汽车塑料的回收与利用论文syc.doc

湖南科技职业学院 毕业设计（论文）题目： 汽车塑料的回收与利用学生姓名 陈 素 丽 系 别 轻化工程学院 专 业 高分子材料加工 学 号 082514010033 指导教师 陈枝晴 职 称 教授 二0一一年 五月二十日目 录引言一、概况 1.1、 汽车塑料的应用现状 1.2、 汽车塑料的发展前景二、汽车塑料的回收与改性 2.1、 汽车的回收 2.2、 回收及造粒处理方案 2.2.1 废汽车上塑料件的回收利用技术 2.2.2 报废汽车和报废汽车塑料的回收方案 2.3、 汽车塑料的改性 2.3.1塑料改性的概念 2.3.2 塑料改性的目的 2.3.3 塑料改性的分类 2.3.4实验部分三、改性塑料在汽车中的应用及发展四、结论五、参考文献六、附录 汽车塑料的回收与利用摘要：介绍了用于汽车制造业中的塑料种类和性能， 塑料是以合成树脂为基体，加入某些添加剂在一定温度压力下，能塑造成各种形状制品的高分子材料。阐述了塑料在汽车制造上的应用现状，塑料的回收处理方法及改性造粒，说明了废旧塑料的回收利用不但能节约大量的原材料及能源，而且有利于防止环境污染。同时详细介绍了改性塑料在汽车零件中的应用和改性塑料的发展，汽车正向着轻型、节能、高速、舒适、多功能、低噪音、低成本、长寿命方向发展，预测了塑料在未来汽车上的发展前景。关键词：汽车塑料、性能、回收处理、塑料改性、造粒、塑料的发展 Automotive plastics recovery and utilizationAbstract: this paper introduces used in automobile manufacturing of plastic types and performance, plastic on synthetic resin for matrix, add some additives in certain temperature, under pressure builds into various shapes products of the polymer materials. Expounds the plastic in automobile manufacturing application status and the plastic recycling method and modified granulation, illustrates the recycling of waste plastics can not only save large amount of raw materials and energy, but also helps to prevent environmental pollution. Meanwhile introduces in detail modified plastics in automobile parts and application of modified plastics of development, the car is toward light, energy saving, high speed, comfortable, multi-function, low noise, low cost, the long life direction, and forecasts the future of plastic in car on the development prospect.Keywords: automotive plastics, performance, recycling, plastic modification, granulation, plastic development 引 言随着科学技术的发展，汽车正向着轻型、节能、高速、舒适、多功能、低噪音、低成本、长寿命方向发展，研究表明，汽车一般部件重量减轻1%可节油1%，运动部件减轻1%可节油2%。塑料凭着重量轻、品种多、加工方便等优点，正逐步代替金属、玻璃等材料大量用于汽车行业，这不仅可以提高汽车造型美观、设计的灵活性，而且可以降低零部件的加工、装配、维修费用，同时也是汽车节能和轻量化的有效途径。塑料依其优异的综合性能和价格优势日渐受到汽车行业的青睐，其在汽车上的应用正在从内外装饰件向车身覆盖件和功能结构件扩展。塑料及其复合材料在汽车上的应用与无机和金属材料相比有其独特的优势，作为最重要的汽车轻质材料，它不仅可减轻零部件的质量，降低采购成本，而且还可以实现汽车行业对未来汽车的舒适、安全、高速、节能环保的要求。随着材料科学和汽车技术水平的不断提高，汽车专用料牌号层出不穷，汽车业已将汽车用塑料量的多少作为衡量汽车设计和制造水平的一个重要标志，并明确指出全塑车身是未来汽车的发展方向。可见，塑料在汽车行业的应用空间依然广阔，塑料和汽车行业将达成共赢的格局。如今汽车用塑料制件数量的多少已经是衡量一个国家汽车发展水平的标志。与此同时，塑料在汽车制造业中应用更成为一个亟待开发并有广阔发展前景的朝阳产业。一、概况1.1 汽车塑料的应用现状1.1.1 用于汽车制造业中的塑料种类和性能 塑料是以合成树脂为基体，加入某些添加剂在一定温度压力下，能塑造成各种形状制品的高分子材料。塑料的种类很多，按不同的热性能可分为热固性塑料和热塑性塑料两大类；按不同的应用可分为通用塑料、工程塑料和高性能塑料。1. 通用塑料聚烯烃热塑性弹性体（TPO）。高温下可以像热塑性塑料一样加工，而在常温下又呈现橡胶弹性，且具有价格低、密度小、弯曲弹性模量高、低温抗冲击性能好、流动性好、易加工和可重复使用等性能。目前，世界上TPO在汽车上的用量已达72万t.聚丙烯（PP）。随着改性技术的发展，使改性后的PP用玻璃纤维和矿物增强，具有了高温和抗冲击性能，已用于汽车的零配件制造。聚乙烯（PE)。此塑料具有较高的抗冲击性能、良好的强度、耐磨性、化学稳定性、吸水性小等优点，已用于制作方向盘、挡泥板、仪表板等零部件。2. 工程塑料聚酰胺（PA)。又叫尼龙，具有韧性、耐磨、耐疲劳、耐水灯综合性能，广泛用于汽车发动机部件、燃油供给系统、外用件和电系统中的零部件制造。聚碳酸酯（PC)。具有透明度高、强度高、抗冲击性好、耐热性好等优点，主要用于汽车车窗等多种窗饰的制造。聚甲醛（POM,）。此塑料质轻、加工成型简便、生产成本低廉，且经改性后耐磨耗系数更低、刚性增强。主要用于生产汽车配件轴套、齿轮、拉杆等耐磨件的制造。聚苯醚（PPO)。此塑料耐热性高，电性能好，具有自熄性，吸水性小，成型时收缩率低，用于制造薄壁的复杂硬质机构件，如仪表盘、骨架等。热塑性聚酯（PET，PBT）。纯BT成型收缩率较大，常采用玻璃纤维增强或无机填料改性以及其他聚合物共混改性，其加工性能好、绝缘性好，主要用于内饰件，也用于汽车发动机系统配件材料生产。3. 高性能工程塑料聚酰亚胺（PI）。耐热性好，在-2001260范围内有良好的力学性能，耐磨、耐高温、自润滑性能好，化学性能稳定，可用于制造与汽车发动机、变速箱有关的功能件。聚醚砜（PES）和聚砜（PSU)，具有很好的耐高温性，硬度、高温连续操作性好，电绝缘性、阻燃性和尺寸稳定性好，可用于汽车轴承保持架、传动轴、衬套等制造。聚氨酯（PU）。具有相对密度小、质轻、强度高、导热系数小、耐油、防震、隔音等性能，且可塑性强、材料性能适应性强，应用日益扩大，可用于制作汽车密封件、减震件等总之，塑料与金属材料相比，具有密度小、比强度高、化学稳定性好、电绝缘性好、减震、耐磨、隔音性能好、自润滑性能好等性能。另外，绝缘性、透光性以及生产率高、成本低是一般金属材料所不及的，这也是塑料在汽车制造业中应用日益增加的原因。随着人们对汽车的安全和环保、节能灯系列化要求，更使我们迫切需要综合性能优质的塑料材料。1.1.2 塑料在汽车制造上的应用现状 1. 在我国，塑料件约占汽车自重的7%10%。例如，在轿车和轻型车中，CA7220小红旗轿车中塑料用量为88.33kg，在上海桑塔纳为67.2kg，奥迪为89.98kg，富康为81.5kg，依维柯0041则为144.5kg；在重型车中，斯太尔1491为82.25kg，斯太尔王为120.5kg。目前，车用塑料的品种比例大体为：PP21.1%，PU（聚氨酯）19.6%，PVC12.2%，热固性复合材料10.4%，ABS8%，PA（尼龙）7.8%，PE6%,PC（聚碳酸酯）2.6%，PPO（聚苯醚）1.9%,POM(聚甲醛)1.8%，PBT（聚对苯甲酸丁二酯）/PET（聚对苯二甲酸乙二酯）1.5%，其他6.4%。2005年平均每辆汽车塑料用量约为130kg，主要用于汽车上的外装饰件、内装饰件、功能结构零件。2 内装饰件 塑料使用在汽车的内装饰件上有：仪表板、车门内板、方向盘、杂物箱、门把手、座椅、顶棚等。3 功能结构零件 汽车内的功能结构件主要指发动机部件及其罩下燃油进气系统和电器系统，如燃料箱、发动机部件。其他结构有方向盘、车窗玻璃、汽车底盘。通用零部件有密封条以及蓄电池壳体、电线带、膨胀灯、真空管、垫圈、夹头、固定支架、缓冲垫、轴衬、轴套、防尘器、散热器箱盖、水泵叶轮、排气阀、开关、踏步垫、热空气管、电线包皮、蓄电瓶配件等。据中国塑料工业协会统计，目前我国汽车塑料用量在逐年增加，达到国外20世纪80年代、中期水平。以每辆汽车浪费塑料50kg计，2003年我国汽车塑料用量约达222000t，加上维修，估计总量超过250000t。而目前中国每辆汽车中塑料所占比例权为外国的一半左右，所以，随着汽车产量的增加和单辆汽车塑料消耗量的增加，汽车用塑料的消费量还将大幅增长。然而，我国汽车用塑料还存在很多的问题：汽车专用塑料牌号少，还有很多材料需要进口；工程塑料、高性能塑料的使用落后，运用着些材料制成的零部件主要靠进口；现有的汽车塑料零部件生产企业规模小且多分散，市场显得混乱。另外，汽车用塑料牌号多而杂，没有统一的标准，显得不规范；模具设计和加工方法与国外相比，缺少大型专用成型设备；塑料的回、再生利用方面刚刚起步，与国外差距很大。1.2 汽车塑料的发展前景1.2.1 塑料在汽车上的应用不断扩展 近年来，塑料在汽车上的应用越来越多，逐步从内外装饰件扩展到车身覆盖件和功能结构件方面。例如前照面、保险杠、发动机罩、行李箱盖、顶盖、翼子板、车门内护板和某些车身骨架构件等。甚至有些汽车大公司正在用复合材料做承载力最大的底盘车架，例如福特汽车公司在2001年将复合材料底盘应用在一辆叫“探索者”的小皮卡样车上。目前世界上不少轿车的塑料用量已经超过120千克/辆，个别车型还要高，德国高级轿车的塑料使用量已经达到300千克/辆。国内一些轿车的塑料用量也已经达到200千克/辆。可以预见，随着汽车轻量化进程的加速，塑料在汽车中的应用将更加广泛。1.2.2 塑料在汽车上的应用和发展目前全球汽车用塑料的市场规模为454万t/a，单车用塑料量也迅速增加，国外汽车内饰件基本实现塑料化。塑料及其复合材料是最重要的汽车轻质材料，它不仅可减轻零部件约40%的质量，而且还可以使采购成本降低40%左右，因此近年来塑料在汽车中的用量迅速上升。据统计，世界汽车平均每辆塑料用量在2000年就达到了105kg，约占汽车总质量的8%12%，其中塑料在轿车中的用量比在货车、客车中的用量高，如奥迪A2型轿车，塑料件总质量已达220kg，占材料总用量的24.6%。塑料的应用范围正在由内装件向外装件、车身和功能结构件扩展，日本铃木汽车公司制造了一种采用超高分子塑料制作的轻型小汽车。该车所用塑料的相对分子质量极高，具有极好的弹性和很高的强度，整个汽车质量为480kg，比同样大小的其他汽车轻1/3。这种汽车具有质量轻、速度快和耗油低等优点。目前国外发达地区车用塑料已占塑料总消耗量的7%11%，在中国的发展远远落后于发达国家。对于中国来说，塑料等非金属材料在国产车上的应用状况还比不上进口车，塑料在汽车行业的应用尚处于初级阶段。国内该行业的现状是：第一，汽车用塑料原料主要依靠进口，国产汽车专用塑料牌号少，产品性能不能满足要求；第二，汽车塑料品种数十种，材料标准混乱；第三，生产企业规模小且分散，缺乏龙头企业；第四，模具开发能力差，产品质量难以保证。另外，我国的车用塑料在未来会有一个高速的增长，预计2010年，全国汽车产量724.57万辆，届时汽车用塑料将达到128.7万t；2025年，全国汽车用塑料将达到618.6万t。可以看出，平均每辆汽车的塑料用量将从130kg提高到521kg。车用塑料居前7位的塑料材料品种与所占比例大致为：聚丙烯21%、聚氨酯19.6%、聚氯乙烯12.2%、热固性复合材料10.4%、ABS 8%、尼龙7.8%、聚乙烯6%。二、汽车塑料的回收与改性2.1 汽车塑料的回收 随着所使用的塑料口益广泛，数量的迅速增加，废旧塑料的数量也在不断地增长，因此，塑料的回收利用问题受到了世界各国的普遍重视。废旧塑料的回收利用不但能节约大量的原材料及能源，而且有利于防止环境污染。在20世纪50年代中期，人们就开始回收废旧塑料，并重新利用，而其回收技术的研究和推广也一直没有停止过。目前塑料加工工业中废旧塑料的回收同其他成型技术一样已发展到一个新的水平，特别是熔融挤出回收法在回收质量要求较高的场合已发挥了重要的作用。物理回收法不会影响塑料的性能，通常作为完整的挤出回收生产线的一部分。采用物理回收和挤出回收的废旧塑料仍可用于成型某些塑料制品，此被称为再生利用。 可回收性废旧塑料的回收可分为四级：一级回收是指采用通常的加工方法把可回收的废旧塑料(边角料等)加工成与新料性能相同或相近的产品。二级回收是指把废旧塑料(边角料等)经一种或多种加工方法加工成性能比新料稍差的产品。三级回收是指回收废旧塑料中的化学成分，使之成为单体或燃料。四级回收是指通过焚烧从废旧塑料中回收能量。 一级和二级回收的加工划分往往是不十分明确的，如酚醛塑料常常被添加到纯化合物中用于生产性能变化很小的同种产品，但酚醛塑料的回收仍被划为二级回收。其原因是可回收性废旧酚醛塑料在与纯化合物的混合中仅仅起填料作用，而其本身并不具备纯化合物的性。三级和四级回收的划分也存在类似的情况。有些焚化装置采用的是两步处理法，即先热分解废旧塑料，后焚烧热分解产物，虽然是用来回收能源，但由于这些废弃物首先被转化成了单体或化学原料，所以这种两步处理法仍被划分为三级回收。 针对中国国情，提出了一套较完整的报废汽车及报废汽车塑料回收技术方案及设备，即“人工拆解”结合“机械破解”、“物理干式分选”和“塑料再生”技术，除去主要有害物质和能再回用、造粒再制造的部件外，人工拆解的报废汽车塑料构件或机械破碎后的ASR经过以一系列干式分选处理后（包括磁选、风力分选、涡流电选等），采用附加值较高的后处理技术对报废汽车塑料进行回收，包括热压板材再生技术、模型料填料技术等达到汽车塑料的再生，满足汽车产品回收利用技术政策提出的要求。 不仅节能减排刻不容缓，而且开展报废汽车管理回收处理、做好汽车循环经济也十分迫切，目前我国已成为汽车产销大国，2007年我国汽车保有量达到5000万辆，2007年产销量近900万辆，报废汽车回收处理作为汽车产业链的一部分与汽车销售、国外市场的开拓等密切相关，已经引起了国家和国内各整车厂的重视。2006年2月6日国家发展与改革委员会、科学技术部、国家环保总局联合颁布了汽车产品回收利用技术政策，明确规定了08年至2017年三个阶段的实施目标，引起了全球汽车制造商的广泛关注。因而汽车的回收技术方案的研究以及报废汽车回收技术的科研方向的制定，在这个时期就十分重要。汽车回收包括回用(reuse),能量回收（recover）已及材料回收(recycle)，汽车产品回收利用技术政策提出了2012年或者2017年的整车可回收利用率和材料回收率目标，自2010年起为第一阶段，要求所有国产及进口的M2类和M3类、N2类和N3类汽车产品的材料的再利用率不低于80%；所有国产及进口的M1类N1类汽车产品的材料的再利用率不低于75%；自2012年起为第二阶段，要求所有的国产及进口汽车的材料的再利用率不低于80%；自2017年起为第三阶段，要求所有国产及进口汽车的材料的再利用率不低于85%。和欧美等国家的报废汽车废弃物的处理技术水平以及目前达到的材料回收率比较，表明政策提出的材料回收率（recycle-完全是从材料角度进行再利用）是一个十分高的目标。因而要想达到政策提出的材料回收率的目标，报废汽车非金属材料的回收是重点，即如果报废汽车中的非金属材料大部分不能再次利用的话，这个目标就将难以实现。而事实上，即使是汽车工业有百年历史、汽车回收已经相对成熟的欧美国家，其塑料等非金属也大多作为填埋处理，例如加拿大的汽车回收几乎将所有的ASR（汽车破碎残留物-Auto Shredder Residues)填埋。尽管近几年汽车回收得到了国家和业界的重视，并有一些学术论文报道了相关的眼觉，但国内在技术方面仍没有大的突破。对于我国报废汽车回收而言，汽车回收的模式及管理以及回收数据库的建立是十分重要的，是制定规划和开展回收工作的具体实施的前提。而同时汽车回收的目标实现归根结底是依赖于回收技术的发展，特别是塑料等非金属的回收技术的发展。目前报废汽车的金属材料的回收基本已经成熟，但塑料等非金属的回收技术仍不乐观。2.2 回收及造粒处理方案2.2.1 废汽车上塑料件的回收利用技术：1、 收集；2、 分离技术；3、 混合废旧塑料与杂质的分离；4、 清洗和干燥；5、 破碎及其设备；6、 配料和造粒；7、 塑料、均化与造粒。2.2.2 报废汽车和报废汽车塑料的回收方案由以下步骤及操作组成。 图1 我国报废汽车和报废汽车塑料的回收方案 （1）无害化处理流程，主要包括：去除电池、去除车轮和分离铅平衡载荷、去除确认含有汞的零部件、去除各类液体、拆除催化器、拆除和引爆气囊等。 （2）拆除破碎难回收件、易拆解和大部件，并归类：线路板、玻璃、轮胎、门、挡泥板、车灯、发动机罩、汽车空调等。（3）拆解可再次回用部件、可造粒热塑性塑料件，并归类。（4）拆解其他塑料件，按图1破碎热压制板材和构件。（5）对未拆解车体压碎、破碎、风选分类。（6）对已破碎混合物以及ASR进行物理分选处理。 图2 我国报 废汽车和报废汽车塑料的回收方案（续图1ASR物理分流）如图1、2所示的报废物汽车回收处理工艺流程，该过程主要通过两次破碎、四次粉碎、三次风选、两次磁选、两次涡流电选以及重力分选（离心分选技术）、一次高压静电分选等技术队ASR进行了分类分选处理。其中破碎和粉碎能使报废汽车充分粉碎，使不同种物质充分解离，两次磁选可以有效地分选出铁磁物质，涡流电选可以讲铝镁等的有色金属分离，风选可以将密度小的泡沫和纤维织物等与塑料和橡胶分离，高压静电分选可以将细小的金属颗粒从非金属中分离。处理设备专用拆解设备、玻璃等切割设备、液体吸取设备（举升设备、油箱钻孔机、液体收取机等）、分类储存罐、挤压设备（压碎设备）、大型粉碎机、大型筛分设备（滚筒筛等）、风选设备、铁磁分选设备、涡电流分选设备、高压静电分选设备、ASR处理设备（筛分设备、热解设备、热压成型设备）等。该回收处理工艺得到的塑料混合物进行附加值的热压板材回收技术和BMC、SMC、以及PMC填料，或者热解处理。 图 3 该方案中强调以人工回收和机械将整车破碎处理相结合的回收模式，主要从以下几个方面考虑。（1） 劳动力成本相对低。（2） 失业人口、农村向城市转移人口以及城市闲置劳动人口多，在一定程度上增加就业。（3） 以机械将整车破碎为主的回收模式造成大量的ASR产生，而至今没有较合适的方法对ASR进行回收处理，会造成大量ASR填埋。（4） 人工拆解分类，大大降低了后续回收处理的难度。 人工拆解分类的范围为，易拆解部件、大型部件、有毒部件（物质）、处理过程可能产生有毒物质的部件、可再次使用部件、目前已经可以充分回收部件（如轮胎）、油类等燃料、可再造粒的不十分难拆解的型料件、不十分难拆解的不可造粒回用大的塑料件、易切割玻璃件等。 当然人工拆解分类也会造成一定程度上成本的升高、劳动强度大以及存在效率低等问题，所以必须进行将整车机械破碎，对难拆解的以及大量的费时拆解的小件和车体进行破碎分选。但当大量人工回收与机械破碎回收结合后，产生的ASR将大大减少，材料回收利用率提高，人工拆解回收的塑料件分类后，对不能回用以及造粒的热固性塑料、织物等非金属部件进行破碎和粉碎处理，再进行高附加值的回收工艺如热压板材技术和模塑料填料技术。 总结国内外先进的经验和模式是我国成功回收报废汽车的前提，尽快建立基本数据库，搜集国内外目前已发展成功实例，并结合我国国情对回收方案进行研究和部署实施。在我国采用人工拆解归类和机械破碎处理相结合的回收模式，是更适合我国的汽车回收的策略。而采用机械破碎处理则必须要对ASR进行复杂的后续处理，如本文提出的涡流电选和高压静电分选等分理出残余的铜、锌和铅等金属，经过干式分选处理后，利用高附加值的非金属回收方法对进料等进行回收。这对我国在10年甚至20年都应该是适宜的。另外干式物理回收处理方法对环境影响最小的回收方式，除了会产生噪音外，对空气和水体污染很小，是一种环境收益较好的报废汽车处理方式。2.3 汽车塑料的改性2.3.1塑料改性的概念凡是通过物理的、机械的和化学等作用可使树脂原有性能得到改善都可称之为塑料的改性。在改性过程中，既可发生物理变化也可以发生化学变化。塑料改性的应用范围也很广泛，几乎所有的塑料性能都可通过改性方法得到改善。如塑料的外观、透明性、密度、精度、加工性、机械性能、化学性能、电磁性能、耐腐蚀性、耐老化性、耐磨性、硬度、热性能、阻燃性、阻隔性及成本性等方面。2.3.2 塑料改性的目的塑料材料与其他材料相比，主要优越性在于综合性能好。一种材料能同时满足几种甚至几十种不同的性能。如前所述，它具有质轻、比强度高、成型加工容易及耐腐蚀性好等优点。但塑料本身也存在不少致命的缺点。比如，它的耐热性差、大多数塑料不耐燃烧（只有聚四氟乙烯、硬质聚氯乙烯、聚偏氯乙烯及聚苯硫醚等为难燃品种)、加工精度差和易老化等。塑料改性的目的就是改善其固有的缺点、增加新功能及降低成本等。2.3.3 塑料改性的分类可用于塑料改性的方法有很多种，按不同的方法可将其分为如下几类。（1） 按是否发生化学反应分类按此分类方法可将塑料的改性分为物理改性和化学改性两大类。塑料的物理改性是指在整个过程中不发生化学反应或只发生极小程度化学反应的一类改性方法。塑料物理改性主要靠不同组分之间物理作用。如吸附、缝合或氢键等作用以及整个组分本身的力-形变及形态变化而实现改性目的。这是一种简单、快捷、经济的改性方法，可以在塑料加工企业中自行实现，因而被广泛采用。塑料的化学改性是指在改性过程中聚合物大分子链的主链、支链、侧链及大分子链上之间的共聚反应。包括不同单体之间的共聚反应、大分子链的接枝反应、大分子链之间的交联反应以及大分子链的官能团反应等。一般需在树脂合成厂中方可实现，因而在塑料加工应用不广。（2） 按整体或局部改性分类按此方法可将塑料的改性分为整体改性和表面改性两大类。塑料的整体改性是指改性在整个塑料制品的内部及表层都发生的一类改性。这类改性的特点为性能变化均一。塑料的改性大都为整体改性，如前面提到的添加改性、共混改性、交联改性及形态控制改性等。塑料的表面改性包括表面机械改性、表面火焰处理、表面氧化处理、表面等离子处理、表面电晕处理、表面层化处理及表面接枝聚合等。这方法仅适于只要求外观性能而内部性能不重要或不需要的应用场合，常见的有：表面光泽、硬度、耐磨、防静电、阻燃、粘合性、印刷性及热合性等改进。（3） 按添加剂性质和目的的分类 塑料添加剂按添加剂的性质可以分成无机添加改性和有机添加改性两种。常用的无机添加剂主要有：填充剂、增强剂、阻燃剂、着色剂及成核剂等。有机添加改性是指在在塑料中添加有机添加剂的一类改性，常用的有机添加剂主要有：增塑剂、有机锡稳定剂、抗氧剂及有机阻燃剂等。塑料的添加改性按添加改性的目的分为降低成本（添加各种价廉的无机、有机填料）；提高强度（添加各种增强纤维）；提高韧性（添加弹性及超细填料等）；提高阻燃性（添加金属氧化物、金属氢氧化物、无机磷、有机卤化物、有机硅及氮化物等）；提高寿命（添加各种抗氧剂、光稳定剂等）；改善加工性（添加增塑剂、热稳定剂、润滑剂及加工助剂等）；增加耐磨性（添加石墨、MoS2及SiO2等）；改善结晶结构（添加成核剂，具体有有机所酸类、山梨醇类、ZnO及MgO等）；改善抗静电及导电性（天机抗静电及导电剂）。改性塑料指在聚合物中加入小分子无机物或有机物，通过物理或化学作用，从而赋予其机械加工性能或使其某种性能获得改善，从而使塑料变得具有鲜明特征。其中改性塑料要属在汽车和家电领域应用广泛，并且改性塑料蕴藏巨大的发展潜力。随着2009年汽车行业对塑料的迅猛需求，我国塑料产业和汽车产业已形成“一荣俱荣、一损俱损”之势。同时将目标转向了改性塑料，使用更轻、更强、更好的汽车配件来缓解汽车产业不景气的局面。众所周知，改性塑料是最重要的汽车轻质材料，改性塑料不仅可减轻零部件约40%的重量而且改性塑料还可以使采购成本降低40%左右。因此，近年来在汽车中改性塑料的用量迅速上升。目前已基本实现塑料化，“以塑代钢”的汽车发展正在带动着改性塑料在汽车应用中向着更广阔的领域不断开拓创新。2000年，日本颁布了汽车循环利用法，这几年成绩显著，丰田回收再生率已达95%以上，本田、日产等厂家也在汽车回收方面做了大量工作。国内暂无企业 做专项回收工作 我国虽然也有专门的废旧汽车拆解企业，但由于缺乏管理，很多废旧汽车拆解厂跟二手车销售网点“结合”在一起，不少已经到了使用年限的车，简单翻新后还继续以各种途径进行销售。不过，尽管如此，还是有越来越多的企业开始提出在生产环节上进行环保的概念，这主要体现在原材料的可回收率上。广州本田是国内少数几个提及整车材料回收率的厂商，据厂家提供的材料显示，广州本田生产的产品已经实现90%以上整车材料回收利用，在生产流程中多使用环保材料，减少或弃用有害材料，如含有机挥发物(VOC)的材料等。例如，在即将上市的新一代飞度身上，将更多可再生利用的烯烃雷树脂材料应用于车内装饰的注塑成型零部件，这样做能大幅度提高整车的可回收率。 下面以汽车用耐刮擦改性聚丙烯的研制为例：在车用塑料中，聚丙烯（PP）以密度小、性价比高、耐热性、刚性、耐化学药品性优异。易于加工成型和回收等特性在汽车上得到广泛应用，成为汽车用塑料中用量最大，发展速度最快的品种之一。然而PP材料的表面耐划伤性能很差，很大程度上降低了制品的美观程度，而且在制品表面产生的刮痕也会导致应力集中，限制了其使用。因此，提高PP材料的表面耐刮伤性能是一个重要的研究课题。刮伤是材料表面的一种破坏方式，其类型和机制相当复杂，影响因素很多。PP的分子结构、填料、润滑剂及抗冲击改性剂等都影响着PP的刮擦行为。材料在压入力和滑动力或横（侧）向力的作用下发生屈服，产生延性和脆性破坏从而造成刮痕。刮痕导致的不平表面产生不均匀的光散射和“刮痕发白”。改善刮痕性能的方法包括尽可能减小聚合物表面粗糙度和降低刮痕的胎肩，以产生尽可能少的光散射及尽可能小的刮痕可见度。在PP中添加不同的耐刮擦痕滑爽剂以期改善其耐刮擦性能。2.3.4 实验部分 主要原材料 普通共聚PP：结晶度60%、65%，上海赛科石油化工有限责任有限公司； 高结晶PP：结晶度75%，大韩油化工业株式会社； 滑石粉：T1250(10m,1250目）、T3000（5m，3000目），上海诚致化工有限公司； 硅灰石：5m，市售； 增溶剂：CMG9801，市售； 成核剂：市售； 耐刮擦滑爽剂：A、B、C，市售；仪器及设备 高速混合机：SHR-200A型，张家港欣荣机械有限公司； 双螺杆挤出机：KS36型，昆山科信机械设备有限公司； 注塑机：HTF80XI型，宁波海天注塑机厂； 五指刮擦磨耗仪：Taber710型，美国泰伯尔仪器公司； 色差仪：CE-7000A型，美国Crelog Macbeth公司。试样制备 将PP 、填料、增溶剂和其他助剂等按一定比例加入高速混合机均匀，然后通过双螺杆挤出造粒，经冷却干燥后注塑成60mm60mm3mm厚度的试样。试样制备流程见图1。 PP 干燥冷却挤出混合 填料注塑试样 增容剂切粒 其它助剂 图1 试样制备流程 性能测试及表征 用五指刮擦磨耗仪以15N的力进行划格刮擦试验，然后用色差仪测试刮痕处的亮度变化（L）值，L值越小表明材料的刮痕越轻，耐刮擦性能越好。结论（1） 改性PP中添加合适的润滑剂可以提高PP的耐刮擦性能，而反应型的高聚硅氧烷可以起到更加明显的效果，并且随着其用量的增加，材料的耐刮擦性能更好，当其质量分数超过5后，L值的变化趋于平稳。（2）高结晶PP的耐刮擦性能比普通共聚PP优异。（3）添加矿物填料会导致PP表面产生“刮痕发白”现象，填料粒径的减小有利于耐刮擦性能的提高，其中使用硅灰石的效果要好于滑石粉。（4）添加增溶剂大大提高了PP和填料粒子及各种助剂的界面结合力，减小了PP表面产生刮擦龟裂的现象，从而提高了PP的耐刮擦性能。3、 改性塑料在汽车中的应用及发展 中国汽车塑料伴随着中国汽车工业的发展而迅速发展。塑料及其复合材料是最重要的汽车轻质材料，它不仅可减轻汽车零部件约40的质量，而且还可以使采购成本降低40左右因此近年来在汽车中的用量迅速上升。目前国外发达地区车用塑料占塑料总消耗量的1015它在我国的发展还远远落后于发达国家。预计到2010年，我国汽车产量达72457万辆届时汽车用塑料将达到1287万吨。车用塑料居前7位的塑料材料品种与其所占比例大致为：聚丙烯(PP)21、聚氨酯(PU)196、聚氯乙烯(PVC)12.2 、热固性复合材料104、丙烯腈一丁二烯橡胶(ABS)8，尼龙78、聚乙烯(PE)6。塑料在汽车中的应用范围正在由内装件向外装件、车身和结构件扩展，应用日益深化。除聚烯烃材料近来在汽车领域的应用量大增外，聚氨酯、增强复合材料等在汽车行业的应用也日益增加据统计，我国汽车用塑料的品种按用量排列依次为PP、PVC、PU、不饱和树脂、ABS、PF、PE、PA、PC和复合材料。国外如德国、美国、日本等国的汽车塑料用量已达到10N15 有的甚至达到了20以上。各国使用的塑料就不同品种用量来看。按使用数量排列，德国是PVC、PU、PP、PE、ABS，美国是PU、PP、PE、PVC、ABS， 日本是PVC、PP、PU、ABS、PE、FRP。可见汽车塑料拥有巨大的市场。3.1 改性塑料件的应用3.11 汽车保险杠保险杠是汽车较大的外覆盖件之一，作为一个独立的总成安装在汽车上，它对汽车的安全防护、造型效果及空气动力性能有着较大的影响。它主要起保护作用与装饰作用。功能齐全的保险杠可以为汽车厂家带来可观的经济效益，因此汽车的轻量化要求越来越高，密度小、防腐性能更好的塑料材料在汽车保险杠上的用量正在逐年递增。用塑料制造的保险杠既可以塑造时代美感又不失功能化的造型。目前世界范围内约有92的保险杠是用高分子材料制成的。塑料保险杠按软硬程度可分为两大类即软质保险杠一般采用反应注射成型聚氨酯(RIM)，该保险杠吸收冲击性能高，但价格较高，适用于高档汽车和硬质保险杠(普通汽车使用硬质保险杠，主要采用改性PP注射成型)。表1列出了常用塑料保险杠的品种及其特性。PP是目前使用最多的保险杠材料也是综合性能优良的一种通用塑料，但PP本身低温性能及抗冲击性能差，耐老化性及尺寸稳定性差。难以满足汽车保险杠对材料性能的苛刻要求，因此在汽车保险杠中使用的PP材料均为改性PP。目前， 国外中高档轿车的保险杠已采用PCPBT合金制造，因为此材料不仅机械性能高，特别是冲击强度比PP保险杠高出许多。随着国内汽车产量的不断增长，汽车产品档次的不断提高，对汽车保险杠专用材料的国产化研究也进入了一个较快的发展时期，其中聚丙烯汽车保险杠专用材料的研究开发是一个重点。目前，聚丙烯汽车保险杠专用材料主要以PP为主材，并加入一定比例的橡胶或弹性体材料、无机填料、色母粒、助剂等经过混炼加工而成。燕山石油化工股份有限公司树脂应用研究院研制成功了适宜作为桑塔纳轿车聚丙烯保险杠的专刚料，该专用料达到国外同类产品的先进水平，已取代进口料在工业生产线上的应用。 表l 常用塑料保险杠的品种及其特征 表1 常用塑料保险杠的品种及其特征3. 12 汽车仪表板汽车仪表板是汽车上的重要功能件与装饰件，是一种薄壁、大体积、上面开有很多安装仪表用孔和洞的形状复杂的零部件。汽车仪表板基本上可以分为硬质和软质两类。硬质仪表板结构简单主体材料部分为同一种材料构成，多用于载重汽车及客车；软质仪表板由表层、缓冲层和骨架三部分构成，使用多种材料。常用的表皮材料有PU、PP、ABSPC合金等。表2为硬质与软质仪表板的对比。 塑料保险枉品种 硬质仪表板 软质仪表板 改性PP 表皮：PVCABS膜 ABS塑料等 缓冲：半硬质PU 使用材料 改性聚苯醚(PP0)骨架： ABS、钢板、PP木粉、木纤，塑料、硬质板 表2 硬质与软质仪表板对比 或硬质制品，但由于PVC的冲击强度较低耐热性差，因此其使用范围受到一定限制随后PVCABS合金因其价格便宜，易成型及技术成熟，在市场上应用比较广泛。随着汽车零件轻量化的发展，热塑性聚烯烃弹性体(TPO)成为研究热点。TPO具有易加工、无臭无味及可反复加工等优点。越来越受到欢迎。PP仪表板是近几年开发的新型汽车仪表板，一般采用添加无机填料的办法来提高材料的弯曲强度和弯曲模量，因为无机填料可提高材料的弯曲模量和热变形温度，减小成型的收缩率。另外，由于PP是非极性有机物，具有疏水性。与无机物滑石粉的分子结构及物理形态极不相同，两者的相容性粘合能力较差，因此需要加入偶联剂。表3为汽车仪表板PP专用料的性能 表3 汽车仪表板PP专用料的性能 表4 汽车塑料燃油箱用HMHDPE性能3.13 汽车内饰件汽车内饰件有方向盘、座椅、顶蓬、内门板、行李箱内衬、发动机罩内衬等塑料由于具有容易与不同材料配合、设计方便、加工性好、质量轻、易清洗、使用寿命长、价格低、强度性能好等优点。在汽车内饰件领域应用广泛。汽车塑料方向盘采用PU、改性聚烯烃和尼龙等材料。内门板所用材料采用改性PP或ABS作为骨架。日本开发了一种冲压成型、连续生产的PP车门内饰板的技术，门板包括PP内衬板、PP泡沫衬垫层及PPEPDM皮层结构。座椅的材料一般选用高弹性的PU。顶蓬的基材选择范围较广，有热塑性塑料发泡板材，如改性PS、PP、PU等。刘喜军_16等以小本体PP为基料，通过与共聚聚丙烯(CPP)、聚烯烃弹性体(POE)滑石粉以及其它助剂共混改性制备汽车专用料。研究表明，当PP、CPP、POE和滑石粉的比例为(3040)：(2535)：(515)：(20-30)时，共混料完全可以满足汽车保险杠、仪表盘和门板性能要求。 3. 14 汽车燃油箱汽车燃油系统是应用塑料较多的一个领域，其中燃油箱是其典型的代表。燃油箱属于汽车的结构件、功能件，是汽车重要的安全部件之一，其材质应具有耐寒、耐热、耐蠕变、耐应力开裂、耐大气老化、耐溶剂及化学药品等性能，其抗冲击、阻燃、防爆等特性尤为重要。塑料燃油箱通常采用HMHDPE作为基材，辅以黏接和阻隔性材料(PA或乙烯一乙烯醇共聚物(EVOH)。表4为汽车塑料燃油箱用HMHDPE主要性能。汽车用塑料燃油箱始于2O世纪60年代的欧洲，开发最早的国家是美国和德国。美国福特公司在70年代生产的中型和重型货车上采用高密度聚乙烯(HDPE)燃油箱，90年代初，意大利、法国、日本等汽车工业也进入了应用汽车塑料燃油箱行列我国在“九五”期间由中国科学院化学研究所、北京化工研究院、齐鲁石化公司、辽阳石化公司等完成了单层HDPE汽车燃油箱专用塑料的研制与开发。目前中国汽车塑料燃油箱材料与国外相比，还存在一定的差距，如表5。 表5 中国塑料燃油箱材料和外观与同类产品性能比较3.15 汽车挡泥板挡泥板是汽车配套部件，是保持车身整洁不可缺少的配件，塑料挡泥板使用热塑性塑料合金较多。ICI公司在Maestro货车上用夹心成型的玻璃纤维填充PP做挡泥板：法国Atochem公司开发的PAPP合金是一种新的有竞争力的材料，其流动性能很像PP而价格又较便宜：BASF开发了PAPPO共混物制挡泥板； 日本的Bel和Pao车都采用P A合金做挡泥板可在线涂覆，降低了成本。DOW 公司的RIM聚脲体系SpectrimHF-85用在GM公司1990年的Mini货车上作前挡板，经实验证明，表面性能很好，比PU成型清晰度好。3 .2 塑料在未来汽车上的发展前景轻量化是当今汽车材料发展的主要方向。据分析，汽车的自身质量每减少10%，燃油的消耗可降低6%8%。根据最新资料显示，国外汽车自身质量同过去相比减轻了20%26%。预计在未来的10年内，轿车自身重量还将继续减轻20%。塑料及其复合材料是汽车的重要轻质材料，它不仅可减轻约40%的零部件质量，而且还可降低成本40%左右。据统计，世界汽车平均每辆塑料用量在2000年就已达105kg，约占汽车总质量的8%1.2%。发达国家车用塑料的消费量的7%1.1%，预计不久将达到10%11%。另外，塑料在汽车上的使用已由内装饰件向结构件、由结构件向功能件发展，今后的重点方向是开发增强塑料、复合材料、高性能树脂材料和塑料在汽车结构件、外装饰件上的用量；电动汽车是未来的发展方向，因其轻量化的技术要求，增强塑料、复合材料和高性能工程塑料将成为电动汽车的优选材料；通用塑料、普通工程塑料将向特种塑料、增强塑料、塑料合金和高性能复合材料发展。随着人们环保意识的增强，未来采用聚烯烃、讲解材料及其对环境友好的材料的比例会增加。在改性设备、改性技术部断发展成熟的今天，我国改性塑料工业体系逐步完善。我国改性塑料产业及发展呈六大特点。一是通用塑料工程化。尽管工程塑料新品不断增加，在不断开拓应用领域，并由于生产装置的扩大，成本逐渐降低，但是，在改性设备的发展、改性技术的进步，使得通用热塑性树脂通过改性不断具有工程化特点，并且已经抢占了部分传统工程塑料的应用市场。二是工程塑料高性能话。随着国内汽车、电气、通讯和机械工业的蓬勃发展，改性工程塑料的需求将大幅上升，各种高强度耐热型工程塑料将得到广泛应用。三是各种工程塑料低成本化。像聚苯硫醚（PPS）、聚酰亚胺（PIM）、聚醚醚酮（PEEK）、聚砜（PSF）等高性能工程塑