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、化學改性兩類。在聚丙烯的改性中，人們通常會添加無機粉體，這些添加的無機粉體由于其密度遠高于聚丙烯密度，導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，來改善聚丙烯材料這些缺陷，從而滿足使用要求。為此，在汽車內外飾上采用低密度聚丙烯材料的設想自2012 年開始興起，隨著整車輕量化的要求和低碳經濟的發(fā)展，目前低密度聚丙烯在整車上的應用越來越廣，采用高性能低密度的聚丙烯復合材料可使相關零件實現(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，國外相當一部分的車型內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；二是復合改性技術方面的創(chuàng)新，使填充體系更細，或是強度更高，與樹脂的結合更好，在體系里形成雙網絡或三網絡結構，使用性能更優(yōu)異的增強材料或復配使用，先進的表面處理技術或加工技術，以及纖維骨架結構、多層結構等結構上的創(chuàng)新材料的應用以及晶須材料、纖維材料、碳纖維材料的產業(yè)化應用等。

 

 

 

    采用合適性能的聚丙烯進行微孔發(fā)泡，發(fā)泡后的材料具有密度小、比強度高、韌性好、隔熱隔音性能佳等優(yōu)勢。目前，發(fā)泡聚丙烯廣泛應用于汽車及飛機零部件、體育器械、電器、各類家電產品，某種程度上來說，發(fā)泡聚丙烯材料國內外研究熱度較大。但由于聚丙烯樹脂是柔軟長鏈大分子結構，它的分子鏈結晶度高，柔順的線性分子鏈使聚丙烯在溫度達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)泡劑是使對象物質成孔的物質，其應用源自橡膠工業(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)用有機化學發(fā)泡劑二偶氮氨基苯，盡管該物質存在一定毒性及污染性，但受限于當時的條件，仍得到了廣泛地應用。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)泡劑本身和分解產物都具有良好的電性能，因此在高頻和超高頻電線電纜領域受到青睞；近年來，發(fā)泡劑的生產工藝不斷得以改進，發(fā)泡劑種類越來越多并運用于各行各業(yè)，相關資料顯示，目前全球與發(fā)泡劑有關的橡塑發(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 等認為可采用以下三種方法進行處理：（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)化設備結構，改變?？谛螒B(tài)及制作工藝條件以避免材料的快速結晶。體系中引入 HMSPP 是體系發(fā)泡獲得優(yōu)質發(fā)泡材料的重要方法，HMSPP 具有較高的熔體粘度和熔體強度，可大幅提升 PP 的發(fā)泡性能。當然，也可采用PP 部分交聯(lián)、PP 與其他聚合物共混改性、PP 與無機粒子共混改性來增加體系的熔體粘度及熔體強度。

 

 

 

    輕量化聚丙烯復合材料的表面性能，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，一方面可以通過調整模具的表面來調整，另一方面可以通過材料本身的光澤度來調整，只有結合兩者，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用有著重要的作用。表面硬度與耐刮擦性能是相關的，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，不易產生較深的劃痕或不產生劃痕，二則是通過增加材料表面的自潤滑性，讓材料的內部組織不宜產生內聚破壞，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，也更加關注汽車內飾物品對人體所產生的影響。目前，汽車空氣質量越來越受到關注，尤其是新車的散發(fā)性，進入 21 世紀以來，由車內空氣污染嚴重超標所引發(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)性有機物污染的高度重視。2004 年 7 月 14 日，國家環(huán)?？偩终絾榆噧瓤諝獾膰噎h(huán)保標準制定；2008 年 3 月，由國家環(huán)?？偩譅款^制定的的行業(yè)標準實施。2009 年底，環(huán)境保護部公布了《車內空氣揮發(fā)性有機物濃度要求》（征求意見稿），該要求規(guī)定了車內空氣中揮發(fā)性有機物的濃度限制，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。2011 年我國頒布了《GB/T27630-2011 乘用車內空氣質量評價指南》，規(guī)定了車內空氣中苯、二甲苯、乙苯、丙烯醛、苯乙烯、甲醛、乙醛的濃度限值標準。2017 年 1 月 1 日，國家汽車內飾件氣味新規(guī)開始實施，汽車內裝飾有機物揮發(fā)引起的污染問題引起了世界汽車制造業(yè)廠商們的高度的關注。

 

    揮發(fā)性有機物，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），是表征室內污染程度的一個重要指標。這些氣體對人身體健康的危害不容小覷，當車中的 VOCs 到達一定濃度時候，短時間內人們會感覺到惡心、頭痛、頭暈等，嚴重時候會出現(xiàn)抽搐癥狀，并且會傷害到人體的腎臟、肝臟、神經系統(tǒng)和大腦，長期處在這種有害氣體超標準的環(huán)境中還會導致血液、肌體皮膚及免疫等系統(tǒng)的損害。其中的甲醛已經被世界衛(wèi)生組織確定為可致癌的物質，對免疫系統(tǒng)、神經系統(tǒng)、肝臟均有毒害，而短時間吸入過量苯物質會導致急性中毒，對人體造成的傷害不可逆。

 

    塑料制品產生氣味和 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的產生，改善生產工藝，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主機廠和零部件企業(yè)的應對之道。

 

    國內各主機廠對 VOC 的要求和測試方法不盡相同。國內整車廠（長安、吉利、長城）主要采用氣袋法（TD-GC/MS）進行氣味、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，用 DNPH 管收集、HPLC 分析醛類物質；而大眾、通用等歐美車系主要采用頂空進樣法，借鑒 VDA277 方法進行測試，總之各大主機廠均有屬于自己的標準。