鐘興興

摘 要：在汽車工業(yè)中，“以輕代重”“以塑代鋼”已經(jīng)逐漸成為了該行業(yè)未來發(fā)展的主流方向，特別是聚苯醚（PPO）、尼龍（PA）、聚丙烯（PP）、聚碳酸酯（PC）和聚甲醛（POM）這5類材料改性塑料的應(yīng)用。簡要探討了與這些材料有關(guān)的最新研究成果和其在汽車零部件上的最新應(yīng)用情況，并分析了改性塑料行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢和行業(yè)應(yīng)用趨勢。

關(guān)鍵詞：汽車工業(yè)；改性塑料；節(jié)能環(huán)保；輕量化

中圖分類號：U465.4+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.037

目前，汽車工業(yè)的輕量化、節(jié)能環(huán)保和舒適度是人們最關(guān)注的，也是其未來發(fā)展的主要方向。在該工藝不斷發(fā)展的過程中發(fā)現(xiàn)，塑料有著很好的綜合性能，而且價(jià)格實(shí)惠，逐漸被應(yīng)用于汽車行業(yè)。隨著我國汽車業(yè)“以輕代重”“以塑代鋼”的快速發(fā)展，對汽車節(jié)能、高速、安全等要求越來越高，對塑料的要求也越來越高。因此，市場上出現(xiàn)了較多的新型樹脂和通過共混、共聚、復(fù)合等改性方法得來的高性能改性塑料，其應(yīng)用性能十分高、應(yīng)用范圍也更廣。本文主要闡述了聚苯醚（PPO）、尼龍（PA）、聚丙烯（PP）、聚碳酸酯（PC）和聚甲醛（POM）等塑料的最新研究成果和其在汽車中的應(yīng)用。

1 聚苯醚（PPO）

聚苯醚（PPO）有良好的耐熱性、電氣絕緣性和物理機(jī)械性等特點(diǎn)，而且強(qiáng)度高、吸濕性低、尺寸穩(wěn)定性好，可以說，它是所有熱塑性工程使用性最好的。在解決聚苯醚（PPO）樹脂熔融流動(dòng)性差和玻璃化溫度高的過程中，通常使用抗沖聚苯乙烯“合金化”或者摻混聚苯乙烯的方法對聚苯醚（PPO）樹脂進(jìn)行改性。因?yàn)镻PO合金解決了聚苯醚（PPO）中開裂的缺點(diǎn)，使得其PPO的加工性能更加完善，而且也更好地展示了其電性能、熱性能和機(jī)械性能，使其被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，比如電器零件、汽車的儀表板、機(jī)械器具和內(nèi)外裝飾零件等。

李麗等人研究了國產(chǎn)聚苯醚（PPO）和高抗沖聚苯乙烯（HIPS）合金工程，分析了其中PPO含量與PPO/HIPS合金的沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度的關(guān)系。研究之后發(fā)現(xiàn)，（丁烯/苯乙烯—苯乙烯/乙烯）共聚物（SEBS）對其合金有增韌的效果，并且SEBS可以很好地改善PPO/HIPS合金材料的韌性。因?yàn)镻PO/PA合金有良好的耐熱性、尺寸穩(wěn)定性和耐磨等特點(diǎn)，所以，其在汽車工業(yè)中占有重要的位置。

2 尼龍（PA）

近年來，為了保護(hù)自然環(huán)境，汽車業(yè)著重改善了汽車CO2的排放量和其耗油量，這樣就使得汽車業(yè)對耐熱材料的要求更高。平常使用的塑料在耐久性、耐熱性和耐藥品性都存在一定的不足，而傳統(tǒng)的PA6T、PA9T、PA46等耐高溫PA塑料也存在吸濕且耐高溫性能不完善的情況。因此，為了滿足各大領(lǐng)域?qū)Σ牧夏透邷匦缘囊?，開發(fā)人員在PA材料耐高溫方面作了很大的改進(jìn)，特別針對半芳香尼龍中共聚改性和新型的半芳香PA的合成方面作了改進(jìn)。同樣，這也是當(dāng)前耐高溫PA材料的研究重點(diǎn)。DSM公司在PA46耐高溫材料的生產(chǎn)和研究中始終處于領(lǐng)先地位，其擁有當(dāng)前唯一的丁二胺工業(yè)化方案。丁二胺作為PA46中的重要原料，DSM公司先行研發(fā)出了以丁二胺為原料的PA4T。PA4T是21世紀(jì)第一個(gè)新聚合體材料，它有著超強(qiáng)的無鉛焊接兼容性、空間穩(wěn)定性和高熔點(diǎn)特性，并且在溫度升高時(shí)還具有相當(dāng)高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度，這也是電子產(chǎn)品集中化和市場小型化對材料提出高要求的表現(xiàn)之一。

在杜邦公司新開發(fā)的耐高溫尼龍（HTN）中，有54G、53G、52G、51G4個(gè)系列。在這4個(gè)系列中，54G、52G、51G是屬于PA6T的改性產(chǎn)品，也是屬于半芳香族尼龍PPA。然而，53G系列因?yàn)橹斜江h(huán)含量因子較少，所以，杜邦則把它劃為高性能PA。這些高性能的PA系列都有著高耐熱性、低吸水性、高耐化學(xué)藥品性、高流動(dòng)性、高韌性、高結(jié)晶性和高尺寸穩(wěn)定性等強(qiáng)大的綜合性能，是最具有發(fā)展前途的新品種，也是最早應(yīng)用在汽車零部件和表面貼裝技術(shù)中的材料。

3 聚丙烯（PP）

在汽車塑料使用中，聚丙烯（PP）塑料是用量最大的一種材料，幾乎占據(jù)了汽車塑料總用量的55%.如今，汽車業(yè)所用的聚丙烯（PP）塑料也正在快速向?qū)Ｓ貌牧系母咝阅?、多樣化的方向發(fā)展，并且有逐步取代聚氯乙烯（PVC）、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS）和相關(guān)工程塑料的趨勢。聚丙烯（PP）改性主要是加入一定比例的彈性體和橡膠材料、色母粒、無機(jī)填料等材料之后，再混煉加工而成的。當(dāng)前，汽車業(yè)中聚丙烯（PP）材料的主要研究方向是低散發(fā)、抗刮擦和長玻纖等，而已經(jīng)開發(fā)出來的新PP產(chǎn)品主要有低揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）、低密度玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料（GMT）和長玻纖增強(qiáng)聚丙烯（LGFPP）等。

韓琛等利用雙螺桿擠出機(jī)，使用熔融共混工藝制備了微型汽車保險(xiǎn)杠改性PP專業(yè)料，并且研究了線性低密度聚乙烯（LLDPE）和填料添加劑對復(fù)合材料的影響。結(jié)論表明，以均聚PP的共聚PP是其基本樹脂、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%的LLDPE7042是增韌劑，而質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的經(jīng)活化處理過后的無機(jī)復(fù)合礦粉是增強(qiáng)劑制備汽車保險(xiǎn)杠的最好材料，它能在滿足各種性能的前提下，降低生產(chǎn)成本。

4 聚碳酸酯（PC）

聚碳酸酯（PC）是塑料產(chǎn)品中具有透明性能的改性產(chǎn)品，其還有相對較好的耐熱性能、機(jī)械強(qiáng)度、耐紫外線輻射等。同時(shí)，其性價(jià)比較好，具有用化學(xué)修飾物理改性的潛力，是其綜合能力最好的體現(xiàn)。因?yàn)槠渚哂歇?dú)特的隔音性、輕量化、抗沖擊性、隔熱性、透光度和強(qiáng)度高等特性，所以，聚碳酸酯（PC）被廣泛應(yīng)用于汽車車燈、車窗、內(nèi)外飾、新型薄層車頂原型和車身等方面。當(dāng)前，PC塑料正在向高功能化和合金化的方向發(fā)展。在發(fā)展過程中，PC/ABS合金是發(fā)展速度最快、應(yīng)用范圍最廣的，很多公司都相繼推出了可電鍍、耐紫外線、阻燃和玻纖增強(qiáng)等多個(gè)PC/ABS合金新品種。其中，PC/聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）合金有著很好的透明性，完全能夠代替玻璃材料。

鄭成鋼等在采用亞氧混合低能離子束進(jìn)行PC表明改性的研究中，通過觀測改性前后水解觸角的不同變化，得出了低能離子束影響PC板表面潤濕性的結(jié)果，還研究了PC板表面的形貌與元素成分之間的關(guān)系，最終得出，經(jīng)過改性后的PC表面潤濕性有明顯的改善，而改性后PC表面的粗糙度則先減小后增大。

5 聚甲醛（POM）

POM在汽車行業(yè)中有很大的潛在市場。POM具有生產(chǎn)成本低廉、加工成型簡便、質(zhì)輕、材料性能與金屬性能相接近等優(yōu)點(diǎn)。但是，因?yàn)槠渚哂腥笨诿舾行蕴?、抗沖擊強(qiáng)度不好和低溫過脆等原因，所以，不能被廣泛應(yīng)用。改性后的POM則具有剛性強(qiáng)、耐磨系數(shù)低等特點(diǎn)，所以，其適用于把手、汽車泵、安全帶扣、萬向節(jié)軸承、輸油管、汽化器部件、儀表板、動(dòng)力閥、曲柄、汽車窗升降機(jī)裝置和電開關(guān)等的制造中，它是制造齒輪、軸套等耐磨零件的最佳選擇。因?yàn)镻OM的抗磨性高，很大程度上減少了潤滑油的用量，增加了零部件的使用壽命，所以，可以用其代替鋅、銅等金屬，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。

辛敏琦等利用有很強(qiáng)熱塑性的聚氨酯作為增韌彈性體。為了提高POM與熱塑性聚氨酯彈性體之間的相容性，特在其中添加了含異氰酸酯基低聚物（Z）和聚醚，對分析了POM/TPU/Z、POM/TPU/Z/ 聚醚、聚氨脂（TPU）這3種POM/熱塑性材料的共混物力學(xué)性能。結(jié)果表明，共混物的缺口沖擊強(qiáng)度是隨著TUP含量而變化的，Z和聚醚能夠有效地提高共混物的斷裂伸長率和缺口沖擊強(qiáng)度。

6 結(jié)束語

綜上所述，改性塑料的目前發(fā)展是未來汽車業(yè)對其需求的體現(xiàn)和發(fā)展的必然趨勢。雖然改性塑料在汽車業(yè)已經(jīng)取得了較大的成就，但是，仍然有許多工程塑料需要改善其性能。由此可想，在不久的將來，改性塑料甚至有可能全面代替金屬，被廣泛應(yīng)用于汽車業(yè)中。

參考文獻(xiàn)

[1]李麗，王成國，李同生，等.聚碳酸酯及聚碳酸酯合金導(dǎo)熱絕緣高分子材料的研究[J].材料熱處理學(xué)報(bào)，2013，28（04）：252-254.

[2]鐘艷莉，梁瑞勝，張洪峰，等.聚碳酸酯光學(xué)零件用紫外光固化耐磨涂料研究[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2013，18（07）：134-136.

〔編輯：白潔〕