聚丙烯改性技术及在汽车领域的应用手摇油泵

聚丙烯改性技术及在汽车领域的应用

聚丙烯改性技术及在汽车领域的应用 2011年12月04日 来源： 一、聚丙烯改性技术聚丙烯的主要缺点有二个，一是收缩率大，并由此而导致制品尺寸稳定性差，容易产生翘曲变形，二是低温易脆断。当然同传统工程塑料相比还存在模量低，耐热性差及耐光、热老化性能差等缺点。围绕这些缺点，科学家们从聚合改性，共混改性两条路线入手，经过不懈的努力在上世纪八十年代中期终于取得了突破性的进展。 图1展示了聚丙烯材料的技术发展趋势。如图所示，从均聚丙烯发展到无规乙丙共聚，乙丙嵌段共聚，伴随着催化剂的不断进步，可以合成出耐冲击聚丙烯，以及用反应釜制造（Reactor-made）和催化合金（Catalloy）技术可以在反应釜中直接合成出乙丙橡胶含量高达35%，橡胶平均粒径在0.5微米以下的超高韧性聚丙烯，并已推进至商业化生产阶段。尤其是金属茂催化剂的问世，将烯烃聚合技术推向了一个崭新的阶段。如美国Dow化学公司八十年代末推向商业化的POE热塑弹性体就是一个典型的例子。

图1 按照冲击韧性和刚性分类的聚丙烯

POE（Polyolefin Elastomer）是乙烯和辛烯实现原位（In Site）聚合的热塑弹性体，其形态结构见图2。

图2 POE形态结构

如图所示，结晶性PE存在于无定型共聚单体侧链之中，在受力时起到了物理交联点的作用。卷曲的乙烯和辛烯链贡献了弹性。改变乙烯，辛烯的比例，控制聚合条件可以得到性能，用途各异的系列产品。非常窄的分子量分布和一定的结晶程度，使它既能具有弹性体的性能又能象热塑弹性体一样便于加工。与乙丙橡胶相比，它有较小的内聚能，较高的剪切敏感性，加工时与聚烯烃相容性好，由于POE与PP的表观切变粘度的切变速率或温度的依赖性较相近，相容性加工窗口较宽，因而容易得到更小的分散相粒径和更窄的粒径分布，其增韧效果往往优于EPDM。对无机物填充聚丙烯体系而言，POE还能提高填料的分散性，作为增韧剂POE在超高韧性PP合金材料及高填充PP合金材料中的增韧作用列于表1、表2中。

表1 POE增韧聚丙烯合金材料性能[注]：MI―熔体流动速率；σy―拉伸屈服强度；ε―断裂伸长率；Is（缺）―缺口冲击强度；σb―完全强度；Eb―弯曲模量。

表2POE增韧聚丙烯复合材料合金性能

表1、表2所列数据表明，在相同增韧剂含量情况下，POE的增韧效果优于日本三井油化公司的EPT4045。在30~35%滑石粉填充的聚丙烯合金材料中也显示了相似的结果。此外，POE不含双键，对水份不敏感，实际耐侯性能优于EPDM、EVA、SBS和CPE等热塑弹性体。良好的分散性和流动性使其制品的熔接痕拉伸强度至少比EPDM共混物提高30%。价格也比EPDM便宜。在聚合改性方面，丙烯与环烯的共聚已经取得了引人注目的进展，据报导，日本三井油化已成功的合成了丙烯/环烯共聚物。该产物透明性好，耐热性、拉伸强度等性能己达工程塑料等级。已开始步入商业化阶段。 TPE（Thermoplastic Elastomer）是美国AES（Advanced Elastomer System）Co., 首先推出的利用反应挤出工艺制造的含100%交联EPDM弹性体分散相的聚丙烯热塑弹性体。这是一种热塑性橡胶，通过组份和制造工艺的变化可以产生一系列硬度不同，韧性及力学性能不同的系列产品。它不仅可以用于注塑橡胶制品的生产，也适合于用挤出和吸塑生产工艺。 二、聚丙烯及其改性材料在汽车工业领域的应用汽车在现代社会中已成为主要交通工具之一。是能源消耗大户，西方工业发达国家大约50%的石油资源消耗在汽车上。据报导，汽车一般部件减重1%，节油也近1%，运动部件减重1%，可节燃油2%．因而汽车的轻量化对节能和环境保护均有重要意义。汽车的轻量化离不开塑料化，因而汽车用塑料的消费量逐年增加。八十年代中期美国为每辆车109kg，约占车重的9.8%，日本为每辆车74.3kg，约占车重的6%，欧洲1989年为每辆车120kg。已达车重的11%，最新报导每辆车用量已达200kg。约占车重的15%。如前所述，在车用塑料中聚烯烃塑料及其改性材料仍占最大的份额。日本普通轿车已达61%，高档车也达41%。PP改性材料在车用塑料中占第一位。1990年欧洲单车PP用量为22.5kg，1995年为38kg。1998年达45kg。现在汽车用PP部件大约为60个，几年后将增加至200个，应用前景十分广阔。表3列出了日本轿车用PP塑料制件的分布情况。

表3 日本轿车用PP塑料制件相对比率

中国汽车工业正步入迅速发展时期，为了适应汽车工业的发展，汽车相关工业的配套工作从八十年代末期已进入计划日程。国家计委曾将汽车用聚烯烃塑料及其改性材料列入了国家“八五”重大科技攻关项目。除塑料燃油箱和部分车型的轮罩专用料外，其它均是以聚丙烯为主体的改性材料。汽车用聚丙烯材料除保险杠，轮罩等少数属于PP/EPDM增韧和超韧合金外，滑石粉填充聚丙烯复合材料合金，占据了很重要的位置。 经过二十多年的不懈努力，我国在汽车用聚烯烃塑料及其改性材料的研制、开发、产业化方面均取得了巨大的进步。国内汽车工业已完全能实现聚烯烃汽车专用料的国产化，一些科研单位的成果已达到国际先进水平。(end)

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