聚双环戊二烯在重卡覆盖件上的应用

潘旭东

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

引言

汽车轻量化是降低汽车排放、提高燃油效率的最有效措施之一，是汽车技术发展上的一个关键方向。在轻量化要求的同时，汽车的可靠性、安全性、舒适性的要求也在提升。这就要求在汽车设计中采用各种新型的结构和材料，在减轻质量的同时保证其强度、刚度等各种性能的平衡。在这方面，聚双环戊二烯(简称PDCPD)材料密度小，具有高弹性模量、高冲击强度和较好的热稳定性，并有良好的涂装适应性。因此，在零部件轻量化方面有较大的贡献。

1 聚双环戊二烯（PDCPD）材料及成型工艺

聚双环戊二烯((polydicyclopentadiene，简称 PDCPD)是20世纪90年代后出现在国际市场的一种新型的高抗冲工程塑料，由双环戊二烯(DCPD)在Ziegler Natta催化体系下开环移位聚合得到的一种热固性高分子材料。其来源于乙烯裂解C5馏分中的单体双环戊二烯（DCPD），在催化剂的作用下，发生开环歧化聚合反应而制成的一种聚合物，其聚合原理如图1所示。

图1 PDCPD聚合原理

PDCPD制备工艺流程为：

PDCPD材料成形一般采用注射反应（RIM）工艺。能够在相对较低的温度条件和较低的成形压力下进行反应并成形，因此对于复杂、大型零部件的成形较为容易，并且成形后收缩变形较小。

2 聚双环戊二烯与玻璃钢、玻纤增强聚丙烯材料对比

玻璃钢一般是由不饱和聚酯树脂（UP）浸渍短切纤维（GF），经增稠后制成片状模塑料（SMC）。成型时，只需将合乎要求的 SMC片材裁剪成所需要的形状和层数，按一定要求叠合放置在模具中，按规定的工艺参数加温加压成型。

玻璃钢生产周期短，便于汽车改型，投资效益好；质量较轻，节约燃油；设计自由；制件整体性好，零件数量少；耐用性和隔热性好。但 SMC不可回收，污染环境；一次性投资往往高于对应的钢质件。

玻璃纤维增强聚丙烯（GFRPP）是在原有 PP的基础上加入玻纤和其他助剂，从而提高材料的使用范围。

LFT—PP（长玻纤PP）在汽车行业中主要用于前面罩、仪表板骨架、蓄电池托架、座椅骨架、轿车前端模块、保险杠、行李架、备胎盘、挡泥板、风扇叶片、发动机底盘、车顶棚衬架等。

聚双环戊二烯与玻璃钢、玻纤增强聚丙烯材料性能对比如表1。

表1 聚双环戊二烯与玻璃钢、玻纤增强聚丙烯材料性能对比

2.1 轻量化

由于PDCPD材料密度小，具有一定的强度及韧性，所以，在零部件轻量化方面有较大的贡献。以我公司生产的某车型前面罩为例，材料使用SMC，实际重量为16.1kg，改用PDCPD后，理论重量为9.1kg，减重约44%；由于PDCPD比 SMC具有更好的韧性，所以制品可以更薄，实际重量8.6kg，实际减重约46%。材料使用PP-LFT30，理论重量9.6kg，减重约40%。

2.2 成型工艺

PDCPD成形工艺为 RIM，反应速度快、生产效率高，一般情况下成形5-10min/件；比SMC模压成形时间少一倍。同时PDCPD可低温低压成形，所以模具结构简单，模具费用仅为PP-LFT30的30%左右，可大幅度降低成本。

2.3 表面质量

PDCPD内外表面均需进行涂装防护，成型时使用锻铝模具可达到镜面效果，一般涂装前不需对表面进行处理；SMC一般涂装前需对零件表面进行打磨；而 PP-LFT30可直接成型黑色零件（不喷漆），若涂装则需对零件表面进行特殊处理以增加涂层附着力。

3 成本对比分析

以我公司生产的某车型前面罩为例，分别采用聚双环戊二烯、玻璃钢与玻纤增强聚丙烯进行成本分析，见表2。

表2 聚双环戊二烯与玻璃钢、玻纤增强聚丙烯零件成本对比表

根据以上成本对比分析，可以得出：

PDCPD和PP-LFT30制品价格高于SMC制品的价格，分别约为 23%和 25%。以某车型前面罩为例，PDCPD和PP-LFT30制件较SMC制件的价格高出约49元/件和54元/件。

其次，PDCPD 涂装前不需对表面进行处理，但内外表面均需进行涂装防护，无表面处理成本，但涂装成本稍高；而 SMC涂装前需仔细打磨涂装面，工作环境差，污染大，成本高；PP-LFT30可以做成黑色免喷漆件，但如果需要喷涂改色，则需对零件表面进行特殊处理，采用特殊底漆，涂装成本高。

此外，PDCPD材料所使用的原材料双环戊二烯（DCPD）依赖进口，并随着石油价格的波动、以及人民币汇率的变化而变化，所以原材料来源及价格是制约其推广应用的主要因素。

4 结束语

PDCPD作为一种新型塑料材料，在韧性、抗老化性能等方面的优势，可作为轻量化材料在汽车内、外饰零部件上替代玻璃钢SMC材料应用。

目前我公司已经开始试用PDCPD制造的零部件主要有：前面罩、扰流板、导流罩等大型覆盖件。但由于其强度较低，不适宜用作结构件、支撑件等零部件。