我国汽车聚丙烯专用料研究与开发    □孙可华
    □孙可华　　采用塑料材料生产汽车部件是实现汽车轻量化、节能化主要方向之一。我国汽车工业的迅速崛起，有力地推动了汽车PP专用料的开发。汽车PP专用料中，除了大量开展保险杠、轮罩等用的增韧、增强合金的科研开发外，还进行了无机填料，如滑石粉、玻璃纤维、云母、硅灰石、BaSO4、CaCO3等填充PP复合材料的研究开发，我国汽车PP专用料正逐步实现国产化。    汽车保险杠
    汽车保险杠　　我国汽车保险杠PP专用料是开发较早的产品之一，近年来正在逐渐取代进口专用料。　　中国石化集团公司北京化工研究院是较早开展汽车用PP专用料科研开发的单位之一，先后为北京切诺基、天津大发、夏利、上海桑塔纳以及富康等车型配套研制了20多种专用料，有的已代替日本、荷兰、德国等的进口原料。　　1.保险杠专用料　　APB－121是北京化工研究院较早开发的夏利轿车保险杠PP专用料，各项性能指标达到或超过日本DTSM 5708－1专用料的指标。　　APS－123是北京化工研究院为上海大众汽车公司桑塔纳轿车提高塑料制件的国产化率，为江南模塑公司取代荷兰DSM 公司进口同类原料的需要而研制开发的保险杠专用料，是国家“八五”科技攻关项目。它是采用橡胶共混改性技术，以PP为主体，与三元乙丙橡胶（EPDM）共混，并加入抗氧、耐热、耐光等助剂，通过双螺杆配混挤出加工而成。产品质量全面达到德国大众汽车公司标准。该材料耐冲击性能好，耐候性能优异，热稳定性好，加工成型性能优良，已替代荷兰DSM 公司的进口料。　　中石化集团金陵石化公司化工一厂于1997通过技术鉴定的汽车PP保险杠专用料是以液相本体法PP粉料为基料，以乙丙橡胶为主要改性剂，采用非过氧化物为交联体系，并且加入刚性树脂，经双螺杆挤出造粒而成。产品的质量达到或超过国内外同类PP树脂水平。　　上海交通大学高分子材料研究所在研制高韧性、高流动性轿车用PP保险杠材料时，分别采用日本三井石化公司生产的无定形乙丙橡胶EPT 4045、美国Exxon公司生产的结晶性乙丙橡胶V7000、扬子石化公司生产的均聚PP F401以及HDPE 和多羟甲基叔丁基酚醛树脂等助剂，以不同配比制成专用PP，其力学性能测定结果表明，结晶性乙丙橡胶和无定形乙丙橡胶均能提高PP的韧性，但刚性下降。从冲击韧性分析，EPT 4045的用量超过25％以后不再提高反而有所下降，V7000 的冲击强度仍有一定程度上扬。同样用量的 V7000 弯曲强度明显高于 EPT 4045，从缺口裂纹分析，要达到无裂，EPT 4045添加量需40％， 而V7000只需30％，具有明显的价格优势。 在乙丙橡胶改性 PP 中加入HDPE，随着配比的增加，冲击强度和流动性有所提高，但刚性和弯曲强度明显下降。采用酚醛树脂硫化体系进行材料的动态硫化，韧性和拉伸断裂强度有明显提高，冲击断口裂纹明显减少，但熔体流动速率也明显下降，流动性的降低可以通过加入助剂来适当的调整。　　江苏墨田江都工程塑料厂研制聚烯烃弹性体（POE）增韧PP 用于汽车保险杠，采用的是道化学公司生产的Engage 8150 POE，PP 为扬子公司的均聚PP F401和燕山石化公司的共聚PP1340， 对比实验用的EPDM是日本三井油化公司生产EP33以及荷兰生产的过氧化物DCP  P40等。　　中科院长春应用化学所和吉林塑料一厂采用EPDM与PP共混，填加其他助剂和填料研制的增韧、增强PP汽车保险杠专用料，其性能达到或超过国际同类产品水平。　　吉林化学工业公司研究院以二元乙丙橡胶与PP共混改性，填加适当的填充剂、抗氧剂、改性剂等开发成功汽车保险杠专用料。其熔体指数可在4～16范围内任意调节，抗冲击强度提高了10倍。　　合肥汽车制造一分厂采用PP－PE嵌段共聚物(BPP)、 乙丙橡胶和HDPE共混，填加微细滑石粉增强及改性剂等研制开发的改性PP汽车专用料，有着良好的耐冲击性、刚性、拉伸和机械强度及尺寸稳定性。适用于汽车保险杠等外装饰材料，成为可喷涂的PP保险杠专用料。　　青岛化工学院与青岛塑料八厂合作，以日本三井公司EPDM为主增韧剂，以岳阳石化公司SBS为辅助增韧剂与齐鲁石化公司生产的PP 共混改性，以过氧化苯甲酰(BPO)为交联剂， 使共混材料的力学性能得到改善。通过加入适量的滑石粉，材料的弯曲强度能够得到保证。他们还研究了PP/EPDM/SBS的不同配比对共混材料性能的影响， 用此方法获得的材料能够满足汽车保险杠的技术指标。　　近年来，燕山石化公司树脂应用研究所采用本公司生产的共聚和均聚PP为基础树脂与EPDM共混，并加入自制的无机填料，研制出高性能的PP汽车保险杠专用料。经上海大众汽车有限公司桑塔纳轿车保险杠配套厂——江南模具塑化有限公司测试，其原料及制品性能达到国外同类产品水平，各项性能指标符合桑塔纳汽车的指标要求。　　中国科学院化学所对汽车PP专用料及其合金材料进行多方面的研究，取得了较多的科研成果。他们研究有五十铃轻型汽车、桑塔纳轿车和夏利轿车保险杠专用料，夏利轿车和奥拓轿车仪表板专用料，以及汽车门内衬、空气过滤器进气消声器壳体、座椅及靠背、轮罩等各种汽车部件专用料。　　2.可喷涂性PP汽车保险杠　　可喷涂性PP汽车保险杠是我国“九五”重点攻关项目之一。可喷涂性PP专用料在机械性能、耐光和耐候性能等方面有着更高的要求，是提高汽车整体美观性能的重要因素。　　可喷涂汽车保险杠较之色母粒着色制品有许多优点：容易实现不同亮度、不同装饰水平的各类颜色以及几类颜色之间的相互配合使用；金属或多重喷料的出现，可使这些塑料件同金属外壳有同样的颜色并带有光泽，这对汽车保险杠及外装饰是十分重要的；耐环境老化，耐抓挠，表面硬度可以由表面涂层来控制。　　生产可喷涂PP汽车保险杠的配方中均添加有极性材料，而这些极性材料大多是通过共聚获得。也有以熔融接枝方式获得极性材料的，但其极性材料的添加量一般较大。清华大学开发的方法是采用极性单体(甲基丙烯酸羟乙酯、 甲基丙烯酸缩水甘油酯等带有极性基团的单体)和共接枝单体进行多组分熔融接枝改性PP。 这一方法克服了传统的单组分熔融接枝改性中PP基材易发生降解、力学性能下降且极性单体接枝量不高的缺点，从而得到了一种具有高极性且力学性能优良的PP材料。将少量这一极性材料与PP、三元乙丙橡胶、聚乙烯共混，并添加相容剂及其他助剂，就可得到高流动性、高冲击性能且具有好的可喷涂性能的保险杠材料，其性能达到90年代国际先进水平。　　可喷涂性PP专用料的开发成功，说明我国汽车用PP专用料的研制达到一个新的水平。 近年来， 北京化工研究院成功地开发出桑塔纳2000轿车用可喷涂性PP保险杠和防护板专用材料，各项性能指标达到设计要求。上海石油化工股份有限公司研制的可喷涂性PP保险杠专用料的可喷涂性能也达到或超过进口同类专用料的性能。　　1999年华东理工大学主持研制，由上海延峰汽车饰件有限公司承担小试与中试的可喷涂性PP 保险杠专用料通过验收。 该材料与荷兰DSM公司进口产品相比，其力学性能、 加工性能以及收缩率与进口产品相当，其可喷涂性能明显优于进口产品。　　其他汽车PP专用料　　1.汽车仪表盘    北京化工研究院80年代研制的PP汽车仪表板专用料APD－122，是
    北京化工研究院80年代研制的PP汽车仪表板专用料APD－122，是为天津大发微型汽车厂研制的专用料, 性能指标达到日本大发汽车公司DTSM 551E－3水平，使天津大发微型车厂取代了进口材料。　　北京化工研究院“八五”攻关项目，夏利轿车仪表板APD－121材料及解放轻型车和EQ－153型汽车暖风机壳制件APHS－122和 APHS －123材料研究是为配合天津汽车工业总公司、 天津市微型汽车厂引进夏利轿车仪表板塑料制件和一汽解放轻型车、二汽EQ－153 型汽车暖风机壳制件国产化的需要而研制开发的。　　以上3种材料采用橡、塑、填料共混技术，以PP、橡胶、 填料及加工助剂通过双螺杆挤出机加工而成。关键技术是保证材料的刚性、韧性平衡、冲击性和耐热性，加工成型性和尺寸稳定性。产品质量和性能已得到使用单位认可，APD－121材料已达到日本大发汽车公司的标准，得到了天津汽车公司的认可，APHS－122和APHS－123分别满足一汽、二汽的要求，达到国外同类材料的水平。    2．空滤器和风扇
    2．空滤器和风扇    南通合成滤材实验厂开发一种汽车用耐低温增强聚丙烯MPP－220。
    南通合成滤材实验厂开发一种汽车用耐低温增强聚丙烯MPP－220。该材料主要为桑塔纳汽车空滤器外壳国产化而研制，    与德国VW44045PP6相当。制成的空滤器要求在40℃下保持24h不脆裂，150℃下保持700h不塌陷、不龟裂。MPP－220是一种无机矿物填充PP，为使树脂和填充物结合牢固，采用的PP关键技术有对无机物表面进行活化处理，处理剂的选择、时间、温度、转速是处理技术的关键。自制一种相容剂，能与填充剂结合又能与PP相容，改变两相界面结构形态。添加一种带有乙烯基的共聚物，使体系产生部分交联或形成IPN结构，从而提高了在150℃长期老化后的冲击强度。　　齐鲁石化公司树脂加工应用研究所研制的汽车风扇专用PP，是采用本公司生产的PP与进口橡胶、玻璃纤维和助剂共混改性，其刚性和韧性均达到我国第一汽车公司的技术指标。　　洛阳石化总厂研究所研制的汽车方向盘PP专用料，以过氧化物为引发剂，用马来酸酐对部分PP、SBS和EPDM进行接枝， 以改进各组分间的相密性，使材料中形成互贯网络，加低密度聚乙烯(LDPE)和多种无机增强剂与PP共混挤出制成汽车方向盘PP专用料，其韧性超过通用注塑PP的8倍，强度保持原PP的90％以上， 并增强材料对金属的粘结力。　　3．蓄电池外壳    PP蓄电池外壳专用料是除汽车保险杠专用料之外，我国近年研究
    PP蓄电池外壳专用料是除汽车保险杠专用料之外，我国近年研究较多的品种之一，石家庄塑料制品厂采用共聚PP、均聚PP、HDPE、弹性体、抗氧剂和紫外线吸收剂等共混改性，开发的产品冲击强度提高了7∏9倍。金陵石化公司也以小本体PP与乙丙橡胶和HDPE等共混开发出技术指标符合桑塔纳轿车要求的蓄电池专用料。　　燕山石化公司采用橡胶、PE、改性剂等与PP共混改性蓄电池壳专用料，技术指标超过美国同类产品Pro－fax7523专用料的指标。经蓄电池生产厂家使用，达到国家专业技术标准的要求。　　洛阳石化总厂研究所用EPDM、LLDPE、成核剂等与PP 共混改性，开发蓄电池PP专用料，熔融流动性好，密度适中，力学性能良好，成型收缩率低。　　4．内顶复合板材    中国科学院化学研究所开发研究的汽车内顶复合板材是采用高填
    中国科学院化学研究所开发研究的汽车内顶复合板材是采用高填充兼有高刚性、高韧性及高耐热性的聚丙烯复合材料合金为基板材料，与聚氨酯泡沫/无纺布片材采用在线复合工艺制成的。 中科院化学所与中外合资江苏集成装璜材料有限公司合作，首先试制了夏利轿车内顶PP复合板材，并获得了成功，基板厚2. 1mm ， 面积 2m2，重约5.04kg(替代台湾奇美公司ABS747)，改性PP材料价格可降低3000元/t。　　北京燕山石化公司树脂应用研究所通过实验选配出最佳配方，采用双波纹热切造粒法研制的PP发泡专用料制成的板材，发泡效果很好。所制专用料，经黑龙江双城包装材料厂及吉林塑料三厂进行发泡板材的成型试验表明，用此专用料制成的发泡材料用于发泡行业，可替代聚苯乙烯泡沫，可以降低生产成本，提高产品性能。用专用料制成的发泡板材可用于成型汽车的门内衬板，产品达到捷达轿车的要求。　　“九五”期间，北京燕山石油化工公司承担着国家汽车用PP基础树脂开发的攻关项目。基础树脂一般为共聚产品。PP基础树脂通过共混改性制成的PP共混合金材料,主要用于生产汽车保险杠、 仪表板、散热护棚、空气过滤器、冷却扇、汽车尾灯箱、仪表盘、方向盘及车门装饰和蓄电池等零部件。　　燕山石化公司在扩建的第二套4万t/a PP 装置中研制生产出能满足汽车、家电等领域8个品种牌号的共聚产品。1998 年底燕山石化公司的PP总生产能力达到35.5万t/a，成为我国最大的PP生产企业。 新建成的装置可生产50多个PP牌号，其中K9920及K9935是汽车用PP基础树脂，可直接用于生产汽车零部件。1998年11月燕山石化公司与日本三菱化学株式会社和丰田通商株式会社合资成立了北京聚菱燕塑料有限公司，以求发挥生产汽车专用料的优势，以其稳定的产品和高新技术占领市场。（全文完）