張建耀，劉春陽

(1.常熟理工學院化學與材料工程學院，江蘇 常熟 215500；2.中國石化化工銷售有限公司華北分公司，北京 100120)

0 前言

2016年，全球汽車產(chǎn)量為9 498萬輛，較2015年增加了463萬輛，同比增長5 %，其中中國大陸的汽車產(chǎn)量為2 812萬輛，同比增長14.5 %，占全球總產(chǎn)量的29.6 %，也是全球增幅最大的汽車市場。隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，制造汽車的各種原材料也迅速發(fā)展和更新?lián)Q代，越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件。塑料在汽車上的應(yīng)用已有近50年的歷史，目前汽車用改性塑料的使用量已成為衡量汽車設(shè)計和制造水平高低的一個重要標志，塑料飾件的大量應(yīng)用，促進了汽車的減重節(jié)能，提高了汽車的美觀舒適度。PP以密度小、性價比高、具有優(yōu)異的耐熱性能、耐化學藥品腐蝕性、剛性、易于成型加工和回收利用等特性在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用，成為車用塑料中用量最大、使用頻次最高、發(fā)展速度最快的品種[1]，近來更是有把汽車內(nèi)飾和外裝材料統(tǒng)一到PP系列材料的趨勢。本文簡要介紹了汽車用PP樹脂的開發(fā)現(xiàn)狀、性能特點和國內(nèi)改性應(yīng)用的現(xiàn)狀。

1 汽車用塑料及改性PP的應(yīng)用概況

面對日益嚴格的汽車油耗法規(guī)，國內(nèi)外汽車企業(yè)都在多方面降低油耗，而車身輕量化是目前和未來降低油耗的主要途徑之一。中國已確定了2020年乘用車平均油耗降至5.0 L/100 km的目標，《中國制造2025》提出了將“節(jié)能與新能源汽車”作為重點發(fā)展領(lǐng)域，并將輕量化作為汽車產(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展方向之一。汽車輕量化主要體現(xiàn)在優(yōu)化設(shè)計、合金材料及非金屬材料的應(yīng)用等方面，其依次可為汽車的輕量化減重10 %～15 %、30 %～40 %、45 %～55 %。充分利用高分子材料質(zhì)輕、設(shè)計靈活、綜合性能高等優(yōu)勢來推動汽車的輕量化，已成為目前一大重要發(fā)展趨勢。改性塑料是最重要的汽車輕質(zhì)材料之一，通過增大改性塑料的用量可減少車身的質(zhì)量，達到降低油耗的目的。汽車用塑料量約占塑料總消耗質(zhì)量的8 %，在中級轎車中塑料的用量已占到整車質(zhì)量的12 %～15 %，且其主要品種有PP、聚氨酯(PU)、丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物(ABS)、聚苯乙烯(PS)、苯乙烯 - 丙烯腈共聚物(SAN)、苯乙烯 - 順丁烯二酸酐共聚物(SMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)等。由于目前內(nèi)飾件塑料化程度相對較高，未來汽車塑料化的重點主要是結(jié)構(gòu)件、功能件和外裝件，包括車門模塊、汽車座椅模塊和前端模塊。隨著新能源汽車的廣泛使用，加之鋁合金、鎂合金的成本過高，未來汽車的車頂、車門、座椅部件、輪轂以及汽車周邊結(jié)構(gòu)件，甚至車身都有可能改用工程塑料，而國際上某些高端車型的車門等部件已經(jīng)開始改用工程塑料。隨節(jié)能和環(huán)保法規(guī)對汽車要求的不斷提高，國內(nèi)汽車輕量化的進程也在不斷加快。據(jù)預測，2020年每輛汽車塑料的使用量將達到450 kg以上，約占整車用料的1/3。1 kg改性塑料可替代2～3 kg鋼等密度較大的材料，而汽車自重每下降10 %，油耗可降低6 %～8 %。因此，增加塑料類材料的使用量，可有效降低汽車的整車質(zhì)量、降低排放、提高燃油經(jīng)濟性，同時降低汽車制造成本。

PP作為汽車用塑料的最重要品種，其主要用于車身內(nèi)裝件、通風取暖系統(tǒng)的配件、發(fā)動機有關(guān)部件以及外裝件，如汽車轉(zhuǎn)向盤、儀表板、前后保險杠、冷卻風扇、蓄電池殼、暖風管道等。汽車上除少量部件采用純PP樹脂加工外，大部分部件皆采用改性PP材料進行加工。傳統(tǒng)改性PP主要用于汽車大部件如保險杠、儀表板護板、門板、立柱等部件，長玻璃纖維改性PP(LGFPP)主要用于大部件汽車前端模塊、儀表板骨架。目前主流中級轎車中的PP類材料約占整車塑料選用頻次的30 %，約占整車塑料用量比例的50 %。在典型的乘用車中，以PP為原料生產(chǎn)的汽車塑料零部件有60多個，其中保險杠、儀表板、門內(nèi)板、空調(diào)器部件、蓄電池外殼5種部件的PP用量占全車PP用量的50 %以上，因此對汽車用PP材料的性能要求具有代表性。隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，對汽車用改性塑料的用量也越來越大，僅在中國，2012年汽車銷量為1 927萬輛，汽車塑料用量為1 740 kt，其中PP用量約為1 040 kt；2015年汽車銷量為2 460萬輛，汽車用改性PP用量約為1 352 kt；2016年我國汽車總銷量為2 812萬輛，汽車用改性PP用量約為1 550 kt。

2 汽車用PP基礎(chǔ)樹脂的開發(fā)應(yīng)用

2.1 國內(nèi)外汽車用高性能PP的開發(fā)現(xiàn)狀

高模量、高流動及剛韌性平衡歷來是PP向高性能化發(fā)展的重要方向，國外在20世紀80年代就積極進行了高流動、高結(jié)晶性抗沖PP的開發(fā)。開發(fā)高結(jié)晶、高抗沖、高模量、高流動性及高支化的PP樹脂順應(yīng)了市場需求，其一直是PP合成工業(yè)的關(guān)注重點和開發(fā)熱點。高模量、高流動抗沖PP具有高剛性、高耐熱性、成型周期短、耐刮擦性能好、熔體流動性高和外觀質(zhì)量優(yōu)異等特點，尤其是其剛韌平衡性能更加突出；高模量抗沖PP在制備大型制件時可獲得更薄、更輕的制品，或在改性專用料中可獲得更理想的加工和使用性能；高模量和剛韌平衡性PP用于汽車領(lǐng)域有利于零部件減重、減薄，實現(xiàn)安全性、經(jīng)濟性和輕量化的統(tǒng)一。汽車輕量化和節(jié)能化對車用PP的流動性、抗沖性和剛性等性能提出了更高的要求，因此高模量、高抗沖PP是汽車用PP的主要品種。隨著PP生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，特別是新型催化劑技術(shù)及聚合工藝的改進，高模量、高流動性PP產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用取得了很大進展，而生產(chǎn)高抗沖、高模量、高流動PP(“三高”PP)的工藝技術(shù)一般須具備以下3個條件：(1)有適合相應(yīng)工藝技術(shù)的高結(jié)晶催化劑；(2)反應(yīng)系統(tǒng)能比較容易地使用氫調(diào)法生產(chǎn)高熔體流動速率的PP產(chǎn)品，且能較易的生產(chǎn)相對分子質(zhì)量分布較寬的產(chǎn)品；(3)粉料處理系統(tǒng)具有較強脫揮發(fā)成分、殘留催化劑和低聚物的能力。荷蘭Lyondell Basell Industries公司(Lyondell Basell公司)的Sheripol PP工藝技術(shù)是生產(chǎn)“三高”PP的主流技術(shù)，其次為英國Ineos公司的Innovene PP工藝，日本三井化學公司的Hypol PP工藝，中國石油化工集團公司的環(huán)管PP工藝(中國的Spheripol工藝)，以及Lyondell Basell公司的Spherizone PP工藝和原美國Amoco公司/日本Chisso株式會社的淤漿PP工藝技術(shù)等。與其他工藝相比，這些工藝最大的優(yōu)勢在于其反應(yīng)器后物料處理系統(tǒng)可以很好地脫除揮發(fā)分、低聚物以及殘留催化劑。

目前中國市場上普遍使用的高流動、高模量抗沖PP基本為進口產(chǎn)品，比較典型的有韓國SK株式會社(SK)的BX3500/BX3800/BX3900/BX3920系列，韓國大韓油化公司的CB5230/5290，荷蘭Basell聚烯烴公司(Basell)的EA5074/5075/5076等系列，同時韓國三星化學工業(yè)集團有限公司、總部在奧地利的北歐化工有限公司也有生產(chǎn)。2015年，中國開始高模量抗沖PP的試生產(chǎn)，北京燕山石化高科技術(shù)有限責任公司(燕化高科)試生產(chǎn)了K6100和K6760，并形成了一定的銷售量。中國石化燕山分公司(燕山石化)生產(chǎn)的K7100/K7780/K7726H/K7760H抗沖PP系列，雖然都是高流動產(chǎn)品，同樣也是采用氫調(diào)法生產(chǎn)的低氣味產(chǎn)品，但與進口產(chǎn)品相比，其在高模量和低氣味性能方面還存在差距，無法同時滿足客戶對高模量、高流動、高抗沖和低氣味即所謂的“三高一低”的要求。中國石化茂名分公司(茂名石化)在氣相聚合釜上生產(chǎn)的高模量、高流動抗沖PP(MN60)，存在模量偏低、氣味偏高的缺點，不能完全滿足“三高一低”的要求。中沙(天津)石化公司(天津中沙)生產(chǎn)的EP5074和EP5075也是高模量、高流動抗沖PP，雖然模量較高，但沖擊強度偏低。中國石化鎮(zhèn)海煉化分公司(鎮(zhèn)海煉化)生產(chǎn)的M30RHC和M60RHC是“三高一低”產(chǎn)品，除了模量比BX3800和BX3900稍低之外，其他性能均達到了BX3800和BX3900產(chǎn)品的水平。中國石化洛陽石化公司繼成功開發(fā)了熔體流動速率達60 g/10 min的均聚高結(jié)晶PP樹脂PPH-MN60后，新近又開發(fā)出了國內(nèi)首款超高流動性均聚PP專用料PPH-MN90B，其熔體流動速率高達100 g/10 min，彎曲模量達到2 000 MPa，該專用料不含塑化劑，無過氧化物殘留，實現(xiàn)了低氣味，為薄壁化汽車改性PP料提供了性能優(yōu)異的基料。

另外，中國石化天津分公司研究了不同成核劑及用量、復配比例對PP性能的影響，調(diào)整了改性PP的流動性及熱穩(wěn)定性，開發(fā)出了高模量、中流動PP[2]。中國石化齊魯分公司和中國石油蘭州石化公司分別成功開發(fā)出了保險杠專用料——超高抗沖PP樹脂SPl79，其具有高流動性、高乙烯摩爾含量等特點，同時產(chǎn)品的彎曲模量和沖擊強度均保持在較高水平，能滿足用戶的要求[3]。中國石化上海石化公司和華東理工大學合作研發(fā)了可漆性PP汽車保險杠專用料，通過原輔材料的合理配制和功能PP、抗老化劑等的有效復配與調(diào)節(jié)，研制出了PP保險杠專用料[4]。中國石化廣東茂名分公司研究開發(fā)了PP汽車保險杠專用料HHP4，該產(chǎn)品具有良好的加工性能、較高的沖擊性能，是綜合性能優(yōu)良的抗沖PP新產(chǎn)品，可滿足汽車保險杠的使用要求，且達到了國際同類產(chǎn)品的水平，產(chǎn)品已成功應(yīng)用于國內(nèi)多種車型，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益，可替代同類進口產(chǎn)品[5]。

國內(nèi)外高模量抗沖PP產(chǎn)品的主要牌號及性能指標見表1、表2。

表1 中國石化公司的高模量抗沖PP產(chǎn)品性能典型值或指標Tab.1 Typical performance of high modulus & high impact PP produced by SINOPEC

表2 Basell和韓國SK的高模量抗沖PP產(chǎn)品牌號及性能指標Tab.2 Brand and performance of high modulus & high impact PP produced by Basel and SK

2.2 國內(nèi)高模量抗沖PP的需求及價格

高模量抗沖PP具有高的熔體流動速率和較好的物理性能，可使結(jié)構(gòu)復雜的大型薄壁注塑制品的設(shè)計具有可行性，其在生產(chǎn)過程中可縮短加工周期、降低加工溫度、注射壓力和能耗，具有加工性能好、充模容易、產(chǎn)品翹曲變形少等優(yōu)點，在國內(nèi)被各改性工廠廣泛用于生產(chǎn)汽車內(nèi)外飾件。國內(nèi)汽車內(nèi)外飾件代表性生產(chǎn)廠家主要有浙江俊爾新材料股份有限公司、合肥會通新材料有限公司和現(xiàn)代(鹽城)工程塑料有限公司等。

各改性工廠由于技術(shù)來源及配方的差異，對高模量抗沖PP的使用比例不盡相同，通常在5 %～40 %(質(zhì)量分數(shù)，下同)之間。目前國內(nèi)改性工廠對高模量抗沖PP的平均使用比例為12 %，由此可估算出國內(nèi)高模量抗沖PP的需求。以汽車改性PP年產(chǎn)量為1 350 kt/a進行計算，高模量抗沖PP每年需要約155 kt，進口與國產(chǎn)比約為9∶1，則高模量抗沖PP的年進口量約為140 kt，國內(nèi)產(chǎn)量約為15 kt。

進口高模量抗沖PP的價格高于國產(chǎn)價格，進口價格較國內(nèi)同類產(chǎn)品高出500～800元/噸。其中韓國SK公司的BX3920/3800系列產(chǎn)品較國內(nèi)價格高出800～1 000元/噸，且受國內(nèi)價格變化影響小，調(diào)價頻率和幅度小。Basell公司的EA5075/5076系列產(chǎn)品價格較國內(nèi)高出500～800元/噸，且價格變化較為頻繁。高模量抗沖PP進口多采用90天信用證結(jié)算，從而減輕了客戶的資金壓力。

3 汽車用PP國內(nèi)改性應(yīng)用

由于高性能基礎(chǔ)樹脂的開發(fā)生產(chǎn)周期長、投資巨大、技術(shù)要求高，且需要高精尖的集成先進綜合技術(shù)，所以對現(xiàn)有PP樹脂需要進行更廣泛、更有效、更經(jīng)濟、更實用的改性。

3.1 無機填料和彈性體增韌增強改性PP

無機填料和彈性體增韌增強改性PP主要是“三高”PP樹脂、三元乙丙橡膠(EPDM)和乙烯 - 辛烯共聚物(POE)等增韌彈性體及滑石粉、碳酸鈣等無機填料的復合物，其主要用于汽車保險杠的注射成型，且改性PP保險杠具有成本低、質(zhì)輕、易涂裝、可循環(huán)使用等優(yōu)點?；厶畛涓男訮P材料具有高剛性、低熱膨脹系數(shù)和低收縮率，且其抗化學腐蝕性能強，尤其是經(jīng)表面處理的滑石粉填充PP可有效改善PP的沖擊性能，提高材料的模量和熱變形溫度。通過添加10～20份(質(zhì)量份)的滑石粉，可保證材料收縮率和部件尺寸的穩(wěn)定性，可改善PP材料的抗刮擦發(fā)白性能[6]，提高PP的極性從而改善PP與油漆的附著力[7]，同時加入POE和(或)EPDM等彈性體可改善復合材料的耐低溫沖擊性能。汽車用改性PP的用量約占塑料總用量的50 %，而改性PP中以滑石粉改性的占到了40 %。納米二氧化硅和納米碳酸鈣等可協(xié)同彈性體制備增韌增強的PP復合材料，其主要用于汽車保險杠[8]。而加工設(shè)備方面，除了常規(guī)的密煉機、雙螺桿、單螺桿擠出造粒機組的研發(fā)應(yīng)用，近年來新型特種專用設(shè)備也層出不窮，如德國克勞斯瑪菲貝爾斯托夫集團最新開發(fā)的Performance 系列擠出機——ZE型Performance52x 48D就是專門針對無機填料高填充PP需求而研發(fā)的新型加工設(shè)備。

3.2 玻璃纖維增強改性PP

玻璃纖維增強改性PP材料尤其是LGFPP材料在汽車部件上的研究與應(yīng)用(如在前端模塊、儀表板骨架、車門模塊等典型部件的應(yīng)用)是多年來的研究熱點之一。 LGFPP制品指含有長度為10～25 mm的玻璃纖維改性的PP復合材料經(jīng)過注塑等工藝形成的三維結(jié)構(gòu)。10～25 mm的長玻璃纖維增強聚合物相比普通4～7 mm的短玻璃纖維增強聚合物具有更高的強度、剛度、韌性，以及尺寸穩(wěn)定性好、翹曲度低等優(yōu)勢。此外，LGFPP材料比短玻璃纖維增強PP(GFPP)有著更好的抗蠕變性能，即使經(jīng)受100 ℃的高溫也不會產(chǎn)生明顯的蠕變。與金屬材料和熱固性復合材料相比，LGFPP的密度低，相同部件的質(zhì)量可減輕20 %～50 %；LGFPP能為設(shè)計人員提供更大的設(shè)計靈活性，可成型形狀復雜的部件、提高集成汽車零部件的能力、節(jié)約模具成本(一般長玻璃纖維增強聚合物注塑模具的成本約為金屬沖壓模具成本的20 %)、減少能耗(長玻璃纖維增強聚合物的生產(chǎn)能耗僅為鋼制品的60 %～80 %，鋁制品的35 %～50 %)、簡化裝配工序。汽車部件用礦物纖維增強PP的新產(chǎn)品，具有強度高、熱膨脹系數(shù)低、耐高溫、阻燃性能好、低浮纖、低翹曲、低收縮等特點。

基于LGFPP材料的應(yīng)用優(yōu)勢，其在汽車中的應(yīng)用已越來越廣泛，在主流新車型上，越來越多的部件采用了該材料，且其常被用于轎車的儀表板本體骨架、電池托架、前端模塊、控電盒、座椅支撐架、備胎盤、擋泥板、底盤蓋板、噪音隔板、后車門框架等。大眾、福特等外資品牌的汽車前端模塊塑料化已成功應(yīng)用LGFPP材料多年；寶馬、奧迪等中高端軟質(zhì)儀表板骨架，大多采用LGFPP材料制造。轎車儀表板骨架采用LGFPP材料時，可使儀表板成品的質(zhì)量比傳統(tǒng)材料降低20 %，同時LGFPP材料可與整體發(fā)泡注塑技術(shù)相兼容，采用較少的原材料就能實現(xiàn)更高的強度和剛度，并能使儀表板具有更優(yōu)良的性能，中級以上乘用車的儀表板骨架也正在逐步采用LGFPP材料。用GFPP材料替代玻璃纖維增強聚酰胺材料制造的進氣歧管，可減重15 %，且具有更優(yōu)異的聲學性能和更低的成本[9]。全塑料前端模塊能將22個金屬零部件組成一個注射成型部件，極大地簡化了前端結(jié)構(gòu)，并可使該部件減重達30 %～40 %。

在加工設(shè)備方面，國內(nèi)最新開發(fā)出了全自動直接在線長纖維增強熱塑性復合材料模壓(LFT-D)生產(chǎn)線[10]、長玻璃纖維浸潤包覆全套雙螺桿生產(chǎn)線機組以及長纖維在線混煉注塑工藝。采用長纖維在線混煉注塑工藝取代長纖粒料注塑工藝，可使連續(xù)纖維在雙螺桿中自由切斷，且與聚合物混合后可直接注入模具，從而可降低纖維受到的剪切作用，使得制品中纖維長度在5 mm以上的含量達到70 %。

3.3 發(fā)泡改性PP

PP發(fā)泡材料是通過提高PP的熔體強度，從而提高發(fā)泡倍率而制成的低密度物質(zhì)，其具有質(zhì)輕、耐熱、耐高溫等優(yōu)點。隨著汽車輕量化的發(fā)展，選用PP發(fā)泡材料已成為汽車減重的重要途徑，目前其在汽車內(nèi)飾上的應(yīng)用也越來越多，其中PP發(fā)泡材料在各種汽車上的使用占比為轎車占45 %，卡車、工程機械車占20 %，客車、商務(wù)車占35 %。汽車用PP發(fā)泡材料主要為化學微發(fā)泡材料，因為普通微發(fā)泡PP制品的表觀質(zhì)量很不理想，僅適合于需要表面覆皮的高端車，不僅增加了制造成本，也限制了PP發(fā)泡材料的推廣和應(yīng)用；而化學微孔發(fā)泡是以熱塑性材料為基體，化學發(fā)泡劑為氣源，通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態(tài)，注入模腔后氣體在擴散內(nèi)壓的作用下，使制品中間分布著直徑從十幾到幾十微米的封閉微孔泡，且其理想的泡孔直徑應(yīng)<50 μm，但目前國內(nèi)行業(yè)實際生產(chǎn)的微發(fā)泡PP的微泡孔直徑約為80～350 μm。對于微孔發(fā)泡主要有注塑微發(fā)泡、吹塑微發(fā)泡和擠出微發(fā)泡等，注塑微發(fā)泡適用于各種汽車內(nèi)外飾件，如車身門板、尾門、風道等；擠出微發(fā)泡適用于密封條、頂棚等；吹塑微發(fā)泡適用于汽車風管等。利用微發(fā)泡技術(shù)可使PP制品的質(zhì)量減少約10 %～20 %，較傳統(tǒng)材料在部件上可實現(xiàn)最高50 %的減重，注射壓力降低約30 %～50 %，鎖模力降低約20 %，循環(huán)周期減少10 %～15 %，同時還能提高汽車的節(jié)能性，較傳統(tǒng)材料可實現(xiàn)最高30 %的節(jié)能，并且能改善制品的翹曲變形性，使產(chǎn)品和模具的設(shè)計更靈活，在一些部件中，如汽車風管、風道，還可實現(xiàn)隔熱、降噪的效果，減少后道工序的成本。密度為0.06 g/cm3的輻射交聯(lián)PP高發(fā)泡片材具有良好的力學性能，作為汽車車頂，可降低汽車的質(zhì)量，同時其還可用于汽車的內(nèi)飾件，有利于汽車的輕量化。

微發(fā)泡PP可應(yīng)用于汽車風道、門板等，它很好的解決了普通發(fā)泡PP產(chǎn)品表觀質(zhì)量的缺陷問題，微發(fā)泡制品不需要覆皮即可滿足產(chǎn)品的表觀使用要求，從而降低了制造成本，也為該技術(shù)從高端應(yīng)用向中低端的普及應(yīng)用提供了解決方案。微發(fā)泡注塑PP材料采用先進的“三明治”結(jié)構(gòu)(發(fā)泡結(jié)構(gòu)的芯層和堅實的上下皮層構(gòu)成的三明治結(jié)構(gòu))，具有孔徑小、體積泡孔密度高、內(nèi)應(yīng)力小、成型周期短等優(yōu)點，且其不僅具有優(yōu)異的外觀質(zhì)量、性能損失小、可實現(xiàn)5 %～20 %的減重效果，而且在加工階段能縮短材料的注塑周期、降低10 %～30 %的能耗、減少碳排放，并可應(yīng)用于填充PP體系和玻璃纖維增強PP體系，增強汽車的安全性。在汽車輕量化、低成本的發(fā)展趨勢下，未來的汽車用塑料的發(fā)展必將促進PP微發(fā)泡技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新。

國內(nèi)能夠制造PP發(fā)泡用的單螺桿擠出生產(chǎn)機組、超臨界CO2發(fā)泡成套裝備和微發(fā)泡注塑機，MuCell?微孔發(fā)泡技術(shù)的全球獨家供應(yīng)商美國Trexel 股份有限公司也向中國提供微發(fā)泡生產(chǎn)設(shè)備。

3.4 低總揮發(fā)性有機化合物(TVOC)的PP材料

隨著生活水平的提高，消費者對塑料用品的要求越來越高。汽車和家電中的塑料，尤其是處于相對封閉空間的汽車內(nèi)飾件，要求綠色環(huán)保、健康安全和低TVOC，因而低TVOC的 PP材料受到了配件商和材料商的關(guān)注和青睞。PP作為汽車內(nèi)飾的主要材料之一，其在生產(chǎn)和成型改性過程中使用的各種助劑極易殘留在制品內(nèi)部并釋放出來，造成車內(nèi)空氣的污染，因此必須重視PP材料的TVOC揮發(fā)量對于整車TVOC的影響。目前主要從以下幾個方面對PP材料進行低TVOC的技術(shù)改進：(1)添加活性炭、多孔氧化鋁、硅藻土等多孔物質(zhì)，特別是多孔的鋁硅酸鹽無機物質(zhì)，這種添加劑對低分子有機化合物具有很強的吸附能力，并且在較高溫度下也不會解吸附，從而使得材料的TVOC含量達到標準要求；(2)采用自然脫揮、真空脫揮相結(jié)合的方式，使用專業(yè)的脫揮設(shè)備與工藝在PP改性過程中進行處理，該辦法效率較高，但成本也相對較高。在PP中添加大比表面積的填充劑可制備揮發(fā)性有機化合物排放量很低的改性PP汽車內(nèi)裝飾材料[11]；添加氣味吸附劑可制備低散發(fā)的汽車內(nèi)飾用PP復合材料[12]9-12；玻璃纖維增強PP材料的主要氣味來源是相容劑馬來酸酐接枝PP，可加入納米氧化鋅和納米二氧化鈦作為氣味的吸收劑[13]。在汽車飾件注塑時，一方面噴了過量的脫模劑會引入雜味，另一方面注塑溫度過高，將導致材料及助劑部分分解產(chǎn)生異味，最終出現(xiàn)改性PP粒子氣味性合格，但最終塑料件氣味不合格的情況，因此要徹底解決塑料件的氣味性，還需汽車廠、零部件企業(yè)、原材料商三方共同努力。

3.5 耐刮擦PP

相對于工程塑料來說，PP、橡膠改性PP、熱塑性聚烯烴和熱塑性彈性體等聚烯烴材料具有可回收、質(zhì)輕、成本低的優(yōu)勢，因而被越來越多地應(yīng)用于汽車以及其他領(lǐng)域，然而聚烯烴材料的耐刮擦性能明顯較差，而這一性能卻是儀表板、操控臺和門板表皮等汽車內(nèi)部應(yīng)用部件的關(guān)鍵性能，也是汽車外部應(yīng)用部件、全地形車輛(ATVs)的重要性能之一，而且表面性能提高的聚烯烴能很好地代替金屬和工程塑料，同時還有利于涂色，因此積極尋找提高聚烯烴材料耐刮擦性能的解決方案十分重要。通過添加涂層、無機礦物和某些功能助劑可提高聚烯烴的耐刮擦性能，例如添加耐刮擦劑可制備耐刮擦汽車內(nèi)飾用PP復合材料[12]9-12，硅酮及酰胺類耐劃傷劑能提高車用PP內(nèi)飾材料性能的耐劃傷性能[14-15]。使用耐刮擦助劑的成本效益比添加涂層或?qū)訅翰牧细鼮槊黠@，因此被越來越多地用于提高聚烯烴材料的耐刮擦性能。此外，耐刮擦性能還取決于其他很多因素，如樹脂的類型、填料含量、助劑、顏料、加工條件和表面粗糙度等。

3.6 汽車用改性PP的回收利用

塑料作為一種環(huán)保材料，因其可塑性強、質(zhì)輕、回收再利用率高等特性，在汽車工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，無論是內(nèi)飾件、外飾件還是功能性結(jié)構(gòu)件，都越來越多地用到了塑料。我國汽車保有量達到1.75億輛，對應(yīng)用于汽車的塑料的粉碎再回收無疑變得越來越重要，且汽車塑料的回收將會形成一個巨大的市場，是一個前景廣闊的領(lǐng)域，學術(shù)界和企業(yè)在這方面都有很多的研究和實踐[16-17]。以汽車內(nèi)飾用廢舊聚烯烴材料為主要原料，以玻璃纖維為增強體，通過熱壓制板工藝可制備出熱塑性聚合物/玻璃纖維復合材料[18]；利用天然竹、麻纖維比強度高等特點，與PP基體結(jié)合，可制備出從易于回收利用到可完全生物降解的天然纖維復合材料，用作汽車用綠色復合材料[19]；利用塑料噴丸表面除漆與在保險杠除漆回收料中添加PP新料、納米蒙脫土和馬來酸酐接枝PP改性再生的技術(shù)可對退役汽車保險杠進行同級回收利用[20]。用于制造保險杠、儀表盤等尺寸較大構(gòu)件的PP，選用的是增強型改性PP，這些部件會以添加玻璃纖維或無機填料的方式來增強物料的強度，所以在粉碎回收時，對粉碎機刀具及粉碎腔內(nèi)壁的耐磨性要求比較高；另外這些部件尺寸較大，在粉碎時為提高效率，目前大多會選用自動喂料—粉碎—輸送—自動分離粉塵—裝袋的一站式生產(chǎn)線設(shè)備。對于方向盤、車內(nèi)拉手、車門內(nèi)飾板、門窗密封件、擋泥板等部件的改性PP，大多是動態(tài)硫化熱塑性彈性體，其特性是有彈性、變形大、手感好，在粉碎回收時，這些物料難以切斷，遇熱粘刀、結(jié)塊，不下料，必須采用彈性體專用粉碎機。針對專用于回收改性開發(fā)PP材料的造粒機，其結(jié)合了單螺桿和雙螺桿造粒機的優(yōu)點，可實現(xiàn)對PP再生料的回收、改性、填充、共混的所有功能，其產(chǎn)量大、效率高。

4 結(jié)語

隨著汽車的普及推廣及對其輕量化、阻燃、高強度、環(huán)保等方面的追求，“三高一低” PP樹脂及改性PP材料必將會進一步得到拓展應(yīng)用。減小產(chǎn)品比重(如LGFPP和碳纖維增強PP可代替金屬、玻璃纖維聚酰胺材料)、 降低TVOC、減小噪音、特別的內(nèi)飾件表觀(例如金屬效果，透光半透明材料)及經(jīng)濟的加工方法將是未來汽車用PP改性材料的發(fā)展重點[21]，尤其是隨著對乘用車空氣質(zhì)量要求的提高，低TVOC 的PP內(nèi)飾材料的開發(fā)與應(yīng)用將越來越被重視；同時，耐熱氧老化、耐光氧老化、耐刮擦性、免噴涂性、抗白痕性、抗發(fā)黏性等也均是未來汽車用PP改性材料研發(fā)的重點方向；隨著環(huán)保和節(jié)能理念的深入人心，對于廢舊汽車拆解下的PP材料的回收利用也將越來越受重視。汽車用PP材料的開發(fā)是綜合系統(tǒng)工程，需結(jié)合配方設(shè)計、原材料選用、加工工藝、后處理工藝等綜合考慮來滿足汽車件的性能要求。

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