汽车保险杠专用聚丙烯树脂的开发

橡塑产品配方设计一、产品：PP汽车保险杠二、配方组成（质量份）：三、设计思路：聚丙烯（PP）具有良好的综合力学性能,耐热性，耐化学药品性，绝缘性，加工性能和较低的密度，成本低廉,故其发展速度较快，但是PP本身脆性（尤其是低温脆性）较大，耐光性差、易老化，韧性不好，用于韧性要求较高的产品时必须对PP进行增韧改性。

四、增韧剂：POE（8200）：聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer)，是具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。

POE具有较小的内聚能，较高的剪切敏感性，加工时与聚丙烯的相容性好，其表观切变粘度对温度的依赖性与PP接近，对PP增韧效果显著。

POE有着良好的回弹性和柔韧性，且其硬度很低，耐寒性极佳，POE增韧PP后，提高PP的常温和低温下的冲击强度，带给材料良好的综合性能。

POE分子结构与三元乙丙橡胶(EPDM)相似，因此POE也会具有耐老化、耐臭氧、耐化学介质等优异性能，通过对POE 进行交联，材料的耐热温度被提高，永久变形减小，拉伸强度、撕裂强度等主要力学性能都有很大程度的提高。

五、填充剂碳酸钙CaCO3:无毒、无臭、无刺激性，通常为白色。

碳酸钙在塑料制品中能起到一种骨架作用对塑料制品尺寸的稳定性有很大作用，能提高制品的硬度，还可以提高制品的表面光泽和表面平整性。

在一般塑料制品中添加碳酸钙耐热性可以提高，由于碳酸钙白度在90%以上，还可以取代昂贵的白色颜料起到一定的增白作用。

六、抗氧剂抗氧剂1010：四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。

白色结晶粉末，化学性状稳定，可溶于苯、丙酮、氯仿，微溶于乙醇，不溶于水。

熔点110.0～125.0℃，含量≥98.0%，密度1.15。

1、抗氧剂1010对聚丙烯、聚乙烯有卓越的抗氧化性能。

可有效地延长制品的使用期限。

2、抗氧剂1010挥发性小，不易迁移，耐抽出性好、热稳定性高、持效性长，不着色，不污染、无毒，与大多数聚合物具有很好的相容性。

聚丙烯汽车保险杠材料的研究进展作者：丁雪单位：东南大学成贤学院摘要在车用塑料品种的构成中，主要以聚丙烯（PP）为主，约占总量的28%，其中80%以上用于保险杠生产。

这不仅因为PP成本低，更由于轻量化、可循环再用等独特优势，使PP成为汽车保险杠材料的主流。

本文综述了PP在保险杠的国内外研究进展关键词：聚丙烯（PP）、保险杠、研究进展前言随着汽车普及率迅速提高，尤其是美国公司平均燃料经济性(CAFE) 的推出，减轻车身质量、节能降耗及降低成本已成为汽车工业发展的主要目标之一。

塑料因具有质轻、耐腐蚀、耐冲击、设计自由度大、制造工艺简单、可加工成美观外形及降低能耗等诸多优点在汽车上得到了广泛应用。

在汽车用塑料品种中, 以聚丙烯材料所占用量最高。

由于聚丙烯易回收,成本低，更由于轻量化、可循环再用等独特优势通过改性的手段,特别是LFT-PP, 聚丙烯已经进入汽车工程塑料的领域, 在汽车工业中的材料比例还会进一步提高。

1 汽车保险杠用聚丙烯材料的发展阶段[ 1 ]根据汽车主机厂对保险杠制品提出的要求, 可以将保险杠材料的开发发展划分为三个阶段, 见表1。

表1 汽车保险杠用聚丙烯材料的发展阶段阶段主机厂对制件的要求材料要求及特点1 20世纪70-80年代：塑料替代金属用于保险杠，降低成本、安全性，耐候；产品的壁厚一般大于4mm，产品重达5-7kg，强度低，手感偏软能成行、油漆性好。

材料表现为模量低、高冲击、主要是无填充的改姓PP或者RTPO材料2 20世纪90年代至2003年：零段差、尺寸稳定、油漆性好，制品壁厚3-4mm 低线性膨胀系数，流动性提高，材料表现为容易成型；主要是填充的TPO材料3 2003年至现在：降低综合成本，快速成型、薄壁，制品壁厚在2-3mm，产品轻，偏硬高流动，高模量，高冲击，外观性能好，成型周期快；主要是填充含量更高的TPO材料表2 三个阶段保险杠材料的典型物性项目第一阶段第二阶段第三阶段密度/g.cm-30.89-0.93 0.95-1.04 0.95-1.08MFR/g.(10min)-13-10 7-15 15-40拉伸强度/MPa 12-18 15-20 15-20弯曲模量/MPa 500-800 800-1400 1200-1900冲击强度/KJ.m-2NB40 40 40线膨胀系数/10-5°C 10-15 6-10 4-8HDT/°C 50-80 70-95 80-105收缩率/% 1.3-1.7 0.8-1.2 0.5-1.02 国内汽车保险杠用聚丙烯材料的研究开发现状在主机厂方面, 广州本田的钟明强综述了聚丙烯汽车保险杠材料的研究、开发进展, 但提到的这些保险杠材料均非目前国内市场主流产品, 流动性较差,成型性不好[ 2 ]。

聚丙烯热塑性树脂在汽车保险杠中的应用,是由丙烯聚合而制得的一种聚丙烯（polyprolene，PP），分子式为[C3H6]n热塑性树脂,其化学结构式如图 1。

PP通常为半透明无色固体，无臭无毒。

由于结构规整而高度结晶化，故熔点可高达167℃。

耐热、耐腐蚀，制品可用蒸汽消毒是其突出优点。

密度小，是最轻的通用塑料。

缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性予以克服。

图 1 聚丙烯的结构式保险杠系统是轿车车身的重要组成部分。

其作用是当轿车与其他车辆或障碍物发生碰撞时能保护车身和附件，具体说就是保护翼子板、散热器、发动机罩和灯具等部件。

轻微事故时保险杠系统能吸收冲击能量，撞后自动恢复原状，有效地降低了轿车的修理费用。

PP材料密度轻,尤其是相比于金属材料，在减轻重量的基础上又不失机械性能，而且通过改性的手段,特别是LFT-PP,已经进入汽车工程塑料的领域,PP因其优异的性价比,在汽车内外饰件中得到广泛应用,特别是应用在汽车的前后保险杠上(图 2)。

图 2 聚丙烯在汽车保险杠中的应用随着科技的发展，人们对PP材料的要求也随着提高，对PP的改性成为趋势。

日产汽车公司和三菱油化公司也研制了由PP嵌段共聚物、苯乙烯弹性体和聚烯烃系乙丙橡胶3 种组分配成的新材料制作的保险杠用该体系生产的保险杠具有高刚性、耐冲击性、抗损伤并具有良好的光泽、弹性和涂装性将保险杠装车后, 在8kN冲击应力条件下可不碎裂, 并具有复原的弹性。

这种材料还具有装饰美观、可注射成型等特点。

日本三井化学也研制了由PP嵌段共聚物、弹性体和滑石粉色目料配成的材料制成保险杠, 综合性能良好。

1991年, 丰田汽车公司将纳米PP 复合材料用于汽车前后保险杠, 使原保险杠厚度由4mm减至3mm,质量减轻约l/3。

国外聚丙烯汽车保险杠发展迅速,使用弹性体聚丙烯改性生产保险杠已占70%。

以日本为代表的由嵌段共聚PP、苯乙烯弹性体和聚烯烃类乙丙橡胶3组分配制成的新材料,及Himont公司反应器中直接生产的改性PP合金,极大地改善了保险杠的涂装性、耐热性及弹性,使PP在性能方面与聚氨酯接近,可用于生产中高档轿车保险杠。

聚丙烯改性及其汽车保险杠的研制中文摘要本论文通过橡胶(POE)、聚丙烯(PP)、滑石粉共混和添加成核剂改变聚丙烯的结晶形态两种方式来对聚丙烯进行增韧，并通过马来酸酐（MAH）与苯乙烯（St）对聚丙烯（PP）进行增强极性改性，研究了改性后复合材料的性能，并取得了一定的效果。

在研究橡胶增韧PP的过程中，采用了DOW化学公司近几年推出的用茂金属催化剂通过乙烯和辛烯原位聚合技术生产的一种饱和乙烯一辛烯共聚物(POE)增韧改性PP。

对PP/POE体系的力学性能进行了研究，并用差示扫描量热仪(DSC)对其进行了详细的表征。

结果表明，POE加入随含量的增加，PP的冲击强度和断裂伸长率不断升高，拉伸屈服强度不断降低，且随着拉伸速率的增加，PP/POE共混体系的拉伸屈服强度逐渐升高，而断裂伸长率则逐渐降低;分析表明，加入POE破坏了PP分子链的规整性，阻碍PP的结晶，，导致其结晶度不断降低;POE与PP具有较好的相容性，POE加入没有改变PP的晶面间距和晶型。

在研究滑石粉对聚丙烯增强的过程中，采用1250目的滑石粉增强填充PP/POE体系，并对其力学性能进行了研究，随着滑石粉用量的增加，混合体系的冲击强度降低，但其断裂伸长率在加入15%之前一直在上升，15%后开始下降。

滑石粉对PP有异相成核作用，随着滑石粉的加入，球晶渐趋不规则,边界变得模糊,球晶尺寸下降,球晶分布趋于均匀。

在研究成核剂改变聚丙烯进行增韧的过程中，用β晶型成核剂(TMB-4)对PP的结晶和力学性能进行研究，结果表明，TMB-4能使共聚PP拉伸强度有所提高，TMB-4因诱发PP产生大量β晶，使其缺口冲击强度和断裂伸长率提高了56%和15%。

通过POE、成核剂、滑石粉复配来对PP进行增韧，并对其力学性能进行表征，结果表明，其冲击强度和拉伸强度都有一定程度的提高，综合性能良好。

一些性能达到了保险杠对PP复合材料的要求。

关键词:聚丙烯，POE，滑石粉，成核剂，结晶，力学性能安徽建筑工业学院本科生毕业论文AbstractIn the thesis,the polypropylene(PP) resin was modified for toughness by two methods,Including the adding of POE and Talcum powder,blending with nucleators to modify the crystallization off PP.And by maleic anhydride (MAH) and styrene (St) on polypropylene (PP) to enhance the polarity.The properties of PP composite were studied and the result is good.Saturation ethylene-oetylene copolylner(P0E) produced by DOW chemistry company via ethylene and octylene original position polymerization eatalysised by metallocene was adopted，when studying modified PP.the mechanical properties Of the PP/POE system were studied and they were investigated by differential seanning calorimetry(DSC).The results show that the impact strength and rupture elongation ratio of PP/POE can be increased gradually and tensile yield intension reduced gradually as the adding content of POE,while tensile yield intension can be increased gradually and rupture elongation ratio reduced gradually as the increasing of rate of estension.The crystallization analysis s how that the erystallization degree of PP was redueted sequeneely by adding POE to damage PP molecular thain regulation and hind PP crystallization.The crystallization shape and interplanar distance of PP was not changed by adding POE and there is very good consisteney between PP and POE.In the research process of that Talc reinforced polypropylene, talc was used to increase PP/POE system, and the mechanical properties were studied.with the increase of the amount of talc,the impact strength of the mixed system decreased, But the elongation at break before joining the 15% has been rising, over 15% began to decrease.Talc on PP play the role of heterogeneous nucleation,With the addition of talc,Spherulites become more irregular,boundaries are blurred,Spherulite size decreases,Spherulites to uniform.The influence ofβform(TMB-4) nucleators on erystallization and mechanieal properties of impact co-polypropylen was studied,the results show that TMB-4 inereases tensile intension to some extent.TMB-4 because of its indueting co-PP togenerate more.βcrystal form has more evidently increased impact strength and rupture elongation ratio of PP about 56% and 15% .The PP resin was modified for toughness by multiplicity formulation of POE,talc and nueleators，and the meehanieal properties of PP/POE/talc/nucleators were tested.The results show that Impact strength and tensile intension can be inereased to some extent and combination property is good.The PP composite reach the require of auto bumper.聚丙烯改性及其汽车保险杠的研制Keywords:polypropylene，POE，nueleator，crystallization，mechanical property安徽建筑工业学院本科生毕业论文目录第1章引言 (V)1.1国内外聚丙烯汽车保险杠发展现状 (1)1.1.1介绍 (1)1.1.2国内外聚丙烯汽车保险杠及专用料的发展概况 (1)1.2汽车保险杠用聚丙烯存在问题和开发难点 (3)1. 3聚丙烯汽车保险杠专用料 (3)1.3.1聚丙烯与弹性体共混料 (3)1.3.2 PP/EPDM型反应型共混料 (4)1.3.3嵌段共聚PP/聚烯烃热塑性弹性体(TPE)共混料 (4)1.3.4新型高分子材料—丰田超级烯烃聚合物 (4)1.3.5非交联发泡保险杠 (4)1.3.6汽车保险杠专用树脂 (5)1.3.7可涂饰汽车保险杠 (5)1.4汽车保险杠的成型方法和回收利用 (5)1.4.1汽车保险杠的成型方法 (5)1.4.2汽车保险杠的回收利用 (6)1.5汽车保险杠用聚丙烯增韧改性 (6)1.5.1化学改性 (6)1.5.2物理改性 (8)1.6汽车保险杠用聚丙烯增强改性 (10)1.7聚丙烯增韧增强改性存在的问题 (10)1.8聚丙烯增加极性改性 (11)1.9研究目的及意义 (11)第二章弹性体POE改性聚丙烯概述 (12)2.1 POE弹性体 (12)2.1.1 POE的性能 (12)2.1.2 POE对PP的共混改性 (12)2.2 POE与其他弹性体的比较 (13)2.3不同牌号的POE对共混体系力学性能的影响比较 (14)第三章实验 (16)3.1聚丙烯基料的选择 (16)3.2 增韧剂的选择 (16)3.3 填料的选择 (17)3.4实验部分 (18)3.4.1实验原料 (18)3.4.2主要设备 (18)3.4.3样品的制备 (19)3.5测试与表征 (21)聚丙烯改性及其汽车保险杠的研制3.5.1熔体流动速率测定 (21)3.5.2热变形温度测定 (22)3.5.3拉伸性能测定 (22)3.5.4冲击性能测定 (22)3.5.5示差扫描量热仪(DSC) (22)3.5.6 偏光显微镜 (23)第四章实验结果与讨论 (24)4.1 PP/POE混体系的物理机械性能分析 (24)4.2.PP/POE共混体系DSC分析 (27)4.4 PP/β成核剂体系性能 (30)4.5 MAH-St多组分单体熔融接枝聚丙烯 (33)第五章聚丙烯保险杠材料研制 (34)5.1 保险杠配方设计 (34)5.2 实验原料 (34)5.3主要设备 (34)5.4测试与表征 (34)5.5实验结果 (34)第六章总结 (35)参考文献 (36)致谢 (40)聚丙烯改性及其汽车保险杠的研制第1章引言1.1国内外聚丙烯汽车保险杠发展现状1.1.1介绍目前汽车制造业正向降低车身自重、减轻能源消耗方向发展。