年产20万套汽车前后保险杠注射成型车间工艺设计(3)
1 绪论
1.1 文献综述
1.1.1 国际汽车用材料的发展现状与趋势
1.1.2 国内发展状况分析
1.1.3 塑料在汽车工业上的应用
塑料在汽车和交通领域中的应用，国外从20 世纪50年代开始研究，60年代进入商业化生产，70年代得以迅速发展，80 年代就已经开发出强度高、质量轻的塑料产品体系，90年代进一步向功能化，结构化塑料制件方向发展。特别是由于近两年发达国家燃料效率法规进一步强化，汽车生产厂家对减轻汽车车体质量的要求更为迫切，这更加促进了塑料在汽车和交通运输领域中的应用。据有关资料报道，每辆汽车用1kg塑料制件即可降低自重约1.2kg，若每辆汽车自重减少1/10，就能节约燃料10%~20%，小轿车每减轻100kg质量，每行驶1万m就可节省汽油1L。因此，国内外汽车制造商都很重视汽车塑料化，车用塑料占车自重比已是衡量一个国家汽车工业技术水平高低的重要标志之一。
近年来随着塑料加工技术的发展和各种塑料改性研究工作的开展，塑料从过去仅做汽车内部装饰的覆盖材料，逐渐发展到用作汽车车身内外各种零部件和功能结构件。目前可用塑料制造的汽车零部件有轴承、轴套小齿轮、透明导管、电风扇、抽风器、水箱面罩、发动机及其阀口盖、保险杠、仪表板、窗框行李架、车体等等。
据欧洲应用市场信息公司报道，西欧汽车用塑料总量1994年就已经达到120万吨，每辆汽车平均用量为95kg，比1993年增长了7.25%，2000年用量超过170万吨，到20世纪末西欧汽车用热塑性塑料平均年增长达到6%。当时预测到20世纪初，世界汽车用塑料的年平均增长率约达到3%~4%，轿车或轻型汽车使用塑料占汽车总质量的12%[3]。
1.1.4 塑料在保险杠中的应用
聚丙烯（PP）由于具有成本低，质量轻，耐化学性能好、成型简单、易回收等优点，近几年来，聚丙烯在汽车上的应用剧增，已成为汽车用塑料中用量最多的品种。特别是高分子合金、共混、复合、动态硫化、增溶剂及共混理论和成型技术的发展，使PP改性品种激增，力学性能和热性能可调范围加大，超高韧性、耐热性及高刚性的改性PP相机用于汽车工业，因此，不论是数量还是品种，PP在汽车工业中的应用发展的速度都特别快。
在改性聚丙烯制造的汽车配件中，前后保险杠是最具有代表性的零部件之一。PP与RIM-PU和SMC材料相比，有价格便宜、设计自由度大、可注射成型、废料可回收利用等优点。欧洲根据ECE规定，同时考虑到价格和外观要求，保险杠材料大部分采用可以注射成型的EPDM改性PP；日本在20世纪90年代大约有80%保险杠材料是使用改性PP制成的[3]。
1.1.5 PP-EPDM在保险杠中的应用
EPDM改性PP成本低廉、成型加工容易、构型自由灵活、性能优异，在和钢材及其他塑料的竞争中取得了胜利，成为轿车保险杠的理想材质而被广泛的应用。用于成型小轿车保险杠的PP专用料，首先要求能承受加工过程中热历程的考验，而不至于使材料强度性能降低。其次必须具备足够的耐溶剂作用能力、足够的表面涂漆牢度、良好的耐候性以及搞的冲击强度，在-40℃~60℃范围内能经得起6km/h速度的冲撞试验。目前国外用于成型小轿车保险杠的PP专用材料主要采取三种方式来制备：
① 传统的聚丙烯共聚物/EPDM共混料；
② 丙烯依稀嵌段共聚物/聚烯烃热塑性弹性体（简称TMP\POE）共混料；
③ 橡胶含量高达35%耐冲击型PP/EPDM反应器共混料。
根据目前掌握的一些资料，国产改性聚丙烯汽车保险杠专用料性能已经达到国外同类产品水平。国产（包括引进车型）轻卡、轿车、微型车保险杠专用料90%已经实现国产化，例如北京化工研究所用EPDM与PP共混改性，成功的研制出汽车保险杠专用料，其简支梁冲击强度达到了7.2kJ/m2，其他性能治疗均达到国外同类产品水平，并已大量用于夏利轿车、桑塔纳轿车、中意松花江保险杠的生产；中科院长春应化所和吉林塑料一厂采用EPDM为增韧剂，二异丙苯过氧化物为交联剂，滑石粉和碳酸钙为无机填充增强材料，与PP共混，共混物悬臂梁冲击强度可提高20~40倍，该种材料也被广泛的应用于保险杠的生产；金陵石化公司研制的PP/EPDM/PE共混增韧的改性聚丙烯保险杠专用料，常温下悬臂梁缺口冲击强度已经达到500J/m，经过昆明、丹阳等有关厂家注塑保险杠试验证明，该材料生产工艺平稳，保险杠脱模后，外形尺寸稳定；青岛化工学院以EPDM为主增韧剂，SBS为辅助增韧剂，过氧化苯甲酰为交联剂，滑石粉为填充剂，与PP共混生产的改性PP拉伸强度为17.4MPa，伸长率为40%，弯曲强度为7.8MPa，冲击强度为37.9 kJ/m2完全满足汽车保险杠用改性PP的性能指标[3]。
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