PP改性材料在汽车保险杠中应用与研究

1、PP改性材料在汽车保险杠中研究与应用摘 要20世纪90年代以来世界汽车工业，特别是中国汽车工业不断发展，汽车产量持续增长。随着汽车普及率迅速提高，减轻车身质量、节能降耗及降低成本已成为汽车工业发展的主要目标之一。塑料因具有质轻、耐腐蚀、设计自由度大等特点在汽车上得到了广泛应用。聚丙烯(PP)是一种综合性能优良、使用广泛的通用塑料，近几年在汽车上的应用剧增。制造汽车保险杠，主要应用PP改性材料，其改性方式和成品因设计需求可以有很多种，汽车保险杠是一种表面积较大，形状复杂的薄壁大型结构部件，各国对汽车塑料保险杠均制定了有关安全技术标准。因此对保险扛材料要求较高不仅要求具有优异的高低温冲击韧性、附性

2、、耐老化性、耐热性、耐寒性还要具有耐汽油、润滑油、油漆等性能。因此国外研制开发出多种汽车保险杠专用料。我国对改性PP汽车保全杠专用料进行了大量的研究开发工作并取得了一定的成效。本文将介绍PP改性材料在国内外汽车保险杠制作方面的应用，现阶段汽车保险杠生产中所使用的PP改性材料所涉及的工艺，以及PP改性材料在其他日常生活中的一些应用关键词：PP，改汽，汽车保险杠，应用Modification of PP material in research and applications in automotive bumpersSince the 1990s, the worlds automotive

3、industry wrere ever-accelerated , esp.in China, the auto output had a sustained growth of late years. With the great rapid popularity of the automobiles , vehicle weight reducing , consumption reducing , energy saving and costs cutting has become one of the most important objectives . Plastic which

4、has better characteristics in light, corrosion, free desining has been widely applied in automobiles.Polypropylene (PP), a kind of high-quality combination property and all-purpose plastitc, which is widely used in the automotive applications in recent years. Car bumper is a thin-walled and large st

5、ructural component which has a larger surface area, varied and intricate shapes and mainly manufactured by PP modified materials.There will be a good few car bumper models according to various modification and design requirement. Each country had worked out a safey techinal standards about plastic c

6、ar bumpers, therefore, car bumpers not only with high and low temprature impact toughness, adhesivity , aging resistance , heat resistance , and cold resistance, but with oil resistance such as petrol, lubricant and paint, ect. Accordingly, the foreigners has developed various of car bumper special-

7、purpose material, at the same time, we Chinese also did a intensive research in this special materail and won inatial success.KEY WORDS: Polypropylene，Changes in performance，Bumper，Application目录PP改性材料在汽车保险杠中研究与应用IModification of PP material in research and applications in automotive bumpersII前言5第1章

8、汽车保险杠PP改性材料国内外发展现状61.1 国内现状61.2国外状况9第2章 改性本体聚丙烯汽车保险杠材料的研制112.1综述1122原料PP的选择112.3 增韧剂的选择122.4 交联改性132.4.1 有机过氧化物的化学交联改性132.4.2 非过氧化物的化学交联改性142.4.3 添加第4组分15第3章 汽车零部件用聚丙烯塑料的开发173.1综述1732 PP在汽车中的应用173.2.1保险杠173.2.2 仪表板193.2.3 空气调节系统零部件213.2.4发动机冷却风扇22第4章 喷漆对改性聚丙烯汽车保险杠材料的性能影响224.1 聚丙烯的基本特性224.2 聚丙烯的改性方法2

9、34.3 改性聚丙烯表面喷漆工艺与施工234.4 机械性能的测试244.5性能变化的基理分析25结论27谢 辞28参考文献28外文资料翻译30COMPOUNDING INGREDIENTS30、前言PP在熔融温度下有较好的流动性，成型性能好，PP在加工上有两个特点：其一：PP熔体的粘度随剪切速度的提高而有明显的下降（受温度影响较小）；其二：分子取向程度高而呈现较大的收缩率。 PP的加工温度在200-300左右较好，它有良好的热稳定性（分解温度为310），但高温下（270-300），长时间停留在炮筒中会有降解的可能。因PP的粘度随着剪切速度的提高有明显的降低，所以提高注射压力和注射速度会提高其流

10、动性，改善收缩变形和凹陷。模温宜控制在30-50范围内。PP熔体能穿越很窄的模具缝隙而出现披锋。PP在熔化过程中，要吸收大量的熔解热（比热较大），产品出模后比较烫。PP料加工时不需干燥，PP的收缩率和结晶度比PE低。 随着现代工业的发展，人们对PP材料的使用，不在拘泥于其本身的性能，往往通过与其他材料混合改性，得到满足人们需求的新材料。20世纪90年代以来世界汽车工业，特别是中国汽车工业不断发展，汽车产量持续增长。随着汽车普及率迅速提高，减轻车身质量、节能降耗及降低成本已成为汽车工业发展的主要目标之一。塑料因具有质轻、耐腐蚀、设计自由度大等特点在汽车上得到了广泛应用。聚丙烯(PP)是一种综合性

11、能优良、使用广泛的通用塑料，近几年在汽车上的应用剧增，这主要是由于PP成本低、易加工、热变形温度高，加之可循环利用等优点，已成为汽车用塑料增长最快的品种之一 随着汽车工业的发展，质轻、耐腐蚀、耐热、耐老化、抗冲击、刚性高的改性PP材料将越来越多地被采用，如今汽车上使用改性PP材料的零部件已十几种用改性PP制作的汽车保险杠是最具代表性的零部件，多以聚烯烃弹性体(POE)改性PP材料为主。国外已研制出多种汽车保险杠的专用料，我国对改性PP汽车保险杠专用料也进行了大量的研究工作，并取得一定的成效。 第1章 汽车保险杠PP改性材料国内外发展现状1.1 国内现状上世纪80年代中期以来，中国汽车工业，特别

12、是乘用车工业进入了一个全新的发展时期，加之国内经济持续增长，人们对汽车消费的需求也只渐增长。随着国内的汽车产量不断增长，档次的不断提高，对于汽车保险杠专用材料的国产化研究开发也进入了一个较快的发展时期。其中，PP汽车保险杠专用材料的研究开发是一个重点。中国汽车工业总公司对此很重视，在“汽车丁业2000年发展规划”中明确指出“把PP改性材料作为汽车工业需要重点发展的塑料品种之一，把研制、生产塑料保险杠、仪表板等作为汽车工业需要重点发展的零部件1。目前，PP汽车保险杠专用材料主要是以PP为主材，加入一定比例的橡胶或弹性体材料、无机填料、色母粒、助剂等经过混炼加工而成。燕山石油化工股份有限公司树脂应

13、用研究院研制成功适宜作为桑塔纳轿车PP保险杠专用料，该专用料达到了国外同类产品先进水平，已取代进口料在工业生产线上实施应用。该产品的某些性能甚至优于进口料，如流动性、拉伸强度、弯曲强度及弯曲模量等。表1-1给出了本专用料与荷兰DSM公司专用料性能的比较2。刘喜军等3以小本体PP为基料通过与共聚PP的CPP、聚烯烃弹性体POE、滑石粉以及其它助剂共改性制备汽车专用料。当PP：cPP：POE：滑石粉比例为30：35：15：20时再配以适量的偶联剂、氧合抗氧剂、降温母粒等，制得的共混料完全可以满足汽车保险杠性能要求。 表1-1 该专用料与荷兰DSM 公司的保险杠专用料性能比较项目 单位保险杠熔体流动

14、速率 拉伸届服强度断裂伸长率悬臂粱缺口冲击强度负载下热变形温度收缩率 GlOmin MPa% kJm2(045MPa)6193504795096 名称项目荷兰DSM公司 本专用产品MFR(230C50N)g(1Omin)-1拉伸强度MPa 断裂伸长率，弯曲强度MPa弯曲模量MPa冲击强度23J m l155258815.6686725.5l35l6852517.23727626.8表1-2 小本体PP共混改性保险杠专用料产品性能孙卫健 以PP、EPDM、CaCO 等为原料制成的保险杠专用材料拉伸强度、弯曲模量值均较高，材料成型流动性能良好，成型模缩率稳定，符合汽车保险杠材料及总的性能指标规定要

15、求。窦强等 向PP中加入0.1的p晶型成核剂，经过双螺杆挤出机造粒，制得p晶型PP。结果表明，p晶型PP的悬臂梁缺口冲击强度可达38 kJm ，力学性能指标达到汽车保险杠的要求。并通过注射时加入碳酸钙刚性粒子增韧母粒的方法，解决了p晶型PP模塑收缩率大和表面漆膜附着性差的缺点。张舜喜4 以PP为基体树脂，以EPR为增韧剂，辅以少量PF，通过交联改性，并添加一定量的刚性无机填料，制成超高冲击强度保险杠专用材料。在实际应用中，技术工艺容易掌握，生产工艺稳定。成型性能良好，产品外形尺寸稳定。同时，制品的主要技术质量合乎标准。马进等5则以PP为基体树脂、以一种新型聚烯烃为热塑性弹性体、乙烯一辛烯共聚物

16、POES为增韧剂、聚乙烯树脂为此辅助增韧剂、用处理过的CaCO 为无机增刚增韧填充剂通过动态微交联剂的动态微交联作用，制成了PP中高档汽车保险杠专用材料，性能达到相关指标的要求。赵文聘6采用国产设备、国产PP选择合适的工艺和先进的配方，完全可以生产出合格的富康轿车用保险杠料，达到进口料的标准。表1-3列出国内主要生产或研制单位可供制作汽车保险杠的PP材料的技术指标。表1-3国内汽车保险杠用PP材料的技术参数生产厂 国家对引 扬子公司 中科院 长 春 北京化工 进车型 YAZ-1 化学所 应化所 研究所的要求 密度（g/CM3） 0.87-0.92 0.91- 0.97 熔体流动速 4-7 2-

17、6 5-7 4-6 19率(g10min) 拉伸强度(MPa) 16 16-20 16.5-19 18-28 15-33伸长率(% ) 400 200-500 500 500-800 200-760弯曲强度(MPa) 22 17-21 19-24弹性模量(M/P) 800 600-900驶口冲击强 600 400-600 490-784度(Jm) 目前，同内PP保险杠专用材料的研究开发进入了一个较好的发展时期，取得了-定的研究和实用成果。但是仍旧存在一定问题：一方而是PP、增韧剂、色母料原材料的研究开发有待加强，因为目前许多周内汽车企业，特别是合资企业，这些原料很大程度上依赖进LI，故而加强这

18、一方面的研究开发力度，对于国内汽车二业的国产化程度有重要的影响；另一方面，政府、企业、高校应该形成一种良好的合作开发局面，各自担负其应有的责任，打破国外企业的技术垄断和封锁，开发出具有国际技术水准的专用材料，具有重要的作用。1.2国外状况国外对塑料汽车保险卡T的研究起步较早，60年代就已形成商品化生产规模，当时主要选材为Pu和PCABS合金。进入80年代后，由于PP改性材料具有价格便宜、设计自由度大、可注射成型、废料可同利用等优点，成为制作保险杠的白 选材料。近年来，随高分子合金、共混、复合、动态硫化、相容剂及共混理论与技术的发展，PP改性材料已不断适应各种汽车保险杠用材的要求，PP保险杠正在

19、逐步代替其它材料的保险 J，使用PP改性材料生产的保险杠已占7O 。欧洲保险杠材料大部分采用可注射成型的EPDM改性PP材料，9O年代初，欧洲约有85保险杠是用弹性PP制作，1995年提高到95。西欧1992年保险杠用PPEPDM量为1kt，1995年用量增加了1倍 。日本在塑料保险杠的JT发方而始终处于世界的前列。口本90年代大约80保杠用改性PP制成。日本室素公司开发了一系列用于汽车保险杠的高结晶PP。日本本幽CRX 汽车是世界上较早采用注射模塑法生产改性汽车保险杠的汽车。日产汽 车公司和三菱油化公司也研制了南PP嵌段共聚物、苯乙烯弹性体和聚烯烃系乙丙橡胶3种组分配成的新材料制作的保险杠。

20、用该体系生产的保险杠具有高刚性、耐冲击性、抗损伤并具有良好的光泽、弹性和涂装性。将保险杠装车后，在8knth受冲撞时可不碎裂，并具有复原的弹性。这种材料还具有装饰美观、可注射成型等特点。在性能方面与聚氨酯差不多，成本则减少1020。日本三井化学也研制了由PP嵌段共聚物、弹性体和滑石粉色目料配成的材料制成保险杠，综合性能良好。1991年，丰山汽车公司将纳水PP复合材料用于汽车前后保险杠，使原保险 厚度由4ram减至3mm，质量减轻约13。据报道，北美汽车工业TPO的使用量年增长率超过l0 ，2005年，TPO在北美埋料保险杠市场所占份额将达75 。而RIM聚氨酯和PCPBT则将下降到20和1。美

21、同GM公司在广泛采用 rPO取代RIM作保险杠。福特公司止逐步停用PCPBT保险杠。克莱斯勒公司长期以来一直使用TPO保险杠，并计划用TPO取代其它材料。PO在市场上所占份额持续上升的一个重要原因就是材料性能的改善。目前EPDMPP用于汽车保险杠是汽车T业发展趋势。同外一些公司开发了许多回收EPDMPP汽车保险杠的方法。如德国大众汽车公司采用先粉碎、清洗，然后再造粒及模塑的方法。这种方法简单可行、效率高。也有+些公司将回收的EPDMPP汽车保险杠先粉碎裂，然后用二甲苯作溶剂分离聚合物的方法生产EPDMPP。日本汽车公司则先除去保险杠涂料，然后再加工成新的汽车保险杠。再生的EP1)MPP汽车保险

22、杠与新生产的EPDMPP汽车保险杠一样，可装在汽车上使用。口本目前80 保险杠采用EPDMPP制造。欧洲汽车保险杠材料大多采 德国BASF的产品。表4列出了国外主要的生产或研制单位可供制作汽车保险杠的PP材料的技术 表1-4国外汽车保险杠用聚丙烯材料的技术指标 生产厂 阿莫可公司 蒙特爱迪生公司 三菱 三井Noble牌熔体流动速 2.5 3.6 1.7-2.2 10.0率(g10min) 拉伸强度(MPa) 26.09 23 15-33 15伸长率(% ) 200 500 200-760 500弯曲强度(MPa) 20.5 30 19-24 19热变形温度 (C) 98.8 108 64-98

23、 86驶口冲击强 600 400-600 490-784度(Jm) 第2章 改性本体聚丙烯汽车保险杠材料的研制2.1综述塑料应用于汽车工业主要是为了减轻汽车自重，从而节约能源，以及提高汽车的舒适性和安全性。随着汽车工业的发展，塑料在汽车上的用量已越来越多，以至成为衡量汽车行业技术水平高低的重要标志之一。汽车用塑料品种较多，但用量最大的是聚氨酯、ABS、聚丙烯(PP)等几种。PP可制作多种汽车零部件，例如：保险杠、保险杠护套、视镜护套、内装饰板、仪表板等，其中+保险杠、仪表板、蓄电池壳是最主要的零部件。但是，这些零部件绝大多数都不是纯PP制作的。因为纯PP虽然具有优良的刚性、伸长率、抗弯性、电绝

24、缘性，以及耐热、耐化学腐蚀等特点，但也存在耐候性差、低温性能差、热变形温度低、不耐磨、收缩率大、制品易变形等缺陷。在汽车这样的工作环境复杂、多变的条件下，是不能胜任的。只有将纯PP改性，制成多种牌号的改性料，才能做成胜任各自工作环境的零部件。PP的改性有两种方法，一是化学法，即丙烯单体在聚台过程中，引人乙烯单体与之共聚，成为共聚PP。此种方法，虽然对PP的抗冲击性能(特别是低温下的抗冲击性能)有提高，但对其他性能的改进并不大。此外，这种改性方法还存在工艺流程长，操作较困难，仅适用于溶液聚合法生产PP的工艺路线等缺陷。PP改性的第二种方法是物理方法，即将PP与增韧剂、填充剂、增强剂、稳定剂等添加

25、剂共混合经高温熔融、机械剪切混匀，从而达到改进PP性能的目的。此方法除了工艺简单，操作较易等优点外，最大特点是可以按人们的设计而达到目的。在汽车零部件中，保险杠对原材料的要求最为苛刻。它需要材料PP具有超高冲击强度、耐温性好、耐候性好、高流动性、足够的刚性等性能。均聚及共聚PP都达不到此要求，只有将PP采用物理改性后，其性能才有可能达到要求。22原料PP的选择丙烯单体聚台成PP的生产工艺有溶液法与本体法两种。溶液法可生产均聚PP，也可引人乙烯单体与丙烯单体共聚成共聚PP。本体法只能生产均聚PP。其中，以共聚PP质量最好，本体法生产的均聚PP质量最差。本体PP有分子量分布过宽、大块不溶物多、含氯

26、量高、酸臭味浓、贮存期短(保质期3个月)、后加工过程腐蚀设备等缺陷。但是，在我国PP生产装置中本体聚台法占有很大的比例，如1991年全国共生产PP50万t，粉料PP就占了20万t7。针对粉料PP来源丰富、价格相对便宜的优势，我们决定选用粉料PP改性研制汽车保险杠料。2.3 增韧剂的选择根据保险杠对原料PP的要求，国内外一些研制单位或生产厂家对改性PP提出了下列技术参数： 表2-1 国内企业参数生产厂 国家对引 扬子公司 中科院 长 春 北京化工 进车型 YAZ-1 化学所 应化所 研究所的要求 密度（g/CM3） 0.87-0.92 0.91- 0.97 熔体流动速 4-7 2-6 5-7 4

27、-6 19率(g10min) 拉伸强度(MPa) 16 16-20 16.5-19 18-28 15-33伸长率(% ) 400 200-500 500 500-800 200-760弯曲强度(MPa) 22 17-21 19-24弹性模量(M/P) 800 600-900驶口冲击强 600 400-600 490-784度(Jm) 表2-2 国外企业参数7-13 生产厂 阿莫可公司 蒙特爱迪生公司 三菱 三井Noble牌熔体流动速 2.5 3.6 1.7-2.2 10.0率(g10min) 拉伸强度(MPa) 26.09 23 15-33 15伸长率(% ) 200 500 200-760

28、500弯曲强度(MPa) 20.5 30 19-24 19热变形温度 (C) 98.8 108 64-98 86驶口冲击强 600 400-600 490-784度(Jm) 为使改性PP能达到表2-1、表2-2所列的技术指标要求，原料PP一定先要增韧。用于PP的增韧剂有多种，如乙丙橡胶(EPR)、天然橡胶、顺丁橡胶、聚异丁烯、SBS、EVA、丁基橡胶、聚乙烯(PE)等。为确保PP与增韧剂混台得好，即两者的相与相之间有最佳表面粘接，我们选择了EPR作为PP的增韧剂，同时适当添加了PE使其与EPR起增韧协同效应。增韧剂品种确定后，添加量是个必须解决的同题。按共混理论，共混物的特性以连续相为主要特性

29、，分散相呈次要特性。因此，选用EPR与PE的添加量决不能超过PP但又不能太少，否则起不到增韧目的。通过实验，我们认为EPR与PE的添加量在15 40 之间为好。2.4 交联改性从上面两个表格可以看出，适宜制作汽车保险杠的PP材料必须具有超高冲击强度，常温下在400Jm 以上，低温下在5oJm 以上。而均聚PP冲击强度常温下最高只能达到5oJm。经过增韧改性后，其冲击强度在常温下也只能达到90Jm左右。采用交联改性，vv增韧剂共混物产生了类似硫化橡胶的网状结构，冲击强度得到大幅度提高，可以达到保险杠所要求的超高冲击强度。PP增韧剂和交联改性，目前已工业化了的方法是有机过氧化物的化学交联方法。2.

30、4.1 有机过氧化物的化学交联改性适用于PP交联改性的有机过氧化物，有过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、25二甲基25一双叔丁过氧基己烷等。因为这些有机过氧化物半衰期的分解温度与PP的熔融温度相接近。这样，在PP的交联过程中，这些有机过氧化物才可能完全分解，不致于发生延缓PP交联时间，从而影响到PP增韧剂共混物最终产品的其它性能 有机过氧化物在对PP交联的同时、也会产生使PP降解的副反应，从而减弱了交联效果，降低了PV增韧剂共混物最终产品的冲击强度。为了抑制副反应，增进交联效果，需要掭加二乙烯基苯、乙烯基三乙氧基硅烷等作交联助剂组成交联体系。在交联体系作用下、PP增韧剂共混物的交联改性才会有较好

31、的效果。表7为我们采用有机过氧化物交联体系对vv增韧剂共混交联改性的试验数据。 表2-3 有机过氧化物交联体系实验数据项目 1 2 3 4 5MI（g/10min） 0.3 0.2 2.0 6.4 0.7冲击强度（J/m） 486.92 497.34 573.55 107.66 590.09从表2-3不难看出，尽管有机过氧化物的交联改性PP是目前较为成熟且已实现了工业化的方法，但在实际操作中，仍存在其工艺较难掌握，容易发生交联过度或交联不足现象。交联过度时，PP增韧剂共混物的冲击性能虽然能达到或接近指标要求，但其熔体流动速率低，流动性差，这对注成型保险杠制品的工艺是很不利的；交联不足时，其熔体

32、流动速率虽然高了，流动性好，但冲击性能却远远不能达到指标要求。此外，有机过氧化物交联体系还存在有机过氧化物易燃，甚至易爆、有毒，交联助剂易自聚、贮存周期短(只有3个月)，在注塑制品成型过程中产生恶臭味气体等缺陷。同时，为了增加PP增韧剂共混物最终制品的耐候性，需要添加抗氧剂，但抗氧剂与有机过氧化物的性质是互相抵触的。因此，这两种物质的适量添加也很难解决。2.4.2 非过氧化物的化学交联改性针对有机过氧化物交联体系的种种缺陷，我们探索了使用非过氧化物交联体系对vg增韧剂共混物交联改性的可能性。表2-4所列为采用非过氧化物交联体系对PP增韧剂共混物交联改性的试验数据。 表2-4 非过氧化物交联体系

33、实验数据项目 6 7 8 9 10MI（g/10min） 1.74 3.4 5.69 3.76 3.68冲击强度（J/m） 520.7 588.23 400.61 536.29 559.81很显然，采用非过氧化物交联体系对PP的交联改性，不仅可行，而且操作工艺容易掌握，所制得的超高冲击强度PP材料性能良好。此外，非过氧化物还有不易燃烧、不爆炸、低毒、气味小、来源丰富、价格便宜、交联过程中无副反应等优点。2.4.3 添加第4组分我们在以非过氧化物交联体系对PP增韧剂共混物进行交联改性，制取超高冲击强度PP材料的过程中，得到的共混物产品的热变形温度偏低，这是其刚性较差的缘故 增加刚性的方法有填充褙

34、石、碳酸钙、云母混合填充剂等无机填料，也可添加刚性高聚物。为了不影响或少影响PP材料的其他性能，我们以某些刚性物质作为第4组分添加，结果热变形温度得到提高超高冲击强度PP材料的研制终于获得成功。表9为我们研制的超高冲击强度PP材料的技术数据。表2-5超高冲击强度PP材料的技术参数项 目 测试方法 企业标准 实测数据密度（g/CM3） GB/T1033 0.89-0.93 0.92熔体流动速率 GB/T1033 3-7 6.2(g/10min) 拉伸强度(MPa) GB/T1040 15.7 19.2伸长率（%） GB/T1040 400 420弯曲强度（MPa） GB/T1042 15.7 2

35、5.1弹性模量(MPa) GB/T1042 588 911缺口冲击强度(J/m) GB/T1843 500 580 第3章 汽车零部件用聚丙烯塑料的开发3.1综述 随着世界汽车普及率的不断提高，汽车的舒适化、轻量化、低成本化成为当今汽车工业发展的主要目标，将塑料代替金属用于汽车制造是汽车工业实现以上目标的一个重要手段，因为与金属相比，塑料具有重量轻、耐腐蚀、隔热、设计灵活、易加工等优点。汽车制造业中越来越多的金属部件被塑料取代，车用塑料的使用已成为衡量汽车工业发展水平的标志之一 车用塑料的品种繁多，其中聚丙烯(PP)是最主要的品种之一。由于PP密度小，资源丰富、性能，价格比高，具有优良的耐热性

36、、耐化学腐蚀性及应力开裂性，易于成型和回收等特点，在汽车上得到广泛应用，尤其是近年来，随着共聚、合金化、共混、复合、动态硫化等改性技术的发展，PP改性品种激增高流动性、超高韧性、高刚性、耐热等高性能PP相继问世，促进了PP在汽车工业的应用与发展，PP在汽车上的应用越来越广泛，不论是在品种上和数量上，发展速度都相当快。目前国内外都在积极开发汽车用PP，领域相当广泛。.32 PP在汽车中的应用PP可用作多种汽车零部件，现在典型的乘用车中，PP塑料部件占60个。随着PP专用料制作水平的提高，PP在汽车上的应用交更加广泛。预计今后几年内，PP塑料汽车零部件将增至2OO多个。PP汽车零部件主要品种有：保

37、险杠、仪表板、门内饰板、空调器零部件、蓄电池外壳、冷却风扇、方向盘，其中前五种占全车PP用量的一半以上。3.2.1保险杠八十年代后，PP材料以其价格便宜、性能优异、可回收等特点成为制作保险杠的首选材料。日本的塑料保险杠开发处于民办领先水平，八十年代末，日本几乎所有的乘用车采用了以PP为主的塑料保险杠。日本九十年代大约80保险杠用改性PP制作，1995年提高到95。进入九十年代以来，随着汽车工业的飞速发展和人民生活水平的提高，各种新型、高档、豪华轿车进入了人们的工作和生活，人们对汽车外观的要求越来越高 由于保险杠既是机能件，又具有外装饰作用所以新型保险杠材料不仅应具有以往普通保险杠的耐冲击、高刚

38、性、耐热性、耐老化性等性能，而且还应有美丽的外观。塑料保险杠喷漆后可与车身颜色一致，且色泽鲜艳明亮，使汽车外观上更加具有整体感，还可掩盖塑料表面的色斑、花纹或刮伤等缺陷，此外，还可在耐候性、耐汽油性、耐化学品性、防水性等方面有所改善。目前，世界各国都在开发喷涂汽车保险杠，如何改善PP保险杠的喷涂性能已成为PP汽车保险杠专用料研究的重点。由于PP是非极性的高分子材料，表面张力低，而且结晶度高，化学稳定性好，因此与涂料的粘结性较差。为提高PP保险杠的喷涂性能，必须对其进行改性处理。PP保险杠的喷涂改性有两种方法：一是对保险杠进行表面处理，在其表面层形成极性基团，常用的表面处理方法有：表面化学浸蚀处

39、理、表面火焰处理、表面等离子处理、表面辐射反应处理、表面气体喷射处理、表面涂覆处理；二是对PP基础树脂进行改性，通过在PP高分子链上引入极性基团或在PP基础树脂中添加极性化台物，使PP极性化。所用的极性化合物主要有以下三大类：（1）PP接枝聚台物。日本聚烯烃公司14-15 在PPSEBStPOE滑石粉体系中添15的PP-g一甲基丙烯酸2-羟基乙酯，用于制作汽车保险杠或其它汽车内外零部件，具有高冲击强度和极好的涂覆性。孙宏斌通过在PP中添加极性物质和极性官能团，赋予了材料良好的涂饰性能，研制了2OOO型桑塔纳彩色保险杠用可涂饰PP合金 郑安呐等人以嵌段共聚丙烯和高密度聚乙烯为基础树脂，采用添加功

40、能化聚丙烯对基材进行改性和消除弱界面层相结合的方法提高其可漆性能，研制的可漆性汽车保险杠专用料具有高流动性、高冲击性以及良好的可漆性能，其各项性能指标为：一2O冲击强度898Jim，弯曲强度17MPa，拉伸强度202MPa弯曲模量613MPa，网格漆膜附着力2级。 PP接枝物中，PP-g-MAH最引人注目。相关的专利文献有许多，如文献lO一12。KRlIle，Kosukell 等人将两种不同接枝率的PPg-MAH同时加入PP中，极大地提高了PP的喷涂性，用该材料制成的汽车保险杠可直接喷涂，不需要使用底漆。(2)乙烯与a、口不饱和羧酸酯的二元或三元共聚物。日本油脂公司” 在共聚PP中加入5的(乙

41、烯丙烯酸乙酯)共聚物，PP的韧性和喷涂性同时得到改善，所成型的保险杠不用底漆，直接喷涂，其网格切割粘结力为100100。Asal，Kunihikoll 等人将(乙烯丙烯酸羟基乙酯甲基丙烯酸酯)三元共聚物与PP-g-MAH同时加入PP中，改善了PP保险杠的低温韧性和涂覆性，材料性能为：一2O下的lzod冲击强度760Jim，剥离强度890gcm，HDT(热变形温度)114。日本Asahi化学公司“ 在PP中加入(丙烯酸乙酯乙烯马来酸酐)三元共聚物和PPg NAH，这种保险杠材料的Izod冲击强度可达632Jtm，对聚氨酯油漆的网格切割牯结力为100100。(3)端羟基橡胶。端羟基橡胶的C-C长链

42、与PP相容，而且对PP有增韧作用，羟基为极性官能团，与油漆粘结性好因此在PP中加入羟基橡胶既可改善PP的喷涂性同时又可以提高PP的韧性。Kitagawa，Sad一80 在PPEPM体系中加入7份羟值为88的端羟基聚1，3丁二烯，其对聚氨酯油漆的网格切割粘结力为951100，如不添加端羟基聚1，3丁二烯，PPEPM对氨基油漆的网格切割粘结力为01100。Sobashima，Yoshihiroll在PPIEPR(丁二烯乙烯)共聚物体系中加入7份端羟基氢化聚丁二烯制备保险杠专用料，该材料具有良好的油漆牯结性、低温冲击韧性和耐候性。3.2.2 仪表板用PP同时具有高刚性和高韧性。所用的增韧剂有：乙丙胶

43、(EPR)、三元乙丙胶(EPDM)、丁基橡胶(BR)、丁苯胶(SBR)、苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和POE等。无机填料或增强材料有：滑石粉、云母和玻纤等。国外关于PP汽车仪表板专用料研究的报道很多。如Kinoshita，Akira 等人用100份共聚PP与6份SEKS、8份EPDM和25份经脂肪酸钙处理过的滑石粉的熔融共混物，制得了机械强度高、外观好、加工流动好的PP汽车仪表板专用料，其性能为无流痕光泽度45，弯曲模量2460MPa，Izod缺口冲击强度265Jtm。Kojl 0等人将65共聚PP与15乙烯一1一己烯共聚物和20的滑石粉一起混合挤出造粒，制得汽车仪表板用PP填充共混

44、料，该共混料硬度高(弯曲模量为OOMPa)，低温冲击韧性好(一30k0d缺口冲击强度47Jtm)。Sadatoshi，H丑_im “等人将30份PP、7O份EPDM、05 的N，N一问亚苯基双马来酰亚胺混合造粒，制得硫化EPDM，再将20份该硫化EPDM与24份PP、36份共聚PP，20份滑石粉共混造粒，制得低温韧性好、耐热、硬度高的PP共混物，可用于汽车仪表板。其性能为：k0d缺13冲击强度37Jm(JISK7110标准)，热变形温度为140oC(JISK7202标准)，洛氏硬度为79(JISK7202标准)。Satatoshi、Hajime 等人采用另一技术制得了冲击强度和硬度均满足汽车仪

45、表板要求，而且模塑周期短，外观好的PP共混改性料。该技术的要点是采用滑石粉和羟基硫酸镁两种无机物协同填充增强，EPR和乙烯1丁烯橡胶协同增韧。该材料的弯曲模量在2940MPa，缺口冲击强度225Jm，热变形温度为82 。玻纤增强PP由于易翘曲变形，所以不适合制作像汽车仪表板这样的大型汽车零配件，但在PP玻纤体系中加入另一些矿物，通过一定的化学结合，使PP、矿物分散均匀并结合良好得到的增强PP材料，不但尺寸稳定性好，而且模塑性好，经久耐用，可用于注塑汽车仪表板 l。Iehikawa，Shigeji 采用玻纤和矿物复合填充二步法，先将共聚PPg一丙烯酸与EPR熔融共混造粒，制得玻纤增强汽车仪表板专

46、用料，由于PP含有极性丙烯酸基团，改善了PP与无机物的相容性，该材料在机械强度、耐热性和翘曲性等方面都有所改善。Matsuno，Yoshio 等人以共聚PP接枝丙烯酸为基础树脂EPR为增韧剂，制得了30玻纤增强PP汽车仪表板专用料。该材料具有极高的刚性，弯曲强度达3430MPa。目前国内化工部北京化工研究院、燕山石化公司树脂研究所、扬子石化公司、安庆石公总厂、中国科学院化学研究所、岳阳石油化工总厂等单位也开展了此方面的工作，并推出了系列仪表板材料。晋西机器厂与北京化工研究院合作，研制出了玻璃纤维和云母复合增强仪表板专用料 HP-86-48，这种专用料的性能指标为：熔体流动速率35g10min，

47、热变形温度145156oC，拉伸强度343476MPa，断裂伸长率66 10_4，弯曲弹性模量282GPa，悬臂梁缺口冲击强度246384Jin，1990年初，该材料纳入化工部APD一122材料，作为大发微型汽车仪表板专用料 1。燕山石化公司树脂所研究了具有高冲击强度和高弯曲模量的硬而韧PPEPDM云母共混物，该复合材料的性能为：熔体流动速率895j10min；弯曲强度283iPa；弯曲模量2080MPa；缺13冲击强度134J，m，可用于注塑微型汽车的整体硬质仪表板和大型卡车的仪表面板。河北轻化工学院采用丙烯酸接枝PP(PP_ 从)和用硅烷作偶联剂处理云母的方法来制得汽车耐热刚性仪表板PPI

48、云母复合材料 。中国科学院化学研究所为奥托轿车的仪表板研制了填充30滑石粉的高填充聚丙烯复合材料合金(ATYB)。洛阳化工研究院采用PPF401粉料为基体树脂，线型SBS提高韧性，超细重质CaC03和滑石粉复合增强提高刚性和降低收缩率，另外添加适量降解剂和内外润滑剂制得具有流动性好、收缩率较低、冲击强度高的微型汽车仪表板专用料，制得的仪表板色泽均一、手感好、比重低 l。钱德基报道，仪表板在汽车部件中是突出的组合件，必须具有高的冲击强度和韧性，采用EPDM含量较高的抗冲改性的滑石粉增强PP，可用于轿车的仪表板，其表面质量良好，易成型加工 。化工部北京化工研究院开发的仪表板APD-121是以乙丙橡

49、胶、填料对聚丙烯进行改性的多相共混材料，具有优良的刚韧平衡性(弯曲模量20bLPa，冲击强度200Jm)，良好的加工成型性、低收缩率，可替代进口料制作夏利汽车仪表板。岳阳石油化工总厂研究院采用新型茂金属热塑性弹性体为增韧剂，滑石粉为填充剂，同时采用内、外润滑剂复合分散无机物技术，制得高韧性、高刚性PP汽车仪表板专用料 。3.2.3 空气调节系统零部件汽车空气调节系统零部件包括空调器风机外壳、空气滤清器外壳、暖风机加热箱体、空调蒸发器外壳和空气导流板等，根据材料的使用环境，要求材料具有低温韧性或高温刚性，不褪色等性能。日本Abe，Kazato 等人以PP和PA6为基础树脂，PP-g-MM-I和丙

50、烯酸丁酯一乙烯马来酸酐三元共聚物为相容剂，制得了汽车空气滤清器用PPPA6合金，该材料的韧性高，k0d缺13冲击强度41oJ，m(ASTMD256标准)，耐金属卤化物性能好。化工部南通合成材料实验厂以SBS、EPDM、CPE为复合增韧剂，滑石粉为无机填料，对PP进行共混改性，研制出PP汽车上空气滤清器专用料，该专用料具有很好的耐高低温性，用于桑塔纳轿车空气滤清器通过了12万公里寒热地区的跑车试验 J。任俊等人研制开发了滑石粉填充PP汽车空气调节系统壳体专用料PP6，该产品已成功试用在桑塔纳轿车空气调节系统壳体、屏蔽罩和齿轮罩，同时还可用于制作ISUAU等汽车的空气调节系统零部件。3.2.4发动

51、机冷却风扇汽车发动机冷却风扇主要使用增强尼龙和改性PP，由于PP的价格比尼龙便宜一半，因此大多数风扇由改性PP来制造。汽车风扇料应具有高刚性、高韧性、耐热及良好的成型加工性。填充或增强PP可满足汽车风扇的性能要求，国外各大PP树脂生产商如西德BASF,Hoechst、Bayer，英国IcI，美国Du Pont、Hercults、IneorNovmnont Cor、Cuf 0il、Areo chemil。日本三井油化、三菱化成、昭和电工和住友化学等公司都有商品化的改性PP汽车风扇料。苏州市塑料一厂研究了改性PP汽车发动机冷却风扇料，主要原料为均聚PPEPDM和玻璃纤维。宁波北仑汽车塑料风扇厂采用EPDMSBSHDPE协同增韧体系，玻纤或云母无机填料，复合抗氧剂对PP进行改性，研制了改性PP汽车风扇专用料 。齐鲁石化公司树脂加工应用研究所将弹性体与PP共混得到热塑性弹性体，然后再将橡胶与PP和玻璃纤维共混造粒，制得了PP汽车风扇专用料，其性能已达到一