中國(guó)粉體網(wǎng)訊 聚丙烯（PP）是一種性能優(yōu)良的熱塑性合成樹脂，具有比重小、無(wú)毒、易加工、抗沖擊強(qiáng)度、抗繞曲性以及電源性好等優(yōu)點(diǎn)，是通用樹脂中耐熱性最好的產(chǎn)品。但聚丙烯也有一些缺點(diǎn)，如具有較大的成型收縮率、低溫易脆裂、耐磨性不足、熱變形溫度不高、耐候性差等，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中常采用改性的方法賦予聚丙烯新的性能。
國(guó)內(nèi)外汽車銷量雙雙走高，汽車專用改性聚丙烯需求有望增長(zhǎng)。
從8月數(shù)據(jù)來(lái)看，國(guó)內(nèi)外汽車銷量雙雙走高。海外來(lái)看，歐洲汽車銷量8月躍升21%；歐盟純電動(dòng)汽車銷量飆升118%。國(guó)內(nèi)來(lái)看，8月乘用車市場(chǎng)零售達(dá)到192萬(wàn)輛的歷史同期最高水平，傳統(tǒng)品牌新能源合計(jì)銷量43.7萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)48.8%。
汽車行業(yè)作為傳統(tǒng)“用料大戶”，涉及的塑料用量及塑料種類都不在少數(shù)，因此汽車銷量的增長(zhǎng)對(duì)于塑料市場(chǎng)具有積極的影響。具體來(lái)看，汽車需求是PP下游需求中較為重要的一環(huán)，改性PP在汽車保險(xiǎn)杠、擋泥板、外飾結(jié)構(gòu)、儀表板、空調(diào)系統(tǒng)中均有大量應(yīng)用。同時(shí)由于輕量化需求較高，新能源汽車對(duì)于PP應(yīng)用較傳統(tǒng)油車更廣，同時(shí)衍生出充電樁的新增需求。
隨著我國(guó)汽車市場(chǎng)增長(zhǎng)，PP需求會(huì)否有所提振？據(jù)業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，到2026年，我國(guó)汽車領(lǐng)域?qū)Ω男运芰系男枨髮哪壳暗?91萬(wàn)噸增長(zhǎng)至598萬(wàn)噸左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)，車用PP需求占據(jù)PP總需求約5.6%，估算車用PP消費(fèi)量約為184萬(wàn)噸，今后隨新能源占比提升以及輕量化、充電樁出海等需求增長(zhǎng)市場(chǎng)需求仍可進(jìn)一步擴(kuò)大。據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，對(duì)于PP來(lái)說(shuō)，2023年是產(chǎn)能提升明顯的一年，汽車行業(yè)作為相對(duì)來(lái)說(shuō)有著較快增長(zhǎng)速度以及較好發(fā)展前景的需求方，或?qū)⒃赑P需求占比中有更重要的一席之地。從市場(chǎng)來(lái)看，2023-2025年汽車在PP需求占比中或?qū)⒂型麖?.6%逐步提升至8%-10%。
各種改性塑料消費(fèi)結(jié)構(gòu)
對(duì)改性聚丙烯在汽車制造業(yè)應(yīng)用情況分析可知，不同類型的改性PP材料其改性原理、材料組成、配方均有很大不同，其用途也不盡相同。
國(guó)內(nèi)引進(jìn)車型典型零件用改性PP材料的技術(shù)要求
作為汽車內(nèi)、外裝飾的原材料，PP必須要兼具耐刮擦、抗應(yīng)力發(fā)白、耐熱老化、耐光老化、抗發(fā)粘性、抗靜電、散發(fā)性等性能。但目前國(guó)內(nèi)高端聚丙烯產(chǎn)品依舊主要依賴于進(jìn)口，產(chǎn)品存在長(zhǎng)時(shí)間暴露于室外易氧化、高溫剛性不足等弊端。因此在高端應(yīng)用市場(chǎng)改性PP產(chǎn)品需求一直很旺盛。
物理改性技術(shù)簡(jiǎn)便易行，可提高PP材料耐磨性、抗沖擊強(qiáng)度、韌性等性能。
聚丙烯改性技術(shù)分為物理改性和化學(xué)改性兩個(gè)大類。其中，物理改性是根據(jù)聚丙烯粉末擠壓造粒階段所添加物料自身特性不同，加工出具有優(yōu)異力學(xué)性能的聚丙烯復(fù)合材料，提升其產(chǎn)品質(zhì)量，該工況下的擠壓機(jī)多以雙螺桿擠壓機(jī)為主。
物理改性又可細(xì)分為填充改性、增強(qiáng)改性和共混改性。填充改性主要利用不同添加劑對(duì)聚丙烯進(jìn)行填充，常見添加劑有活性碳酸鈣、滑石粉、云母粉、二氧化硅等；增強(qiáng)改性以碳纖維、玻璃纖維等增強(qiáng)材料為主，對(duì)聚丙烯力學(xué)性能進(jìn)行改善；共混改性是將聚丙烯與聚乙烯、橡膠等原料共混從而提升聚丙烯復(fù)合材料的性能。
前些年，我國(guó)引進(jìn)的三菱、奧迪、本田、桑塔納以及豐田等轎車生產(chǎn)線，汽車的保險(xiǎn)杠都是由PP改性料制成的。這一措施使國(guó)際先進(jìn)的制造技術(shù)和工藝融入我國(guó)的汽車行業(yè)，也大幅提高了保險(xiǎn)杠的相關(guān)性能。
買買提江·依米提等以共聚聚丙烯為基礎(chǔ)樹脂，利用馬來(lái)酸酐接枝物、成核劑α晶型2,2-亞甲基-雙（4,6-二叔丁基苯氧基）磷酸鈉及無(wú)機(jī)填料滑石粉提高物料之間的相容性和體系模量，控制結(jié)晶尺寸，改善熱穩(wěn)定性和降低成本；利用增韌劑共混增韌、加工改性母料調(diào)節(jié)加工流動(dòng)性。所制汽車保險(xiǎn)杠專用聚丙烯的主要性能指標(biāo)：熔體流動(dòng)速率（MFR）為4.8g/10min，拉伸強(qiáng)度為21.6MPa，懸臂梁沖擊強(qiáng)度在23，-20℃分別為548.0，98.7J/m，斷裂伸長(zhǎng)率為453％，成型收縮率為0.91％，負(fù)荷變形溫度為87℃。
徐雪梅等采用雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出造粒工藝制備了聚丙烯礦物復(fù)合材料，研究了硼酸酯偶聯(lián)劑種類與用量對(duì)聚丙烯(PP)礦物復(fù)合材料性能的影響，重點(diǎn)考察了其對(duì)彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和熔體質(zhì)量流動(dòng)速率性能影響等。結(jié)果表明，滑石粉和云母作為填料可以改善PP復(fù)合材料的力學(xué)性能和收縮率，硼酸酯偶聯(lián)劑處理礦物填料后，能明顯改善復(fù)合材料的沖擊性能和熔體流動(dòng)速率，改善材料的結(jié)晶性能，耐熱分解性能提高，基體與填料的界面結(jié)合變好，硼酸酯偶聯(lián)劑用量為填料用量的2%時(shí)，綜合性能最好。
邊亞微等采用熔融共混法，將PP、玻纖、滑石粉以及其他助劑通過(guò)雙螺桿共混、擠出、造粒，制得性能優(yōu)異的汽車儀表盤、保險(xiǎn)杠專用PP改性材料。實(shí)驗(yàn)表明：隨著玻纖含量的增加，PP增強(qiáng)改性產(chǎn)品的拉伸、彎曲和抗沖擊強(qiáng)方面力學(xué)性能均有增加趨勢(shì)；滑石粉及增韌劑EPDM改性PP，可有效提高材料的抗沖擊強(qiáng)度；研發(fā)所得材料性能滿足汽車儀表盤材料的使用要求。
Palanikumar等通過(guò)雙螺桿擠壓機(jī)將碳酸鈣與聚丙烯以不同比例進(jìn)行混煉造粒，采用圓盤式磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)聚丙烯復(fù)合材料進(jìn)行不同載荷、速度和滑動(dòng)距離的測(cè)試從而研究其耐磨性及彈性性能。隨著碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)從1%逐漸提升至10%，聚丙烯復(fù)合材料耐磨性呈階梯式遞增，最終可提升70%。Hernández等同樣采用雙螺桿擠壓機(jī)對(duì)碳酸鈣與聚丙烯進(jìn)行加工，并額外添加了硬脂酸作為潤(rùn)滑劑降低其復(fù)合黏度，進(jìn)行沖擊實(shí)驗(yàn)、拉伸實(shí)驗(yàn)等。與原料相比其抗沖擊強(qiáng)度提高了17%，延伸率增加20%以上，韌性有顯著提升，更符合行業(yè)應(yīng)用需求。
結(jié)語(yǔ)
聚丙烯是制造汽車零部件的常用原料，也是食品包裝、醫(yī)療器材、建筑材料常用的原料。通過(guò)多元化、低成本改性技術(shù)進(jìn)行深加工，提升其產(chǎn)品性能也是整個(gè)塑料行業(yè)發(fā)展的主要任務(wù)，因此對(duì)塑料行業(yè)應(yīng)用的各種改性材料的研究也應(yīng)當(dāng)引起重視，市場(chǎng)也應(yīng)當(dāng)予以更多關(guān)注。
參考文獻(xiàn)
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趙玉梅，等：汽車輕量化用改性聚丙烯的研究進(jìn)展，唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
粉體網(wǎng)、中糧期貨研究院等
(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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