汽車用聚丙烯專用料的研究進(jìn)展

臧東曉王國菊杜新勝張霖

（1中國石油蘭州石化公司研究院，蘭州，730060 2 蘭州石化公司煉油廠延遲焦化聯(lián)合車間,蘭州，730060）

汽車用聚丙烯專用料的研究進(jìn)展

臧東曉1王國菊2杜新勝1張霖1

（1中國石油蘭州石化公司研究院，蘭州，730060 2 蘭州石化公司煉油廠延遲焦化聯(lián)合車間,蘭州，730060）

綜述了近年來我國汽車用聚丙烯專用料的研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了我國汽車用聚丙烯保險杠專用料、汽車儀表板專用料的最新研究現(xiàn)狀，最后指出了我國汽車用聚丙烯專用料的發(fā)展方向。

聚丙烯; 保險杠; 儀表板; 專用料

1 引言

聚丙烯(PP)在汽車工業(yè)中的用途非常廣泛，是汽車塑料中用量最大，增長最快的品種。聚丙烯在汽車工業(yè)中用量迅速增長是因?yàn)槠涿芏刃?、價格低、性能好，可以滿足汽車部件所要求的均衡彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，具有優(yōu)異的均衡耐熱性、剛性和耐沖擊性，容易回收，解決環(huán)保問題也是聚丙烯迅速增長的一個原因[1－3]。

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，特別是轎車向著輕量、高速、安全、節(jié)能、舒適、低成本的方向發(fā)展[4]，塑料在汽車材料中的地位日趨重要，汽車用改性PP專用料以它良好的加工性能、沖擊性能、耐老化性能、及高強(qiáng)度、質(zhì)輕等各種優(yōu)點(diǎn)是汽車用塑料用量較大的一個品種。近幾年，我國汽車行業(yè)取得長足發(fā)展。20l0年，中國汽車市場需求量將達(dá)800萬輛，車用塑料需求量將達(dá)到720kt，且汽車部件的塑料比例逐年上升。聚丙烯樹脂在制造汽車專用料中應(yīng)用時間已久，其優(yōu)異性能被用戶接受，隨著改性技術(shù)的提高，其應(yīng)用量逐年遞增[5－6]。

2 汽車專用料分類

2.1 保險杠專用料

塑料保險杠因具有一定的黏彈性，吸收沖擊能量大，沖擊力不大時易于復(fù)原等優(yōu)勢而越來越受歡迎。汽車保險杠是一種大型的汽車外裝飾件，使用過程中會受到不同程度的外力作用和自然氣候的影響，所以汽車保險杠尤其是中高檔車用聚丙烯保險杠專用料要求更加嚴(yán)格；韌性與剛性的良好統(tǒng)一，以應(yīng)對多種外力不同程度的作用；耐熱耐老化性好以達(dá)到長期戶外使用的要求；高的流動性用于滿足復(fù)雜且流線的薄壁設(shè)計和裝飾件的安裝要求。其中聚丙烯保險杠已占塑料保險杠的70%，目前PP汽車保險杠專用材料主要是以PP為主材，加入一定比例的橡膠或彈性體材料、無機(jī)填料、色母粒、助劑等經(jīng)過混煉加工而成。

趙文聘[7]等選擇了EPDM、SBS、POE等幾種彈性體作為PP的增韌荊試驗(yàn)，采用雙螺桿擠出共混工藝，分析了各種改性劑對共混材料的性能影響，研究了生產(chǎn)工藝對材料性能的影響。試驗(yàn)表明EPDM和POE的增韌效果優(yōu)于SBS，POE前期效果優(yōu)于EPDM，當(dāng)含量達(dá)到20%以上時，EPDM優(yōu)于POE。

表1 國內(nèi)汽車PP保險杠專用料的技術(shù)指標(biāo)Table 1 Domestic automobile technical specifications of PP Bumper

馬進(jìn)[8]等采用雙烷基過氧化物在短支鏈助交聯(lián)劑的配合下，使乙丙二元共聚丙烯和長支鏈的乙一辛烯共聚物產(chǎn)生網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)。β成核劑，接枝處理過的CaCO3母粒，在該體系中產(chǎn)生協(xié)作效應(yīng)，保證專用料達(dá)到高中檔聚丙烯汽車專用料要求。

王少君[9]等研究了不同增韌劑、填料、潤滑刺、偶聯(lián)劑及其用量對汽車保險杠專用料性能的影響。結(jié)果表明以聚丙烯(7760)為基體樹脂，聚烯烴彈性體(8003)為增韌劑，滑石粉為填料制備的保險杠專用料，其懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到40kJ/m ，彎曲彈性模量為1.46GPa，拉伸強(qiáng)度為19.8MPa，達(dá)到汽車保險杠專用料的性能指標(biāo)，可替代同類進(jìn)1:7產(chǎn)品。

陸秋歡[10]等通過調(diào)節(jié)原輔材料及成核劑等組分及加入量，可以控制聚丙烯PP保險杠專用料收縮率，使保險杠成型脫模容易，裝車尺寸匹配。粗細(xì)填料配合使用可使PP收縮率控制在0.614%－0.940%，加入成核劑使PP收縮率由1.301%下降到1.138%，功能PP與成核劑協(xié)同使用，可使專用料收縮率由單獨(dú)使用成核劑時的1.007%下降到0.931%。前后保險杠專用料和側(cè)護(hù)板專用料的收縮率與進(jìn)口專用料基本一致。

魏玉坤[11]等利用正交試驗(yàn)研究了多種PP常用光穩(wěn)定劑UV944、UV770、UV327和抗氧劑B215互配使用情況，考察其對改性后保險杠料B的Izod缺口沖擊強(qiáng)度、拉伸性能和彎曲性能的協(xié)同作用及其最佳互配使用量。由正交實(shí)驗(yàn)分析得到UV944、UV770、UV327和B215用量分別為0.5 、0.5 、0.2%和0.3時，可得到既可涂敷又耐候且符合生產(chǎn)要求的PP保險杠專用料。采用紫外光人工加速老化實(shí)驗(yàn)168h后，不添加穩(wěn)定劑的保險杠料B的Izod缺口沖擊強(qiáng)度、拉伸屈服強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別為0.9kJ/m、17MPa和10MPa，經(jīng)一系列配方改性后的保險杠料B則分別為9－10kJ/m、35－40MPa和50－60MPa。

劉西文[12]等采用聚丙烯F401為基體樹脂，熱塑性彈性體POE為增韌劑，共聚PP(EPS30R)作輔助增韌劑，滑石粉作為增強(qiáng)填料，制得性能符合要求的汽車保險杠專用料。研究了POE、共聚PP的用量以及不同目數(shù)滑石粉對共混體系性能的影響。結(jié)果表明F401/EPs30R/P0E/滑石粉(2500目)質(zhì)量比為60/20/15/5時，制得的共混料完全滿足汽車保險杠專用料的要求。

2.2 儀表板專用料

汽車儀表板是一種薄壁、大體積、上面有很多安裝儀表用的孔和洞、形狀復(fù)雜的汽車零部件。近年來，隨著高分子科學(xué)及其改性技術(shù)的進(jìn)步，使用合金、共混和復(fù)合化的技術(shù)手段已可將通用大品種的聚烯烴塑料改性成物美價廉的聚烯烴工程塑料及其合金材料。汽車儀表板骨架專用料是填充增韌改性聚丙烯共混材料，它取代了傳統(tǒng)的金屬和玻璃鋼材料，獲得越來越廣泛的應(yīng)用[13]。

孫紅濤[14]等研究了不同增韌劑、填料、偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑4等助劑對儀表板專用料性能的影響，考查了專用料的結(jié)晶行為、微觀結(jié)構(gòu)、表現(xiàn)粘度與溫度廈剪切速度的關(guān)系，采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)和方法，測試了專用料的機(jī)械性能，均已迭到國內(nèi)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。

上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司于2005年發(fā)明了一種高性能低氣味汽車儀表板專用聚丙烯，其發(fā)明的高性能、低氣味汽車儀表板專用聚丙烯材料的各項性能指標(biāo)均達(dá)到或超過預(yù)定的要求，解決了材料剛性韌性很難平衡的缺點(diǎn)，同時解決了汽車行業(yè)對高布氏硬度和低氣味材料的要求。材料在23℃下的彎曲模量達(dá)2400MPa時，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度仍可達(dá)42KJ/m以上；氣味級別能夠達(dá)到GM標(biāo)準(zhǔn)的6級以上，綜合其他指標(biāo)已經(jīng)充分達(dá)到甚至超過汽車行業(yè)對儀表板材料性能的要求。

夏利轎車儀表板APD121材料及解放輕型車和EQ153型汽車暖風(fēng)機(jī)殼制件APHS123和APHS122材料研究是國家“八五”科技攻關(guān)項目，采用橡、塑、填料共混技術(shù)路線，以聚丙烯、橡膠、填料及加工助劑通過雙螺桿擠出機(jī)加工而成。這三種材料的配方，工藝，產(chǎn)品質(zhì)量和性能已得到使用單位認(rèn)可，為國內(nèi)領(lǐng)先，APD121材料已達(dá)到日本大發(fā)汽車公司的標(biāo)準(zhǔn)，得到了天津汽車公司的認(rèn)可，APHS122和APHS123分別滿足一汽、二汽的要求，達(dá)到國外同類材料的水平。APD121材料已生產(chǎn)250多噸，裝車4萬輛以上，APHS122和APHS123已生產(chǎn)120噸，裝車48萬輛，使用效果很好，得到用戶的認(rèn)可，有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

謝剛[15]等以聚丙烯為基體樹脂，熱塑性丁苯橡膠(SBS)為主增韌劑，乙烯/醋酸乙烯共聚物(EVA)為輔助增韌劑，通過三元共混改性制備汽車儀表板專用料，并對改性的聚丙烯的材料的沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、收縮率、熔體流動速率進(jìn)行測試。應(yīng)用正交設(shè)計，確定了制備汽車儀表板專用料最佳配方。

表2 汽車儀表板專用料配方Table 2 the compound formula of automobile dashboard

表3 汽車儀表板專用料性能Table 3 the compound properties of automobile dashboard

3 結(jié)語

由于汽車的車種用途不同，在其塑料配件選材上有很大差別，為滿足我國汽車工業(yè)飛速發(fā)展的需要，改變聚丙烯汽車專用料品種單一的局面，汽車企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)應(yīng)共同努力開發(fā)包括汽車保險杠材料在內(nèi)的汽車塑料專用材料，并提高其技術(shù)性能和實(shí)用性能，這是未來國內(nèi)汽車塑料行業(yè)應(yīng)該努力的方向。

[1] 江梅,王清囤,聶華.汽牟甥料及其制品的發(fā)展[J],汽車T藝與材料,2005,(4)：37.

[2] 馬進(jìn)，曲國興，等．動態(tài)微交聯(lián)和成核工藝在聚丙烯保險杠專用料中的應(yīng)用[J],塑料工業(yè),2005,33(5)：259-262.

[3] 唐忠興,蘇新.PP/共聚PP/POE汽車保險杠專用料的研制[J],工程塑料應(yīng)用,2003,31(5)：12.

[4] 鐘明強(qiáng).PP汽車保險杠材料的研究開發(fā)進(jìn)展[J],上海塑料,2006,136(4)：39-42.

[5] 周一兵.汽車塑料發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J],國外塑料,2008,26(1)：30-35.

[6] 鐘明強(qiáng).聚丙烯汽車保險杠材料的研究、開發(fā)和進(jìn)展[J],汽車工藝與材料,2007(2)：53.

[7] 趙文聘,黃平,徐麗芳,等.富康轎車保險杠PP改性專用料研究[J],中國塑料,2001,15(1)：27-30.

[8] 馬進(jìn),曲國興,雷軍慶,等.動態(tài)微交聯(lián)和成核工藝在聚丙烯保險杠專用料中的應(yīng)用[J],塑料工業(yè),2005,33：259-262.

[9] 王少君,郭運(yùn)華,李淑杰,等.高流動性、高剛性、耐沖擊汽車保險杠專用料的研制[J],工程塑料應(yīng)用,2006,34(10)：45-48.

[10] 陸秋歡,陶紅.聚丙烯保險杠專用料收縮率控制[J],合成樹脂及塑料,2007,24(5)：33-35.

[11] 魏玉坤,柯加良,胡偉.耐候性聚丙烯汽車保險杠的研究[J],化工新型材料,2007,35(9)：80-82.

[12] 劉西文,侯紹字,王重.POE改性PP/共聚PP汽車保險杠專用料的研究[J],塑料工業(yè),2010,38(2)：72-75.

[13]王志華.填充聚丙烯塑料在汽車儀表板上的應(yīng)用[J], 工程塑料應(yīng)用,1994,22(2)：36-37.

[14]孫紅濤,高曉傅,洪定一. 汽車儀表板專用聚丙烯料的研制[J], 中國塑料,1995,9(1)：43-46.

[15] 謝剛,李明強(qiáng).PP/SBS/EVA三元共混改性制備汽車儀表板專用料的研究[J],橡塑技術(shù)與裝備,2006, 2,

Research progress of Polypropylene Bumper Materials in Cars

Zang dongxiao1; Wang guoju2; Du Xinsheng1; Zhang Lin1

(1 Research Institute of Lanzhou Petrochemical Company, Petrochina, Lanzhou, 730060, China 2 Refinery Delayed Coking joint workshop of Lanzhou Petrochemical Company, Lanzhou, 730060, China )

The main proportion of polypropylene bumper materials for cars in China, polypropylene bumper cars, the latest dashboard materials are introduced in detail. Finally the development trends of polypropylene bumper materials for cars are reviewed.

polypmpylen; bumpe; Dashboard; Materials

臧東曉 (1966年～),女,助工,主要從事石油化工的研究。