改性聚丙烯汽车保险杠
高材0911 贾建明
行业现状
据有关资料介绍 , 1990 年世界每辆汽车平均用 PP 料 22. 5kg , 1995 年为 38kg ,1998 年达到 45kg 。 我国在汽车塑料化方面起步较晚 , 目前车用塑料 仅占整车质量的 5 %～ 6 % 。随着我国轿车工业的发 展及一些引进车型的大量投产 , 使国内车用塑料用量 平均水平提高到国外 80 年代中后期水平 。在车用塑料品种构成中 ,欧 洲和日本较为相近 , 主要以聚丙烯 ( PP) 为主 , 约占总 量的 28 % ,其中 80 %以上用于生产保险杠 。这不仅因 为 PP 成本低 , 更由于轻量化 、 可循环再用等独特优点。汽车塑料保险杠的发展与各国的立法及技术发展 有关 。美国在 1966 年公布了汽车安全法 ,规定当车速 为 5km/ h ( 现已提高到 8km/ h) 时 ,保障汽车安全构件 在汽车冲撞时不碎裂。由此在美国出现了用热塑性聚 氨酯 ( TPU ) 、 三元乙丙橡胶 ( EPDM ) 及反应注塑成型聚氨酯 ( R IM PU R ) 材料处理的金属保险杠 。欧洲许多国家也推出了类似的安全法规,规定车速2. 5km/ h时 ,保险杠不碎裂。国外许多塑料及汽车厂家都致力于汽车保险杠的 研究 。目前用作汽车保险杠的材料主要有 PP、PC 、 PC/ PBT 、 TPO 。
国外情况。
    近年来,随着PP复合技术和塑料成型加工技术的进展,使用 PP 改性材料生产的保险杠已占70 %。改性PP保险杠具有成本低、质量轻、可循环再用等优势 ,用量正逐渐增大 , 并正取代其他各种类型的保险杠。1976年 ,意大利菲亚特公司采用德国赫斯特公司聚丙烯与乙丙共聚物的共混料制作出世界上第一副保险杠,并使用在F IA T 126型小轿车上。此后 , PP 作 为一种物美价廉的新型通用塑料在汽车领域内广泛应用。日本在塑料保险杠的开发方面始终处于世界的前列 。日本本田 CR2X 型汽车是世界上较早采用注射模汽车前保险杠多少钱 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由 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 。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 8km/ h受冲撞时可不碎裂,并具有复原的弹性。
国内情况
我国聚丙烯在汽车工业中的应用起步较晚 ,远落后于发达国家,目前车用塑料仅占整车质量的 5 %～10%。近些年 ,我国引进了几条轿车生产线 , 其保险杠均为塑料保险杠。据估算 ,2000 年我国轿车产量将达 300万辆,车用塑料需求量为23.4 万吨 , 其中居首位   　的是 PP , 约为 5. 2 万吨 。在我国引进的车型中 , 如一汽奥迪 ,神龙富康 , 上海桑塔纳 、 帕萨特,天津夏利、北京切诺基和广州本田等 , 其保险杠都是由改性聚丙烯制成的。我国车用保险杠市场潜力巨大 , 所以国内许多汽车厂家和树脂研究开发机构在这方面做了许多工作。 目前 ,
国内生产保险杠料的方法大都采用均聚聚丙烯 或共聚 聚 丙 烯 , 然 后 加 入 过氧化物调节分子量 , 与 EPDM 共混挤出造粒 , 制得用于工业化生产的保险杠 专用料 。如中科院应化所采用 EPDM 为增韧剂 ,在原 料中加入二异丙苯类过氧化物 , 再使橡胶形成微交联结构 ,同时橡胶相与塑料相之间形成一定程度的共交联结构 ,材料的拉伸强度明显提高 。通过加入滑石粉 、 碳酸钙等无机填料 ,确保了材料的弯曲强度、热变形温度和硬度等指标不下降。国内研制聚丙烯保险杠材料的主要单位有 : 化工部北京化工研究院、中国科学院化学所、中国科学院长春应用化学所 、 扬子石化公司研究院 、 燕山石化公司 、 北京化工大学 、 金陵石化公司 ,清华大学等 。
聚丙烯汽车保险杠专用料 众所周知 ,聚丙烯是综合性能优良的一种通用塑料 ,但聚丙烯本身低温性能及抗冲击性能差、耐老化性 及尺寸稳定性差 ,难以满足汽车保险杠对材料性能的 苛刻要求 。因此 ,在汽车保险杠中使用的聚丙烯材料 均为改性聚丙烯。根据汽车行业对保险杠的要求,以及保险杠材料构成上的差异 ,PP 汽车保险杠专用料可以分成以下几个基本类型 。
聚丙烯与弹性体共混料 聚丙烯共混改性是用增容剂、增强剂、填充剂、偶联剂、 交联剂、熔体指数调节剂以及抗老化剂等与聚丙烯基料共混 ,使聚丙烯改性 ,大幅度提高其性能。采用各种合成橡胶和 PP 进行共混改善 PP 的低温韧性 ,是生产 PP 保险杠专用料的传统工艺 。目前国外还有用 SBS 、 SEBS ( 苯乙烯2乙烯2丁二烯2苯乙烯共聚物)、氢化 SBS 等增韧 ,或 EPDM 与SEBS、EPDM 与PE并用等。我国保险杠专用料则主要采用 PP/ EPDM 共混改性。影响共混料性能的主要因素有：基础树脂的平均分子量、分子量分布 、 共混料中各组分的比例和特征 , 以及对橡胶的交联处理等 。随着基础树脂平均分子量的提高 ,韧性将得以改善,但流动性会明显下降,从而给加工带来困难。解决途径有两个 : ( 1) 过氧化物热降解技术 目前认为比较理想的方法是采用过氧化物热降解技术 ,由分子量较高的基础树脂来制取所需的高流动 性材料 。用此技术生产的树脂 , 与具有相同熔体指数 的直接聚合技术合
成的树脂相比 ,分子量分布窄 、 加工 性能好 ( 不易翘曲) 、 刚性和低温耐冲击性能均较高 。我国制造保险杠的方法与此类似 。如化工部北京 EPDM 为增韧剂 , 添加无机填料和相容剂等 , 通过共 混法制成汽车保险杠专用料 。（2）动态硫化技术 动态硫化是对含有橡胶的橡塑共混料硫化的过 程 ,其中橡胶在高剪切条件下硫化 , 结果橡胶交联 , 同子链上方式的不同 ,不仅能获得韧性较好的产品 ,还能在一定范围内调整聚合物、共聚单体含量相同材料的 刚性与韧性之间的相对关系,从而获得所需性能的新材料。这种材料从微观结构看是PP和乙丙橡胶的混合物 ,即PP硬相中分散有高弹性EPDM颗粒 ,故被称 为 PP/ EPDM 型 “反应型共混料” 。德国巴斯夫公司的 Novolen 牌 “反应器共混料” 包括 2800jx 、 2900 HX 和 2900NCX 3 个牌号 。