众所周知,工程塑料在受到静态及低速外力作用下,体现出良好的韧性,但在高速撞击时,拉伸断裂伸长率迅速下降,体现为脆性。因而,在汽车行业推广以塑代钢轻量化理念时,安全性受到普遍质疑。
PC/ABS是最重要的塑料合金之一,因性能优异而得到广泛应用。近年来,随着填充、增强增韧PP等品种性能的提升,PC/ABS的性能优势正受到PP低成本的挑战。
日本科学家研究发现,通过精细控制PC及ABS的相态,达到纳米尺寸、双连续相分布时,PC/ABS在高速撞击力下,惊奇地体现出了像橡胶一样的延展性。也就是说,可以通过精细控制相态,开发出一种既有工程塑料一样高的结构强度,又在受高速撞击力时,体现出硫化橡胶一样高的韧性的超级塑料合金,专家把它形象的定义为“钢化塑料”。
这里所说的“钢化塑料”,即是纳米塑料,指金属、非金属和有机填充物以纳米尺寸分散在基体树脂中形成的树脂基纳米复合材料。
由于分散相的纳米尺寸效应、大的比表面积和强界面结合,使纳米塑料具有一般工程塑料所不具备的优异性能,成为复合材料发展的最前端产品之一。
“纳米塑料”在一定受力范围内,不仅具有比钢铁更好地缓释吸收能量的性能,而且被破坏时不会产生尖锐的碎片,因而可以更好的保护人体,制成汽车内外饰件,可以大大提高安全性。用“钢化塑料”制成运动器材,还可以保护人体的骨骼,当关节在受到撞击时,冲击力迅速得到缓冲。
相比于传统塑料,纳米塑料在某些物理性能上得到大幅提升,比如:强度、耐热性、长期耐紫外线性、导电性、阻隔性、降低密度等,从而大大拓展塑料的应用空间,因此,也成为了汽车领域的宠儿。
早在年,日本尼龙树脂厂宇部兴产(UBE)公司为丰田汽车开发了纳米黏土改性尼龙6用于定时器罩,从此拉开了纳米塑料应用的序幕。
同年,日本丰田汽车与三菱化学共同开发成功PP/EPR(乙丙橡胶)/滑石粉纳米复合材料,它兼具高流动性、高刚性和耐冲击性,用于制造汽车的前、后保险杠,该材料被称为“丰田超级烯烃聚合物”。在丰田公司推出的全新款卡罗拉掀背车,它的舱口也是由该材料制成,可降低重量,提高燃油效率。
在美国,使用纳米塑料的典型代表是通用汽车。其在年的两款车上将3%纳米填料改性的聚丙烯材料用于汽车脚踏板(step-assist),这项技术获得了国际塑料工程师协会的大奖。同样的材料也用于年和年的ChevroletImpala车身,使汽车重量降低了3%~21%。
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