工业技术 合成树脂及塑料，２０１０，２７（３）：４６ ＣＨＩＮＡ ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ ＲＥＳＩＮ ＡＮＤ ＰＬＡＳＴＩＣＳ
汽车保险杠用高抗冲聚丙烯的开发
贾峡 田正昕
（１．中国石油化工股份有限公司化工销售华北分公司，北京，１００１２０； ２．中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司化工二厂，北京，１０２５００）
摘要：在气相法聚丙烯装置上工业化生产了汽车保险杠用高抗冲聚丙烯Ｋ９０１６．Ｋ９０２６ 采用万能拉力试验 机、凝胶渗透色谱仪、核磁共振碳谱仪等研究了Ｋ９０１６，Ｋ９０２６的结构与性能，并与国外同类产品进行了对比。结果 表明：所开发产品具有较好的韧性，并保持刚性与韧性平衡。产品的常温悬臂梁缺口冲击强度达５５ ｋＪｉｍ２，弯曲模量 为９４０ ＭＰａ．洛氏硬度大于８Ｏ。 关键词： 聚丙烯共聚合高流动高抗冲汽车保险杠 中图分类号：ＴＱ ３２５．１＋４ 文献标识码： Ｂ 文章编号： １００２—１３９６（２０１０）０３—００４６—０３
随着汽车工业的飞速发展，聚丙烯ｆＰＰ１在汽
车工业领域的应用越来越广泛．需求量不断攀升
进入２１世纪以来．国外开始研究较高熔体流动速
率（ＭＦＲ１的ＰＰ在汽车保险杠等方面的应用．其使
用量也在逐年增加 近几年．中国石油化工股份有
限公司北京燕山分公司ｆ简称燕山石化１先后开发
了多个ＰＰ产品（如Ｋ９９３５。Ｋ９９２０。Ｋ９０３５．Ｋ９０２０
等）应用于汽车领域。该系列产品具有高流动性、
较高的抗冲击性、适宜的弯曲模量等特点．用于制
造汽车内饰件、门内衬板等部件，同时也被汽车工
业用于共混改性ＰＰ材料的基础树脂
２００６年．燕山石化开始研发高流动高抗冲ＰＰ
Ｋ９０１６，Ｋ９０２６。在原有的汽车用ＰＰ专用树脂基础
上，改进工艺条件，赋予树脂更高的橡胶含量，减
少了后加工过程橡胶的用量，降低了加工成本
１实验部分
１．１主要原料
丙烯，乙烯，氢气，均为聚合级；ＰＰ，Ｋ７７２６，
Ｋ９０１６。Ｋ９０２６，Ｋ９９２０．Ｋ９９３５，均为燕山石化生产。
催化剂，国产。三乙基铝（ＴＥＡＬ），进口。添加剂，进
口或国产
１．２主要仪器与设备
ＴＰ４０２２型熔体流动速率测定仪．日本Ｔｅｓｔｅｒ
公司生产：４５０２型万能拉力试验机．美国Ｉｎｓｔｒｏｎ
公司生产：Ｎｏ．５２６型悬臂梁冲击试验机，日本东洋
精机生产：１５０Ｃ型凝胶渗透色谱仪。美国Ｗａｔｅｒｓ
公司生产：ＦＸ一１００型核磁共振碳谱仪，美国Ｊｅｏｌ 公司生产：Ｓ－２１５０型扫描电子显微镜．日本日立
公司生产
１．３性能测试及表征
ＭＦＲ按ＧＢ／Ｔ ３６８２－－２０００测试 拉伸性能按
ＧＢ／Ｔ １０４０．２—２００６测试 弯曲模量按ＧＢ厂ｒ ９３４１—
２０００测试 悬臂梁冲击强度按ＧＢ／Ｔ １０４３．１—２００８
测试。洛氏硬度按ＧＢ／Ｔ ３３９８．２—２００８测试。热变
形温度按ＧＢ／Ｔ １６３４．２—２００４测试
２结果与讨论
用于制作汽车保险杠的ＰＰ不但要具有高流
动性，而且要具有优越的抗冲击性能．以承受一定
的外界冲击．减少冲击造成的破坏。同时做到刚性
与韧性的平衡．在充分满足抗冲击性能要求的同
时。刚性若能提高，可降低制品厚度，减少原料消 耗 为此．在开发过程中从ＰＰ的乙丙橡胶相和ＰＰ
相人手进行研究，使最终产品满足要求。
２．１ 乙丙橡胶含量对共聚ＰＰ性能的影响
从图１看出．随着乙丙橡胶含量的增加，共聚 ＰＰ的常温、低温抗冲击性能逐渐提高。这是由于
引入乙烯使分子链的规整度下降．柔性增加．表现
出良好的橡胶弹性．在体系受到外来冲击力时．乙
丙橡胶链可以通过构象上的变化吸收冲击能量，
收稿日期： ２０１０—０１—１２； 修回日期： ２０１０—０３—１４。 作者简介：贾峡，女，１９７１年生，工程师，１９９５年毕业于 北京化工大学化工设备与机械专业．一直从事聚丙烯的生 产和销售工作 Ｅ～ｍａｉｌ：ｊｉａｘｉａ．ｈｇｘｓ＠ｓｉｎｏｐｅｃ．ｅｏｍ；联系电 话：（０１０）５１５８６８２５。
第３期 贾峡等．汽车保险杠用高抗冲聚丙烯的开发
表现出更高的韧性。从图１还可看出，为保证共聚
ＰＰ具有良好的低温抗冲击性能。共聚ＰＰ中乙丙
橡胶的质量分数需达２０％以上。 ２．２乙丙橡胶相对分子质量对ＰＰ性能的影响
在链结构相同的情况下，链长度与链的柔性
成正比，乙丙橡胶的重均分子量 较大，特性黏
数（『田１１较高，相对分子质量分布（Ｄ）较宽时，乙丙橡
胶的增韧效果较好【”。由表１看出，Ｋ９０１６中乙丙
橡胶的 为３．３ｘ１０５， 较高，因此表现出很好
的抗冲击性能。从表１还看出．由于其乙丙橡胶相
相对分子质量较大，在达到相同的韧性时，所需的 Ｆｉｇ．１
乙丙橡胶质量分数相对较低 图１ 乙丙橡胶含量与共聚ＰＰ力学性能的关系 Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｔｈｙｌｅｎｅ—ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＰＰ
表１ 乙丙橡胶相对分子质量与低温冲击强度的关系 Ｔａｂ．１ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍａｓｓ ｏｆ ｅｔｈｙｌｅｎｅ－ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ ａｎｄ ｉｍｐａｃｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ＰＰ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ
从图２看出，当体系的『训增加到一定值后，悬
臂梁缺口冲击强度会有所下降 这是由于共聚ＰＰ
为复杂的多种大分子链的混合物．均匀分散程度
越好，体系的性能越佳。当体系的ｆ训太大时，影响
了分子的扩散．达不到最佳的分散程度．使悬臂梁
缺口冲击强度随『 增大而呈下降趋势。
图２乙丙橡胶［ 与悬臂梁缺Ｅｌ冲击强度的关系 Ｆｉｇ．２ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｉｎｔｒｉｎｓｉｃｖｉｓｃｏｓｉｔｙｏｆｅｔｈｙｌｅｎｅ－－ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ ａｎｄ ｎｏｔｃｈｅｄ Ｉｚｏｄ ｉｍｐａｃｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ＰＰ ｃｏｐａｌｙｍｅｒ
２．３乙丙橡胶的乙烯分布和ＰＰ分子链相对分子
质量对ＰＰ性能的影响
Ｋ９０１６橡胶相分子链上的乙丙交替排列的
ＰＰＥ，ＥＰＥ，ＰＥＰ，ＥＥＰ（Ｐ为丙烯单元，Ｅ为乙烯单元） 节点较多，乙烯联排的ＥＥ，ＥＥＥ节点较少，橡胶相
中以孤立的形式存在的乙烯摩尔分数为２３％．说
明共聚ＰＰ橡胶相中乙烯单体分布更为均匀．生产
过程中乙烯转化为乙丙橡胶程度高
橡胶相与ＰＰ相相对分子质量之差ｆ△ 反映
了两相的黏度之比．适宜的黏度比有利于橡胶相
在均聚ＰＰ基体中形成粒径细小、分散均匀的相态
结构．从而获得良好的综合性能。从表２看出，
Ｋ９０１６，Ｋ９０２６的橡胶相 均高于ＰＰ相，且相差
很大．Ｄ较宽。Ｋ９０１６，Ｋ９０２６橡胶粒径细小，大多
在０．２～１．５ ｍ。橡胶在ＰＰ相中分散均匀，有利于
橡胶相发挥出更高的韧性。因此。Ｋ９０１６，Ｋ９０２６在
宏观物性和加工方面均表现出优异的性能
表２相对分子质量及其分布 Ｔａｂ．２ Ｒｅｌａｔｊｖｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍａｓｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉ
ｏｎ 合成树脂及塑料 ２０１０年第２７卷
２．４工业化产品性能
从表３看出．按以上研究和分析思路确定的
生产工艺路线和生产工艺条件．生产过程稳定，产
品质量提高。通过采用独特催化剂体系，使ＰＰ链
的立构规整性更好，结晶度高．拉伸屈服应力、弯
曲模量等随之提高 通过在ＰＰ中生成一定数量性
能良好的橡胶相．使Ｋ９０１６，Ｋ９０２６悬臂梁缺口冲
击强度大幅度提高．同时刚性和韧性获得平衡，可
以满足使用要求。高流动性、高抗冲击性能使
Ｋ９０１６．Ｋ９０２６用于加工大型抗冲击制品；作为改
性料的基础树脂时．可减少橡胶添加量。
表３汽车保险杠用高抗冲ＰＰ性能数据 Ｔａｂ．３ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｉｍｐａｃｔ ＰＰ ｆｏｒ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｂｕｍｐｓ
２．５市场使用
２００７年．燕山石化生产的高抗冲ＰＰ Ｋ９０２６
开始由国产某知名品牌汽车试用。之前，该汽车零 部件生产厂对燕山石化生产的Ｋ７７２６进行改性
后使用。由于Ｋ９０２６的ＭＦＲ更高．可用于加工制
作尺寸更大的、结构更加复杂的汽车部件．成型
好。目前，汽车用塑料的所有零部件（如保险杠、门
内饰板、仪表盘、挡底板等１都能采用Ｋ９０２６进行
生产．在汽车上的用量因车型不同每辆车的用量
４０～８０ ｋｇ。随着汽车工业的迅猛发展，该企业
Ｋ９０２６的使用量从２００７年的４２０ ｔ增长到２００９年
的２ ８００多吨 目前．我国汽车工业进入了高速发
展阶段．相信将进一步带动塑料产业的发展。
３结论
ａ１汽车保险杠用高抗冲ＰＰ Ｋ９０１６，Ｋ９０２６具
有优异的抗冲击性能和弯曲模量，刚性与韧性平
衡适宜 ｂ）通过控制乙丙橡胶的含量和 ］，有效地提
高了ＰＰ的抗冲击性能
ｃ１橡胶中乙烯含量较高，且乙烯在ＰＰ链上分
布均匀、合理，有效地提高了产品的抗冲击性能。
４参考文献
［１】洪定一．聚丙烯——原理、工艺与技术【Ｍ】．北京：中国石化 出版社．２００２：２０２． ［２】Ｍｉｒａｂｅｌｌａｒ Ｆ Ｍ Ｊｒ．Ｎｅｗ ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎｓ：Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｐｈａｓｅ ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｉｍｐａｃｔ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ【Ｍ］．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ， １９９３：ｌ１２
（编辑：陈文淑）
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｈｉｇｈ ｉｍｐａｃｔ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｆｏｒ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｂｕｍｐ
Ｊ／ａ Ｘｉａ ，Ｔｉａｎ Ｚｈｅｎｇｘｉｎ
（１．Ｈｕａｂｅｉ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｓａｉｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓ１ＮＯＰＥＣ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１２０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｗｏｒｋｓ Ｎｏ．２ ｏｆ Ｙａｎｓｈａｎ Ｃｏｍｐａｎｙ，ＳＩＮＯＰＥＣ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２５００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｈｉｇｈ ｉｍｐａｃｔ ｂｌｏｃｋ ｃｏ－ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｒｅｓｉｎｓ ｆｏｒ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｂｕｍｐ，ｇｒａｄｅ Ｋ９０１６ ａｎｄ Ｋ９０２６，ｗｅｒｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｌｙ
ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ａ ｇａｓ—ｐｈａｓｅ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｐｌａｎｔ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｉｎｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｕｎｉｖｅｒｓａｌ
ｔｅｎｓｉｌｅ ｔｅｓｔ ｍａｃｈｉｎｅ，ｇｅｌ ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ，ｃａｒｂｏｎ ｎｕｃｌｅａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ａｎｄ
ｗｅｒｅ ｃ０ｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔ ｏｆ ｓａｍｅ ｋｉｎｄ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈａｔ ｇｒａｄｅ Ｋ９０１６ ａｎｄ
Ｋ９０２６ ｐｏｓｓｅｓｓ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｇｏｏｄ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ａｎｄ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｂａｌａｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ａｎｄ ｒｉｇｉｄｉｔｙ．Ｔｈｅ
ｒｅｓｉｎｓ ｎｏｔｃｈｅｄ Ｉｚｏｄ ｉｍｐａｃｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｔ ａｍｂｉｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ５５ ｋＪ／ｍ２，ｆｌｅｘｕｒａｌ ｍｏｄｕｌｕｓ ｉｓ ９４０ ＭＰａ，ａｎｄ
Ｒｏｃｋｗｅｌｌ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｉｓ ａｂｏｖｅ ８０． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ；ｅｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ；ｈｉｇｈ ｆｌｕｉｄｉｔｙ；ｈｉｇｈ ｉｍｐａｃｔ；ａｕｔｏｍｏｂｉ
ｌｅ ｂｕｍｐ