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低密度聚丙烯材料在商用車輕量化應(yīng)用開發(fā)

2018-09-21 17:43:56·  來源：代玉堂，楊汐 汽車實用技術(shù)雜志社  
　
從圖中可以看出，兩種增強的聚丙烯材料的熔融溫度都在177℃；特殊偶聯(lián)劑增強的聚丙烯的分解溫度在481℃，比普通滑石粉增強的聚丙烯的分解溫度提高約14℃。這說明雖然降低滑石粉的含量，但通過提高滑石粉和聚丙烯基材的結(jié)合力,使PP+POE-T10的熱老化性能優(yōu)于PP+EPDM-T20。
把材料注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，進行力學(xué)測試, 通過特殊處理的滑石粉增強和POE增韌的聚丙烯在拉伸強度、彎曲強度和缺口沖擊均能夠滿足通用門板的技術(shù)要求。且密度比常用的PP+EPDM-T20低近10%，見表2。
 
表2 力學(xué)性能測試
測試項目
PP+EPDM-T20
PP+POE-T10
常規(guī)門板要求
密度（g/cm3）
1.06
0.96
1.03±0.03
拉伸強度(MPa)
18
20
17
彎曲模量(MPa)
1800
1750
1700
缺口沖擊強度（-30℃, kj/m2）
4.2
3
2.8
缺口沖擊強度（23℃, kj/m2）
36
25
25
收縮率(%)
1.0-1.2
0.9-1.0
1.0±0.1
綜上所述，通過用10%特殊表面改性的滑石粉增強、POE增韌的低密度PP+POE-T10材料通過材料級測試性能優(yōu)于PP+EPDM-T20,可以滿足通用門板的力學(xué)、熱學(xué)性能要求。
 
2 零件級耐久測試  
利用開發(fā)的材料在現(xiàn)有的模具和注塑設(shè)備上制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜的SK81前門內(nèi)飾板，注塑樣件尺寸和外觀良好，實現(xiàn)8.9%減重效果(見圖5)。
圖5新老狀態(tài)門板重量對比
為簡化實驗，注塑SV71洗滌液蓋板，注塑樣件尺寸和外觀良好。首先進行安裝拉托力對比測試，新開發(fā)的注塑樣件拉托力為31N，與老狀態(tài)材料33N相當(dāng)（見圖6）。
圖6 新老狀態(tài)拔出力對比
然后委托上海普尼測試進行耐化學(xué)性、耐合成汗液、內(nèi)飾耐刮擦、光照色牢度、耐潮濕、高低溫令熱循環(huán)等測試 (見表3)。
 
表3 耐久測試結(jié)果
測試項目
測試標(biāo)準(zhǔn)
測試結(jié)果
耐化學(xué)性
參考CVTC 54117-2013和委托單位要求
試樣未出現(xiàn)軟化、隆起、變色現(xiàn)象
耐合成汗液性
參考CVTC 54087-2013和委托單位要求
試樣表面無明顯變化
內(nèi)飾材料耐刮擦
參考CVTC 52021-2014、CVTC 54115-2013
和dL≤2.0
dL= 0.97
光照色牢度
參考CVTC 52021-2014、CVTC 52031-2012和色差△E≤3.0或灰度等級≥4
測試后，均無滲出物、黑斑、不良顏色變化、不良光澤變化；灰度等級均為4-5級
冷存放測試
①從25°C以1°C/min的速率經(jīng)過65min至-40°C，并駐留28h
②從-40°C以1°C/min的速率經(jīng)過65min恢復(fù)至25°C
測試后，產(chǎn)品無起泡、起皺、顏色或表面變化及裂紋
 
表3(續(xù))
耐沖擊性測試
①從25°C以1°C/min的速率經(jīng)過55min至-30°C，并駐留4h
②500g的鋼球 沖擊能量為2.5J
測試后，產(chǎn)品無裂紋
耐溫度循環(huán)測試
①從23°C以2°C/min的速率經(jīng)過13min至50°C，95%RH，并駐留24h
②從50°C，95%RH以2°C/min的速率經(jīng)過13min至23°C，50%RH，并駐留1h
③從23°C，50%RH以2°C/min的速率經(jīng)過30min至85°C，并駐留24h
④從85°C以2°C/min的速率經(jīng)過30min至23°C，50%RH，并駐留1h
⑤從23°C，50%RH以2°C/min的速率經(jīng)過26min至-30°C，并駐留4h
⑥從-30°C以2°C/min的速率經(jīng)過26min恢復(fù)至23°C，50%RH，并駐留1h
以上為1個循環(huán)，共進行2個循環(huán)
測試后，樣品無起泡、起皺、顏色或表面變化及裂紋，尺寸保持穩(wěn)定；
耐潮濕性測試
①從25°C以1°C/min的速率經(jīng)過25min至50°C，95%RH，并駐留168h
②從50°C，95%RH以1°C/min的速率經(jīng)過25min恢復(fù)至25°C
測試后，產(chǎn)品無顏色或光澤等有害變化，外觀無異常
熱老化測試
①從25°C以1°C/min的速率經(jīng)過60min至85°C，并駐留168h
②從85°C以1°C/min的速率經(jīng)過60min恢復(fù)至25°C
測試后，樣品無起泡、起皺、顏色或表面變化及裂紋；試驗后目測樣件無明顯影響裝配的尺寸變化，
上述實驗結(jié)果表明，新開發(fā)的PP+POE-T10材料制作的樣件均滿足CVTC企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。
 
 
3 總結(jié)
選用高結(jié)晶PP基材；改善滑石粉的表面處理、增強滑石粉與PP基材的結(jié)合力；改善增韌體系，提高增韌效果，制得低密度PP+POE-T10材料。通過材料微觀測試、材料級力學(xué)和熱學(xué)測試、零件級耐久測試和安裝測試表明新開發(fā)的材料滿足CVTC標(biāo)準(zhǔn)要求?？梢栽谠械哪＞吆妥⑺茉O(shè)備上替代PP+EPDM-T20，實現(xiàn)8.9%的減重效果，綜合物料成本下降3%。全車內(nèi)飾用量約45-50kg，非常適合老項目VAVE和新項目的輕量化設(shè)計。 
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