高性能聚丙烯在汽车材料中的应用

随着汽车工业的蓬勃发展，制造汽车的各种原材料也迅速发展和更新换代，越来越多的汽车零部件开始采用改性塑料替代金属制件。塑料在汽车上的应用已有近50年的历史，塑料饰件的大量应用，促进了汽车的减重节能，提高了汽车的美观舒适度。而PP作为最轻的通用塑料，通过增韧、填充、增强、共混等改性后，在汽车内外饰零部件上得到广泛应用。

一、聚丙烯在汽车中的应用

PP具有密度小、性价比高、优异的耐热性能、耐化学药品腐蚀性、刚性、易于成型加工和回收利用等特性，较车用金属材料，PP具有降低成本、燃油经济性优、防尘、耐腐蚀性好、外观美感、节约空间、性能可靠等优点，已成为汽车内、外饰零部件使用最多的塑料材料之一。

但是PP 材料收缩率大，尺寸稳定性差，容易产生翘曲变形；低温易脆断，韧性差；耐光老化、耐热老化性能差，所以无法单独满足汽车保险杠、仪表板、护风圈、发动机风扇等部件的特殊使用要求，必须进行改性或开发高性能的聚丙烯材料。

图 PP改性材料应用于仪表板

当前，PP及改性PP大量应用在汽车内饰件、外饰件及引擎罩下部件中。车用外饰件中，PP应用最大领域为保险杠制品。

图 PP改性材料应用于前保险杠

随着汽车制造水平及消费者对汽车安全性、舒适性及审美的要求，对PP保险杠的性能要求也逐步提高：如与车身的零间隙要求PP具有较低的膨胀与收缩性，良好的加工性要求PP具有更好的流动性，轻量化的要求PP具有较低的密度，安全性的要求PP具有较高的抗冲击性等。

二、聚丙烯生产工艺

自PP成功实现工业化生产以来，催化剂技术的不断突破推动了PP生产工艺的进步与发展，各种聚合工艺层出不穷，PP的综合性能也逐步提高。当前PP反应器牌号的性能逐渐朝高刚性、高抗冲击性、高流动性、低气味等方向发展。

图 聚丙烯聚合工艺及其对应反应器

Spheripol/ST工艺采用环管反应器。Spheripol工艺是一种液相预聚合同液相均聚和气相共聚相结合的聚合工艺，可以生产全范围、多用途的各种产品。其均聚和无规共聚产品的特点是净度高，光学性能好，无异味。

Innovene工艺采用独特的接近活塞流的卧式搅拌床反应器，可以生产刚性和抗冲击性非常好的共聚物产品。

表：茂名石化聚丙烯工艺及产能

公司名称	装置产能 （万吨/年）	技术来源	生产工艺	总产能 （万吨/年）
茂名石化	17	Basell	Spheripol	67
	30	SEI	ST-2
	20	BP	Innovene

在生产工艺上，生产高流动性聚丙烯产品主要有氢调法和降解法。近年来，随车用PP环保要求的提高，采用氢调法工艺直接生产的反应器牌号逐渐成为市场主流，该类牌号在具有较好的刚韧平衡性外，作为汽车内饰件原料时具有极低的气味，符合车用非金属材料环保方面的要求；同时作为车用改性基础树脂，具有更好的加工稳定性。

图 车用PP生产发展方向

三、茂名石化车用聚丙烯新产品

根据市场需求，茂名石化近年开发了十数个车用聚丙烯新产品，主要由两大系列：

产品系列	产品性能
高抗冲低刚系列产品	熔指 3~30g/10min 简支梁缺口冲击 40~70kJ/m2 弯曲模量 900~1200MPa 低VOC化（装置改造中）
高刚低抗冲系列产品	熔指 10~60g/10min 简支梁缺口冲击 4~8kJ/m2 弯曲模量 1500~1700MPa 低VOC

具体聚丙烯系列产品及牌号如下：

高抗冲低刚系列产品：

牌号	熔指（g/10min）	弯曲模量（MPa）	简支梁缺口冲击强度（kJ/m2）	生产方法	应用领域
K9930H	~30	~950	~50	氢调法	汽车内饰件、外饰件
K9026	~28	~950	~50	降解法	汽车外饰件
K9017H	~17	~950	~50	氢调法	汽车内饰件、外饰件
K9010	~10	~950	~50	氢调法	汽车内饰件、外饰件
K9005	~5	~950	~70	氢调法	汽车内饰件、外饰件
K8003	~3	~1200	~45	氢调法	汽车内饰件、外饰件

高刚低抗冲系列产品：

牌号	熔指（g/10min）	弯曲模量（MPa）	简支梁缺口冲击强度（kJ/m2）	生产方法	应用领域
PPB-MN60-G	~60	~1500	~5	氢调法	汽车内饰件、外饰件
PPB-MN50-G	~50	~1350	~8	氢调法	汽车内饰件、外饰件
PPB-MN35-G	~35	~1650	~5	氢调法	汽车内饰件、外饰件
PPB-MN10-G	~10	~1600	~7	氢调法	汽车内饰件、外饰件

高熔中冲击系列产品：

牌号	熔指（g/10min）	弯曲模量（MPa）	简支梁缺口冲击强度（kJ/m2）	生产方法	应用领域
K7726H	~26	~1150	~10	氢调法	汽车内饰件、外饰件
HHP4	~30	~900	~10	氢调法	汽车内饰件、外饰件

高刚均聚系列产品：

牌号	熔指（g/10min）	弯曲模量（MPa）	简支梁缺口冲击强度（kJ/m2）	生产方法
PPH-MM20-S	~20	~2100	~2.4	氢调法
PPH-M60-S	~60	~2100	~1.5	氢调法

透明聚丙烯专用料：

项目	单位	HT9025NX	UT8012M	PPD-MT45-S	PPR-ET03-S	PPR-MT16-S	PPR-M55-S
熔体流动速率MI	g/10min	24.2	11.4	45	3.1	16	55
悬臂梁冲击强度,(23℃)	J/m	56	173.4	2.1(简支梁)	6(简支梁)	5.5(简支梁)	2(简支梁)
拉伸屈服强度	Mpa	29	28	33	34.9	29.5	36.9
挠曲模量	Mpa	946	1027	1300	1470	1140	1690
雾度	%	14.5	7.2	15	28.6	8.9	薄壁注塑
热变形温度	℃	76	72.2	74	95	80	--

在研新产品：

低收缩抗冲聚丙烯。收缩率较普通抗冲聚丙烯降低~15%，下游客户改性时可减少滑石粉用量，达到进一步减重目的。

低VOC高抗冲聚丙烯。国产高抗冲聚丙烯原料VOC含量都较高，茂名石化率先对装置进行脱挥改造，高抗冲系列产品的VOC含量将得到显著降低。

高熔体强度聚丙烯。熔体强度可达17cN，可用于聚丙烯发泡，发泡温度窗口宽、发泡倍率可达30倍。

四、车用聚丙烯的生产研发方向

聚丙烯通过增韧、填充、增强、共混等改性方法可得到性能各不相同的材料，在汽车内饰中改性聚丙烯材料得到了广泛的应用。目前市场上新能源汽车的保有量不断上升，前景十分广阔。

图 金发 PP-LGF50 电池托架，PP-TD20 AGM蓄电池壳

而汽车轻量化也对车用聚丙烯提出了更多的要求，低密度、薄壁化、微发泡、高强度成为车用车用聚丙烯的生产研发方向。

图 车用聚丙烯的生产研发方向

图 会通滑石粉填充低密度PP应用于汽车门板

注：本文素材来源中石化茂名公司《高性能聚丙烯在汽车材料中的应用》，艾邦高分子编辑整理

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