作者：雅澜君，来源：DT新材料。
DT导读
近年来，塑料制品越来越向大型薄壁化，轻量化方向发展。例如汽车的一些大型零部件，采用聚丙烯（PP）注塑成型可以减轻车体重量，达到节能降耗的目的。而车用PP塑料通常要求具有较高的结晶（模量）和冲击强度，物流行业中使用的可折叠包装箱和周转箱也需要高冲击强度和高弯曲模量的塑料。同理，家电行业中也需要此类型的产品。国内市场对这种高流动性、高结晶、高抗冲击聚丙烯专用料的需求越来越大，市场份额逐渐升高，年需求量在在25～30万吨/年且年增长幅度达10%以上。之前，国内此类产品70%要靠进口，近两年国内的企业在技术上也有突破，今天小编就带大家来看下开发进展和应用情况。
“三高”聚丙烯的定义
市面上流传的“三高料”，即是“三高聚丙烯”，也就是所谓的高流动、高模量、高抗冲聚丙烯（相对普通均聚PP偏高）。三种特性的平衡是“三高”聚丙烯材料设计开发的难点，但也是薄壁化制件对刚性、韧性和流动性的必须要求。
但市场上出现的部分“薄壁高刚”料并不完全属于“三高”料范畴，例如抚顺石化HPP1850，兰港石化H9018，燕山石化K1840/1860，台塑宁波1450T都属于高流动、高刚性料，适合薄壁注塑，但冲击强度相对较低（2~3kJ/m2），因此不能称为“三高”聚丙烯。用于保险杠等汽车产品的“薄壁高刚”料一般都是“三高料”，使用这种材料，可使保险杠的厚度由原来的2.5~3.5mm厚降至2.0-2.5mm或以下。
“三高”聚丙烯的生产工艺
“三高”聚丙烯材质一般是多相共聚HCPP。多相共聚丙烯，即首先通过丙烯均聚生成聚丙烯颗粒，然后进行乙丙气相共聚在多孔聚丙烯颗粒内部间隙中形成乙丙无规共聚物（即乙丙橡胶，EPR），由此实现 PP 基体相和 EPR 分散相的各自形成，使材料具备了高抗冲性能。HC-是高结晶的意思，一般通过增加聚丙烯等规度或者外加增刚成核剂实现。而高流动一般通过精确氢调法来调节聚合物链的长度，从而控制聚丙烯的熔融指数。（实际生产方法各有不同，本文所描述为一般通用方法。）
“三高”聚丙烯的产品特点
高熔指
MFR≥30g/10min，一般有30、40、50、60、100、110、120等，高熔指可满足大件制品和高速注塑成型需求；
高模量
弯曲模量≥1700Mpa，国内产品普遍模量偏低，小于1700Mpa，高模量可满足薄壁化需求；
宽分子量分布
分子量分布越宽，其弯曲模量也越高，且加工性好；
低气味
按大众汽车内饰件气味试验标准PV3900，气味等级≤3.5。TVOC含量低于50。尤其是在新国标《乘用车内空气质量评价指南》2017年1月1日起强制施行后，解决HCPP气味问题已成为各石化公司角逐的关键指标之一；
适当冲击强度
一般要求常温冲击大于5 kJ/m2。
模量1700对应冲击强度9-10kJ/m2（23℃，缺口简支梁）；
模量1800对应冲击强度8-9kJ/m2（23℃，缺口简支梁）；
模量1900对应冲击强度6-7kJ/m2（23℃，缺口简支梁）。
“三高”聚丙烯的应用范围
主要用于汽车部件，如立柱、门板、保险杠等；家电产品；物流行业中使用的可折叠包装箱，周转箱等；
“三高”聚丙烯的生产企业及典型牌号：
目前，HCPP做的最好的是韩国SK，其BX3800/3900/3920一枝独秀，不论是模量/冲击、加工性能，还是低气味，都强于市场同类产品。其次为大韩油化、韩华道达尔、LyondellBasell 、Exxon等公司的HCPP产品。
国内最早开发HCPP的公司为燕山石化，并已有商业化系列产品，代表牌号为K6730/K6760/K6100。茂名石化、镇海炼化、扬子石化、中沙天津、燕山石化也有熔指≤60g/10min的产品推出，但模量普遍偏低。兰州石化也正在开发HCPP系列产品，熔指30的产品已投放市场，熔指＞30的产品已完成中试，等待商业化。
表1. 国内外HCPP的技术参数对比
“三高“聚丙烯在汽车保险杠上的应用
1）市场规模
2016年汽车的销售量为2811.38万辆，较上年增长14.46%，意味着汽车保险杠的产量＞2811.38万套（考虑产品合格率，不含后市场），如果一套保险杠以8Kg估算，那么改性PP的市场量至少在22.5万吨，而改性PP复合材料目前的价格在12-15RMB/Kg，因此以汽车数量来估算的话，改性PP材料保险杠市场至少在30亿以上。
2）保险杠选材原则
保险杠材料选择的时候，一般是会遵循以下“六”原则。比如：
材料特性：抗冲击、耐腐蚀、轻量化
加工性能：注塑成型、加工简便
零部件功能：碰撞时吸收能量，保护行人和车的安全
设计角度：易造型，改善外观和风阻系数，提高燃油经济性
回收角度：易于回收，环境友好型
成本角度：综合成本低、保证产品有市场竞争力
表2.保险杠成本分析（源于上海汽车会议金发科技的演讲稿件）
3）应用实例
保险杠薄壁化，主要是通过减小制件厚度达到轻量化的目的，并对材料高流动、高韧、高刚等特性无影响。目前，欧美系车的塑料件出于高安全系数的考虑，其典型壁厚基本定义为3.0mm，最低仍达到了2.8mm；而日系车的塑料件更多考虑到降低燃油消耗，它的多款设计的实际零件壁厚已经达到了2mm，且仍有下降趋势，其材料多是与材料供应商同步开发。目前，国内的材料企业正在加快开发薄壁保险杠材料，据了解已有做到2.3-2.5mm，且还有下降的趋势。
合肥会通”三高”改性聚丙烯在汽车上的应用
前述中提到，“三高”聚丙烯的冲击强度只是比普通的均聚聚丙烯偏高一些，用于汽车部件时，一般需要抗冲性，真正达到“三高”。
合肥会通通过添加新型的乙烯-α-烯烃特种共聚增韧剂，并运用“核-壳”结构的增韧方法，在保持材料刚性的同时，大幅提高了聚丙烯的抗冲击性能；同时通过出色的相容技术，顺利解决薄壁制件注塑剪切过大、易出现的虎皮纹问题。
表2 会通“三高”聚丙烯材料物性
表2是合肥会通“三高”PP材料的性能，材料的流动性、刚性和韧性更加优异，很好的实现了材料的刚性、韧性和流动性的平衡。
合肥会通的“三高”PP改性材料已经在诸多车型上开发应用，下图为PP-B1324F注塑成的某欧系车型导流板与进口材料做成的导流板对比。
图1 会通PP-B1324F和某进口材料注塑的欧系车型导流板表面对比
而用此材料做成的保险杠可将壁厚降至2mm。
图2 某合资车型（左）和国产车型保险杠（右）（壁厚2.0mm，会通牌号PP-B1324F）
图3合肥会通PP+EPDM TD20 材料制作的前保险杠（特点：高油漆附着力，良好的尺寸稳定性、低线性膨胀系数、高流动）
道恩改性“三高”聚丙烯在吉利汽车上的应用
山东道恩高分子材料股份有限公司开发的DaproPP-BP3184材料其MFR高达30g/10min,冲击强度达40kJ/m2，已经在吉利的多个车型进行试模。道恩股份通过优化产品设计，将汽车保险杠整体降低重量30%，产品具有高流动性、高刚性和高冲击韧性等特点，能达到国外先进水平。
图3 道恩官网资料--薄壁高刚保险杠PP材料
目前吉利所有项目都采用薄壁化保险杠，采用高性能材料，在保证保险杠刚性的条件下，将前后保险杠壁厚降到2.5mm，实现单车减重约1kg。
图4吉利薄壁高刚保险杠
金发科技改性PP在汽车制品薄壁化上的应用
图5 金发科技薄壁保险杠（技术亮点：高熔指、高模量、高韧性、薄壁化、免火焰处理）
图6 金发科技“三高”汽车PP系列（官网截图）
4）保险杠材料供应商
目前，国内保险杠的材料供应商很多。外资企业：埃克森美孚、巴斯夫、拜耳、杜邦、亨斯迈、RTP、三菱化学、住友化学、Polyone、舒尔曼、SABIC、塞拉尼斯、科思创、兰蒂奇、日本大赛璐、索尔维、乐天工程塑料、Sanyang。
国内企业：金发科技、普利特、杰事杰集团、合肥会通、上海锦湖日丽、北京聚燕、中广核俊尔、山东道恩、苏州旭光、南京聚隆、青岛国恩、上海金昌、中山点石、上海聚威、广州聚赛龙、贵州凯科特、苏州润佳、深圳富恒深圳沃特、佛山圆融、海尔新材、深圳科聚、上海日之升、厦门太松、苏州禾昌聚合、厦门金旸、哈尔滨鑫达、银禧科技等。
5）保险杠供应商
目前国内做汽车保险杠材料的企业有很多，包括
全耐塑料、麦格纳、佛吉亚、江南模塑科技、宁波华翔、北京北汽模塑科技、江阴道达汽车饰件、长沙广汽东阳、天津博信、江阴模塑、沈阳名华模塑、江苏天和汽配、现代摩比斯、延锋彼欧汽车外饰、一汽富维、成都航天模塑、武汉名杰模塑、宁波双林、烟台名岳模塑、上海名辰模塑、上海蒙塔萨、武汉名杰模塑、吉林新立德、哈尔滨齐塑汽车、华域汽车系统、北京海纳川、天津澳源汽车、开封中达、重庆八菱、重庆大江渝强、株洲时代、敏实集团、常熟汽车饰件、东箭集团等。
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