低密度聚丙烯材料在汽车内饰中的应用研究

安林林 赵海英 李雪 钟广亮101300) (北京汽车研究总院有限公司,北京 摘要:介绍了新型低密度聚丙烯材料的力学性能,研究了低密度聚丙烯材料在汽车门板上10%,的应用。结果表明,与现用材料比,门板的尺寸稳定性相当,质量减轻 耐刮擦性能显著提TVOC高,气味和 显著降低,门板的系统成本降低。关键词:低密度聚丙烯 轻量化 耐刮擦性能 散发性能 汽车内饰U465 B中图分类号: 文献标识码:

Automobile Technology & Material - - At&m Vision -

1985—),作者简介:安林林( 男,工程师,硕士学位,主要研究方向汽车非金属材料研究与应用。

1 前言

聚丙烯由于具有密度小、性价比高、耐化学腐蚀、耐应力开裂和便于回收利用等特点广泛应用于汽车零部件[1]。据统计,汽车用聚丙烯单车用量57 48%达到约 公斤,占整车用塑料的 [2]。随着汽车工业的飞速发展和汽车轻量化的要求,聚丙烯的PP+EP⁃用量将进一步增加。研究分析新型低密度DM- T5材料的力学性能和在汽车门板上的应用,讨论门板轻量化效果以及对门板耐刮擦性能和挥发性能的影响。

2 材料力学性能

PP+ EPDM汽车零部件常用聚丙烯材料为T20, PP+ EPDM- T20简单地将 中的填料减少得到PP+ EPDM- T5,材料的强度和模量降低,收缩率增大,致使注塑的产品强度和刚性下降,尺寸稳定性PP+下降,易引起产品表面产生缩痕等缺陷。新型 EPDM-T5 1是在体系中加入乙烯、丙烯、 丁烯三元嵌段共聚物和高性能的填料[3],使材料的收缩率、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度与PP+EPDM-T20 1材料相当,具体物理性能如下表 。

3 材料在内饰门板中的应用及评价 3.1 外观及尺寸

PP+ EPDM- T5 PP+使用新型 材料代替现用的EPDM- T20材料生产某车型门板,无需重新开模,产品尺寸无任何差异,且满足检具和实车装配要1求,产品尺寸稳定性较好,如图 所示,这是由于新PP+ EPDM- T5 1.0%~型 材料中加入了收缩率为

1.2% 1-的乙烯、丙烯、 丁烯三元嵌段共聚物替代了1.6%~ 1.8% PP+部分收缩率为 的聚丙烯,使得新型EPDM-T5 1.0%, PP+EPDM-T20的收缩率为 与 的收缩率相同。并且门板本体及附属零部件表面均无缩痕等表面缺陷,满足产品外观要求。

3.2 轻量化

PP+ EPDM- T5使用新型 材料生产门板系统, 20包括门板本体和地图袋背板等 个零部件,共计6.5 kg PP+ EPDM- T20。使用 材料生产同样零部件7.3 kg, PP+EPDM-T5 0.8 kg,的质量为 新型 能减重10% PP+ EPDM- T5实现减重 。这是因为新型 密度PP+ EPDM- T20比 低,制造同样的零部件质量更2轻,具体质量见下表 。

3.3 耐刮擦性能

汽车内饰塑料件在生产、装配和使用过程中易发生碰撞而导致颜色发白,影响产品外观。汽车内饰件应具备较好的耐刮擦性能以改善刮擦发白问题。目前汽车内饰的耐刮擦性能常采用十字划格1 mm试验来评价,即利用直径为 的刮刀在内饰材10 N 1 000 mm/min料表面施加 的力,以 的速度,划2 mm 40×40)mm成间隔为 的至少( 的十字图形,通ΔL过分光测色仪测试试验前后划痕亮度的变化 来ΔL≤1.5表示,一般要求内饰塑料件的 。内饰塑料件的耐刮擦性能与材料、纹理和颜色具有强相关性,在纹理和颜色确定后,提升内饰件的耐刮擦性PP+ EPDM- T20能关键在材料。 在刮擦过程中,填料在外力作用下暴露或被拉出基体,从而导致光在材料表面发生折射和散射,产生明显的光泽和明暗 PP+EP⁃的变化,这是材料耐划伤差的根本原因[4]。DM- T20 ΔL 3.0,材料的耐刮擦性能 一般都大于 不PP+ EP⁃符合汽车内饰耐刮擦性能要求。为改善DM- T20材料的耐刮擦性能通常都会在材料中添加硅酮、硅氧烷和芥酸酰胺等耐刮擦剂 [5],但是耐刮擦剂在提升材料耐刮擦性的同时会降低材料的PP+EPDM-T5力学性能和恶化材料的气味[6]。新型ΔL 1.0, 2试制的门板 为 外观效果图 。在不添加任何耐刮擦剂的情况下就可以达到汽车耐刮擦的要PP+EPDM-T5求,这是由于新型 材料中,体系中仅5% PP+ EPDM- T20含有 的填料,与 相比,在相同力的作用下填料被暴露或被拉出材料基体的比例减少,光在材料表面因发生折射和散射导致的光泽和明暗变化较少,表现出较好的耐刮擦性能。

3.4 散发性能

车内空气质量成为近年来的关注热点,汽车内饰材料散发性能是决定车内空气质量的关键,汽车内饰材料的散发性能主要包括气味和TVOC PP+ EPDM- T20。在同一成型工艺条件下对PP+EPDM-T5和新型 材料制造的门板进行散发性3 4, PP+ EPDM- T5能试验,结果如图 、图 新型 材料TVOC PP+ EPDM- T20的气味等级和 都低于 材料, PP+ EPDM- T5这是由于新型 材料中填料含量少,配方中添加的润滑剂等小分子助剂含量少,使新PP+ EPDM- T5 TVOC型 材料生产的门板气味和 降低,进而提升了车内空气质量。

3.5 成本和其他

PP+ EPDM- T5新型 材料中填料的比例减少, 1-在配方中需要添加特殊的乙烯、丙烯、 丁烯三元PP+嵌段共聚物和高性能填料,使单位质量的新型EPDM- T5 PP+ EPDM- T20材料成本高于 。但是由

PP+ EPDM- T5于新型 材料密度较低,生产同样的PP+ EPDM- T5门板使用新型 材料减少,综合考虑3降低了整个门板系统的材料成本,具体如下表 。 新型PP+EPDM-T5材料生产的门板同时也能满足门板其他性能要求,比如耐高温性能、耐低温性能、耐低温冲击性能、耐冷热交变循环性能、人 工老化性能和燃烧性能等。

4 结束语

轻量、精致和环保已经成为汽车内饰的主要发展趋势。单一的解决方案只能实现一个目标, PP+EPDM-T5往往还会引起成本增加。新型 聚丙烯材料能够显著降低门板质量、提高门板耐刮擦性能和降低门板的散发性有机物含量,同时降低门板的系统成本,为汽车内饰高品质化提供新的材料选择。

参考文献:

[1] . [J].王鉴 改性聚丙烯材料在汽车零部件上的应用进展, 2011, 22(6): 5-9.炼油与化工

[2] .唐尧 改性塑料行业发展特征及其在汽车行业中的应[J]. , 2011, 29(1): 43-45.用 国外塑料

[3] .侯智谋 低比重汽车保险杠聚丙烯复合材料的性能研[J]. , 2014, 41(5): 61-62.究 广东化工

[4] . [J].陈延安 耐划伤车用聚丙烯材料的研制及应用 工程, 2010, 38(12): 52-54.塑料应用

[5] . [J].孟成铭 汽车用耐刮擦改性聚丙烯的研制 工程塑料, 2009, 37(11): 13-15.应用

[6] .余林华 低散发耐刮擦汽车内饰用聚丙烯复合材料的[J]. , 2012, 40(9): 9-12.研制 工程塑料应用

图1 新型PP+EPDM-T5材料成型门板检具装配示意

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