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        塑料在汽車應用的研究進展
        發布時間:2013/2/25

        隨著人們對汽車輕質化、抗沖擊、低油耗、安全等要求的不斷提高,質輕、耐腐蝕、減振、成型加工方便的塑料正越來越多地應用于汽車工業,其應用部件已由普通裝飾件發展到結構件、功能件,而使用的塑料也由通用塑料擴展到強度高、沖擊性能好的高性能增強工程塑料。目前,國內外都非常重視汽車用塑料的研發,現已推出多種綜合性能優良的塑料品種供汽車工業使用。

        1 汽車用塑料的應用研究

        1.1 汽車用主要塑料的應用研究

        1.1.1 聚丙烯(PP)

        PP是汽車用塑料的主要品種,目前國內外汽車用PP的使用量在穩步增長。日本汽車用塑料以PP為主,20世紀90年代初,日本平均每輛汽車用PP為2kg,到90年代末已增加到37kg,PP在汽車用塑料中的比例由過去的28.8%上升到37%,占世界首位。PP也是美國汽車用塑料中消費量最大(約占20%)的品種。美國目前每輛汽車用PP為24kg,并以15%的速度增長。歐洲汽車用主要塑料的構成與日本相似,即PP占首位,其用量占汽車用塑料總量的28.1%,并以10%的速度增長。2005年,全世界汽車用PP的消費量達到280萬t。

        汽車用PP一般都是改性品級。目前的改性途徑主要是通過加入增韌劑和填充劑來提高PP的性能。通過調整PP基體、增韌劑、填充劑三者的配比可制造出一系列不同性能的材料,滿足汽車不同部件的功能要求。

        改性PP可用于汽車保險杠、儀表板、發動機冷卻風扇等。

        (1)保險杠
        保險杠是最具代表性的PP汽車零部件,20世紀90年代以來,日本和歐洲80%以上的保險杠是采用PP注射成型的。目前,國外多采用彈性體改性PP生產保險杠,這種保險杠已占汽車保險杠總用量的70%。

        國外廣泛應用的汽車保險杠PP專用料的生產方法是在反應釜中共聚合,同時進行PP與乙丙橡膠等的共混。用這種方法生產的PP專用料性能優異。國內采用機械共混改性材料,其生產方法是采用雙螺桿擠出機等將PP、聚乙烯(PE)、橡膠、無機填料等共混造粒。

        BASF公司、ICI公司和Quantum公司聯合開發的氣相PP技術可直接用于生產乙丙橡膠為50%的PP共聚物,該材料抗沖擊性能優良,熔體流動性好,適于薄壁長流道注射成型,可用于制作汽車保險杠外罩、阻流板和汽車防護器等。Dow化學公司采用U-nipoltm聚合工藝技術及特種催化劑制備的抗沖共聚PP,其橡膠含量達到40%,具有良好的剛性與韌性,耐低溫沖擊性能優異,在汽車領域得到廣泛應用。

        近年來,國內外出現了采用β晶型成核劑增韌改性PP的新方法。通過使PP中耐沖擊性能較差的α晶型向耐沖擊性能極好的β晶型發生轉變來達到增韌的目的。在不明顯降低其它性能的情況下,能大大提高PP的耐沖擊性能,是今后PP增韌改性的發展方向之一。

        (2)儀表板
        儀表板是汽車的主要內飾件,其形狀較為復雜。目前使用的儀表板有硬質儀表板和軟質儀表板兩種,硬質儀表板是整體一次注射成型,所用材料為增韌增強PP;軟質儀表板由表皮、骨架、緩沖材料構成。一般采用金屬或改性PP或(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)等注塑件作骨架,聚氨酯(PUR)泡沫作緩沖材料,聚氯乙烯(PVC)作軟質表皮。硬質儀表板主要用于輕、小型客車,軟質儀表板用于轎車。2003年國內生產儀表板消費PP為10kt,2004年為12kt,2005年為14kt。

        (3)發動機冷卻風扇
        汽車發動機冷卻風扇一般采用玻纖(GF)增強PP。該類PP的剛性強,韌性和耐熱性高,成型加工性好。其改性方法主要采用GF和彈性體協同增強增韌。隨著發動機功率的不斷提升,對冷卻效果提出了更高要求,風扇材料的耐熱性也需要相應提高。如何進一步提高GF增強PP的剛性、強度和耐熱性,成為PP風扇材料發展的關鍵。--般短GF增強PP可通過增加纖維長度來提高材料的強度。由于長GF增強PP的剛性、強度和耐熱性均優于短GF增強PP,因此長GF增強PP將是增強型PP的發展趨勢。近年來,國外一些大型企業推出了長GF增強PP,國內則缺少相應的產品。

        (4)其它部件
        使用改性PP制作耐化學介質的容器,如蓄電池外殼、盛裝各類溶劑的容器等已經較普遍。吹塑部件用高熔體強度PP取代傳統PE后,耐熱性能明顯提高。車身頂蓋內飾板材要求有較好的隔熱、吸音性能,同時還要求在潮濕條件下具有抗微生物、高溫下尺寸穩定、低分子揮發物少等性能,一般采用泡孔結構材料,如交聯PE泡沫、PUR泡沫、瓦楞紙板等,F在開始使用高熔體強度PP生產的PP發泡板材和蜂窩PP板材,特別是物理發泡的PP板材,具有較好的隔熱性、吸音性、耐高溫性和環;厥招,但PP發泡成型較為困難,今后需進行發泡PP的基礎樹脂、配方、工藝與設備等方面的研究。在復合成型軟內飾護板中,木粉填充PP、天然纖維或廢合成纖維增強PP、天然纖維氈增強PP等環保材料制造的內飾護板基板正逐步得到應用。


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