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聚丙烯改性技术及在汽车领域的应用
时间: 2015-10-10 来源: 未知 作者: 点击:
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。
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。
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)
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
图2 POE形态结构
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增韧聚丙烯合金性能
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
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)