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) |
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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 |
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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