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（1中國(guó)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(chē)間,蘭州，730060）

汽車(chē)用聚丙烯專(zhuān)用料的研究進(jìn)展

臧東曉1王國(guó)菊2杜新勝1張霖1

（1中國(guó)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(chē)間,蘭州，730060）

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

聚丙烯; 保險(xiǎn)杠; 儀表板; 專(zhuān)用料

1 引言

聚丙烯(PP)在汽車(chē)工業(yè)中的用途非常廣泛，是汽車(chē)塑料中用量最大，增長(zhǎng)最快的品種。聚丙烯在汽車(chē)工業(yè)中用量迅速增長(zhǎng)是因?yàn)槠涿芏刃?、價(jià)格低、性能好，可以滿足汽車(chē)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(wèn)題也是聚丙烯迅速增長(zhǎng)的一個(gè)原因[1－3]。

隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，特別是轎車(chē)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(chē)材料中的地位日趨重要，汽車(chē)用改性PP專(zhuān)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(chē)用塑料用量較大的一個(gè)品種。近幾年，我國(guó)汽車(chē)行業(yè)取得長(zhǎng)足發(fā)展。20l0年，中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)需求量將達(dá)800萬(wàn)輛，車(chē)用塑料需求量將達(dá)到720kt，且汽車(chē)部件的塑料比例逐年上升。聚丙烯樹(shù)脂在制造汽車(chē)專(zhuān)用料中應(yīng)用時(shí)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(chē)專(zhuān)用料分類(lèi)

2.1 保險(xiǎn)杠專(zhuān)用料

塑料保險(xiǎn)杠因具有一定的黏彈性，吸收沖擊能量大，沖擊力不大時(shí)易于復(fù)原等優(yōu)勢(shì)而越來(lái)越受歡迎。汽車(chē)保險(xiǎn)杠是一種大型的汽車(chē)外裝飾件，使用過(guò)程中會(huì)受到不同程度的外力作用和自然氣候的影響，所以汽車(chē)保險(xiǎn)杠尤其是中高檔車(chē)用聚丙烯保險(xiǎn)杠專(zhuān)用料要求更加嚴(yán)格；韌性與剛性的良好統(tǒng)一，以應(yīng)對(duì)多種外力不同程度的作用；耐熱耐老化性好以達(dá)到長(zhǎng)期戶外使用的要求；高的流動(dòng)性用于滿足復(fù)雜且流線的薄壁設(shè)計(jì)和裝飾件的安裝要求。其中聚丙烯保險(xiǎn)杠已占塑料保險(xiǎn)杠的70%，目前PP汽車(chē)保險(xiǎn)杠專(zhuān)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(wú)機(jī)填料、色母粒、助劑等經(jīng)過(guò)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(duì)共混材料的性能影響，研究了生產(chǎn)工藝對(duì)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(shí)，EPDM優(yōu)于POE。

表1 國(guó)內(nèi)汽車(chē)PP保險(xiǎn)杠專(zhuān)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(guò)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(zhǎng)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(guò)的CaCO3母粒，在該體系中產(chǎn)生協(xié)作效應(yīng)，保證專(zhuān)用料達(dá)到高中檔聚丙烯汽車(chē)專(zhuān)用料要求。

王少君[9]等研究了不同增韌劑、填料、潤(rùn)滑刺、偶聯(lián)劑及其用量對(duì)汽車(chē)保險(xiǎn)杠專(zhuān)用料性能的影響。結(jié)果表明以聚丙烯(7760)為基體樹(shù)脂，聚烯烴彈性體(8003)為增韌劑，滑石粉為填料制備的保險(xiǎn)杠專(zhuān)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(chē)保險(xiǎn)杠專(zhuān)用料的性能指標(biāo)，可替代同類(lèi)進(jìn)1:7產(chǎn)品。

陸秋歡[10]等通過(guò)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(xiǎn)杠專(zhuān)用料收縮率，使保險(xiǎn)杠成型脫模容易，裝車(chē)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(zhuān)用料收縮率由單獨(dú)使用成核劑時(shí)的1.007%下降到0.931%。前后保險(xiǎn)杠專(zhuān)用料和側(cè)護(hù)板專(zhuān)用料的收縮率與進(jìn)口專(zhuān)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(duì)改性后保險(xiǎn)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(shí)，可得到既可涂敷又耐候且符合生產(chǎn)要求的PP保險(xiǎn)杠專(zhuān)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(xiǎn)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(xiǎn)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(shù)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(chē)保險(xiǎn)杠專(zhuān)用料。研究了POE、共聚PP的用量以及不同目數(shù)滑石粉對(duì)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(shí)，制得的共混料完全滿足汽車(chē)保險(xiǎn)杠專(zhuān)用料的要求。

2.2 儀表板專(zhuān)用料

汽車(chē)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(chē)零部件。近年來(lái)，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(jià)廉的聚烯烴工程塑料及其合金材料。汽車(chē)儀表板骨架專(zhuān)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(lái)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(duì)儀表板專(zhuān)用料性能的影響，考查了專(zhuān)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(cè)試了專(zhuān)用料的機(jī)械性能，均已迭到國(guó)內(nèi)外同類(lèi)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(chē)儀表板專(zhuān)用聚丙烯，其發(fā)明的高性能、低氣味汽車(chē)儀表板專(zhuān)用聚丙烯材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)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(shí)解決了汽車(chē)行業(yè)對(duì)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(shí)，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度仍可達(dá)42KJ/m以上；氣味級(jí)別能夠達(dá)到GM標(biāo)準(zhǔn)的6級(jí)以上，綜合其他指標(biāo)已經(jīng)充分達(dá)到甚至超過(guò)汽車(chē)行業(yè)對(duì)儀表板材料性能的要求。

夏利轎車(chē)儀表板APD121材料及解放輕型車(chē)和EQ153型汽車(chē)暖風(fēng)機(jī)殼制件APHS123和APHS122材料研究是國(guó)家“八五”科技攻關(guān)項(xiàng)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(guò)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(guó)內(nèi)領(lǐng)先，APD121材料已達(dá)到日本大發(fā)汽車(chē)公司的標(biāo)準(zhǔn)，得到了天津汽車(chē)公司的認(rèn)可，APHS122和APHS123分別滿足一汽、二汽的要求，達(dá)到國(guó)外同類(lèi)材料的水平。APD121材料已生產(chǎn)250多噸，裝車(chē)4萬(wàn)輛以上，APHS122和APHS123已生產(chǎn)120噸，裝車(chē)48萬(wàn)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(huì)效益。

謝剛[15]等以聚丙烯為基體樹(shù)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(guò)三元共混改性制備汽車(chē)儀表板專(zhuān)用料，并對(duì)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(zhǎng)率、收縮率、熔體流動(dòng)速率進(jìn)行測(cè)試。應(yīng)用正交設(shè)計(jì)，確定了制備汽車(chē)儀表板專(zhuān)用料最佳配方。

表2 汽車(chē)儀表板專(zhuān)用料配方Table 2 the compound formula of automobile dashboard

表3 汽車(chē)儀表板專(zhuān)用料性能Table 3 the compound properties of automobile dashboard

3 結(jié)語(yǔ)

由于汽車(chē)的車(chē)種用途不同，在其塑料配件選材上有很大差別，為滿足我國(guó)汽車(chē)工業(yè)飛速發(fā)展的需要，改變聚丙烯汽車(chē)專(zhuān)用料品種單一的局面，汽車(chē)企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)應(yīng)共同努力開(kāi)發(fā)包括汽車(chē)保險(xiǎn)杠材料在內(nèi)的汽車(chē)塑料專(zhuān)用材料，并提高其技術(shù)性能和實(shí)用性能，這是未來(lái)國(guó)內(nèi)汽車(chē)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(chē)T藝與材料,2005,(4)：37.

[2] 馬進(jìn)，曲國(guó)興，等．動(dòng)態(tài)微交聯(lián)和成核工藝在聚丙烯保險(xiǎn)杠專(zhuān)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(chē)保險(xiǎn)杠專(zhuān)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(chē)保險(xiǎn)杠材料的研究開(kāi)發(fā)進(jìn)展[J],上海塑料,2006,136(4)：39-42.

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

[6] 鐘明強(qiáng).聚丙烯汽車(chē)保險(xiǎn)杠材料的研究、開(kāi)發(fā)和進(jìn)展[J],汽車(chē)工藝與材料,2007(2)：53.

[7] 趙文聘,黃平,徐麗芳,等.富康轎車(chē)保險(xiǎn)杠PP改性專(zhuān)用料研究[J],中國(guó)塑料,2001,15(1)：27-30.

[8] 馬進(jìn),曲國(guó)興,雷軍慶,等.動(dòng)態(tài)微交聯(lián)和成核工藝在聚丙烯保險(xiǎn)杠專(zhuān)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(dòng)性、高剛性、耐沖擊汽車(chē)保險(xiǎn)杠專(zhuān)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(xiǎn)杠專(zhuān)用料收縮率控制[J],合成樹(shù)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(chē)保險(xiǎn)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(chē)保險(xiǎn)杠專(zhuān)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(chē)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(chē)儀表板專(zhuān)用聚丙烯料的研制[J], 中國(guó)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(chē)儀表板專(zhuān)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。