汽车用改性聚丙烯材料新进展
吴三清
随着汽车工业的发展，环境要求、消费需求等不断的提高，加速
推动了塑料材料和加工技术的更新与发展，并对塑料零部件提出了轻
质、功能化、舒适性和安全性等诸多方面的要求。
汽车用塑料品种繁多，其中聚丙烯（PP）是最主要的品种之一。
由于PP密度小，性能／价格比高，同时具有优良的耐热、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，随着新型PP材料的不断问世，改性技术和新加工技术
的不断发展，PP改性品种大量增加，高流动性、高韧性、高刚性、透
明等PP改性材料不断出现，而且性能不断提升。当前，平均每辆汽车
上使用PP材料超过了40kg，占塑料使用量的1/3以上。
目前，在PP塑料汽车零部件中，使用量较大的品种主要有保险杠、
仪表板、车门内饰板和冷却风扇，这4种部件约占全车PP用量的一半，
材料性能的要求也各具代表性。
保险杠 （超高韧性制品）
20世纪80年代，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。目前，几乎所有的乘用车均采用了以
PP为主的塑料保险杠，一般采用注射成型工艺加工，通用的改性方法
是采用三元乙丙橡胶（EPDM）、聚烯烃（POE）等弹性体增韧、并添加
过氧化物以提高流动性，同时考虑到严格的耐气候要求和装饰要求进
行改性。由于保险杠既是功能件，又具有外装饰作用，所以新型保险
杠材料在提高韧性的同时，对产品的刚性也提出了更高的要求。
传统保险杠韧性的提高往往以刚性的降低为代价，因此，汽车保
险杠用改性PP具有较高的蠕变和热膨胀系数。在使用中，随着时间的
推移，保险杠与车身之间形成了较大的间隙，这不仅影响整车美观，
而且严重降低了保险杠的性能。针对这种现象，出现了零间隙保险杠
材料，要求材料在使用过程中不能出现下垂现象。分子量双峰分布的
PP具有这种性能优势，其中以巴塞尔（Basell）公司的Spherizone
生产工艺为代表，它结合了气相法和溶剂淤浆法2种工艺的优点，不
仅可以生产不同共聚单体含量和不同分子量分布的聚合物，而且在聚
合物颗粒成长的过程中，形成了洋葱形式的包裹体，综合性能更为优
异。同时，这种材料的制备，也是在反应釜内进行合金化和结构控制
的典型例子。
仪表板等车身内饰件 （综合性能制品）
汽车仪表板包括硬质和软质仪表板等品种。对于硬质仪表板材料，
国内外普通采用对PP进行弹性体增韧和无机填充增强的方法进行改
性，采用注射成型工艺加工，使汽车仪表板用PP材料同时具有高刚性
和高韧性。由于制品使用过程中受光热作用，因此还需要添加抗氧剂
和光稳定剂等助剂。对于软质仪表板，往往采用金属或PP、ABS等塑
料注射件作为硬质骨架，采用发泡聚氨酯作为缓冲层，PVC/ABS、搪塑
PVC或热塑性聚烯烃弹性体（TPO）作为软质表皮。
随着消费需求的提高，要求硬质仪表板制品有良好的表面质量和
抗划伤性能，其中抗划伤PP材料兼具优异的耐划伤性能和物理机械性
能，这将为改性PP材料在汽车内饰产品中提供新的应用机会，同时也
可替代其他工程塑料如ABS，也是内饰用改性PP材料的发展方向。目
前已有许多方法应用于生产，如提高材料流动性、提高基体材料与填
料的相容性、选用高结晶PP基料等。
近年来，车身内部的气味问题日益突出，对仪表板（包括其他车
身内饰件）用材料的选择越来越苛刻，降低塑料材料的气味成为国内
外的一个热点问题。由于PVC材料在制造过程中添加了大量的增塑剂
等助剂，增塑剂在使用过程中易挥发，从而导致汽车驾驶室气味大。
随着人们对驾乘舒适度的提高，PVC材料将采用其他塑料代替。热塑
性弹性体TPO可像热塑性塑料一样加工，常温下呈现橡胶弹性，具有
密度低、流动性好、价格便宜、容易回收、环保性好等优异的性能，
而且采用TPO作为仪表板表皮较PVC/ABS或搪塑PVC的气味小，因此
采用TPO代替PVC制造内饰件表皮将是今后的发展趋势。本田汽车公
司新型Civil车的仪表盘由Polyone Engineered Film公司提供TPO
材料，并准备在内饰件中逐步取代PVC。虽然采用TPO代替PVC是必
然的趋势，但需要克服TPO难深拉，在真空成型时不能满足仪表板复
杂轮廓的要求。为便于回收和解体方便，将软质仪表板各层材料均采
用PP材料，是值得关注的一种趋向，即骨架采用玻纤增强PP或GMT-PP
（玻璃纤维毡增强聚丙烯）材料，缓冲发泡层采用PP泡沫、表皮采用
TPO，由于各层均是PP类材料，因此界面性能优异，回收和解体方便。
发动机冷却风扇 （高耐热制品）
汽车发动机冷却风扇用改性PP材料应具有高刚性、高韧性、耐热
及良好的成型加工性，改性方法主要采用玻纤和弹性体协同增强增韧。
目前，由于发动机功率的不断提升，对于冷却效果提出了更高的要求，
风扇材料的耐热性也相应需要提高。虽然玻纤增强PA的刚性、强度和
耐热性较增强PP要高，但是由于价格原因，使增强PP仍具有相当大
的吸引力。进一步提高玻纤增强PP的刚性、强度和耐热性，成为增强
PP风扇材料发展的关键。在纤维增强材料中，为了更好地发挥纤维在
塑料中的增强作用，其长度必须大于一定的临界长度，当所用纤维长
度小于此临界长度时，该增强塑料受一定载荷，纤维会被拔出，纤维
的强度不能得到充分发挥。临界长度与具体的塑料品种有关，也与纤
维表面处理有一定的关系。玻纤增强PP的临界长度值为3.1mm，但在
普通短纤维增强塑料中，纤维长度一般只有0.2～0.6mm，所以其破坏
模式主要是纤维拔出。因此通过增加材料中的纤维长度，可以明显增
加材料的强度。由于长玻纤增强材料的刚性、强度和耐热性均优于短
切玻纤增强材料，长玻纤增强PP将是增强型PP的发展趋势。长玻纤
增强PP制品中的平均纤维长度为3～5mm，具有强度高、耐热性好等
优势，可替代短玻纤增强塑料和GMT材料，广泛应用于汽车结构件，
如汽车引擎罩、发动机冷却风扇等，近年来，国外一些大型厂家均推
出了长玻纤增强塑料，国内则缺少相应的产品。
其他制品
由于PP材料品种的不断增加，改性技术的提高，其使用范围逐渐
扩大。作为耐化学介质性能的容器类产品，例如蓄电池外壳、盛装各
类溶剂的容器等，使用改性共聚PP类材料已经成为共识。在吹塑部件
上，高熔体强度改性PP材料取代了传统上使用的PE类材料以后，耐
热性能明显提高。在地毯上，同原有的改性PVC地毯一样，采用TPO
片材生产在技术上已经完全成熟。传统的汽车线束使用PE、PVC等材
料作为绝缘用表皮材料，随着使用高共聚单体含量的PP，软质PP改
性材料以及TPO作为线束绝缘用表皮材料的优越性已经显示出来，其
耐高温性能特别优异。车身顶盖内饰板材则主要要求材料有较好的隔
热、吸音性能，因此往往采用泡沫等孔泡结构材料，同时还要求材料
在潮湿条件下具有抗微生物性能及高温下尺寸的稳定性，传统上采用
交联PE泡沫、PU泡沫、瓦塄纸板等，目前，以高融体强度PP生产的
PP发泡板材和蜂窝PP板材已开始进入这一领域，特别是采用物理发
泡的PP板材，具有较好的隔热、吸音性能，耐高温性和环保回收性，
但PP熔体强度低、结晶度高，发泡成型较为困难，今后须展开对发泡
PP材料的基础树脂、配方、工艺及设备等方面的研究。在复合成型软
内饰护板中，用木粉、天然纤维或废合成纤维增强PP，PP填充天然纤
维毡等环保材料制造内饰护板基板正在逐步得到应用。
PP材料的广泛使用，对于材料的回收利用有着重要意义，材料种
类的减少意味着回收更加方便，可优化设计回收材料性能。由于先进
PP材料的不断问世及性能更加优异的助剂的推出，使改性体系中用的
助剂量相应减少，满足了消费者对环境、安全、价格等方面提出的更
高要求。
国内生产的改性PP材料是从仿制开始，经过市场需求的反复调
整，现已基本满足了材料的要求。但是，在成型加工技术方面，特别
是装备水平，还远远落后于国外大型改性材料公司和制品生产厂家。
改性PP材料的关键在很大程度是基料的选择。由于国内的PP品
种少，可选择性低，因此很多改性材料生产厂家无法得到国内PP材料
供应商的技术支持。工业发达国家，改性材料厂家往往是那些大型的
原材料供应商，如巴塞耳、北欧化工等，但是国内却恰恰相反，大型
石化厂家的汽车专用PP牌号较少，这种现象应值得关注。随着汽车产
业的快速发展，PP材料使用量的不断增加，需要更新型高等级的PP
专用料作为基础材料。同时，高性能要求的汽车塑料产品需要先进的
工艺装备，生产装备的进步也是新型PP改性材料发展的关键。