，材料.工藝.設(shè)備.聚烯烴發(fā)泡材料在汽車巧的回用長(zhǎng)春汽車材料研究所王力中國(guó)汽車技術(shù)研究中心韓柏 東[Abstract] The polyolefin foamed plastices have thecharacteristics of good tensile strength, siffnes and hard-ness, etc, which leud to its extensive application in automo-bile. The paper introduces the category, performance andmanufacturing enginering method of the polyolefin foamedplastics and the manufacturing technology method of the polyolefin composite sheel. It also presents the developing tendencyof the polyolefin materials' application in automobile.[摘要]聚烯烴泡沫塑料具有較好的拉伸強(qiáng)度、剛度及硬度等特點(diǎn),在汽車上得到廣泛的應(yīng)用。介紹了聚烯烴泡沫塑料的種類、性能、制造工藝方法及聚烯烴泡沫復(fù)合片材的生產(chǎn)工藝方法,并介紹了聚烯輕材料在汽車上的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)。Topic words: Foamed plastics, Manufacture, Application主題詞:泡沫塑料制造應(yīng)用中圖分類號(hào):U465.4*1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào) :1000 - 3703(2001)01 - 0025 - 04氯乙烯泡沫和聚烯烴泡沫三大類。泡沫塑料具有質(zhì)1概述量輕、比強(qiáng)度高、隔熱、吸音和吸收沖擊能等特點(diǎn),在90年代以來(lái)，各國(guó)在汽車材料的選用上,更加汽車上適合于制作襯墊、座墊、保溫隔熱墊和減振防強(qiáng)調(diào)輕量化、無(wú)污染、可回收利用等方面的綜合效振材料等。能，這給聚烯烴類材料在汽車上的擴(kuò)大應(yīng)用提供了從結(jié)構(gòu)上來(lái)看,這三種泡沫都是經(jīng)適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ碌臋C(jī)遇和市場(chǎng)。聚烯烴材料具有密度小、力學(xué)均使分子交聯(lián)后,在分子內(nèi)部形成交聯(lián)結(jié)構(gòu),使其較未衡性好、耐化學(xué)腐蝕、易加工、制品可回收利用等優(yōu)交聯(lián)前具有更好的耐熱性和其他優(yōu)良性能。特別是異性能,因而備受人們重視。聚氨酯泡沫塑料的密度范圍很寬，泡沫體的彈性較在汽車外部件方面，聚烯烴材料可用來(lái)制造保好,是目前其它泡沫材料無(wú)法比擬的,它多用在座墊險(xiǎn)杠、擋泥板、防撞條、車輪罩、燃油箱等;在汽車內(nèi)上;但聚烯烴泡沫具有優(yōu)良的沖擊吸收性、成型加工部件方面,可用來(lái)制造空氣濾清器外殼、儲(chǔ)水器、風(fēng)性、耐水性、耐化學(xué)藥品性、熱傳導(dǎo)率低等性能,在汽扇、風(fēng)扇護(hù)圈、通風(fēng)管、各類護(hù)板、燈具殼、儀表板車除座墊外的其它襯墊和裝飾材料應(yīng)用上，已顯示等。隨著汽車材料應(yīng)用技術(shù)水平的提高，聚烯烴發(fā)出了快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。泡材料已開始在更多的汽車內(nèi)飾件上應(yīng)用。如汽車聚烯烴泡沫分為聚乙烯泡沫和聚丙烯泡沫兩頂棚、儀表板襯墊、車門護(hù)板襯墊、保溫材料、密封墊種。由于這兩種泡沫材料在分子結(jié)構(gòu)上有很大差和包裝材料等。世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛看好聚別,所以兩者的性能也大不相同。聚乙烯泡沫可以在烯烴泡沫生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢品和使用后的制品可80 C溫度下使用,聚丙烯泡沫可以在120 C高溫下回收利用的環(huán)保優(yōu)勢(shì)，早已開始了在汽車上應(yīng)用的連續(xù)使用。技術(shù)開發(fā)，如美國(guó)福特公司、德國(guó)寶馬公司計(jì)劃到各種泡沫材料在結(jié)構(gòu)上、性能上的差別比較如2005年,用聚烯烴和聚烯烴發(fā)泡材料取代聚氯乙烯表1所列。和聚氨酯泡沫來(lái)制作儀表板和車門護(hù)板等零件。因交聯(lián)發(fā)泡pp和交聯(lián)發(fā)泡PE的性能比較如表2此,可以預(yù)見(jiàn)聚烯烴泡沫材料有著廣闊的應(yīng)用前景。所中國(guó)煤化工IYHC N M H G比聚乙烯泡沫塑料2聚烯 烴泡沫塑料的種類和性能具有更好的拉伸強(qiáng)度、剛度、硬度、耐熱性.延伸性和汽車中使用的泡沫品種主要有聚氨酯泡沫、聚抗彎曲疲勞性。2001年第1期- -25- -.材料.工藝。設(shè)備。表1幾種常用泡沫材料的特性比較周期變長(zhǎng)。另外,樹脂的氣體透過(guò)率高,形成氣孔的材料體)PU泡沫冠泳c |ps泡沫氣體易逃出。為克服上述缺點(diǎn)，通常要使分子間相氣孔結(jié)構(gòu)團(tuán)禮T閉孔_(交聯(lián))(交聯(lián)) .開禮閉孔閉孔互交聯(lián)而增加熔體的粘彈性，使之滿足發(fā)泡工藝的要求,并提高泡沫塑料的物理機(jī)械性能。厚度/mm9.84 4.8 5.2無(wú)論是采用化學(xué)交聯(lián)發(fā)泡原理，還是采用輻射密度0.05 0.300.02 0.14 0.03交聯(lián)發(fā)泡原理進(jìn)行發(fā)泡，都要選擇好樹脂與發(fā)泡劑拉伸強(qiáng)度0.80.40.09| 1.0(交聯(lián)劑)并混合均勻。混合中要注意各種材料的分/MPa伸長(zhǎng)串/%[ 240204179111解溫度、水分含量、顆粒大小等因索對(duì)發(fā)泡過(guò)程的耐老化性優(yōu)空好-般影響。耐試劑性一般好差3.1擠出發(fā)泡工藝耐水性-般采用擠出后常壓交聯(lián)化學(xué)發(fā)泡的方法，各吸音性-般I種材料的基本配方如下(質(zhì)量比): LDPE(MI.0)耐熱溫度120801006070100,過(guò)氧化二異丙苯0.5,偶氮二甲酰胺10,白油/心_耐候性一般般0.5。將配方中的各組分投入高速捏合機(jī)混合后擠熱加工性- -般出,擠出機(jī)料簡(jiǎn)的溫度控制在135 C-143 C,在此減振性_溫度下，聚乙烯樹脂不會(huì)發(fā)生交聯(lián)。再將片材進(jìn)行表2交聯(lián)發(fā)泡 PP和交聯(lián)發(fā)泡PE的性能比較紅外線輻射加熱:第-段在200心溫度下加熱S項(xiàng)目方向Pmin,此時(shí)片材表面發(fā)生交聯(lián);第二段在230心溫度密度/g.em’0. 035下加熱3 min,片材整體交聯(lián)和發(fā)泡同時(shí)完成。拉伸強(qiáng)度/MPa MD/TD0.56/0.38 I 0.32/0.20也可以不使用化學(xué)交聯(lián)劑，而完全使用離子化伸長(zhǎng)率/%MD/TD 300/200110/ 120學(xué)照射的交聯(lián)方法，同樣可以制得較厚的連續(xù)發(fā)泡壓縮強(qiáng)度/MPaO. 0580. 042玉縮水久變形/%7.0片材。吸水率/%0.300.33.2模壓發(fā)泡工藝熱傳導(dǎo)事/W.0. 0330. 03模壓發(fā)泡法是將預(yù)混好的可發(fā)性烯烴配料定加熱尺寸變化率(m.K)-MD/TD|-2.1/-1.07 (100 C)-5.0/-2.0量加人模具中，加熱成型后直接制得所衢的泡沫塑/%(120)料模塑制品。一般采用化學(xué)發(fā)泡劑和化學(xué)交聯(lián)劑相耐藥品性良結(jié)合的制造工藝,工藝過(guò)程示例如圖1所示。加熱時(shí)拉伸強(qiáng)度MD/TD |0.07/0.035 0.022/0.013C聚烯烴/MPa_ (120 C)化學(xué)發(fā)泡劑混合門一[混揀]一成型胚門加熱時(shí)伸長(zhǎng)率/%| MD/TD 250/200 150/200化學(xué)交聯(lián)劑(120C)[發(fā)泡模塑制品一模內(nèi)交聯(lián)發(fā)泡圖1模壓發(fā)泡工藝過(guò)程3聚烯烴泡沫塑料的制造工藝此種工藝可以直接制成形狀復(fù)雜的制品。發(fā)泡聚烯烴泡沫從結(jié)構(gòu)上可分為交聯(lián)發(fā)泡和非交體的交聯(lián)度在30% ~ 80 %時(shí)，可制得泡孔均勻的聯(lián)發(fā)泡泡沫。聚烯烴泡沫塑料的制造方法，一般可泡沫塑料。高發(fā)泡體的交聯(lián)度應(yīng)在30% -60%。模分為擠出發(fā)泡、模壓發(fā)泡、注射發(fā)泡、可發(fā)性粒料發(fā)壓發(fā)泡體的密度最低可達(dá)到0. 038 g/ cm’。泡、旋轉(zhuǎn)成型發(fā)泡和溶液涂覆發(fā)泡等。聚乙婼泡沫3.3發(fā)泡塑料的配方和材料選擇塑料可以采用化學(xué)交聯(lián)法和輻射交聯(lián)法生產(chǎn);由于通常，HDPE(高密度聚乙烯)制成的泡沫柔軟聚丙烯在結(jié)構(gòu)上存在亞甲基，因此不能使用輻射交性差,不單獨(dú)用做發(fā)泡原料。高發(fā)泡倍率的泡沫,常聯(lián)法。汽車上使用得較多的聚烯烴泡沫塑料屬于交采用LDPE(低密度聚乙烯)為原料。最常用的是聯(lián)泡沫。HDPF和IPE的混合料.由此制成的泡沫柔軟而聚烯烴與其它熱塑性塑料相比，其發(fā)泡工藝較中國(guó)煤化工PE與PP混合、填加.難控制。當(dāng)樹脂熔融后,融體粘度很低,在發(fā)泡過(guò)程[YHCNMHG中很難截留住發(fā)泡氣體而形成泡孔。此外，樹脂從發(fā)泡劑、交聯(lián)劑的品種和加入量對(duì)泡沫的性能熔融態(tài)到結(jié)晶冷卻時(shí)要放出大量的熱，使融體固化有很大的影響。聚乙烯泡沫常用的化學(xué)發(fā)泡劑有偶汽車技術(shù)-26- -.材料.工藝.設(shè)備.氮二甲酰胺(AC)、4, 4'-氧代雙笨磺酰胺(OBSH)、-定的溫度, 門板的基材可選用木纖維板、樹脂板、二亞硝基五甲基四胺(DNPT) ,最常用的是偶氮二甲纖維復(fù)合板等;表皮材料可以用PVC膜、TPO膜、織酰胺(AC)。加入鉛、鋅.鎘鹽可以降低其分解溫度,物等。PP泡沫的發(fā)泡倍率可以選擇在10~ 30倍之物理發(fā)泡劑使用的惰性氣體有氮?dú)夂投趸肌５烷g。適用的成型方法也很多,如真空吸塑成型、模壓沸點(diǎn)液體如戊烷和氟利昂等,正在逐漸被淘汰。貼合法成型和低壓注射一體法成型。門內(nèi)板用真空化學(xué)交聯(lián)劑的選用必須注意其分解溫度高于聚吸塑成型時(shí),先將底層的木纖維板成型,然后將基材乙烯的熔點(diǎn)，并低于化學(xué)發(fā)泡劑的分解溫度。通常泡沫層 和表皮材鋪展、加熱,真空吸塑到骨架上,再用于聚乙烯發(fā)泡的交聯(lián)劑有過(guò)氧化二異丙苯、2, 5-進(jìn)行加熱模壓成制品，取下后修邊成為門內(nèi)板總二甲基-2,5-雙(叔丁基過(guò)氧)三烷。成。模壓貼合法的工藝過(guò)程是，將表皮材和泡沫層聚丙烯發(fā)泡塑料，要選用熔體指數(shù)小的樹脂品加熱到規(guī)定的溫度后，再通過(guò)壓機(jī)直接加壓在門板種。聚丙烯發(fā)泡塑料常用的發(fā)泡劑是三肼基三嗪骨架.上成型。低壓注射一體法成型的工藝過(guò)程是:(THT)、二苯磺酰肼(BBSH)、偶氮二羧酸鋇、偶氮二先將表皮泡沫復(fù)合片材放置在成型模具行腔的上甲酰胺(AC)?；瘜W(xué)交聯(lián)劑最好選用聚磺基疊氮化合部,然后將熔融樹脂注射到模腔內(nèi),快速合模加壓，.物或疊氮化合物,有機(jī)過(guò)氧化物也可。冷卻后取出制品。此種低壓注射一體法成型工序過(guò)由于聚丙烯結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn),易發(fā)生熱氧老化,同程簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高,表面層和骨架時(shí)要在配料中加入抗氧劑。常用的品種有CA、264、層可以選用同種或不同種的材料(當(dāng)選用同- -種材1010、1076等;輔助抗氧劑有DSTP, DLTP等。料時(shí),更加有利于廢舊材料的回收利用),是最有發(fā)3.4聚烯烴泡沫復(fù)合 片材的生產(chǎn)工藝展前途的- -種成型方法。將聚烯烴泡沫與各種復(fù)合面料熔合或粘接在一4.2汽車頂棚起，制成聚烯烴泡沫塑料復(fù)合片材。這種聚烯烴泡使用聚烯烴泡沫來(lái)制作車內(nèi)頂棚，具有優(yōu)良的沫塑料復(fù)合片材可以直接用來(lái)生產(chǎn)各種汽車內(nèi)飾護(hù)成型加工性能?？梢詥为?dú)使用聚烯烴泡沫或與PU面材料。典型的聚烯烴泡沫塑料復(fù)合片材生產(chǎn)工藝泡沫復(fù) 合并用,使頂棚具有更優(yōu)良的吸音特性,觸感如圖2所示。更平滑，并有防止變形的能力。頂棚面料可以使用多種材料,如PVC、TPO.織物等。頂棚材料對(duì)泡沫的烘干性能要求與門內(nèi)板泡沫相同。典型的頂棚結(jié)構(gòu)如圖3所示。表層PVC或織物PU泡沫泡米復(fù)合制品 表皮復(fù)合制品.PE泡沫瓦楞紙板圖2聚烯烴泡沫塑料復(fù)合片材生產(chǎn)工藝樹脂熔合玻璃纖維述可以在泡沫的另一面涂上一層膠粘劑，可增強(qiáng)泡沫與制品基材骨架的粘接強(qiáng)度，還可以對(duì)泡沫圖3頂棚結(jié)構(gòu)進(jìn)行電暈處理來(lái)增加粘接強(qiáng)度，復(fù)合片材的厚度在4.3 儀表板 .2 mm~6 mm,密度為0.05 g/cm? ~0.6 g/cm' .應(yīng)用于汽車儀表板的聚烯烴泡沫要求具有優(yōu)異4聚烯烴泡沫塑料在汽車上的應(yīng)用的耐熱、耐老化性和成型加工性。以聚烯烴泡沫替代傳統(tǒng)的PU泡沫材料,臧振吸音隔熱性與PU泡沫聚烯烴泡沫塑料具有可回收性，在汽車行業(yè)已材料相同。采用聚丙烯樹脂做儀表板的骨架材料,成為今后制作汽車內(nèi)裝飾的首選替代材料，與軟化層使用聚烯烴泡沫，表皮層使用TPO材料，是PVC、TPO(聚烯烴類彈性體)、織物等表層材料靠粘90年代去比夾而方終國(guó)音相開發(fā)的全新結(jié)構(gòu),整個(gè)合劑或加熱貼合,經(jīng)真空成型后可以制作車門板、立中國(guó)煤化工板的成型制造工藝柱護(hù)板、頂棚、儀表板等。YHCNMHG4.1 車門內(nèi)裝飾板采用低壓注塑成型工藝加工儀表板本體，也是用于車門內(nèi)裝飾板時(shí)，要有良好的成型性能,耐一種 有前途的成型方法。2001年第1期- -27-4.4其它汽車部件院、上海塑料研究所、齊魯石化公司等都開展了試驗(yàn)聚烯烴泡沫還可以用來(lái)制作汽車行李箱內(nèi)部研究工作。開發(fā)高熔體強(qiáng)度PP是一個(gè)主要的課題，防護(hù)襯板，車門板中空壁板的減振吸音填充物，汽提高熔體強(qiáng)度可 以考慮如下方法:提高分子量、加寬車遮陽(yáng)板，以及汽車車廂底部減振墊板等零件。汽分子量分布 和在分子中引人支化結(jié)構(gòu)( 長(zhǎng)鏈支化效車車廂底部減振墊板用的聚乙烯(或聚丙烯)泡沫，果更好)。提高熔體強(qiáng)度的好處是提高了泡孔的穩(wěn)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的木材墊板，這是一種低發(fā)泡的微孔定性。如Borerlis公司的Daploy HMS是-一個(gè)較好的結(jié)構(gòu)材料,具有比木材更好的減振性和防腐性。發(fā)泡PP材料。近年來(lái)發(fā)展出新型的過(guò)濾材料用在各種過(guò)濾隨著世界范圍內(nèi)環(huán)保法規(guī)的進(jìn)一步加強(qiáng)， 對(duì)汽零件.上:如汽、機(jī)油濾清器芯,空氣濾清器芯等,這車 廢棄物回收利用率也有了更高的要求。如到2005種芯材具有整體強(qiáng)度高，過(guò)濾功效好，完全能夠取年后，歐洲汽車材料再循環(huán)利用率要達(dá)到95 %,日.代傳統(tǒng)的紙質(zhì)和纖維介質(zhì),提高過(guò)漶效率10%以本 也要達(dá)到90 %以上。這就給我們開發(fā)可回收利用上。材料提出了緊迫的要求。而聚烯烴泡沫材料正是一種適合汽車輕量化、環(huán)保化的新材料。今后采用全:5聚烯烴發(fā)泡材料的發(fā) 展趨勢(shì)聚烯烴材料制造的汽車零件將得到廣泛的應(yīng)用(如與其它發(fā)泡材料相比，聚烯烴發(fā)泡材料的開發(fā)TPO系表皮、聚烯烴發(fā)泡墊層、聚烯烴樹脂骨架的復(fù)應(yīng)用歷史較短。美國(guó)、日本等國(guó)家在60年代開始生中國(guó)煤化工現(xiàn)方便質(zhì)量輕尺寸穩(wěn)定、產(chǎn)低密度PE材料，而PP泡沫材料在80年代后才三材料將成為-個(gè)重要的發(fā)MHCNMH G'實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。交聯(lián)發(fā)泡PP的生產(chǎn)技術(shù)難度較大，我國(guó)是近(責(zé)任編輯良文)幾年才開始對(duì)這方面材料進(jìn)行開發(fā)研究，天津工學(xué)原稿收到日期為2000年7月12日。-28-汽車技術(shù)