【正文】 壓力，而且大大降低了生產(chǎn)制造成本，為產(chǎn)能的進(jìn)一步擴(kuò)張?zhí)峁┝丝赡堋?jù)統(tǒng)計(jì)，2022 年國(guó)產(chǎn)及進(jìn)口新車將達(dá) 80 余款，在產(chǎn)能擴(kuò)張、庫(kù)存上升的同時(shí)，新車的大量上市，將進(jìn)一步加劇市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，并導(dǎo)致價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)由中低檔車型逐步向高檔、中高檔車型轉(zhuǎn)移，從而拉動(dòng)價(jià)格整體走低。3二、汽車保險(xiǎn)杠概述汽車保險(xiǎn)杠是吸收緩沖外界沖擊力，防護(hù)車身前后部的安全裝置。二十年前，轎車前后保險(xiǎn)杠是以金屬材料為主，用厚度為 3 毫米以上的鋼板沖壓成 U 型槽鋼，表面處理鍍鉻，與車 架縱梁鉚接或焊接在一起，與車身有一段較大的問隙，好像是一件附加上去的部件。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽 車保險(xiǎn)杠做為一種重要的安全裝置也走向了革新的道路上。今天的轎車前后保險(xiǎn)杠除了保持原有的保護(hù)功能外，還要追求與車體造型和諧與統(tǒng)一，追求本身的輕量化。為了達(dá)到這種目的，目前轎車的前后保險(xiǎn)杠采用了塑料，人們稱之為塑料保險(xiǎn)杠。塑料保險(xiǎn)杠是由外板、緩沖材料、橫梁等部分組成。其中外板和緩沖材料用塑料制成，橫梁用厚度為 1．5 毫米左右的冷軋薄板沖壓而成U 型槽；外板和緩沖材料附著在橫梁上，橫梁與 車架縱梁螺絲聯(lián)接，可以隨時(shí)拆卸下來。這種塑料保險(xiǎn)杠使用的塑料，大體上使用聚脂系和聚丙烯系兩種材料，采用注射成型法制成。國(guó)外還有一種稱為聚碳酯系的塑料，滲進(jìn)合金成分，采用合金注射成型的方法，加工出來的保險(xiǎn)杠不但具有高強(qiáng)度的剛性，還具有可以焊接的優(yōu)點(diǎn)，而且涂裝性能好，在轎車上的用量越來越多。塑料保險(xiǎn)杠具有強(qiáng)度、剛性和裝飾性，從安全上看，汽車發(fā)生碰撞事故時(shí)能起到緩沖作用，保護(hù)前后車體，從外觀上看，可以很自然地與車體結(jié)合在一塊，渾然成一體，具有很好的裝飾性，成為裝飾轎車外型的重要部件。保險(xiǎn)杠系統(tǒng)是汽車車身的一個(gè)重要組成部分，其作用主要有以下幾個(gè)方面：? 當(dāng)汽車與其他車輛或障礙物發(fā)生低速碰撞(通常小于 10 km/h)時(shí)，保護(hù)翼子板、散熱器、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和燈具等部件；? 當(dāng)汽車與行人發(fā)生碰撞時(shí)，最大限度的保護(hù)行人；4? 滿足車身空氣動(dòng)力性的要求；? 裝飾和美化車身。從汽車被動(dòng)安全性的角度出發(fā)，前兩點(diǎn)作用都很重要。由于保險(xiǎn)杠系統(tǒng)在“低速碰撞 ”和“行人保護(hù)”這兩方面起著決定性的作用，因此是國(guó)內(nèi)外汽車安全領(lǐng)域中的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。聚丙烯(PP) 由于具有價(jià)格低，原材料豐富，力學(xué)均衡性好，耐化學(xué)腐蝕等特點(diǎn)，近年來異軍突起，成為最熱門的汽車零部件材料。用 PP 制作的汽車零部件品種較多，汽車保險(xiǎn)杠是主要的零部件之一。本項(xiàng)目以本體均聚聚丙烯為基礎(chǔ)樹脂，以熱塑性丁苯橡膠(SBS)為主增韌劑；以乙烯/醋酸乙烯共聚物(EVA)為輔助增韌劑；以鈦酸酯偶聯(lián)劑表面處理的碳酸鈣(CaC03)為 無(wú)機(jī)填料，四者共混，作 為制作汽 車保險(xiǎn)杠的專用料。通過系列實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)表明，在 PP/SBS/EVA 共混體系中，以 SBS 為主增韌劑，以 EVA 為輔 助增韌劑，其增韌效果更好。加入適量的用偶聯(lián)劑活化處理的 CaC03，可以提高共混物的缺口沖擊強(qiáng) 度，彎曲強(qiáng)度，彎曲模量，熱變形溫度等。由此可見這種材料是制作汽車保險(xiǎn)杠的理想材料。三、聚丙烯與改性聚丙烯聚丙烯(PP) 是產(chǎn)量?jī)H次于聚乙烯(PE)和聚氯 乙烯(PVC)而位于第三位的通用大品種塑料。它具有密度小、力學(xué)均衡性好、耐化學(xué)腐蝕、易加工、熱變形溫度高、價(jià)廉等突出特點(diǎn)。目前，全世界 產(chǎn)量已經(jīng)超過 10000 kt，在機(jī)械、汽車領(lǐng)域內(nèi)的 應(yīng)用超過 1000 kt，其應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷開拓和擴(kuò)大。PP 的主要缺點(diǎn)有低溫脆性和收縮率大，著色性差、耐侯性差，因而限制了其使用范圍。近年來．采用聚合改性、共混改性和兩者兼而有之5的技術(shù)以制取工程化聚丙烯新材料的方法被廣泛認(rèn)同。其中共混改性這種方法投資少、見效快，成為當(dāng)前高分子材料科學(xué)與工程中最活躍的領(lǐng)域之一。PP 是我國(guó)合成樹脂中 發(fā)展最快的品種之一。 10 年來，生產(chǎn)能力增至上百萬(wàn)噸，特別是近幾年發(fā)展尤其快速，至今已建成的生產(chǎn)裝置總產(chǎn)量達(dá)到 Mt/a 以上。其中， 連續(xù) P 式生產(chǎn)裝置共 18 套，生產(chǎn)能力約1/037 Mt/a；采用國(guó)產(chǎn)間歇式液相本體法生產(chǎn)裝置約 74 套(53 個(gè)廠) ，產(chǎn)量約 427 kt/a，至 2022 年， 總產(chǎn)量估計(jì)可達(dá)到 Mt/a。1995 年，我國(guó) PP 產(chǎn)量首次超過一百萬(wàn)噸，達(dá)到 Mt，比上年增長(zhǎng) ％。但因需求旺盛，迸 VI 量也同時(shí)首次超過一百萬(wàn)噸，表觀消費(fèi)量達(dá) 。我國(guó) PP 應(yīng)用廣泛，除包裝，編織袋之外，各類制品市場(chǎng)廣闊。如洗衣機(jī)內(nèi)桶、文體用品、工業(yè)機(jī)電部件、零件、廚房用品等。另外，汽 車用聚丙烯具有較大的市場(chǎng)需求。PP 是汽車塑料中用量最大，增 長(zhǎng)最快的合成 樹脂，日本、歐洲 現(xiàn)每輛車平均聚丙烯用量為 25kg，北美為 10 kg。2022 年全球汽車用聚丙烯為 Mt。我國(guó)汽 車 工業(yè)迅速發(fā)展，2022 年，汽車工業(yè)對(duì)塑料的需求約為 200 kt，其中聚丙烯樹脂約 52 kt，主要用作保險(xiǎn)杠、儀表板、方向盤、蓄電池殼、 門內(nèi)板、冷卻風(fēng)扇、 風(fēng)扇護(hù)罩、燈殼、制 動(dòng)器油槽、分 電器盒，以及裝飾布等。PP 的改性，根據(jù)其 結(jié)構(gòu)分化學(xué)改性和物理改性?；瘜W(xué)改性是通過接枝、嵌段共聚，在 PP 大分子 鏈中引入其他組分；或是通過交聯(lián)劑等進(jìn)行交聯(lián)；或是通過成核劑、發(fā)泡劑進(jìn)行改性，由此賦予 PP 較高的抗沖擊性能，優(yōu)良的耐熱性和抗老化性。6共聚改性采用乙烯，苯乙烯單體和丙烯單體進(jìn)行交替共聚，或在 PP 主鏈上進(jìn)行嵌段共聚，或進(jìn)行無(wú)規(guī)共聚，這樣可提高 PP 的性能，如在 PP 主鏈上，嵌段共聚 2%~3%的乙 烯單體，可制得乙丙橡膠共聚物，屬于一種熱塑性彈性體，同時(shí)具有 PE 和 PP 兩者的優(yōu)點(diǎn)，可耐．30℃的低溫沖擊。交聯(lián)改性PP 的交聯(lián)早已在工業(yè) 上應(yīng)用，但由于 PP 結(jié) 構(gòu)的原因，交聯(lián)困難。交聯(lián)是為了改善形態(tài)穩(wěn)定性、耐蠕變性，提高強(qiáng)度和耐熱性以及溶體強(qiáng)度，縮短成型周期。 PP 交聯(lián)的方法可采用有機(jī) 過氧化物交聯(lián)，氮化物交聯(lián)、 輻射交 聯(lián)、 熱交聯(lián) 。PP 經(jīng)交聯(lián)后，既同時(shí) 具有熱可塑性、硬度高、良好的耐溶劑性、高彈性和優(yōu)良的耐低溫性能。接枝改性PP 樹脂中加入接枝單 體，在引發(fā)劑作用下，加 熱熔融混煉而進(jìn)行接枝反應(yīng)。接枝反應(yīng)機(jī)理大致為：首先是引發(fā)劑在加熱時(shí)，分解生成活性游離基，與接枝單體接觸時(shí)，使之不穩(wěn)定鏈打開，生成聚丙烯游離基，再進(jìn)行鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)而終止。在聚丙烯大分子上利用化學(xué)方法接枝馬來酸酐，其目的是在非極性的大分子骨架上加上極性基團(tuán)，稱為聚烯烴的官能化，方法很多，但主要是熔融法和溶液性、固相接枝法等。除此之外，還有添加一種或多種成核劑，使聚丙烯的晶型結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而開拓 PP 的新用途。物理改性是在 PP 基體中加入其他的無(wú)機(jī)填料、有機(jī)填料，其他塑料品種，橡膠品種，熱 塑性彈性體，或一些有特殊功能的添加助劑，經(jīng)過混合，混煉 而制得具有優(yōu)異性能的 PP 復(fù)合材料。物理改性大致分 為：7填充改性，增強(qiáng)改性，共混改性，功能性改性等。填充、增強(qiáng)改性PP 的填充及增強(qiáng)改性 發(fā)展得比較晚，大約在 60 年代中期，石棉纖維增強(qiáng) PP 開始在歐洲市 場(chǎng)上出現(xiàn)，60 年代末，碳酸 鈣、云母、木屑尤其是玻璃纖維、滑石粉等增強(qiáng)填充材料被普遍地利用起來，用于填充 PP的無(wú)機(jī)填料有：碳酸鈣、云母粉、硅酸鈣、二氧化硅、硅灰石、滑石粉、炭黑等；有機(jī)填料有木粉、稻殼粉、花生殼粉等。共混改性高分子的共混改性技術(shù)又稱之為 ABC 技術(shù)，即合金(Allog)共混(Blend)和復(fù)合化(Composite)技術(shù)。它在反應(yīng)器或螺桿中將兩種或兩種以上的聚合物單體材料及助劑，通過機(jī)械摻混而最終形成一種宏觀上均相，微觀上分相的新材料。顯然這種共混物的性能主要取決于共混組分的相容性及其相對(duì)含量，分散相的尺寸及其尺寸分布以及兩相界面的相互作用。 “反應(yīng)共混 ”是最為經(jīng)濟(jì) 合理的方法，采用乙 烯和丙烯進(jìn)行嵌段、聚合直接生成嵌段聚合物(如我國(guó)燕山石化 1988 年前生產(chǎn)的 J330 PP 樹脂)，或者采用特殊催化劑由乙烯和丙烯反應(yīng)，可得到乙丙橡膠含量高達(dá)30％~40 ％的多相抗沖擊“ 反應(yīng)共混料”(如向陽(yáng)化工廠生產(chǎn)的 1330；揚(yáng)子石化公司的 J340 牌號(hào)樹脂)。 “反應(yīng)共混料”實(shí)際 上是由 PP 均聚物、無(wú)規(guī)共聚物及乙丙橡膠相微粒組成的，其使用性能( 主要是指常溫下的剛性、長(zhǎng)期蠕變模量及低溫韌性等)有的還不完全令人滿意，不宜來注塑大型工程零配件。另外，這 種改性方法的研究周期長(zhǎng)、需要大量投資，只適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)， 目前我國(guó)共聚 PP 的產(chǎn)量和品種遠(yuǎn)不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。8機(jī)械共混法是使用熔融共混機(jī)械向 PP 中摻 入增韌劑橡膠(EPR、EPDM、BR、IBR 等) 、熱塑性彈性體(SBS 等)或熱塑性塑料(PS、PA、PE 等)制成合金，利用增韌劑微粒吸收部分沖擊能使脆性斷裂轉(zhuǎn)化為延性斷裂，提高韌性。由于此種方法具有投資少、見效快、性能設(shè)計(jì)自由度大的特點(diǎn)，是 PP 增韌的重要手段，近年來得到迅速 發(fā)展，據(jù) 報(bào)導(dǎo)，美國(guó)每年 PP 共混料占消費(fèi)的 18％以上，每年有關(guān) 專利文獻(xiàn)約 4500件。PP 的共混改性是指用塑料、橡膠或熱塑性彈 性體與 PP 共混，添入，PP 中，使 PP 中較大的球晶 變小，以此改善 PP 的韌性和低溫脆性。通過共混改性可改善 PP 的耐低溫沖 擊性、透明性、著色性、抗靜電性并可降低成本。在 PP 樹脂中加入其它 樹脂、可通稱為 PP 與塑料的共混改性。常用的共混樹脂有聚乙烯(PE)、乙烯一醋酸乙烯 共聚物(EVA) 、聚苯醚(PPO)。PP/PE 共混物的拉伸強(qiáng)度一般隨 PE 含量的增加而下降，但韌性有所改善。例如摻入 10％～40％高密度聚乙烯(HDPE)的 PP 共混物，在20℃時(shí)落球沖 擊強(qiáng)度比 PP 提高 11 倍以上，且加工流動(dòng)性增加，因而適于大型容器的注射成型。一些關(guān)于 PP/PE 共混的研究表明：PP/PE 共混材料性能與高密度聚乙烯用量有密切關(guān)聯(lián)。在 HDPE 摻入量少時(shí) ，PP 與 HDPE 共混時(shí)基本是分別結(jié)晶。隨 HDPE 摻入量的增多，PP 球晶的完整性下降，直至完全被插入的 HDPE 所分割，破壞成碎片。 這時(shí) 增強(qiáng)了 PP 和 HDPE 兩相界面間的相互作用，減少了 PP 晶體尺寸，從而有助于提高 PP/HDPE 共混物的韌性。9PP/EVA 共混物是一種加工性、印刷性、耐應(yīng)力開裂性和沖擊性優(yōu)于 PP 的新型材料。PPO 為非晶工程塑料，若將含馬來酸酐改性的 PPO 摻混入含氨基改性的 PP 中，可以改善 PP 的耐熱性和尺寸 穩(wěn)定性。改善 PP 的耐沖擊性及低溫脆性的最有效措施就是將橡膠或熱塑性彈性體摻入 PP 中去，利用橡膠或 彈性體微粒來吸收部分沖 擊能，并作為應(yīng)力集中劑來誘發(fā)和抑制裂紋增長(zhǎng)，使 PP 的脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)檠有詳嗔?。PP 與苯乙烯一丁二稀一苯乙 烯嵌段共聚物 (SBS)，順丁膠(BR)、乙一丙一二烯烴三元共聚物(EPDM) 共混，均使共混體系的沖擊強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率及脆化溫度有了大幅度的提高。EPDM 與 PP 在結(jié)構(gòu)上相似，溶解度參數(shù)相近，相容性好且對(duì) PP 的透明性損害也較少，又易進(jìn)行動(dòng)態(tài)硫化，因而它的改性效果較 SBS 及EPR 為 好。在 PP 中加入橡膠或熱 塑性彈性體進(jìn)行改性， 總以降低材料剛性、強(qiáng)度和使用溫度作為代價(jià)。對(duì) PP 的增強(qiáng)與增 韌似乎成了一對(duì)難以調(diào)和的矛盾，但近年開展的 PP/彈性體/填料的三元共混體系的研究為 PP 實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)增韌改性開辟了新的天地。四、使用改性聚丙烯意義重大2022 年 ，我 國(guó) 汽 車 產(chǎn) 量 為 440 多 萬(wàn) 輛 ，已 位 居 世 界 第 四 ，同 比 增 長(zhǎng) 3%。據(jù) 美 國(guó) ESM WerWide 報(bào) 道 ：“2022 年 中 國(guó) 汽 車 產(chǎn) 量 將 超 過 600 萬(wàn) 輛 ，2022 將 超 過 日 本 ，躍 居 世 界 第 二 位 ”。 　　汽 車 工 業(yè) 的 發(fā) 展 離 不 開 汽 車 塑 料 化 的 進(jìn) 程 ，目 前 我 國(guó) 工 程 塑 料的 自 給 率 不 足 16%。據(jù) 中 國(guó) 工 程 塑 料 協(xié) 會(huì) 預(yù) 測(cè) ，2022 年 我 國(guó) 工 程 塑料 需 求 增 長(zhǎng) 率 為 15%，2022 年 約 為 10%，需 求 量 將 從 2022 年 的 44萬(wàn) t 增 長(zhǎng) 到 2022 年 的 140 萬(wàn) t。我 國(guó) 汽 車 制 造 業(yè) 對(duì) 工 程 塑 料 需 求 量10增 長(zhǎng) 迅 速 ，到 2022 年 總 用 量 將 達(dá) 到 94 萬(wàn) t（以 塑 料 用 量 占 汽 車 重 量的 5%~10%計(jì) ）。 　　PP 用 于 汽 車 工 業(yè) 具 有 較 強(qiáng) 的 競(jìng) 爭(zhēng) 力 ，但 因 其 模 量 和 耐 熱 性較 低 ，沖 擊 強(qiáng) 度 較 差 ，因 此 不 能 直 接 用 作 汽 車 配 件 ，轎 車 中 使 用 的 均