汽车用聚丙烯专用料的研究进展

臧东晓王国菊杜新胜张霖

（1中国石油兰州石化公司研究院，兰州，730060 2 兰州石化公司炼油厂延迟焦化联合车间,兰州，730060）

汽车用聚丙烯专用料的研究进展

臧东晓1王国菊2杜新胜1张霖1

（1中国石油兰州石化公司研究院，兰州，730060 2 兰州石化公司炼油厂延迟焦化联合车间,兰州，730060）

综述了近年来我国汽车用聚丙烯专用料的研究进展，重点介绍了我国汽车用聚丙烯保险杠专用料、汽车仪表板专用料的最新研究现状，最后指出了我国汽车用聚丙烯专用料的发展方向。

聚丙烯; 保险杠; 仪表板; 专用料

1 引言

聚丙烯(PP)在汽车工业中的用途非常广泛，是汽车塑料中用量最大，增长最快的品种。聚丙烯在汽车工业中用量迅速增长是因为其密度小、价格低、性能好，可以满足汽车部件所要求的均衡弯曲强度和冲击强度，具有优异的均衡耐热性、刚性和耐冲击性，容易回收，解决环保问题也是聚丙烯迅速增长的一个原因[1－3]。

随着汽车工业的发展，特别是轿车向着轻量、高速、安全、节能、舒适、低成本的方向发展[4]，塑料在汽车材料中的地位日趋重要，汽车用改性PP专用料以它良好的加工性能、冲击性能、耐老化性能、及高强度、质轻等各种优点是汽车用塑料用量较大的一个品种。近几年，我国汽车行业取得长足发展。20l0年，中国汽车市场需求量将达800万辆，车用塑料需求量将达到720kt，且汽车部件的塑料比例逐年上升。聚丙烯树脂在制造汽车专用料中应用时间已久，其优异性能被用户接受，随着改性技术的提高，其应用量逐年递增[5－6]。

2 汽车专用料分类

2.1 保险杠专用料

塑料保险杠因具有一定的黏弹性，吸收冲击能量大，冲击力不大时易于复原等优势而越来越受欢迎。汽车保险杠是一种大型的汽车外装饰件，使用过程中会受到不同程度的外力作用和自然气候的影响，所以汽车保险杠尤其是中高档车用聚丙烯保险杠专用料要求更加严格；韧性与刚性的良好统一，以应对多种外力不同程度的作用；耐热耐老化性好以达到长期户外使用的要求；高的流动性用于满足复杂且流线的薄壁设计和装饰件的安装要求。其中聚丙烯保险杠已占塑料保险杠的70%，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。

赵文聘[7]等选择了EPDM、SBS、POE等几种弹性体作为PP的增韧荆试验，采用双螺杆挤出共混工艺，分析了各种改性剂对共混材料的性能影响，研究了生产工艺对材料性能的影响。试验表明EPDM和POE的增韧效果优于SBS，POE前期效果优于EPDM，当含量达到20%以上时，EPDM优于POE。

表1 国内汽车PP保险杠专用料的技术指标Table 1 Domestic automobile technical specifications of PP Bumper

马进[8]等采用双烷基过氧化物在短支链助交联剂的配合下，使乙丙二元共聚丙烯和长支链的乙一辛烯共聚物产生网状交联结构。β成核剂，接枝处理过的CaCO3母粒，在该体系中产生协作效应，保证专用料达到高中档聚丙烯汽车专用料要求。

王少君[9]等研究了不同增韧剂、填料、润滑刺、偶联剂及其用量对汽车保险杠专用料性能的影响。结果表明以聚丙烯(7760)为基体树脂，聚烯烃弹性体(8003)为增韧剂，滑石粉为填料制备的保险杠专用料，其悬臂梁缺口冲击强度达到40kJ/m ，弯曲弹性模量为1.46GPa，拉伸强度为19.8MPa，达到汽车保险杠专用料的性能指标，可替代同类进1:7产品。

陆秋欢[10]等通过调节原辅材料及成核剂等组分及加入量，可以控制聚丙烯PP保险杠专用料收缩率，使保险杠成型脱模容易，装车尺寸匹配。粗细填料配合使用可使PP收缩率控制在0.614%－0.940%，加入成核剂使PP收缩率由1.301%下降到1.138%，功能PP与成核剂协同使用，可使专用料收缩率由单独使用成核剂时的1.007%下降到0.931%。前后保险杠专用料和侧护板专用料的收缩率与进口专用料基本一致。

魏玉坤[11]等利用正交试验研究了多种PP常用光稳定剂UV944、UV770、UV327和抗氧剂B215互配使用情况，考察其对改性后保险杠料B的Izod缺口冲击强度、拉伸性能和弯曲性能的协同作用及其最佳互配使用量。由正交实验分析得到UV944、UV770、UV327和B215用量分别为0.5 、0.5 、0.2%和0.3时，可得到既可涂敷又耐候且符合生产要求的PP保险杠专用料。采用紫外光人工加速老化实验168h后，不添加稳定剂的保险杠料B的Izod缺口冲击强度、拉伸屈服强度和弯曲强度分别为0.9kJ/m、17MPa和10MPa，经一系列配方改性后的保险杠料B则分别为9－10kJ/m、35－40MPa和50－60MPa。

刘西文[12]等采用聚丙烯F401为基体树脂，热塑性弹性体POE为增韧剂，共聚PP(EPS30R)作辅助增韧剂，滑石粉作为增强填料，制得性能符合要求的汽车保险杠专用料。研究了POE、共聚PP的用量以及不同目数滑石粉对共混体系性能的影响。结果表明F401/EPs30R/P0E/滑石粉(2500目)质量比为60/20/15/5时，制得的共混料完全满足汽车保险杠专用料的要求。

2.2 仪表板专用料

汽车仪表板是一种薄壁、大体积、上面有很多安装仪表用的孔和洞、形状复杂的汽车零部件。近年来，随着高分子科学及其改性技术的进步，使用合金、共混和复合化的技术手段已可将通用大品种的聚烯烃塑料改性成物美价廉的聚烯烃工程塑料及其合金材料。汽车仪表板骨架专用料是填充增韧改性聚丙烯共混材料，它取代了传统的金属和玻璃钢材料，获得越来越广泛的应用[13]。

孙红涛[14]等研究了不同增韧剂、填料、偶联剂、交联剂4等助剂对仪表板专用料性能的影响，考查了专用料的结晶行为、微观结构、表现粘度与温度厦剪切速度的关系，采用ASTM标准和方法，测试了专用料的机械性能，均已迭到国内外同类产品的先进水平。

上海金发科技发展有限公司于2005年发明了一种高性能低气味汽车仪表板专用聚丙烯，其发明的高性能、低气味汽车仪表板专用聚丙烯材料的各项性能指标均达到或超过预定的要求，解决了材料刚性韧性很难平衡的缺点，同时解决了汽车行业对高布氏硬度和低气味材料的要求。材料在23℃下的弯曲模量达2400MPa时，悬臂梁缺口冲击强度仍可达42KJ/m以上；气味级别能够达到GM标准的6级以上，综合其他指标已经充分达到甚至超过汽车行业对仪表板材料性能的要求。

夏利轿车仪表板APD121材料及解放轻型车和EQ153型汽车暖风机壳制件APHS123和APHS122材料研究是国家“八五”科技攻关项目，采用橡、塑、填料共混技术路线，以聚丙烯、橡胶、填料及加工助剂通过双螺杆挤出机加工而成。这三种材料的配方，工艺，产品质量和性能已得到使用单位认可，为国内领先，APD121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，APHS122和APHS123分别满足一汽、二汽的要求，达到国外同类材料的水平。APD121材料已生产250多吨，装车4万辆以上，APHS122和APHS123已生产120吨，装车48万辆，使用效果很好，得到用户的认可，有较好的经济效益和社会效益。

谢刚[15]等以聚丙烯为基体树脂，热塑性丁苯橡胶(SBS)为主增韧剂，乙烯/醋酸乙烯共聚物(EVA)为辅助增韧剂，通过三元共混改性制备汽车仪表板专用料，并对改性的聚丙烯的材料的冲击强度、弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、断裂伸长率、收缩率、熔体流动速率进行测试。应用正交设计，确定了制备汽车仪表板专用料最佳配方。

表2 汽车仪表板专用料配方Table 2 the compound formula of automobile dashboard

表3 汽车仪表板专用料性能Table 3 the compound properties of automobile dashboard

3 结语

由于汽车的车种用途不同，在其塑料配件选材上有很大差别，为满足我国汽车工业飞速发展的需要，改变聚丙烯汽车专用料品种单一的局面，汽车企业及科研机构应共同努力开发包括汽车保险杠材料在内的汽车塑料专用材料，并提高其技术性能和实用性能，这是未来国内汽车塑料行业应该努力的方向。

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[2] 马进，曲国兴，等．动态微交联和成核工艺在聚丙烯保险杠专用料中的应用[J],塑料工业,2005,33(5)：259-262.

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[4] 钟明强.PP汽车保险杠材料的研究开发进展[J],上海塑料,2006,136(4)：39-42.

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[8] 马进,曲国兴,雷军庆,等.动态微交联和成核工艺在聚丙烯保险杠专用料中的应用[J],塑料工业,2005,33：259-262.

[9] 王少君,郭运华,李淑杰,等.高流动性、高刚性、耐冲击汽车保险杠专用料的研制[J],工程塑料应用,2006,34(10)：45-48.

[10] 陆秋欢,陶红.聚丙烯保险杠专用料收缩率控制[J],合成树脂及塑料,2007,24(5)：33-35.

[11] 魏玉坤,柯加良,胡伟.耐候性聚丙烯汽车保险杠的研究[J],化工新型材料,2007,35(9)：80-82.

[12] 刘西文,侯绍字,王重.POE改性PP/共聚PP汽车保险杠专用料的研究[J],塑料工业,2010,38(2)：72-75.

[13]王志华.填充聚丙烯塑料在汽车仪表板上的应用[J], 工程塑料应用,1994,22(2)：36-37.

[14]孙红涛,高晓傅,洪定一. 汽车仪表板专用聚丙烯料的研制[J], 中国塑料,1995,9(1)：43-46.

[15] 谢刚,李明强.PP/SBS/EVA三元共混改性制备汽车仪表板专用料的研究[J],橡塑技术与装备,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

臧东晓 (1966年～),女,助工,主要从事石油化工的研究。