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【技术帖】几种改性生物基塑料在汽车上的应用

本文摘要:摘要:综述了现在聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸类高分子(PHAs)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等几种常用的典型生物基可降解塑料在汽车上的开发情况、应用潜力及改性研究希望,指出了车用生物基可降解塑料生长的难点,展望了未来生物基可降解塑料在汽车上的应用前景。

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摘要:综述了现在聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸类高分子(PHAs)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等几种常用的典型生物基可降解塑料在汽车上的开发情况、应用潜力及改性研究希望,指出了车用生物基可降解塑料生长的难点,展望了未来生物基可降解塑料在汽车上的应用前景。关键词: 生物基 可降解塑料 汽车用质料 应用 21世纪以来,随着汽车工业的快速生长,石油资源缺乏和大气污染等情况问题日益突显,2017年我国汽车销量靠近2 900万辆,对汽车节能减排的要求日益提高,轻量化质料在汽车中的应用比例提升成为汽车工业的重要生长偏向。

塑料应用于汽车的许多零部件中,如门板、立柱、保险杠、仪表板以及其他装饰件等,约占整车质量的10%。据中国汽车工业协会预测,塑料在汽车上的用量及比例还会进一步提高,未来对汽车塑料垃圾的处置惩罚必须引起重视[1]。

生物基塑料具有可降解、生产加工历程环保、原质料泉源广泛、气味小、挥发性有机化合物(VOC)含量低等特性,在汽车行业应用潜力庞大,但由于可降解塑料存在成本高、耐热性差、降解性不行控等缺陷限制了其在汽车行业的应用,因此必须举行改性。近年来,凭据汽车市场的需求,全球大型汽车生产厂以及质料供应商纷纷加大对生物基可降解塑料的研发投入,开发具有可降解特性的汽车零部件[2]。疾驰、奥迪、丰田、宝马等汽车生产企业均有接纳生物基可降解塑料制备汽车零部件的车型公布。海内可降解塑料在汽车行业的应用较少,鑫达团体接纳填充生物基可降解质料、低密度质料和复合质料等手段开展了汽车轻量化及可连续生长先进技术的研究,使汽车轻量化水平获得显着提升,在汽车报废后,塑料零部件可完全降解。

现在汽车行业应用较多的生物基可降解塑料包罗聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸类高分子(PHAs)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等,这些质料在海内外开发水平较高,有些已到达工业化规模。下面综述海内外在生物基可降解塑料方面取得的研究结果及开发情况。1 PLA在汽车行业的应用 由于PLA质料一般呈非晶态,力学性能和耐热性能较差,使PLA在汽车领域的应用受限[3],需要经由高分子质料改性才气得以使用,多用于非结构性内外饰零件。

日本丰田公司的Raum车型接纳洋麻纤维/PLA复合质料制作备胎盖板,聚丙烯(PP)/PLA改性质料制作汽车门板、侧饰板等。日本东丽公司也开发了适用于制造汽车门板、座椅、顶棚等内饰件的PLA纤维[4]。

德国劳士领公司和科比恩公司互助研发了PLA与玻璃纤维或木纤维的复合质料,应用于汽车功效组件和内饰件。美国RTP公司研发出玻璃纤维(GF)/PLA复合质料产物,应用于汽车的导流罩、遮阳罩、副保险杠、侧护板等零部件[5]。

欧盟ECOplast项目研发出了以PLA和纳米黏土为原料制备的生物基塑料,专门用于汽车零部件的生产。海内关于PLA在汽车行业的应用研究较晚,可是推广迅速。

绿程生物质料技术有限公司推出了高强度高韧性的PLA复合质料,并在汽车进气格栅、三角窗框等零部件中获得应用。锦湖日丽公司乐成研发了聚碳酸酯(PC)/PLA,力学性能好且可降解接纳,应用于汽车内饰件[6]。颜景丹等[7]对PLA用于制造汽车零部件的可行性举行分析验证,论证了改性PLA可满足一般汽车内饰件的使用要求。

奇瑞汽车公司唐少俊[8]接纳填充矿粉(滑石粉、碳酸钙)和加大增韧剂用量的方法对PLA举行改性,改善了耐热性和抗打击性,用于汽车零部件制造。丁伟良[9]接纳PP/PLA共混改性,制备汽车换挡盖板等内外饰件,具有成型温度低、强度高、气味小、尺寸稳定性好等优点。

陈学思等[10]接纳生物基大分子增韧改性PLA,通过控制聚L-乳酸的旋光纯度,提高制品的结晶度,到达提高耐热性的效果,再进一步接纳无机或天然纤维增强制备PLA复合质料,赋予其更高的耐热性和力学性能,应用于汽车保险杠、仪表盘板、门板以及高铁的内饰件等。LEI等[11]接纳有机蒙脱土(OMMT)和亚膦酸盐铝(AlPi)共混改性制备阻燃PLA纳米复合质料,PLA/AlPi/OMMT体系不仅具有优异的阻燃性能,还具有良好的热稳定性和力学性能,可应用于对阻燃性能要求较高的汽车饰件中。周英辉等[12]接纳玻璃/陶瓷微珠填充玻璃纤维制备的PLA复合质料,耐热性及力学性能好,密度低,在汽车轻量化方面具有辽阔的应用前景。

PLA在汽车上的应用,外洋起步早,技术相对成熟,改性PLA在汽车领域的应用相对领先,而随着海内环保意识的提高,开始加大对车用改性PLA的研究开发与应用事情,现在主要应用于汽车装饰件中,随着塑料改性技术的生长,PLA在汽车领域的应用会越发广泛。2 PHAs在汽车行业的应用 PHAs不仅具有传统高分子质料的力学性能,还兼具优异的可降解性和生物相容性,常用的有聚3-羟基丁酸酯(PHB)、聚3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯共聚物(PHBV)、聚3-羟基丁酸酯和3-羟基己酸酯共聚物(PHBH)等。

随着PHAs合成及改性方法的不停开发和优化,PHAs的售价会逐步降低,对汽车行业有庞大的吸引力。据PHAs生产商Kaneka公司和Telles公司预测,未来2年将有30%的PHAs应用于汽车领域。现在关于PHAs在汽车行业的应用报道较少,主要是以纺织品形式使用,如用作汽车脚垫。

凭据其应用形式,未来将在低VOC、低气味、抗静电、阻燃、外貌改性及力学性能提升等方面举行改性,进一步推广PHAs在汽车行业的应用[13]。近年来随着纳米技术的不停生长和应用,使用纳米质料特有的外貌。


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