改性聚丙烯在我国汽车制造业中的应用.pdf

中国石化!#年第$期（总第!%期）目前，用改性聚丙烯制造的汽车零件已多达几十种。工业发达国家每辆汽车所用的聚丙烯和改性聚丙烯已占汽车塑料!#，并且每年还以$#的速度增长。改性聚丙烯在汽车制造方面应用的状况目前，国内已开发和生产了数十种牌号的汽车用改性聚丙烯专用料。主要制件有：保险杠、仪表台板、门内板、冷却风扇叶、方向盘、散热器格栅、护风圈、杂物箱、挡泥板、蓄电池外壳等。汽车保险杠汽车保险杠是汽车重要的外饰件之一。在汽车发生碰撞时它起到吸收能量，减轻碰撞的安全作用；又起到外观装饰作用。同时，它又是在以改性聚丙烯制造的汽车部件中，最具有代表性的塑料零部件之一。我国汽车行业规定时速为%&公里时，保险杠不应被损坏。这就要求改性聚丙烯材料应具有耐冲击、韧性好的特点。由于我国各地气候温差变化很大，这就要求汽车保险杠材料要有良好的耐候性。普通的注射级聚丙烯简支梁冲击强 度 一 般 为!(!)千 焦*平 方 米（!+,）。为了提高它的冲击强度，通常是用-./、-.01、232或其它热塑性弹性体与.共混，特别是-.01与.结构相似，相容性较好，改性后的.冲击强度提高的幅度最大。北京化工研究院用-.01与.共混改性成功地研制出保险杠专用料，其简支梁冲击强度达到4!千焦*平方米5其它性能指标均达到国外同类产品的水平。该种专用料已大量地应用于夏丽轿车、桑塔纳轿车、中意松花江车的保险杠的生产。金陵石化公司研制的.*-./*6-共混增韧的改性聚丙烯保险杠专用料，常温下悬臂梁缺口冲击强度已达到)&千焦*平方米。经昆明、丹阳等有关厂家注塑保险杠实验证明，该种材料生产工艺平稳，保险杠脱模后，外行尺寸稳定。根据目前掌握的材料，国产改性聚丙烯汽车保险杠专用料的性能已达到国外同类产品的水平。目前，国内一些科研及生产单位已研制出高流动性、高冲击值聚丙烯料非常适合生产高档轿车保险杠。如：上海交通大学应用动态硫化技术研制出了橡塑共混的聚丙烯新型材料。江苏油田江都工程塑料厂应用聚烯烃弹性体（.7-）对.进行增韧改性，成功的生产出保险杠合金材料。国产（包括引进合资车型）各类中、高档轿车，经济轿车、轻卡、微型轿车保险杠专用料$&8已经国产化。汽车仪表台板汽车仪表台板是安装汽车各类仪表的支架，在驾驶室的前部。根据车!范忠庆改性聚丙烯在我国汽车制造业中的应用石油石化与汽车)$中国石化!#年第$期（总第!%期）石油石化与汽车的种类不同，可分主仪表板和副仪表板。目前，国外汽车仪表板主要是用!#塑料和改性聚丙烯制造。在我国，轿车、微型轿车、面包车和农用车的仪表台板是用改性聚丙烯生产的。中石化北京化工研究院应用$%&、滑石粉等材料与%共混，生产的!%&()*)仪表板专用料经天津国华塑料制品有限公司生产成仪表台板，大量地应用于中国一汽集团天津夏丽系列轿车，现已装车+,万辆。该种材料流动性好，冲击性能较高，制品的收缩率低。中石化洛阳石化总厂在%共混改性研究中，应用三元共混增韧体系。在%-.,)粒料和粉料的基础树脂中，加入增韧剂$%&、相容剂/&%$和成核剂等材料进行共混改性，生产出了汽车仪表板专用料。这种料具有表观性能好，力学性能能、流动性能优良，收缩率小等特点。冷却风扇叶作为冷却汽车发动机用的汽车风扇，一般要求在0.1234,2下能高速运转。其工作条件十分恶劣。所以，制造风扇叶的材料应具有较高的冲击强度和刚性，同时要具备良好的耐低温及耐高温性；还要有优良的耐氧性。塑料风扇具有噪音低、耐腐蚀、易加工、质量轻、生产成本低等优点。现在世界上先进汽车企业多用塑料材料生产冷却风扇。目前，国内塑料汽车风扇叶专用料有两个系列，即玻纤增强聚丙烯和增韧聚丙烯。最通用的玻纤增强方法是在均聚%或共聚%中加入*,536,5的玻璃纤维，再加入,7+5087,5的硅烷类或双马来酰亚胺类物质作为有机偶联剂。通过改性的聚丙烯，缺口冲击强度可达到938+千 焦:平 方 米（*62），热变形温 度 可 达 到8.,2 38;,2。中石化北京化工研究院应用中石化燕山石化公司生产的%866,，加入*,36,5玻纤，经双螺杆改性，生产的冷却风 叶 专 用 料 0*,、0*6,，分别通过了中国一汽长春汽车研究所和“中汽联”的鉴定。经黑龙江齐齐哈尔塑料二厂、黑龙江北安进发塑料制品有限公司应用:?，其它主要性能如：拉伸强度*.79%A弯曲强度6A弯曲模量6,7*%A断裂伸长率.45A硬度9B=.均已达到国外同类产品的水平。该种料已在广西玉柴机器股份有限公司应用。蓄电池外壳蓄电池是汽车重要能源部件。蓄电池外壳原用热固性塑料或硬橡胶生产。从环保的角度和降低生产成本观点出发，现在用热塑性塑料材料较多，其特点是：质量较好、成本低、成型加工容易、环境污染小、外行美观。目前，主要应用的材料有%、%CD、!#、%$等材料。由于%来源广泛，价格相对低廉，因此国外4+5蓄电池外壳是用改性%生产的。随着我国汽车制造业的迅速发展，蓄电池专用料的需求越来越大，每年有几万吨的市场。但是在着个市场上是“群雄并起，逐鹿中原”。改性聚丙烯的占有半壁江山。目前国内有兰州化工研究院、燕山石化公司树脂研究所、洛阳石化公司研究所、重庆化工研究所等单位从事这方面的研究工作。当前，国内蓄电池外壳专用料一般是用%与乙丙橡胶或$%&和#、B&%$共混改性而成。金陵石化公司一厂以聚丙烯粉料为原料，以$%=为主增韧剂，B&%$为辅增韧剂研制的蓄电池外壳专用料已达到上海大众桑塔纳轿车的指标要求。+E 中国石化!#年第$期（总第!%期）方向盘汽车方向盘是汽车的重要的部件。它不仅是起到一个操作手柄的作用，而且要在汽车行驶过程中发生时能起到吸收大部份冲击能量的作用，从而保障驾驶人员的安全。美国汽车安全标准!#$%&规定，汽车在以每%()*+,速度行驶时，当用-./的胸部模型冲击方向盘时产生的最大负荷应小于00.1。因此，要求生产方向盘的材料应具有较高的冲击强度及刚性，耐油、汗腐蚀，手感性要好。由于方向盘中有一个金属骨架，还要求材料有较好的与金属粘接性和耐应力开裂性；流动性和成型加工性要好。早期，汽车方向盘是用酚醛模塑料生产的。现在大多数产品用热塑性高分子材料生产。美国多用聚氨酯生产汽车方向盘，而日本多用改性聚丙烯生产。我国原用进口塑料材料生产方向盘，随着引进车型国产化率的不断提高，国产改性聚丙烯在重型、中行、轻行卡车；面包车、轿车、微行车等车型得到广泛的应用。分电器盖汽车分电器盖作为一种易损件，经常需要更换。它要求材料要阻燃、耐高温、绝缘性要好。传统的材料主要是采用酚醛塑料或234。用酚醛塑料生产的分电器盖，虽然原料价格较为便宜，但是因为酚醛树脂为热固型材料，起加工时间较长，产品成型率低，边角余料不能二次利用。阻燃增强234虽然有较好的电器性能和机械性能，但是价格较高，原材料来源较少。中石化北京化工研究院研制的阻燃增强聚丙烯具有较好的机械性能和电器性能，价格也比较便宜。用该种材料生产的(55发动机四缸分电器盖及六缸分电器盖已通过“一汽”长春汽车研究所的认证，其性能均符合要求。应用阻燃增强22生产的分电器盖与234和酚醛塑料生产的分电器盖相比，不仅产品性能相当，而且加工工艺性好，生产效率高，价格便宜，有较好的经济效益。其它产品水箱面罩是用26、$3$、高分子改性剂2和滑石粉对聚丙烯进行改性，现已用于载重车的水箱面罩。门内板是薄壁制品，要求材料流动性要好。现在一般是用弹性体、滑石粉对大熔融指数的22进行改性。这种材料已大量应用于经济行轿车、微型车之中。内装饰板是车顶内装饰板，要求外观美、价格低、质地刚柔适中。目前是用木粉高填充聚丙烯，这种料在中、高档轿车中的得到应用。应用改性聚丙烯生产的其它汽车塑料件还有：散热器罩、护风圈、大灯罩、门内板、暖风机壳、加油踏板、水箱面罩、转向机护套等。存在的问题改性聚丙烯的牌号混乱规格不全由于改性聚丙烯是由各个不同的科研单位、生产企业生产出来的，即使是同一产品，名称也不一致，牌号混乱。我国轿车制造技术是先后从德国日本、法国、美国、韩国等国家引进的，随之也引进了大批新规格的材料制品，如：高冲击值、高流动性共聚聚丙烯，聚丙烯弹性体等。但是，一些牌号国内还没有，仍需要进口。材料研究开发力度不够目前，国内已形成了以中科院化学所、中石化北京化工研究院、中科院长春应化所等科研院所大专院校为中心的塑料研究中心7但是到目前为止7我国还没石油石化与汽车8&中国石化!#年第$期（总第!%期）石油石化与汽车有一个高水平的汽车专用塑料研究中心。信息存储和交流较少，评定技术水平落后，标准不统一。产品重复开发现象严重，资源和人力浪费较大。生 产 企 业 技 术 水 平 差 别 较 大由于生产单位的技术力量、生产设备不一，生产出的汽车塑料制品质量差距较大，直接影响了汽车的质量。如某汽车厂生产的轻型卡车在库房存放!个月后，仪表板变形，保险杠退色。几点建议（）基础树脂生产企业应加大专用料的开发力度，特别是高熔融指数的共聚聚丙烯、耐冲击型聚丙烯。扩大其产量。从根本上扭转汽车用聚丙烯树脂大部分依靠进口的局面，也为聚丙烯改性奠定良好基础。（!）打破行业、行政界线，以国家级科研单位为基地，与全国几大汽车研究所联合，建立国家级汽车塑料研究开发中心。制定国家统一的检测标准，建立统一的汽车专用塑料牌号。追踪世界汽车塑料发展的新动向，明确材料的开放方向。尽量避免重复开发，减少浪费。（#）加强汽车塑料制品生产基地的建设。目前，汽车塑料制件加工厂多为乡镇企业，技术力量较薄弱，原料供应渠道不稳定，检测手段差，无法保证汽车塑料制品的质量。整车厂应指定专业定点厂供应原料。我国自上世纪$%年代中期开始对聚丙烯的改性进行研究。&%年代中期中科院化学所成立了聚合物材料科学与工程研究中心。北京化工研究院也成立了相应的研究室，并从西德(公司引进了国内第一条双镙杆挤出机生产线，并且成功的生产第一批玻纤增强聚丙烯工业化产品。改革开放!%多年以来，我国聚丙烯事业有了长足的发展，现在已有几十家大学、科研单位和生产企业从事聚丙烯改性的研究和生产。!%年聚丙烯的产量就达到#)万吨。其中中国石化集团公司生产了!*万吨，中国石油集团公司生产了&)万吨。但是存在着通用牌号多，专用料少；均聚产品多，共聚产品少；低容指数的产品多，高容指数的产品相对少的现象。虽然这种局面近年来有所改观，但基础树脂局限性，在某种情况下，还是影响了改性聚丙烯的发展，“皮之不存，毛将焉附”。总之，我国改性聚丙烯的发展水平与世界水平相比还是有一定的差距，在汽车领域中的应用总体水平不高，低水平重复研究较多，所用的助剂、试验方法、工艺技术路线以及研究开发的产品应用的领域基本都雷同。剖析仿制多，独立创新少。因此，应该把力量用于水平和档次的提高及新应用领域的开发上。根据国务院发展研究中心预测，!%)年我国汽车总需求量将达到+!*万辆，!%+年达到,#万辆，!%年达到&,%万辆。根据目前塑料在汽车制造方面应用的情况，有关方面预测出我国近%年汽车用塑料需求状况，!%+年需要$,万吨，!%需要!&-$万吨.!%+年需要)%$万吨。按目前世界平均水平，每辆汽车用聚丙烯制件占总塑料制件的!/计算，!%+年在将需要聚丙烯,万吨；!%年需要!$万吨；!%+年需要&+-+万吨。由此可见，随着我国汽车工业的蓬勃发展，改性聚丙烯在汽车制造业的应用将越来越广泛，市场也越来大。因此，改性塑料行业应与汽车行业紧密配合，将科研成果尽快的转化为工业产品，为我国汽车工业的发展服务。（本文图片由012345678452提供）,