袁華強(qiáng)

（中國(guó)石化化工銷售有限公司燕山經(jīng)營(yíng)部，北京 102500）

塑料在汽車上的應(yīng)用已有近50年的歷史，其對(duì)汽車的減重、安全、節(jié)能、美觀、舒服、耐用等功不可沒(méi)。汽車工業(yè)發(fā)展到今天，塑料已經(jīng)是汽車的重要組成部分。汽車用塑料量的多少，甚至已經(jīng)成為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平的一個(gè)重要標(biāo)志。其中聚丙烯由于質(zhì)輕價(jià)廉、易回收、改性技術(shù)成熟，已成為車用塑料中用量最大、發(fā)展速度最快的品種之一。在典型的乘用車中，以聚丙烯為原料生產(chǎn)的汽車塑料零部件有60多個(gè)，其中保險(xiǎn)杠、儀表板、門內(nèi)板、空調(diào)器部件、蓄電池外殼5種部件聚丙烯用量占了全車PP用量的50%以上。

聚丙烯隨著汽車產(chǎn)量的增加而逐年增加。2012年中國(guó)汽車生產(chǎn)達(dá)到了1927萬(wàn)輛，按照中國(guó)汽車發(fā)展研究中心的研究結(jié)果，2012年國(guó)內(nèi)汽車塑料用量174萬(wàn)噸，其中聚丙烯用量104萬(wàn)噸。到2016年，中國(guó)汽車產(chǎn)銷均超過(guò)了2800萬(wàn)輛，以2012年的汽車使用聚丙烯的比例換算，2016年國(guó)內(nèi)汽車聚丙烯改性用量達(dá)到了152萬(wàn)噸[1]。

1 我國(guó)汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)與面臨的壓力

1.1 輕量化的發(fā)展日趨加快

對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)，燃油汽車巨大的保有量帶來(lái)嚴(yán)峻的能源和環(huán)境壓力，截至2016年底，我國(guó)汽車保有量已達(dá)到2.9億輛[2]，2017年9月9日，國(guó)家工信部在天津召開(kāi)的汽車行業(yè)會(huì)議上指出：燃油車退出歷史舞臺(tái)是遲早之事，代替燃油車的新事物就是以電動(dòng)汽車和燃料電池汽車為主角的新能源汽車。國(guó)外一些國(guó)家已經(jīng)制定了停止生產(chǎn)銷售傳統(tǒng)能源汽車時(shí)間表，目前工信部也啟動(dòng)了相關(guān)研究，同相關(guān)部門制定我國(guó)的時(shí)間表。

中國(guó)新能源電動(dòng)汽車已經(jīng)開(kāi)始普及，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年新能源汽車銷量50.7萬(wàn)輛，未來(lái)數(shù)十年，電池電動(dòng)車、混合動(dòng)力車和燃料電池電動(dòng)車市場(chǎng)份額將以穩(wěn)定的速度增長(zhǎng)，而燃油汽車的市場(chǎng)份額將會(huì)逐漸減少，按照規(guī)劃，到2020年中國(guó)新能源汽車的年產(chǎn)量要達(dá)到200萬(wàn)輛，2025年時(shí)新能源車的銷量占比要達(dá)到20%以上，到2030年，中國(guó)新能源汽車將力爭(zhēng)達(dá)到總銷量的40%，未來(lái)的汽車時(shí)代將是屬于綠色環(huán)保汽車的時(shí)代。

新能源汽車因?yàn)閮粼鲭姵刂亓?00 kg以上，因此輕量化是必不可少的課題。所以我們必須在現(xiàn)有電池能量密度的情況下，把車設(shè)計(jì)得更小更輕，從而增加電動(dòng)車的續(xù)航里程，提升它的能量利用率。汽車輕量化除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化之外，另一方面就是輕量化材料的應(yīng)用，輕量化材料的應(yīng)用除了選擇更輕的合金材料之外，另一方面就是非金屬材料對(duì)金屬材料的替代。

1.2 VOC的標(biāo)準(zhǔn)將進(jìn)一步提高

揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）是指室溫下飽和蒸氣壓超過(guò)132 Pa、沸點(diǎn)在50～250℃的有機(jī)物，在常溫下以蒸發(fā)的形式存在于空氣中，常見(jiàn)的有苯乙烯、丙二醇、甘烷、酚、甲苯、乙苯、二甲苯、甲醛等，TVOC是各種被測(cè)量的VOC的總稱，為總揮發(fā)性有機(jī)物（Total Volatile Organic Compounds）的縮寫(xiě)，是非工業(yè)環(huán)境中最常見(jiàn)的空氣污染物之一。這類物質(zhì)毒性、刺激性、致癌性和特殊的氣味性，會(huì)影響皮膚和黏膜，造成人體急性損害。

針對(duì)消費(fèi)者健康意識(shí)的提高，國(guó)家相繼頒布相關(guān)法律法規(guī)，要求汽車制造企業(yè)控制車內(nèi)VOC，2005–2006年，中國(guó)《車內(nèi)空氣質(zhì)量》項(xiàng)目計(jì)劃正式啟動(dòng)；2007年，環(huán)保部頒布HJ/T400–2007《車內(nèi)空氣揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測(cè)定方法》；2012年3月1日起，環(huán)境保護(hù)部和國(guó)家質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布的《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》（GB/T27630–2011）正式實(shí)施?！吨改稀反_定了8種主要控制物質(zhì)，即車內(nèi)空氣中的苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛和丙烯醛，并規(guī)定了濃度要求。考慮到汽車企業(yè)的承受能力，當(dāng)時(shí)這份標(biāo)準(zhǔn)還屬于推薦性標(biāo)準(zhǔn)，希望引導(dǎo)優(yōu)勢(shì)車企自覺(jué)參照?qǐng)?zhí)行，并不具有強(qiáng)制意義。2016年1月22日，國(guó)家環(huán)境保護(hù)部就修訂后的《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》向有關(guān)單位征求意見(jiàn)，修訂后的指標(biāo)較原有指標(biāo)更加嚴(yán)格（見(jiàn)表1）。

1.3 車用聚丙烯改性料是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存

當(dāng)前世界汽車材料技術(shù)發(fā)展的主要方向是輕量化和環(huán)?；瑴p輕汽車自身重量是降低汽車排放、提高燃油效率的有效措施之一，因此，塑料在汽車上的應(yīng)用將繼續(xù)成為汽車材料的熱點(diǎn)。

汽車輕量化的過(guò)程，會(huì)給中國(guó)帶來(lái)巨大的改性塑料需求，這是中國(guó)聚烯烴企業(yè)面臨的一個(gè)新機(jī)遇。目前，車用改性塑料在保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、安全氣囊、儀表盤(pán)（IP）骨架、內(nèi)門板、中控面板支架、手套箱蓋板、氣囊支架、后尾板等等諸多方面都有應(yīng)用。

表1 車內(nèi)空氣質(zhì)量國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)

然而挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，目前中國(guó)有上千家企業(yè)從事改性塑料生產(chǎn)，總產(chǎn)能超過(guò)了200萬(wàn)噸/年，但規(guī)模企業(yè)（產(chǎn)能超過(guò)3000噸/年）的只有70余家，過(guò)萬(wàn)噸的很少。從產(chǎn)能上看，國(guó)內(nèi)企業(yè)占73%左右，國(guó)外或合資企業(yè)占比約為27%，但從市場(chǎng)占有率情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)企業(yè)市場(chǎng)占有率僅為30%，而國(guó)外企業(yè)市場(chǎng)占有率高達(dá)70%。目前已經(jīng)在國(guó)內(nèi)設(shè)立改性塑料生產(chǎn)基地的國(guó)外大企業(yè)有SABIC公司、杜邦公司、SOLVAY公司、陶氏公司，德國(guó)BASF公司、LANXESS、BAYER、Celanese公司、日本旭化成公司、寶理塑料公司、韓國(guó)三星公司、LG公司、錦湖公司，荷蘭DSM公司等。這也是進(jìn)口產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期占據(jù)主導(dǎo)地位的原因。

2 車用聚丙烯的發(fā)展趨勢(shì)

聚丙烯作為汽車行業(yè)應(yīng)用最多的塑料，在汽車輕量化過(guò)程中有著重要作用。未來(lái)，聚丙烯的主要發(fā)展方向?qū)⑹情L(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯、“三高一低”（高流動(dòng)、高模量、高抗沖、低氣味）聚丙烯。

2.1 輕量化的要求將帶來(lái)長(zhǎng)玻纖聚丙烯的快速發(fā)展

聚丙烯（PP）作為通用塑料材料之一，產(chǎn)量大、價(jià)格低，同時(shí)具有優(yōu)良的綜合性能、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、較好的成型加工性能。但是，PP存在的諸多缺點(diǎn)，嚴(yán)重限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。因此，通過(guò)在PP中添加玻纖、碳酸鈣等增強(qiáng)材料，而當(dāng)玻纖等長(zhǎng)度超過(guò)臨界尺寸時(shí)，力學(xué)性能得到飛躍性的提升。

長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯（Long Glass Fiber Reinforced Polypropylene.簡(jiǎn)稱LGFPP）是倍受人們關(guān)注的新品種之一。作為汽車模塊載體材料，該材料不僅能有效地提高制品的剛性、抗沖擊強(qiáng)度、抗蠕變性能和尺寸穩(wěn)定性，而且可以做出復(fù)雜的汽車模塊制品。由于強(qiáng)度的要求，以往的模塊載體通常由以玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性塑料（GMT）或金屬板材經(jīng)沖壓制得。由于采用壓制成型，很難對(duì)多種零件進(jìn)行集成。而為了提高剛性和強(qiáng)度以及為了得到更薄的成型厚度，還需要使用加強(qiáng)筋。上述所有因素都制約了汽車模塊制品重量和成本的降低。由于金屬不適合成型復(fù)雜的形狀，限制了它在很多零件中的應(yīng)用，這也阻礙了成本的下降。與此相反，采用長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)塑料注射成型則可以克服上述諸多弊病。

長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯通過(guò)對(duì)玻纖含量、玻纖長(zhǎng)度的控制和輔助添加劑的加入，可以生產(chǎn)出不同用途的長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯，一般有通用級(jí)、耐熱級(jí)、耐UV、低氣味（低TVOC）、超低翹曲等產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于汽車零部件。面對(duì)汽車輕量化對(duì)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯需求的增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)主要改性企業(yè)紛紛上馬長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯生產(chǎn)線，金發(fā)科技、上海普利特、合肥會(huì)通、中廣核俊爾、現(xiàn)代三河、山東道恩、南京聚隆、上海納巖、SABIC、塞拉尼斯、蘇州禾昌、蘇州旭光等企業(yè)都先后建成了長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯的生產(chǎn)線。

長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯對(duì)聚丙烯原材料的要求：高熔指、包覆性好、高剛性、高沖擊、樹(shù)脂與玻纖的浸漬效果要好，熔指多為60～100 g/cm3。目前應(yīng)用在長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯的聚丙烯原料多為進(jìn)口，進(jìn)口來(lái)源主要是韓國(guó)SK公司的BX3900、BX3920；韓國(guó)曉星7270、8280；北歐化工BJ368MO；博祿HJ311MO。國(guó)產(chǎn)料在長(zhǎng)玻纖增加聚丙烯中也有少量應(yīng)用，主要包括鎮(zhèn)海的M60T、蘭化H9018、燕化K7100、K6100、濟(jì)南的Y24和天津石化的6012等。

目前長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯主要分為以下類型：

1）LGTPP—普通級(jí)

這類LGTPP增強(qiáng)材料主要為長(zhǎng)玻纖材料，不加其他助劑。長(zhǎng)玻纖含量一般在20%～60%，熱變形溫度在147℃以上。目前這類材料主要應(yīng)用于汽車零部件、洗衣機(jī)部件、水泵部件、水處理部件及家居產(chǎn)品等。

2）LGTPP—耐熱級(jí)

這類LGTPP長(zhǎng)玻纖含量一般在20%～50%，熱變形溫度在152℃以上。目前這類材料主要應(yīng)用于汽車前后端模塊、蓄電池支架、發(fā)動(dòng)機(jī)罩殼、水箱框架、天窗框架等。

3）LGTPP—耐紫外線

耐紫外線LGTPP的長(zhǎng)玻纖含量一般在20%～50%，熱變形溫度在152℃以上，主要表現(xiàn)為高強(qiáng)度、耐紫外線照射、長(zhǎng)期耐熱老化性能、良好的制品外觀。主要應(yīng)用于汽車門把手、后視鏡系統(tǒng)、蓄電池外殼、汽車外踏板等。

2.2 “三高一低”聚丙烯是滿足輕量化與環(huán)?；闹饕较?/h3>

“三高一低”的聚丙烯（高流動(dòng)、高抗沖、高模量、低氣味）產(chǎn)品在汽車零部件的薄壁化、輕量化過(guò)程中有著較好的應(yīng)用。高模量及較好的剛韌性平衡是聚丙烯向高性能化發(fā)展的方向之一。采用高模量聚丙烯成型制品的優(yōu)勢(shì)在于：一是可以提高制品的挺度，改善制品的外觀質(zhì)量；二是可以縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率。作為基礎(chǔ)樹(shù)脂，聚丙烯高模量和較好的剛韌平衡性的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：一是可以在共混改性時(shí)提高產(chǎn)品的剛性，在汽車領(lǐng)域使用時(shí)，有利于汽車部件減重，實(shí)現(xiàn)安全性和輕量化；二是可以使制品的厚度減薄，在汽車領(lǐng)域使用，有利于降低汽車零部件的成本。因此近年來(lái)，高模量抗沖共聚聚丙烯成為聚丙烯新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。

“三高一低”的聚丙烯，國(guó)外在20世紀(jì)80年代就積極進(jìn)行開(kāi)發(fā)，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上普遍使用的高流動(dòng)、高模量共聚聚丙烯基本為進(jìn)口產(chǎn)品，比較典型的有SK的BX3500/BX3800/BX3900/BX3920系列，大韓油化的CB5230/5290，巴塞爾的EA5074/5075/5076系列等等，這些產(chǎn)品在制備大型制件時(shí)可獲得更薄和更輕的制品。近兩年，隨著聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，特別是新型催化劑技術(shù)及聚合工藝的改進(jìn)，氫調(diào)高模量、高流動(dòng)、高抗沖低氣味聚丙烯產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)研發(fā)和生產(chǎn)取得了較大進(jìn)展，燕山石化開(kāi)發(fā)的K6100、K6760、K6730和中沙石化開(kāi)發(fā)的EP5074、5075得到國(guó)內(nèi)大型改性企業(yè)的使用，填補(bǔ)了國(guó)產(chǎn)料的空白。

國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的2004–2016年，汽車的輕量化，使得改性企業(yè)對(duì)聚丙烯需求向著高流動(dòng)、高模量方向發(fā)展。表2是金發(fā)科技在2004–2016年對(duì)聚丙烯需求的變化。

當(dāng)前聚丙烯改性工廠對(duì)原料VOC的關(guān)注度越來(lái)越高，修訂后的《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》如果試行，對(duì)國(guó)內(nèi)汽車改性聚丙烯的生產(chǎn)，將會(huì)提出更高的要求。目前國(guó)內(nèi)汽車改性聚丙烯Tvoc多在200～300 PPM級(jí)別，與進(jìn)口產(chǎn)品30～50 PPM相比還有不少差距，需要通過(guò)聚合工藝和助劑優(yōu)化、吸附法、聚合物脫揮等技術(shù)，不斷控制VOC含量，實(shí)現(xiàn)低氣味的要求。

表2 汽車輕量化對(duì)高流動(dòng)、高模量聚丙烯需求的變化

3 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)汽車油耗要求的不斷嚴(yán)格，輕量化依然是汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)日益加大的環(huán)保政策也對(duì)汽車改性料，特別是在汽車內(nèi)飾中大量使用的聚丙烯提出了新的要求。隨著長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯在汽車中的大量使用，如何生產(chǎn)適應(yīng)汽車玻纖改性將成為聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)必須面對(duì)的課題。另外，低VOC的要求也使得企業(yè)必須進(jìn)一步關(guān)注聚丙烯助劑的選擇，未來(lái)能否生產(chǎn)低VOC的聚丙烯產(chǎn)品可能成為聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)入汽車領(lǐng)域的新的壁壘。