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聚丙烯PP質輕、結晶度高、易加工，耐腐蝕、抗沖擊強度、 抗撓曲性以及電絕緣性好，已經成為汽車零部件使用最多的塑料材料之一，約占車用塑料的37%。 聚丙烯PP主要應用于汽車內飾件、外飾件和功能鍵，如儀表盤、門護板、保險杠等，其中內飾占比為55%。 由于聚丙烯PP材料的收縮率大、尺寸穩定性差，容易產生翹曲變形，低溫易脆、韌性差、耐光熱老化性差，必須進行改性處理。改性的聚丙烯PP具備優良的力學性能，可代替工程塑料、金屬、熱固性樹脂使用。 01性能優勢 PP聚丙烯在強度、剛性、硬度、耐熱性方面優于聚乙烯；可在100 溫度下正常使用，尺寸穩定性、熱穩定性、力學性能、抗沖擊性、機械性質強，化學穩定性良好，不受濕度影響。 聚丙烯外觀透明輕便，密度0.89~0.91 g/cm3，是目前塑料中最輕的品種之一。因此，用聚丙烯代替傳統的金屬材料可以進一步降低重量。 另外，由于近年來聚丙烯改性技術的發展，聚丙烯在汽車工業的發展中占有絕對優勢。 02環境保護優勢 聚丙烯是無毒、無味、無臭的乳白色透明的高結晶聚合物，是環保材質。 聚丙烯不僅可回收利用，而且聚丙烯主鏈含有叔碳原子，在高溫和氧化作用下可以發生分子鏈的降解反應，使聚丙烯具有降解特性，大大減少了白色污染帶來的環境問題。 03成本優勢 聚丙烯的生產原料來源途徑多樣，主要有油、煤、甲醇、丙烯等。煤制聚丙烯是目前聚丙烯中增長最快的原料來源方式之一。由于我國煤炭資源豐富，煤炭價格相對穩定，煤炭生產聚丙烯成本波動小。同時，聚丙烯加工成型方便，生產工藝簡單，其生產成本遠低于現有其他塑料材料。 聚丙烯有很多優點，但缺點也非常明顯。 PP分子鏈上的甲基會增加分子鏈的剛性，降低PP的沖擊性能，特別是低溫韌性； PP作為非極性聚合物，與極性樹脂、無機填料相容性差，親水性、染色性、防靜電性、粘接性差； 收縮率大則產品尺寸穩定性差、耐老化降解性能差，聚丙烯作為常用的通用型塑料，具有耐高溫性能差、耐油性差等缺點。 這些缺點嚴重束縛了聚丙烯在復雜工況、多樣性要求較高的車用功能部件上的使用，需要通過比內飾要求更高更復雜的改性技術來改善缺點、提高性能，擴大改性PP在車用功能部件上的使用。 薄壁化、微發泡、低臭氣、高強度、低密度等是當前汽車聚丙烯材料亟待解決的技術問題和未來的主要發展方向。 04工程化發展趨勢 薄壁化 一般薄壁制品的尺寸為壁厚小于1mm，表面積超過50cm2；或者縱橫比超過100 (或150 )時，由于型腔的空間尺寸嚴格，因此在注塑下容易發生大的收縮。 林友平等采用氫調法制備高熔體流動速率PP薄壁注塑專用料，該產品彎曲模量1600MPa以上，滿足客戶設計指標和加工要求，已規?；a。Keisuke等探討了薄壁PP零件注射技術與性能的關系，有助于PP分子在較低注射速度下取向，薄壁制品可獲得較高的斷裂韌性。徐冰系統分析了長纖維增強PP ) LGFPP )薄壁塑件不同部位的玻璃纖維結構和性能。 在型腔填充過程中，熔融PP流動性強于玻璃纖維，遠于澆口的端部和模具端部溫度較低，PP迅速冷卻，但玻璃纖維通過不斷更新的熔融凝聚，含量提高。另外，遠于澆口的玻璃纖維由于工藝的成長而發生較多的折損，保持長度降低，近于澆口的端部由于長時間的保壓，玻璃纖維長度也明顯受損。中部有最長的玻璃纖維保持長度，這部分玻璃纖維在熔體高速流動的作用下高度定向，抗拉強度最強。 微發泡技術 陳明等綜述了微發泡PP材料的改性研究，PP的半晶相結構和低熔體強度使其發泡性惡化，引入均勻分布的其他顆粒，在基體內起異相核點作用，形成良好的分散，增大熔體強度，兩者協同促進PP發泡。 Wang等人使用纖維素納米纖維( CNFs )改善PP的發泡性，細小的纖維結構誘導PP結晶溫度上升，形成多個微晶成核位點，熔體粘彈性增強，防止纖維素破裂合并，添加5質量%的CNFs時發泡。 陳明等深入探討了熱塑性彈性體( POE )對PP微發泡材料綜合性能的影響。POE粒子在基體中提供了有效的異相核點，形成大量微晶，添加質量分數10%時發泡均勻，單元平均直徑約60m。此外，POE與PP分子鏈相容性好，相互纏繞形成良好有序的網絡結構，材料松弛時間延長，熔體粘彈性明顯提高，可為發泡提供有利條件。 低氣味 雖然多通過添加助劑來提高PP性能，但由于助劑固有的揮發性，產品不能滿足氣味指標的要求。 余林華采用抗劃傷劑V-Si4042復配氣味吸附劑PY88TQ制備汽車內飾用PP材料。V-Si4042的主要成分是聚硅氧烷，可以在材料表面形成潤滑層，降低表面摩擦系數。單獨添加質量分數1.5%的V-Si4042時， PP無法識別劃痕，顯示出優異的耐劃痕性，但氣味和揮發性有機化合物( VOC )的釋放等急劇上升。添加質量分數為1.0%的PY88TQ，其三維多孔結構經表面活化處理可分解或形成螯合氣味小的分子基團。屆時，PP同時滿足良好的抗劃傷性和低發散性要求，成功推廣到一汽大眾、通用福特等車型。 Brodzik檢測了三種不同汽車內飾部件(遮陽板、車頂襯里和手制動桿罩)的VOC排放，各部件單獨測試的VOC濃度均高于整車測試條件的結果，材料之間存在協同吸附作用，且李秀峻等研究了汽車工業常用螺桿擠出雙真空脫揮法的有效性。PP熔體與揮發性有機物“吸附-分析”平衡，進而需要通過延長高溫烘烤時間來降低材料VOC。分子鏈在高溫下運動加劇，自由體積擴大，熔體粘度降低，有利于揮發物的擴散釋放。130 焙燒4小時后材料VOC含量降至7768g/m3，滿足汽車零部件對PP材料低揮發的要求。 纖維增強 由于玻璃纖維表面的PP分子鏈通過熱應力而取向，且玻璃纖維向PP提供的成核表面，PP的結晶成核屏障都降低，因此PP首先在玻璃纖維表面生長成核結晶，但遠離玻璃纖維的基體的能量屏障高，因此隨著沮喪度的降低，玻璃纖維表面的晶體繼續生長，遠離玻璃纖維的基體在達到一定的沮喪度后開始核晶體生長。 華東理工大學崔新宇等人就玻璃纖維強化PP結晶化行為的研究進行了說明。因此，玻璃纖維增強PP復合體系的結晶過程變得復雜，界面可能出現異常的結晶形態界面橫晶，橫晶的出現會改變復合體系的界面結構，嚴重影響界面的應力傳遞和斷裂行為。 高兼容性 PP系聚烯烴具有非極性晶型的線狀結構，由于其表面活性低，難以表面印刷、涂裝、粘接，也難以與極性系高分子化合物相容。另外，PP熔點低、熱變形溫度低、抗蠕變性差、尺寸穩定性差等缺陷限制了其作為工程結構材料的應用。通過接枝反應在高分子鏈中引入極性基團，改善聚烯烴的粘合性和與其他材料的相容性，已成為當前聚烯烴改性研究的重要方向之一。 添加成核劑 成核劑對PP的結晶行為有明顯影響，許多物質可作為PP的成核劑。當然，成核效果因成核劑而異。添加成核劑促進PP結晶加速、晶核結構細化和性能提高，是最近發展起來的使PP高性能、高透明化的簡單有效的方法。從機理上看，成核劑通過改變PP的結晶形態來影響其物理力學性能，因此添加成核劑的PP具有高拉伸強度、模量、熱變形溫度、硬度和透明性。 058家車用改性聚丙烯塑料生產企業盤點 ? 金發科技 主要客戶：大眾、上海通用、雪鐵龍、長安福特、三菱、廣汽豐田、華晨汽車、東風本田、東風日產、比亞迪、奇瑞、小鵬汽車等。 網址： ? 上海普利特復合材料股份 主要客戶：寶馬、奔馳等歐系車企；通用、福特和克萊斯勒等北美三大車企；上汽大眾、上汽通用、一汽大眾、長安福特、東風日產、廣汽豐田等合資車企；吉利汽車、上海汽車、長城汽車、長安汽車、比亞迪、廣汽汽車、奇瑞汽車等自主品牌車企。
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