汽车工艺与材料AT&M
2018年第6期
摘要：介绍了新型低密度聚丙烯材料的力学性能，研究了低密度聚丙烯材料在汽车门板上的应用。结果表明，与现用材料比，门板的尺寸稳定性相当，质量减轻10%，耐刮擦性能显著提高，气味和TVOC 显著降低，门板的系统成本降低。
关键词：低密度聚丙烯轻量化
耐刮擦性能
散发性能
汽车内饰
中图分类号：U465
文献标识码：B
低密度聚丙烯材料在汽车内饰中的应用研究
安林林
赵海英
李雪
钟广亮
（北京汽车研究总院有限公司，北京101300）
作者简介：安林林（1985—），男，工程师，硕士学位，主要研究方向汽车非金属材料研究与应用。
1前言
聚丙烯由于具有密度小、性价比高、耐化学腐
蚀、耐应力开裂和便于回收利用等特点广泛应用于汽车零部件[1]。据统计，汽车用聚丙烯单车用量达到约57公斤，占整车用塑料的48%[2]
。随着汽车工业的飞速发展和汽车轻量化的要求，聚丙烯的用量将进一步增加。研究分析新型低密度PP+EP⁃DM-T5材料的力学性能和在汽车门板上的应用，讨论门板轻量化效果以及对门板耐刮擦性能和
挥发性能的影响。
2材料力学性能
汽车零部件常用聚丙烯材料为PP+EPDM-
T20，简单地将PP+EPDM-T20中的填料减少得到PP+EPDM-T5，材料的强度和模量降低，收缩率增大，致使注塑的产品强度和刚性下降，尺寸稳定性
下降，易引起产品表面产生缩痕等缺陷。新型PP+EPDM-T5是在体系中加入乙烯、丙烯、1-丁烯三元
嵌段共聚物和高性能的填料[3]，使材料的收缩率、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度与
3
材料在内饰门板中的应用及评价
3.1
外观及尺寸
使用新型PP+EPDM-T5材料代替现用的PP+
EPDM-T20材料生产某车型门板，无需重新开模，产品尺寸无任何差异，且满足检具和实车装配要求，产品尺寸稳定性较好，如图1所示，这是由于新型PP+EPDM-T5材料中加入了收缩率为1.0%～
性能8
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1.2%的乙烯、丙烯、1-丁烯三元嵌段共聚物替代了部分收缩率为1.6%～1.8%的聚丙烯，使得新型PP+EPDM-T5的收缩率为1.0%，与PP+EPDM-T20的收缩率相同。并且门板本体及附属零部件表面均无
缩痕等表面缺陷，满足产品外观要求。
3.2轻量化
使用新型PP+EPDM-T5材料生产门板系统，
包括门板本体和地图袋背板等20个零部件，共计6.5kg 。使用PP+EPDM-T20材料生产同样零部件的质量为7.3kg ，新型PP+EPDM-T5能减重0.8kg ，
实现减重10%。这是因为新型PP+EPDM-T5密度比PP+EPDM-T20低，制造同样的零部件质量更轻，具体质量见下表2。
3.3耐刮擦性能
汽车内饰塑料件在生产、装配和使用过程中易
发生碰撞而导致颜发白，影响产品外观。汽车内饰件应具备较好的耐刮擦性能以改善刮擦发白问题。
汽车内饰
目前汽车内饰的耐刮擦性能常采用十字划格试验来评价，即利用直径为1mm 的刮刀在内饰材料表面施加10N 的力，以1000mm/min 的速度，划成间隔为2mm 的至少（40×40）mm 的十字图形，通过分光测仪测试试验前后划痕亮度的变化ΔL 来表示，一般要求内饰塑料件的ΔL ≤1.5。内饰塑料件的耐刮擦性能与材料、纹理和颜具有强相关性，在纹理和颜确定后，提升内饰件的耐刮擦性能关键在材料。PP+EPDM-T20在刮擦过程中，填料在外力作用下暴露或被拉出基体，从而导致光在材料表面发生折射和散射，产生明显的光泽和明暗
的变化，这是材料耐划伤差的根本原因[4]。PP+EP⁃DM-T20材料的耐刮擦性能ΔL 一般都大于3.0，不符合汽车内饰耐刮擦性能要求。为改善PP+EP⁃DM-T20材料的耐刮擦性能通常都会在材料中添加硅酮、硅氧烷和芥酸酰胺等耐刮擦剂[5]，但是耐刮擦剂在提升材料耐刮擦性的同时会降低材料的
力学性能和恶化材料的气味[6]。新型PP+EPDM-T5试制的门板ΔL 为1.0，外观效果图2。在不添加任何耐刮擦剂的情况下就可以达到汽车耐刮擦的要求，这是由于新型PP+EPDM-T5材料中，体系中仅含有5%的填料，与PP+EPDM-T20相比，在相同力的作用下填料被暴露或被拉出材料基体的比例减少，光在材料表面因发生折射和散射导致的光泽和明暗变化较少，表现出较好的耐刮擦性能。
3.4散发性能
车内空气质量成为近年来的关注热点，汽车
内饰材料散发性能是决定车内空气质量的关键，汽车内饰材料的散发性能主要包括气味和TVOC 。在同一成型工艺条件下对PP+EPDM-T20和新型PP+EPDM-T5材料制造的门板进行散发性能试验，结果如图3、图4，新型PP+EPDM-T5材料的气味等级和TVOC 都低于PP+EPDM-T20材料，这是由于新型PP+EPDM-T5材料中填料含量少，配方中添加的润滑剂等小分子助剂含量少，使新型PP+EPDM-T5材料生产的门板气味和TVOC 降低，进而提升了车内空气质量。3.5
成本和其他
新型PP+EPDM-T5材料中填料的比例减少，在配方中需要添加特殊的乙烯、丙烯、1-丁烯三元嵌段共聚物和高性能填料，使单位质量的新型PP+EPDM-T5材料成本高于PP+EPDM-T20。但是由
图1新型PP+EPDM-T5
材料成型门板检具装配示意
新型PP+EPDM-T5门板ΔL ：
1.0
PP+EPDM-T20门板ΔL ：
5.0图2两种材料耐刮擦性能比较
9
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于新型PP+EPDM-T5材料密度较低，生产同样的门板使用新型PP+EPDM-T5材料减少，综合考虑降低了整个门板系统的材料成本，具体如下表3。
新型PP+EPDM-T5材料生产的门板同时也能满足门板其他性能要求，比如耐高温性能、耐低温性能、耐低温冲击性能、耐冷热交变循环性能、人
工老化性能和燃烧性能等。
4结束语
轻量、精致和环保已经成为汽车内饰的主要
发展趋势。单一的解决方案只能实现一个目标，往往还会引起成本增加。新型PP+EPDM-T5聚丙烯材料能够显著降低门板质量、提高门板耐刮擦性能和降低门板的散发性有机物含量，同时降低门板的系统成本，为汽车内饰高品质化提供新的材料选择。
参考文献：
[1]王鉴.改性聚丙烯材料在汽车零部件上的应用进展[J].炼油与化工,2011,22（6）:5-9.
[2]唐尧.改性塑料行业发展特征及其在汽车行业中的应用[J].国外塑料,2011,29（1）:43-45.
[3]侯智谋.低比重汽车保险杠聚丙烯复合材料的性能研究[J].广东化工,2014,41（5）:61-62.
[4]陈延安.耐划伤车用聚丙烯材料的研制及应用[J].工程塑料应用,2010,38（12）:52-54.
[5]孟成铭.汽车用耐刮擦改性聚丙烯的研制[J].工程塑料应用,2009,37（11）:13-15.
[6]余林华.低散发耐刮擦汽车内饰用聚丙烯复合材料的研制[J].工程塑料应用,2012,40（9）:9-12.
图3
两种材料门板气味性能比较
图4两种材料门板TVOC 比较
PP+EPDM-T20新型PP+EPDM-T5
543210
气味等级/级  4.5
3.5
PP+EPDM-T20新型PP+EPDM-T5
10008006004002000
T V O C /μg
940
630
项目
享，形成了许多个“信息孤岛”，未来我们将完善并拓展MES （制造执行系统）的功能，打通工业以太网与生产线上的PLC 、工控机的通信，实现单体设备、自动化生产系统间的互联互通和生产运行信息可视化，为智能工厂及未来的智能制造做准备。
参考文献：
[1]刘军.自动化在塑料加工中的应用[J].科技咨询导报,2007,（14）：88.
[2]张荣瀚，孙维.2015年.国家智能制造标准体系建设指南（2015年版）[S].北京：工业和信息化部，国家标准化管理委员会,2015.
[3]姚军.自动化生产数据采集在MES 系统中的运用[J].江西化工,2008,（12）:71.
[4]孙军，于善平，曹俊杰，等.PC3S 技术注塑模具制造[J].模具技术,2014,（6）:5.
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