隨著汽車工業的蓬勃發展, 製造汽車的各種原材料也迅速發展和更新換代, 越來越多的汽車零部件開始採用改性塑料替代金屬製件. 塑料在汽車上的應用已有近50年的曆史, 目前汽車用改性塑料的使用量已成為衡量汽車設計和製造水平高低的一個重要標誌, 塑料飾件的大量應用, 促進了汽車的減重節能, 提高了汽車的美觀舒適度.
PP以密度小, 性價比高, 具有優異的耐熱性能, 耐化學藥品腐蝕性, 剛性, 易於成型加工和回收利用等特性在汽車上得到了廣泛的應用. 近來更是有把汽車內飾和外裝材料統一到PP系列材料的趨勢. 由於高性能基礎樹脂的開發生產周期長, 投資巨大, 技術要求高, 且需要高精尖的整合先進綜合技術, 所以對現有PP樹脂需要進行更廣泛, 更有效, 更經濟, 更實用的改性.
延伸性, 機械的強度和抗斷裂性
無機填料和彈性體增韌增強改性PP主要是 '三高' . 是由 PP樹脂, 三元乙丙橡膠(EPDM)和乙烯-辛烯共聚物(POE)等增韌彈性體及滑石粉, 碳酸鈣等無機填料的複合物, 其主要用於汽車保險杠的注射成型, 且改性PP保險杠具有成本低, 質輕, 易塗裝, 可迴圈使用等優點.
滑石粉填充改性PP材料具有高剛性, 低熱膨脹係數和低收縮率, 且其抗化學腐蝕性能強, 尤其是經表面處理的滑石粉填充PP可有效改善PP的衝擊性能, 提高材料的模量和熱變形溫度.
玻璃纖維增強改性PP
玻璃纖維增強改性PP材料尤其是LGFPP材料在汽車部件上的研究與應用(如在前端模組, 儀錶板骨架, 車門模組等典型部件的應用)是多年來的研究熱點之一.
LGFPP製品指含有長度為10~ 25mm的玻璃纖維改性的PP複合材料經過注塑等工藝形成的三維結構. 10~ 25mm的長玻璃纖維增強聚合物相比普通4~ 7mm的短玻璃纖維增強聚合物具有更高的強度, 剛度, 韌性, 以及尺寸穩定性好, 翹曲度低等優勢. 此外, LGFPP材料比短玻璃纖維增強PP(GFPP)有著更好的抗蠕變性能, 即使經受100℃的高溫也不會產生明顯的蠕變.
與金屬材料和熱固性複合材料相比, LG-FPP的密度低, 相同部件的質量可減輕20%~ 50%;LGFPP能為設計人員提供更大的設計靈活性, 可成型形狀複雜的部件, 提高整合汽車零部件的能力, 節約模具成本(一般長玻璃纖維增強聚合物注塑模具的成本約為金屬衝壓模具成本的20%), 減少能耗(長玻璃纖維增強聚合物的生產能耗僅為鋼製品的60%~ 80%, 鋁製品的35%~ 50%), 簡化裝配工序. 汽車部件用礦物纖維增強PP的新產品, 具有強度高, 熱膨脹係數低, 耐高溫, 阻燃性能好, 低浮纖, 低翹曲, 低收縮 等特點.
發泡改性PP
PP發泡材料是通過提高PP的熔體強度, 從而提高發泡倍率而製成的低密度物質, 其具有質輕, 耐熱, 耐高溫等優點.
隨著汽車輕量化的發展, 選用PP發泡材料已成為汽車減重的重要途徑, 目前其在汽車內飾上的應用也越來越多, 其中PP發泡材料在各種汽車上的使用佔比為轎車佔45%, 卡車, 工程機械車佔20% , 客車, 商務車佔35%.
汽車用PP發泡材料主要為化學微發泡材料, 因為普通微發泡PP製品的表觀質量很不理想, 僅適合於需要表面覆皮的高端車, 不僅增加了製造成本, 也限制了PP發泡材料的推廣和應用;而化學微孔發泡是以熱塑性材料為基體, 化學發泡劑為氣源, 通過自鎖工藝使得氣體形成超臨界狀態, 注入模腔後氣體在擴散內壓的作用下, 使製品中間分布著直徑從十幾到幾十微米的封閉微孔泡, 且其理想的泡孔直徑應 <50μm ，但目前国内行业实际生产的微发泡PP的微泡孔直径约为80～350μm 。对于微孔发泡主要有注塑微发泡、吹塑微发泡和挤出微发泡等，注塑微发泡适用于各种汽车内外饰件，如车身门板、尾门、风道等;挤出微发泡适用于密封条、顶棚等;吹塑微发泡适用于汽车风管等。
利用微發泡技術可使PP製品的質量減少約10%~ 20% , 較傳統材料在部件上可實現最高50%的減重, 注射壓力降低約30%~ 50% , 鎖模力降低約20% , 迴圈周期減少10%~ 15%, 同時還能提高汽車的節能性, 較傳統材料可實現最高30%的節能, 並且能改善製品的翹曲變形性, 使產品和模具的設計更靈活.
在一些部件中, 如汽車風管, 風道, 還可實現隔熱, 降噪的效果, 減少後道工序的成本. 密 度 為0.06g/cm3的輻射交聯PP高發泡片材具有良好的力學性能, 作為汽車車頂, 可降低汽車的質量, 同時其還可用於汽車的內飾件, 有利於汽車的輕量化.
耐刮擦PP
相對於工程塑料來說, PP, 橡膠改性PP, 熱塑性聚烯烴和熱塑性彈性體等聚烯烴材料具有可回收, 質輕, 成本低的優勢, 因而被越來越多地應用於汽車以及其他領域, 然而聚烯烴材料的耐刮擦性能明顯較差, 而這一性能卻是儀錶板, 操控台和門板表皮等汽車內部應用部件的關鍵性能, 也是汽車外部應用部件, 全地形車輛(ATVs)的重要性能之一, 而且表面性能提高的聚烯烴能很好地代替金屬和工程塑料, 同時還有利於塗色, 因此積極尋找提高聚烯烴材料耐刮擦性能的解決方案十分重要. 通過添加塗層, 無機礦物和某些功能助劑可提高聚烯烴的耐刮擦性能, 例如添加耐刮擦劑可製備耐刮擦汽車內飾用PP複合材料.
汽車用改性PP的回收利用
塑料作為一種環保材料, 因其可塑性強, 質輕, 回收再利用率高等特性, 在汽車工業中的應用非常廣泛, 無論是內飾件, 外飾件還是功能性結構件, 都越來越多地用到了塑料. 我國汽車保有量達到1.75億輛, 對應用於汽車的塑料的粉碎再回收無疑變得越來越重要, 且汽車塑料的回收將會形成一個巨大的市場, 是一個前景廣闊的領域, 學術界和企業在這方面都有很多的研究和實踐.