（来源：链塑网）

聚丙烯（PP）具有质轻、性能优良、耐腐蚀和易成型加工等优点，其在汽车材料中的应用比例不断增加，尤其在汽车保险杠注中，原材料主要为改性PP材料。 

然而，现有汽车保险杠在注塑成型时，注塑成型周期往往较长。PP作为半结晶性高分子材料，存在一定的冷却结晶速率和离模收缩率的问题。

本文重点研究了改性PP中各种组分对改性PP结晶行为、力学性能、流变行为、注塑流长及注塑成型周期的影响，并通过对这些影响因素的研究，寻求有利于降低保险杠注塑成型周期的改性PP方案，以适配汽车制造业对高效生产的需求。

1.不同弹性体的影响

将４种POE与PP按质量比为20∶80共混合挤出后注塑制备成样条，经低温脆断后喷金处理，观察断裂截面弹性体在共混体系内的分散状态，见图1。

４种POE如下：

• POE-1，熔体流动速率（190 ℃ 、2.16 kg）为0.5 g/（10 min），结构类型为乙烯-辛烯共聚物（EOR），陶氏化学（上海）有限公司;

• POE-2，熔体流动速率（190 ℃、2.16 kg）为1.2 g/（10 min），结构类型 EOR，陶氏化学（上海）有限公司；

• POE-3，熔体流动速率（190℃、2.16 kg）为15 y（10 min），结构类型 EOR，陶氏化学（上海）有限公司；

• POE4，熔体流动速率（190℃、2.16 kg）为1.2 （10 min），结构类型为乙烯-丁烯共聚物（EBR），陶氏化学（上海）有限公司。

由图1（a）、（b）、（c）可以看出：同样是EOR结构，熔融指数越高的POE，分散相的粒径越小，且分散的效果也越好。

由图1（b）、（d）可以看出：POE熔融指数一致、结构不同的POE，两者分散相的粒径基本一致，说明影响POE分散相粒径的主要因素为其熔融指数，结构类型为次要因素。

不同POE对改性PP熔融结晶行为和力学性能的影响见表1.

其中，m（PP）∶m（POE）∶m（滑石粉）∶m（黑母粒）均为50:20:20:1。

EOR结构的POE-2和EBR结构的POE-4对比，含有POE-2的改性树脂具有较低的熔融温度且缺口冲击强度更高，这是因为EOR结构的POE-2相比EBR结构的POE-4具有更长的支链，更容易削弱POE乙烯链的结晶区和PP树脂的结晶行为，形成更多的弹性无定型区。

而含有EOR结构的POE-3因其熔融指数更高，其在改性树脂中的分散相粒径小，分散效果更好，可以更多地阻止PP球晶的形成，使得改性后树脂熔融温度更低，且保持优异的韧性性能。

改性PP树脂熔融温度的降低可以降低注塑温度，起到间接降低冷却时间的作用；同时，使用POE-3改性后，树脂具有更高的熔融指数，同样有利于注塑成型周期的缩短。

图2、图3分别为不同POE改性PP的注塑流长和剪切黏度。

由图2可以看出改性PP在注塑保险杠过程中的流动行为情况：POE-3改性PP的熔融指数更高，其注塑流长也是最长的（168mm）。

由图3可以看出：在毛细管流变行为中，随着剪切速率的增大，POE-3改性PP的剪切黏度明显低于其他POE改性的PP，说明POE-3改性PP更有利于保险杠注塑成型周期的缩短。

2.不同添加助剂的影响

不同助剂对改性PP熔融结晶行为和力学性能的影响见表2。

由表2可以看出;含成核剂改性PP的熔融温度和结晶温度均高于其他改性PP，成核剂的存在提高了PP树脂冷却成型过程中品核的形成，改善结晶速度，使得其具有更高的结晶温度，有利于注塑成型过程中的冷却成型周期的缩短。

在力学性能方面，含成核剂改性PP的弯曲模量更高，3种改性PP的韧性缺口冲击强度也保存一致。含润滑剂改性PP的熔融指数相对更高，这有利于注塑充模的过程。

图4、图5分别为不同助剂改性PP的注塑流长和剪切黏度。由图4、图5可以看出:含润滑剂改性PP具有更大的注塑流长（166mm），且其剪切黏度也略低，这是因为润滑剂硬脂酸锌属于外润滑剂，更有利于熔体PP树脂与口模的润滑作用，能够改善其流动行为。

3.快节拍保险杠用改性PP材料

优化前后改性PP的熔融结晶行为和力学性能见表3。优化前后改性PP树脂DSC曲线见图6。

优化方案采用高熔融指数PP、高熔融指数POE-3及润滑剂来提高材料的流动性，高熔融指数EOR结构POE可以降低材料的熔融温度，复配成核剂能提高其结晶温度和力学性能，通过多方面的复合提高保险杠用改性PP材料的综合性能。

优化后改性PP的材料熔融温度较低（163.3℃）同时拥有较高的结晶温度（125.0℃），这有利于在注塑过程中缩短材料的塑化时间，同时能提高材料的结晶速率，缩短保压时间和冷却时间。

优化前后改性PP的注塑流长和剪切黏度分别见图7和图8。

这是因为优化后方案使用高熔融指数POE-3替换了低熔融指数POE-2，改善了橡胶相在树脂中的分散，保证材料的韧性性能，并提升熔融指数优化其熔体流动行为，复配成核剂进一步完善材料的力学性能，提高了材料的结晶温度;另外，润滑剂的添加进一步优化了材料的熔体流动行为。

表4为单浇日注355mmx100mmx3.2 mm样板用的原注塑工艺1和优化后注塑工艺2的工艺参数对比。

由表4可以看出:注塑工艺2具有更低的注塑温度、更高的注塑速度、更短的保压时间和冷却时间，注期工艺2的注塑成型周期为47s，比原注塑工艺1的成型周期缩短了13 s。

图9为优化前后改性PP通过注塑工艺2制得的样品。

由图9可以看出:在注塑工艺2的条件下，优化后的改性PP注塑样板外观良好，而优化前改性PP外观不良，有着较为明显的虎皮纹现象，同时存在局部缩痕明显的状态。这表明在注塑工艺2的条件下，使用优化后的改性PP能有效降低注塑成型周期，并同时保持良好的外观效果，相比原始注塑工艺提升了21.7%的加工效率。

在保险杠项目上应用了针对缩短注塑成型周期的优化后改性PP，优化前后保险杠注塑工艺参数对比见表5。

优化后改性PP通过优化注塑工艺后制得的保险杠见图10。由表5可知:优化前该保险杠注塑成型周期为78s，使用优化后改性PP的注塑成型周期可缩短至62s，注塑成型周期缩短16 s，提升了20.51%的加工效率，其外观良好，尺寸与原始方案保持一致。

    结  语    

（1）EOR结构高熔融指数POE可以改善改性PP中橡胶相的分散，保证材料的韧性、提高材料的熔融指数，以及降低其熔融温度与剪切黏度。

（2）助剂成核剂可以优化改性PP的力学性能，同时提高其结品温度。助剂润滑剂可以进一步改善改性PP的流动行为，增大其注塑流长。

（3）采用高熔融指数PP、高熔融指数POE及润滑剂来提高材料流动性，EOR结构高熔融指数POE可以降低改性PP的熔融温度，复配成核剂能提高其结晶温度和力学性能，通过多方面的复合提高保险杠用改性PP材料的综合性能，制得可缩短注塑成型周期的保险杠用改性PP，其注塑成型效率提高20%左右。

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