潘旭東

（陜西重型汽車(chē)有限公司，陜西 西安 710200）

引言

汽車(chē)輕量化是降低汽車(chē)排放、提高燃油效率的最有效措施之一，是汽車(chē)技術(shù)發(fā)展上的一個(gè)關(guān)鍵方向。在輕量化要求的同時(shí)，汽車(chē)的可靠性、安全性、舒適性的要求也在提升。這就要求在汽車(chē)設(shè)計(jì)中采用各種新型的結(jié)構(gòu)和材料，在減輕質(zhì)量的同時(shí)保證其強(qiáng)度、剛度等各種性能的平衡。在這方面，聚雙環(huán)戊二烯(簡(jiǎn)稱PDCPD)材料密度小，具有高彈性模量、高沖擊強(qiáng)度和較好的熱穩(wěn)定性，并有良好的涂裝適應(yīng)性。因此，在零部件輕量化方面有較大的貢獻(xiàn)。

1 聚雙環(huán)戊二烯（PDCPD）材料及成型工藝

聚雙環(huán)戊二烯((polydicyclopentadiene，簡(jiǎn)稱 PDCPD)是20世紀(jì)90年代后出現(xiàn)在國(guó)際市場(chǎng)的一種新型的高抗沖工程塑料，由雙環(huán)戊二烯(DCPD)在Ziegler Natta催化體系下開(kāi)環(huán)移位聚合得到的一種熱固性高分子材料。其來(lái)源于乙烯裂解C5餾分中的單體雙環(huán)戊二烯（DCPD），在催化劑的作用下，發(fā)生開(kāi)環(huán)歧化聚合反應(yīng)而制成的一種聚合物，其聚合原理如圖1所示。

圖1 PDCPD聚合原理

PDCPD制備工藝流程為：

PDCPD材料成形一般采用注射反應(yīng)（RIM）工藝。能夠在相對(duì)較低的溫度條件和較低的成形壓力下進(jìn)行反應(yīng)并成形，因此對(duì)于復(fù)雜、大型零部件的成形較為容易，并且成形后收縮變形較小。

2 聚雙環(huán)戊二烯與玻璃鋼、玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料對(duì)比

玻璃鋼一般是由不飽和聚酯樹(shù)脂（UP）浸漬短切纖維（GF），經(jīng)增稠后制成片狀模塑料（SMC）。成型時(shí)，只需將合乎要求的 SMC片材裁剪成所需要的形狀和層數(shù)，按一定要求疊合放置在模具中，按規(guī)定的工藝參數(shù)加溫加壓成型。

玻璃鋼生產(chǎn)周期短，便于汽車(chē)改型，投資效益好；質(zhì)量較輕，節(jié)約燃油；設(shè)計(jì)自由；制件整體性好，零件數(shù)量少；耐用性和隔熱性好。但 SMC不可回收，污染環(huán)境；一次性投資往往高于對(duì)應(yīng)的鋼質(zhì)件。

玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯（GFRPP）是在原有 PP的基礎(chǔ)上加入玻纖和其他助劑，從而提高材料的使用范圍。

LFT—PP（長(zhǎng)玻纖PP）在汽車(chē)行業(yè)中主要用于前面罩、儀表板骨架、蓄電池托架、座椅骨架、轎車(chē)前端模塊、保險(xiǎn)杠、行李架、備胎盤(pán)、擋泥板、風(fēng)扇葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)底盤(pán)、車(chē)頂棚襯架等。

聚雙環(huán)戊二烯與玻璃鋼、玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料性能對(duì)比如表1。

表1 聚雙環(huán)戊二烯與玻璃鋼、玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料性能對(duì)比

2.1 輕量化

由于PDCPD材料密度小，具有一定的強(qiáng)度及韌性，所以，在零部件輕量化方面有較大的貢獻(xiàn)。以我公司生產(chǎn)的某車(chē)型前面罩為例，材料使用SMC，實(shí)際重量為16.1kg，改用PDCPD后，理論重量為9.1kg，減重約44%；由于PDCPD比 SMC具有更好的韌性，所以制品可以更薄，實(shí)際重量8.6kg，實(shí)際減重約46%。材料使用PP-LFT30，理論重量9.6kg，減重約40%。

2.2 成型工藝

PDCPD成形工藝為 RIM，反應(yīng)速度快、生產(chǎn)效率高，一般情況下成形5-10min/件；比SMC模壓成形時(shí)間少一倍。同時(shí)PDCPD可低溫低壓成形，所以模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具費(fèi)用僅為PP-LFT30的30%左右，可大幅度降低成本。

2.3 表面質(zhì)量

PDCPD內(nèi)外表面均需進(jìn)行涂裝防護(hù)，成型時(shí)使用鍛鋁模具可達(dá)到鏡面效果，一般涂裝前不需對(duì)表面進(jìn)行處理；SMC一般涂裝前需對(duì)零件表面進(jìn)行打磨；而 PP-LFT30可直接成型黑色零件（不噴漆），若涂裝則需對(duì)零件表面進(jìn)行特殊處理以增加涂層附著力。

3 成本對(duì)比分析

以我公司生產(chǎn)的某車(chē)型前面罩為例，分別采用聚雙環(huán)戊二烯、玻璃鋼與玻纖增強(qiáng)聚丙烯進(jìn)行成本分析，見(jiàn)表2。

表2 聚雙環(huán)戊二烯與玻璃鋼、玻纖增強(qiáng)聚丙烯零件成本對(duì)比表

根據(jù)以上成本對(duì)比分析，可以得出：

PDCPD和PP-LFT30制品價(jià)格高于SMC制品的價(jià)格，分別約為 23%和 25%。以某車(chē)型前面罩為例，PDCPD和PP-LFT30制件較SMC制件的價(jià)格高出約49元/件和54元/件。

其次，PDCPD 涂裝前不需對(duì)表面進(jìn)行處理，但內(nèi)外表面均需進(jìn)行涂裝防護(hù)，無(wú)表面處理成本，但涂裝成本稍高；而 SMC涂裝前需仔細(xì)打磨涂裝面，工作環(huán)境差，污染大，成本高；PP-LFT30可以做成黑色免噴漆件，但如果需要噴涂改色，則需對(duì)零件表面進(jìn)行特殊處理，采用特殊底漆，涂裝成本高。

此外，PDCPD材料所使用的原材料雙環(huán)戊二烯（DCPD）依賴進(jìn)口，并隨著石油價(jià)格的波動(dòng)、以及人民幣匯率的變化而變化，所以原材料來(lái)源及價(jià)格是制約其推廣應(yīng)用的主要因素。

4 結(jié)束語(yǔ)

PDCPD作為一種新型塑料材料，在韌性、抗老化性能等方面的優(yōu)勢(shì)，可作為輕量化材料在汽車(chē)內(nèi)、外飾零部件上替代玻璃鋼SMC材料應(yīng)用。

目前我公司已經(jīng)開(kāi)始試用PDCPD制造的零部件主要有：前面罩、擾流板、導(dǎo)流罩等大型覆蓋件。但由于其強(qiáng)度較低，不適宜用作結(jié)構(gòu)件、支撐件等零部件。