汽车用改性PP材料性能开发与应用

来源 :科学与财富 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wkp418907
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘 要:本文从PP材料的改性原理,汽车用改性PP材料的性能要求出发,阐述了汽车用改性PP材料的开发研制过程,并通过实例说明,开发出来的新产品已在汽车上得到了广泛应用。
  关键词:改性 PP 树脂 收缩率 共混
  一、前言
  随着汽车工业的不断发展,节能与环保成为了汽车工业的两大课题,而工程塑料以其重量轻、设计空间大、制造成本低、性能优异、功能广泛,最终能使汽车在轻量化、安全性和制造成本几方面获得更多的突破,从而成为了二十一世纪汽车工业最好的选择。
  近十年来随着科技进步,塑料在汽车上的应用获得了巨大的发展,已由普通的装饰用途,发展至制造结构性及功能性的部件,其应用领域已扩展到整车的各大总成系统,零件数量已超过整车零件数量的10%。而在汽车用诸多塑料品种中,各类PP(聚丙烯)材料在汽车上的开发与应用,一直是汽车工业和塑料工业关注的焦点。通过各种改性加工手段可以获得满足各种汽车部件不同功能要求的改性PP材料,加之其优异的性能价格比,使各种增韧、填充、增强PP材料在汽车各大总成系统中获得了广泛应用。并且不断有一些新的技术及应用正在或即将问世。目前,发达汽车工业国家单车PP材料的用量达到近40kg,占整车塑料材料应用量的1/3,成为汽车上所有塑料材料中用量最大的品种。
  二、PP材料改性原理
  PP(聚丙烯)是继尼龙之后发展的又一优良树脂品种,它是一种高密度、无侧链、高结晶的线性聚合物,由于其来源广泛、密度小、力學均衡性好、耐化学腐蚀、易加工及价格低廉等突出优点,因而被广泛使用。但通用PP材料收缩率(成型收缩率:1.0-2.5%)大,制品尺寸稳定性差,容易产生翘曲变形;低温易脆断,低温韧性差;耐光老化、耐热老化性能差等缺点。无法满足汽车保险杠、仪表板、护风圈、发动机风扇等部件的特殊使用要求,因此必须对通用PP材料进行改性。
  利用溶度参数相近的两种或两种以上的聚合物材料及助剂在一定的温度下进行机械掺混,得到一种新材料的方法叫机械共混改性法。由于这种方法投资少、见效快,材料性能设计自由度大,目前被广泛应用。PP材料的共混改性方法就是在PP材料中加入增韧剂、填充剂等改性剂得到改性PP材料。在PP材料中加入弹性体(增韧剂)可显著改善PP的冲击韧性及耐低温性,这就是增韧的作用。但弹性体的加入会带来材料的强度和热变形温度的下降,为克服这一现象,在增韧体系中填充高耐热、高刚性的无机物填料,可显著提高材料的刚性,耐热性及尺寸稳定性。通过对PP基体、增韧剂、填充剂三者间配比的协调,可制造出一系列不同性能的材料,满足汽车不同部件的功能要求。与未改性的PP材料相比,改性后的材料性能大大拓宽,既可制造超高韧性的增韧材料,又可制造增韧、填充并举的高刚性、高韧性的填充增韧材料及高刚性、高耐热的填充材料。
  三、改性PP材料的主要品种及性能要求
  (一)改性PP材料的主要品种
  目前国内外汽车用改性PP材料主要分为以下四大品种:
  1.增韧型 即以弹性体为主增韧的改性PP材料,具有极高的冲击强度和低温韧性,主要用来制造汽车保险杠。
  2.填充增韧型 即以无机物填充、弹性体增韧的改性PP材料,具有模量高、刚性及耐热性好、尺寸稳定性好等突出优点,克服了通用PP材料收缩率大、热变形温度低、力学持久性差等缺点,广泛用来制造汽车各内外装饰件,如仪表板、车门内护板、水箱面罩等。
  3.填充型 采用高含量无机物填充的改性PP材料,可大大提高通用PP材料的刚性、耐热性及尺寸稳定性,主要用来制造耐高温的非受力结构零件,如护风圈、暖风机壳体等。
  4.增强型 玻纤增强PP材料是聚烯烃塑料中强度最高,刚性、耐热性及尺寸稳定性最好的品种,主要用来制造发动机风扇等高强度、高耐热制品。
  (二)汽车用主要改性PP材料性能要求
  不同类型的改性PP材料其改性原理、材料组成、配方均有很大不同,其用途也不尽相同,表1为国内引进车型典型零件用改性PP材料的技术要求。
  四、各类改性PP材料的开发
  (一)材料的老化及防老化研究
  1.汽车用塑料材料的老化
  汽车用塑料材料老化可分为两类:
  (1) 车身内外装饰件材料的老化 仪表板、保险杠等零件长期置于光照条件下,由于太阳光的幅射作用,被反射的红外光使零件表面温度升高,而被吸收的紫外线引起塑料发生光化学反应,产生自由基。自由基破坏高分子链段,使材料的分子链降解、支化和交联,导致材料力学性能与外观的破坏。
  (2) 发动机系统材料的老化 该系统零件长期处于高温下工作,其热源是引起材料老化的主要因素,亦即热氧化。
  2.改性PP材料防老化处理
  改性PP材料的防老化分为抗热氧老化和抗光老化,表2 列出了不同使用环境的材料抗老化体系。
  (二)改善大型塑料制品用材料的加工工艺性
  由于在PP材料中加入了相当数量的橡胶增韧剂及无机填充物,造成材料的流动性大幅度下降,而仪表板、保险杠等制品体积大、形状复杂、模具流程长,要求材料具有良好的流动性。在保证材料力学性能的前提下,采用化学调节法可提高材料流动性,即在共混物中加入经过氧化物处理过的降解母粒。过氧化物是PP塑料常用的分子量调节剂,其作用是切断较长的PP分子链,使PP发生部分降解,并使分子量分布变窄,从而改善共混物的流动性。通过上述方案的采用,使得仪表板、保险杠等零件用材料的流动性大大提高。
  (三)汽车用系列改性PP 材料性能
  1.改性PP 材料的物理力学性能
  表3 列出了开发的系列改性PP材料的物理力学性能,对比表1 及表3 的数据,开发的系列改性PP材料的各项物理力学性能均达到了国内引进车型同类材料的水平。
  2.改性PP材料的抗老化性能
  对进行老化处理和非老化处理的材料进行对比试验,试验结果见表4 所示。
  由表4可见,材料进不进行抗老化处理,其材料的老化性能具有本质区别。经过抗光老化和抗热氧老化处理的材料其抗老化性能均能达到国内引进车型同类材料的水平。
  五、改性PP系列材料的应用
  目前金杯海狮轻型客车系列车型已大量应用了改性PP材料,表5 列出了该车型主要改性PP 零件的应用情况。
  六、结论
  1.通过对改性PP材料的基体树脂、增韧剂、填充剂、增强剂等组分进行合理的筛选及匹配,并用机械共混方法能制造出不同性能要求的改性PP材料。
  2.根据不同材料的防老化要求,选择不同的抗老化体系,对材料进行抗老化处理,能显著提高材料的抗老化性能,增加材料的使用寿命。
  3.采用化学调节方法,能显著改善材料的流动性,满足制造大型制品的要求。
  4.通过系列改性PP材料在金杯轻型客车系列车型仪表板、保险杠、车门内护板、空调组件及其它制品上的应用,不仅该车型在改性PP材料单车应用重量及零件应用数量居于国内领先水平,而且提高了材料质量及制品质量,促进了该系列车型整车质量水平的提高。
  参考文献
  1 王德禧. 李兰等. 聚丙烯及其改性技术. 工程塑料应用,1998 ,(4):26
  2 区英鸿主编. 塑料手册. 北京:兵器工业出版社,1991
  3 陈红. 聚丙烯过氧化物浓缩母粒生产控制. 塑料工业,2000,(3):45(end)
其他文献
摘 要:本文在介绍建筑消防设施概念的基础上,分析当前建筑消防设施管理中存在的问题,提出加强和完善建筑消防设施管理的建议法。  关键词:建筑消防设施;管理;建议  随着人民群众消防安全意识的不断提高,建筑消防设施在建筑设计中已被广泛使用。这些消防设施在预防和扑救火灾,特别是重特大火灾中起了重要作用。如何加强对建筑消防设施的管理,使其始终完整好用,成为当前社会单位和公安机关消防部门面临的一大难题。  
期刊
摘 要:我国采煤方法已逐渐趋于成熟,而且随着采煤的应用在不断扩展,应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高。本文就对煤矿开采技术作了分析。  关键词:煤矿;采煤工艺;控制技术;机械化开采  一、采煤方法和工艺  采煤方法工艺技术在煤矿生产中占有极其重要的地位。随着现代采煤工艺正在向高产、高效、高安全性和高可靠性方向发展,新时期煤矿开采工艺技术、煤矿开采方法,对煤矿开采工艺技术的适应性和先进性提出
期刊
摘 要:当前油田正在进行油公司体制机制建设改革, 以提高质量和效益为中心,优化整合组织机构,构建责、权、利高度统一的“采油厂(油公司)-采油管理区”两级管理架构,逐步建立起具有扁平化、专业化、市场化、信息化特色的采油厂(油公司),提高劳动生产率。在这样的形式下,企业必须结合行业和企业特点加强政工队伍建设,以增强企业职工的战斗力、凝聚力、向心力,为企业发展提供可靠的政治保证和强大的精神动力。  关键
期刊
摘 要:英语演讲竞赛能够提高学生英语表达能力,并且能够锻炼大学生的创造精神和思维逻辑体系。纵观近年来我国社会各界针对普通高校大学生组织的英语演讲竞赛,不难看出我国普通高校的大学生普遍存在思维局限、行文古板、内容单一和表述缺乏逻辑等问题。所以,针对普通高校大学生在英语演讲竞赛中所存在的这一系列问题,本文将对如何培养学生的逻辑体系,提高学生的创造精神,使演讲内容不再古板单一做一定的探讨研究。  关键词
期刊
摘 要:随着社会经济的不断发展及旧城改造工程的实施,目前辖区城关内的大片老式城镇建筑已经基本改造完成,现阶段老旧小区住宅区主要集中在乡镇,多为“四合院”式建筑,此类建筑往往毗邻交错、消防设施几乎为空白、防火间距严重不足,一旦发生火灾极易造成火烧连营,给消防员扑救及疏散人员物资造成困难。  关键词:老旧小区 火灾 对策  一、我国老旧小区的火灾危险性  (一)辖区内的老式住宅建筑建造年代久远,其材料
期刊
摘 要:科学技术的不断发展和制造工艺要求的不断提高,要求无损检测技术更加可靠、经济、准确、快速并且使用方便。文中将对目前常见的一些无损检测技术(例如射线技术、超声波技术、渗透技术、磁粉技术以及涡流技术等)进行详细的介绍,并对这些技术的检测以及其在金属冶炼当中的一些运用进行了深入的研究。  关键词:无损检测;金属制品;应用  引言  金属表面的一些缺陷是造成产品质量不合格的主要原因,我们可以根据金属
期刊
摘 要:10kV 带夜间提示接地线的应用大大缩短了运维人员在户外搜寻接地线的时间,同时也能有效防止因漏拆接地线导致的带地线合闸的恶性误操作事故,维护了电气设备及电网的安全稳定运行。  关键词:带夜间提示,接地线,防止漏拆,缩短时间  0 引言  随着我国经济的不断发展,科技水平的不断提高,我国电网建设速度也是日新月异,配网的技改项目更是数量繁多。在技改过程中,接地线使用频繁,需要多次装拆,但是由于
期刊
摘 要:文章通过分析煤矿生产过程中,刮板机与皮带机搭接时易出现的问题入手,设计刮板机导料槽的结构,从而解决生产中产生的问题。  关键词:刮板输送机;搭接;刮板机导料槽  1、前言  刮板输送机是综采工作面配套设备的重要组成部分,是煤炭生产中的第一个环节,在很大程度上决定了采煤工作面的生产能力和效率。刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连续机械。主要在采煤工作面使用,刮板输送机的作用不仅是运送煤和物料,
期刊
摘 要:在机器人轨迹规划中,本文分别以笛卡尔空间和关节空间对机器人的轨迹进行规划和插值。在笛卡尔空间规划中,采用直线插补,圆弧插补,空间圆弧插补,并且实现了梯形速度曲线控制,可是实现机械手臂的避障的要求,在关节空间采用了多项式样条插值,对关节角的位移,速度,加速度做到了平滑控制,从而实现了机械手臂的平滑而稳定的运动。  关键词:机器人;轨迹规划;运动学;笛卡尔空间  1.轨迹规划  1.1插补分类
期刊
摘 要:目前国内所引进的分选机价格昂贵,不适于超市及农贸市场使用。本装置能够对红枣进行精确的多级分选,成本低,结构简单,而且能筛选出劣质红枣。所以该项目的实施有利于提高生产效率,降低生产成本。  关键词:红枣分选机 方案 生产效率  1 设计说明  红枣分选机,通过上料、定位、称重、(识别)等流水操作,实现对红枣进行高效筛选的目的,保证了对红枣的等级分选,达到了自动对红枣优劣区分的目的。  红枣为
期刊