高性能聚丙烯在汽車材料中的應用

隨著汽車工業的蓬勃發展，制造汽車的各種原材料也迅速發展和更新換代，越來越多的汽車零部件開始采用改性塑料替代金屬制件。塑料在汽車上的應用已有近50年的歷史，塑料飾件的大量應用，促進了汽車的減重節能，提高了汽車的美觀舒適度。而PP作為最輕的通用塑料，通過增韌、填充、增強、共混等改性后，在汽車內外飾零部件上得到廣泛應用。

一、聚丙烯在汽車中的應用

PP具有密度小、性價比高、優異的耐熱性能、耐化學藥品腐蝕性、剛性、易于成型加工和回收利用等特性，較車用金屬材料，PP具有降低成本、燃油經濟性優、防塵、耐腐蝕性好、外觀美感、節約空間、性能可靠等優點，已成為汽車內、外飾零部件使用最多的塑料材料之一。

但是PP 材料收縮率大，尺寸穩定性差，容易產生翹曲變形；低溫易脆斷，韌性差；耐光老化、耐熱老化性能差，所以無法單獨滿足汽車保險杠、儀表板、護風圈、發動機風扇等部件的特殊使用要求，必須進行改性或開發高性能的聚丙烯材料。

圖 PP改性材料應用于儀表板

當前，PP及改性PP大量應用在汽車內飾件、外飾件及引擎罩下部件中。車用外飾件中，PP應用最大領域為保險杠制品。

圖 PP改性材料應用于前保險杠

隨著汽車制造水平及消費者對汽車安全性、舒適性及審美的要求，對PP保險杠的性能要求也逐步提高：如與車身的零間隙要求PP具有較低的膨脹與收縮性，良好的加工性要求PP具有更好的流動性，輕量化的要求PP具有較低的密度，安全性的要求PP具有較高的抗沖擊性等。

二、聚丙烯生產工藝

自PP成功實現工業化生產以來，催化劑技術的不斷突破推動了PP生產工藝的進步與發展，各種聚合工藝層出不窮，PP的綜合性能也逐步提高。當前PP反應器牌號的性能逐漸朝高剛性、高抗沖擊性、高流動性、低氣味等方向發展。

圖 聚丙烯聚合工藝及其對應反應器

Spheripol/ST工藝采用環管反應器。Spheripol工藝是一種液相預聚合同液相均聚和氣相共聚相結合的聚合工藝，可以生產全范圍、多用途的各種產品。其均聚和無規共聚產品的特點是凈度高，光學性能好，無異味。

Innovene工藝采用獨特的接近活塞流的臥式攪拌床反應器，可以生產剛性和抗沖擊性非常好的共聚物產品。

表：茂名石化聚丙烯工藝及產能

公司名稱	裝置產能 （萬噸/年）	技術來源	生產工藝	總產能 （萬噸/年）
茂名石化	17	Basell	Spheripol	67
	30	SEI	ST-2
	20	BP	Innovene

在生產工藝上，生產高流動性聚丙烯產品主要有氫調法和降解法。近年來，隨車用PP環保要求的提高，采用氫調法工藝直接生產的反應器牌號逐漸成為市場主流，該類牌號在具有較好的剛韌平衡性外，作為汽車內飾件原料時具有極低的氣味，符合車用非金屬材料環保方面的要求；同時作為車用改性基礎樹脂，具有更好的加工穩定性。

圖 車用PP生產發展方向

三、茂名石化車用聚丙烯新產品

根據市場需求，茂名石化近年開發了十數個車用聚丙烯新產品，主要由兩大系列：

產品系列	產品性能
高抗沖低剛系列產品	熔指 3~30g/10min 簡支梁缺口沖擊 40~70kJ/m2 彎曲模量 900~1200MPa 低VOC化（裝置改造中）
高剛低抗沖系列產品	熔指 10~60g/10min 簡支梁缺口沖擊 4~8kJ/m2 彎曲模量 1500~1700MPa 低VOC

具體聚丙烯系列產品及牌號如下：

高抗沖低剛系列產品：

牌號	熔指（g/10min）	彎曲模量（MPa）	簡支梁缺口沖擊強度（kJ/m2）	生產方法	應用領域
K9930H	~30	~950	~50	氫調法	汽車內飾件、外飾件
K9026	~28	~950	~50	降解法	汽車外飾件
K9017H	~17	~950	~50	氫調法	汽車內飾件、外飾件
K9010	~10	~950	~50	氫調法	汽車內飾件、外飾件
K9005	~5	~950	~70	氫調法	汽車內飾件、外飾件
K8003	~3	~1200	~45	氫調法	汽車內飾件、外飾件

高剛低抗沖系列產品：

牌號	熔指（g/10min）	彎曲模量（MPa）	簡支梁缺口沖擊強度（kJ/m2）	生產方法	應用領域
PPB-MN60-G	~60	~1500	~5	氫調法	汽車內飾件、外飾件
PPB-MN50-G	~50	~1350	~8	氫調法	汽車內飾件、外飾件
PPB-MN35-G	~35	~1650	~5	氫調法	汽車內飾件、外飾件
PPB-MN10-G	~10	~1600	~7	氫調法	汽車內飾件、外飾件

高熔中沖擊系列產品：

牌號	熔指（g/10min）	彎曲模量（MPa）	簡支梁缺口沖擊強度（kJ/m2）	生產方法	應用領域
K7726H	~26	~1150	~10	氫調法	汽車內飾件、外飾件
HHP4	~30	~900	~10	氫調法	汽車內飾件、外飾件

高剛均聚系列產品：

牌號	熔指（g/10min）	彎曲模量（MPa）	簡支梁缺口沖擊強度（kJ/m2）	生產方法
PPH-MM20-S	~20	~2100	~2.4	氫調法
PPH-M60-S	~60	~2100	~1.5	氫調法

透明聚丙烯專用料：

項目	單位	HT9025NX	UT8012M	PPD-MT45-S	PPR-ET03-S	PPR-MT16-S	PPR-M55-S
熔體流動速率MI	g/10min	24.2	11.4	45	3.1	16	55
懸臂梁沖擊強度,(23℃)	J/m	56	173.4	2.1(簡支梁)	6(簡支梁)	5.5(簡支梁)	2(簡支梁)
拉伸屈服強度	Mpa	29	28	33	34.9	29.5	36.9
撓曲模量	Mpa	946	1027	1300	1470	1140	1690
霧度	%	14.5	7.2	15	28.6	8.9	薄壁注塑
熱變形溫度	℃	76	72.2	74	95	80	--

在研新產品：

低收縮抗沖聚丙烯。收縮率較普通抗沖聚丙烯降低~15%，下游客戶改性時可減少滑石粉用量，達到進一步減重目的。

低VOC高抗沖聚丙烯。國產高抗沖聚丙烯原料VOC含量都較高，茂名石化率先對裝置進行脫揮改造，高抗沖系列產品的VOC含量將得到顯著降低。

高熔體強度聚丙烯。熔體強度可達17cN，可用于聚丙烯發泡，發泡溫度窗口寬、發泡倍率可達30倍。

四、車用聚丙烯的生產研發方向

聚丙烯通過增韌、填充、增強、共混等改性方法可得到性能各不相同的材料，在汽車內飾中改性聚丙烯材料得到了廣泛的應用。目前市場上新能源汽車的保有量不斷上升，前景十分廣闊。

圖 金發 PP-LGF50 電池托架，PP-TD20 AGM蓄電池殼

而汽車輕量化也對車用聚丙烯提出了更多的要求，低密度、薄壁化、微發泡、高強度成為車用車用聚丙烯的生產研發方向。

圖 車用聚丙烯的生產研發方向

圖 會通滑石粉填充低密度PP應用于汽車門板

注：本文素材來源中石化茂名公司《高性能聚丙烯在汽車材料中的應用》，艾邦高分子編輯整理

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