-0 级(无卤),热变形温度高于100 ℃,导热系数低至0.033 W/(m·K),并具有回收利用潜力。

面向新质生产力发展需求,团队通过中试放大、驻场攻关及产学研协同,解决高黏度工程塑料发泡过程中的工况控制、工序协同、珠粒熔接及批次稳定性等工程难题,建成千吨级工业化生产线,推动成果向工程化、规模化应用迈进。

  1. PPO 发泡材料可面向新能源汽车动力电池防护、电气绝缘与隔热,低空飞行器及航空航天夹芯结构、航电隔热,轨道交通防火隔热,以及5G/6G 通信天线罩等领域开展应用,并可拓展至医疗设备和冷链保温等场景。该成果为我国高端工程塑料泡沫材料自主化发展提供了关键技术支撑,有助于提升相关产业链供应链韧性,服务新能源汽车、高端装备及新一代通信等产业高质量发展。

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