整車非金屬材料使用品類較多，PP類材料占比最大，因此做好PP類材料的輕量化工作特別重要。

 

    聚丙烯常用的改性方法為物理改性、化學(xué)改性兩類。在聚丙烯的改性中，人們通常會添加無機(jī)粉體，這些添加的無機(jī)粉體由于其密度遠(yuǎn)高于聚丙烯密度，導(dǎo)致改性聚丙烯材料的密度增加，從而使得塑料制品重量增大。為零件的輕量化計，可通過不添加、少量添加或添加低密度物質(zhì)，來改善聚丙烯材料這些缺陷，從而滿足使用要求。為此，在汽車內(nèi)外飾上采用低密度聚丙烯材料的設(shè)想自2012 年開始興起，隨著整車輕量化的要求和低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，目前低密度聚丙烯在整車上的應(yīng)用越來越廣，采用高性能低密度的聚丙烯復(fù)合材料可使相關(guān)零件實現(xiàn)一定程度的輕量化，從而提升車輛的能耗節(jié)約效果。

 

    近幾年，國外相當(dāng)一部分的車型內(nèi)外飾零件已在使用低密度型的改性聚丙烯材料。如 basell 為某車型開發(fā)的 HCTKC2007N、HC TKC 420N、HX TKS 428P等牌號的材料目前已在大眾、通用、奧迪等整車廠的相關(guān)車型上使用，這類材料的填充量通常為 1%~12%，密度0.90 g/cm3~0.98g/cm3，可代替 10%~20%滑石粉填充的改性聚丙烯材料在儀表板本體、中央通道、門板、立柱等零件上應(yīng)用，可使零件密度平均降低 6%~10%并滿足零件的使用要求，近幾年，國內(nèi)某些整車廠和材料廠也在研究并驗證該方案的可行性。

 

    相關(guān)資料顯示：低密度聚丙烯材料的開有兩種途徑：一是合成性能更優(yōu)異的樹脂材料，這方面技術(shù)和資源主要掌握在大的石化廠家手里，這里不多加敘述；二是復(fù)合改性技術(shù)方面的創(chuàng)新，使填充體系更細(xì)，或是強(qiáng)度更高，與樹脂的結(jié)合更好，在體系里形成雙網(wǎng)絡(luò)或三網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使用性能更優(yōu)異的增強(qiáng)材料或復(fù)配使用，先進(jìn)的表面處理技術(shù)或加工技術(shù)，以及纖維骨架結(jié)構(gòu)、多層結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新材料的應(yīng)用以及晶須材料、纖維材料、碳纖維材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等。

 

 

 

    采用合適性能的聚丙烯進(jìn)行微孔發(fā)泡，發(fā)泡后的材料具有密度小、比強(qiáng)度高、韌性好、隔熱隔音性能佳等優(yōu)勢。目前，發(fā)泡聚丙烯廣泛應(yīng)用于汽車及飛機(jī)零部件、體育器械、電器、各類家電產(chǎn)品，某種程度上來說，發(fā)泡聚丙烯材料國內(nèi)外研究熱度較大。但由于聚丙烯樹脂是柔軟長鏈大分子結(jié)構(gòu)，它的分子鏈結(jié)晶度高，柔順的線性分子鏈?zhǔn)咕郾┰跍囟冗_(dá)到熔融溫度后黏度迅速下降，從而使得 PP 的發(fā)泡過程難以控制。所以目前可直接獨立批量工業(yè)化生產(chǎn)微孔發(fā)泡聚丙烯的國家相對較少。

 

    發(fā)泡劑是使對象物質(zhì)成孔的物質(zhì)，其應(yīng)用源自橡膠工業(yè)早期。1846 年Hancock 等人發(fā)表了發(fā)泡劑專利，他們采用碳酸銨和揮發(fā)性液體作為天然橡膠的發(fā)泡劑制得了開孔海綿制品。1940 年杜邦公司發(fā)明了工業(yè)用有機(jī)化學(xué)發(fā)泡劑二偶氮氨基苯，盡管該物質(zhì)存在一定毒性及污染性，但受限于當(dāng)時的條件，仍得到了廣泛地應(yīng)用。之后，偶氮二異丁腈作為非污染性發(fā)泡劑被大量用于制造 PVC泡沫制品；二亞硝基五次甲基四胺替代碳酸銨和揮發(fā)性液體作為橡膠發(fā)泡劑；50年代，偶氮二甲酰胺因其無毒、無臭、不污染、不助燃等優(yōu)點使其成為發(fā)泡劑的主力產(chǎn)品；70 年代，日本推出酰肼類發(fā)泡劑 4，4’-二磺酰肼，由于該發(fā)泡劑本身和分解產(chǎn)物都具有良好的電性能，因此在高頻和超高頻電線電纜領(lǐng)域受到青睞；近年來，發(fā)泡劑的生產(chǎn)工藝不斷得以改進(jìn)，發(fā)泡劑種類越來越多并運用于各行各業(yè)，相關(guān)資料顯示，目前全球與發(fā)泡劑有關(guān)的橡塑發(fā)泡制品消耗量已超過1000 萬噸，后續(xù)仍可能繼續(xù)增加。選擇合適的發(fā)泡劑是使聚丙烯材料發(fā)泡完美的重要措施。

 

    針對聚丙烯在發(fā)泡過程中的氣泡逃逸問題，HE.Naguib 等認(rèn)為可采用以下三種方法進(jìn)行處理：（1）在體系中引入支化程度或交聯(lián)程度較高的成分以提升體系熔體強(qiáng)度來避免發(fā)泡材料在發(fā)泡時出現(xiàn)的泡孔快速合并現(xiàn)象；（2）采用惰性長鏈發(fā)泡劑；（3）優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，改變模口形態(tài)及制作工藝條件以避免材料的快速結(jié)晶。體系中引入 HMSPP 是體系發(fā)泡獲得優(yōu)質(zhì)發(fā)泡材料的重要方法，HMSPP 具有較高的熔體粘度和熔體強(qiáng)度，可大幅提升 PP 的發(fā)泡性能。當(dāng)然，也可采用PP 部分交聯(lián)、PP 與其他聚合物共混改性、PP 與無機(jī)粒子共混改性來增加體系的熔體粘度及熔體強(qiáng)度。

 

 

 

    輕量化聚丙烯復(fù)合材料的表面性能，是呈現(xiàn)的表面效果，主要表現(xiàn)有材料的光澤度、耐刮擦性能、表面硬度、外觀均勻度方面。零件表面的光澤度，一方面可以通過調(diào)整模具的表面來調(diào)整，另一方面可以通過材料本身的光澤度來調(diào)整，只有結(jié)合兩者，才能更好地滿足要求。在材料方面有研究者做了許多影響材料光澤的研究。

 

    汽車內(nèi)外飾件的會與物體發(fā)生摩擦或微碰撞，在零件表面留下痕跡影響其外觀裝飾效果，這與材料的耐刮擦性、表面硬度有著直接的關(guān)系，可以通過改善材料的耐刮擦性來避免，在輕量化聚丙烯材料的應(yīng)用有著重要的作用。表面硬度與耐刮擦性能是相關(guān)的，提高耐刮擦性能一般是通過二個方面來，一是提高材料的表面硬度，讓材料表面的承受力增加，不易產(chǎn)生較深的劃痕或不產(chǎn)生劃痕，二則是通過增加材料表面的自潤滑性，讓材料的內(nèi)部組織不宜產(chǎn)生內(nèi)聚破壞，發(fā)生發(fā)白的現(xiàn)象，在視覺上降低外觀缺陷。

 

    在材料外觀缺陷種，零件表面的光澤差，產(chǎn)生的虎皮紋現(xiàn)象，也是外觀性能表現(xiàn)的一種，有研究表面，這種缺陷是由于流動不暢所導(dǎo)致，一般可以通過提高材料的流動性、模溫、改善潤滑體系等方式解決。

 

 

 

    近年來，隨著汽車市場的不斷的更新迭代發(fā)展，人們不僅追求汽車的款式、性能，也更加關(guān)注汽車內(nèi)飾物品對人體所產(chǎn)生的影響。目前，汽車空氣質(zhì)量越來越受到關(guān)注，尤其是新車的散發(fā)性，進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，由車內(nèi)空氣污染嚴(yán)重超標(biāo)所引發(fā)的訴訟案件在我國時有曝光，引起了人們對于車用材料揮發(fā)性有機(jī)物污染的高度重視。2004 年 7 月 14 日，國家環(huán)保總局正式啟動車內(nèi)空氣的國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)制定；2008 年 3 月，由國家環(huán)保總局牽頭制定的的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實施。2009 年底，環(huán)境保護(hù)部公布了《車內(nèi)空氣揮發(fā)性有機(jī)物濃度要求》（征求意見稿），該要求規(guī)定了車內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的濃度限制，并確定了以乙苯、苯、二甲苯、甲醛、苯乙烯、乙醛、丙烯醛等作為主要控制物質(zhì)。2011 年我國頒布了《GB/T27630-2011 乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》，規(guī)定了車內(nèi)空氣中苯、二甲苯、乙苯、丙烯醛、苯乙烯、甲醛、乙醛的濃度限值標(biāo)準(zhǔn)。2017 年 1 月 1 日，國家汽車內(nèi)飾件氣味新規(guī)開始實施，汽車內(nèi)裝飾有機(jī)物揮發(fā)引起的污染問題引起了世界汽車制造業(yè)廠商們的高度的關(guān)注。

 

    揮發(fā)性有機(jī)物，常用 VOCs 表示，VOCs（volatile organic compounds）指的是指在常溫狀態(tài)下容易揮發(fā)的有機(jī)化合物，常見的是五苯（苯、乙苯、甲苯、苯乙烯、二甲苯）；三醛（甲醛、丙烯醛、乙醛），是表征室內(nèi)污染程度的一個重要指標(biāo)。這些氣體對人身體健康的危害不容小覷，當(dāng)車中的 VOCs 到達(dá)一定濃度時候，短時間內(nèi)人們會感覺到惡心、頭痛、頭暈等，嚴(yán)重時候會出現(xiàn)抽搐癥狀，并且會傷害到人體的腎臟、肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)和大腦，長期處在這種有害氣體超標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境中還會導(dǎo)致血液、肌體皮膚及免疫等系統(tǒng)的損害。其中的甲醛已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為可致癌的物質(zhì)，對免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟均有毒害，而短時間吸入過量苯物質(zhì)會導(dǎo)致急性中毒，對人體造成的傷害不可逆。

 

    塑料制品產(chǎn)生氣味和 VOC 的主要原因是聚合物受到光照、氧氣、高溫、潮濕等條件影響，助劑或擠出過程中降解的小分子發(fā)生遷移。汽車散發(fā) VOC 及氣味的來源主要是汽車的車頂氈、儀表板塑料零件、座椅、地毯和其它裝飾時候使用膠水等。所以應(yīng)盡量采用環(huán)保級別高的添加劑與助劑，從原料上入手控制有害物質(zhì)的產(chǎn)生，改善生產(chǎn)工藝，提高檢測力度，提高安全意識，有效地控制汽車環(huán)境質(zhì)量，保證消費者的安全。探索和使用散發(fā)性能較低的環(huán)保材料，將是未來前景以及相關(guān)主機(jī)廠和零部件企業(yè)的應(yīng)對之道。

 

    國內(nèi)各主機(jī)廠對 VOC 的要求和測試方法不盡相同。國內(nèi)整車廠（長安、吉利、長城）主要采用氣袋法（TD-GC/MS）進(jìn)行氣味、VOC 測試。氣袋法流程如下圖所示。采用氣袋法收集氣體，用 TENAX 管收集、TD-GCMS 分析烴類物質(zhì)，用 DNPH 管收集、HPLC 分析醛類物質(zhì)；而大眾、通用等歐美車系主要采用頂空進(jìn)樣法，借鑒 VDA277 方法進(jìn)行測試，總之各大主機(jī)廠均有屬于自己的標(biāo)準(zhǔn)。