一、聚丙烯改性技術(shù)
聚丙烯的主要缺點有二個，一是收縮率大，并由此而導(dǎo)致制品尺寸穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生翹曲變形，二是低溫易脆斷。當(dāng)然同傳統(tǒng)工程塑料相比還存在模量低，耐熱性差及耐光、熱老化性能差等缺點。圍繞這些缺點，科學(xué)家們從聚合改性，共混改性兩條路線入手，經(jīng)過不懈的努力在上世紀(jì)八十年代中期終于取得了突破性的進(jìn)展。
圖1展示了聚丙烯材料的技術(shù)發(fā)展趨勢。如圖所示，從均聚丙烯發(fā)展到無規(guī)乙丙共聚，乙丙嵌段共聚，伴隨著催化劑的不斷進(jìn)步，可以合成出耐沖擊聚丙烯，以及用反應(yīng)釜制造（Reactor-made）和催化合金（Catalloy）技術(shù)可以在反應(yīng)釜中直接合成出乙丙橡膠含量高達(dá)35%，橡膠平均粒徑在0.5微米以下的超高韌性聚丙烯，并已推進(jìn)至商業(yè)化生產(chǎn)階段。尤其是金屬茂催化劑的問世，將烯烴聚合技術(shù)推向了一個嶄新的階段。如美國Dow化學(xué)公司八十年代末推向商業(yè)化的POE熱塑彈性體就是一個典型的例子。
圖1 按照沖擊韌性和剛性分類的聚丙烯
POE（Polyolefin Elastomer）是乙烯和辛烯實現(xiàn)原位（In Site）聚合的熱塑彈性體，其形態(tài)結(jié)構(gòu)見圖2。
圖2 POE形態(tài)結(jié)構(gòu)
如圖所示，結(jié)晶性PE存在于無定型共聚單體側(cè)鏈之中，在受力時起到了物理交聯(lián)點的作用。卷曲的乙烯和辛烯鏈貢獻(xiàn)了彈性。改變乙烯，辛烯的比例，控制聚合條件可以得到性能，用途各異的系列產(chǎn)品。非常窄的分子量分布和一定的結(jié)晶程度，使它既能具有彈性體的性能又能象熱塑彈性體一樣便于加工。與乙丙橡膠相比，它有較小的內(nèi)聚能，較高的剪切敏感性，加工時與聚烯烴相容性好，由于POE與PP的表觀切變粘度的切變速率或溫度的依賴性較相近，相容性加工窗口較寬，因而容易得到更小的分散相粒徑和更窄的粒徑分布，其增韌效果往往優(yōu)于EPDM。對無機(jī)物填充聚丙烯體系而言，POE還能提高填料的分散性，作為增韌劑POE在超高韌性PP合金材料及高填充PP合金材料中的增韌作用列于表1、表2中。
表1 POE增韌聚丙烯合金材料性能
[注]：MI―熔體流動速率；σy―拉伸屈服強(qiáng)度；ε―斷裂伸長率；Is（缺）―缺口沖擊強(qiáng)度；σb―完全強(qiáng)度；Eb―彎曲模量。
表2POE增韌聚丙烯復(fù)合材料合金性能
表1、表2所列數(shù)據(jù)表明，在相同增韌劑含量情況下，POE的增韌效果優(yōu)于日本三井油化公司的EPT4045。在30~35%滑石粉填充的聚丙烯合金材料中也顯示了相似的結(jié)果。此外，POE不含雙鍵，對水份不敏感，實際耐侯性能優(yōu)于EPDM、EVA、SBS和CPE等熱塑彈性體。良好的分散性和流動性使其制品的熔接痕拉伸強(qiáng)度至少比EPDM共混物提高30%。價格也比EPDM便宜。
在聚合改性方面，丙烯與環(huán)烯的共聚已經(jīng)取得了引人注目的進(jìn)展，據(jù)報導(dǎo)，日本三井油化已成功的合成了丙烯/環(huán)烯共聚物。該產(chǎn)物透明性好，耐熱性、拉伸強(qiáng)度等性能己達(dá)工程塑料等級。已開始步入商業(yè)化階段。
TPE（Thermoplastic Elastomer）是美國AES（Advanced Elastomer System）Co., 首先推出的利用反應(yīng)擠出工藝制造的含100%交聯(lián)EPDM彈性體分散相的聚丙烯熱塑彈性體。這是一種熱塑性橡膠，通過組份和制造工藝的變化可以產(chǎn)生一系列硬度不同，韌性及力學(xué)性能不同的系列產(chǎn)品。它不僅可以用于注塑橡膠制品的生產(chǎn)，也適合于用擠出和吸塑生產(chǎn)工藝。
二、聚丙烯及其改性材料在汽車工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
汽車在現(xiàn)代社會中已成為主要交通工具之一。是能源消耗大戶，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家大約50%的石油資源消耗在汽車上。據(jù)報導(dǎo)，汽車一般部件減重1%，節(jié)油也近1%，運動部件減重1%，可節(jié)燃油2%．因而汽車的輕量化對節(jié)能和環(huán)境保護(hù)均有重要意義。
汽車的輕量化離不開塑料化，因而汽車用塑料的消費量逐年增加。八十年代中期美國為每輛車109kg，約占車重的9.8%，日本為每輛車74.3kg，約占車重的6%，歐洲1989年為每輛車120kg。已達(dá)車重的11%，最新報導(dǎo)每輛車用量已達(dá)200kg。約占車重的15%。
如前所述，在車用塑料中聚烯烴塑料及其改性材料仍占最大的份額。日本普通轎車已達(dá)61%，高檔車也達(dá)41%。PP改性材料在車用塑料中占第一位。1990年歐洲單車PP用量為22.5kg，1995年為38kg。1998年達(dá)45kg?，F(xiàn)在汽車用PP部件大約為60個，幾年后將增加至200個，應(yīng)用前景十分廣闊。表3列出了日本轎車用PP塑料制件的分布情況。
表3 日本轎車用PP塑料制件相對比率
中國汽車工業(yè)正步入迅速發(fā)展時期，為了適應(yīng)汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車相關(guān)工業(yè)的配套工作從八十年代末期已進(jìn)入計劃日程。國家計委曾將汽車用聚烯烴塑料及其改性材料列入了國家“八五”重大科技攻關(guān)項目。
除塑料燃油箱和部分車型的輪罩專用料外，其它均是以聚丙烯為主體的改性材料。
汽車用聚丙烯材料除保險杠，輪罩等少數(shù)屬于PP/EPDM增韌和超韌合金外，滑石粉填充聚丙烯復(fù)合材料合金，占據(jù)了很重要的位置。
經(jīng)過二十多年的不懈努力，我國在汽車用聚烯烴塑料及其改性材料的研制、開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化方面均取得了巨大的進(jìn)步。國內(nèi)汽車工業(yè)已完全能實現(xiàn)聚烯烴汽車專用料的國產(chǎn)化，一些科研單位的成果已達(dá)到國際先進(jìn)水平。
（轉(zhuǎn)載）
