汽车工业发展与颜料和添加剂密不可分

作者：科莱恩国际有限公司 Alexander Sieber    来源：PT现代塑料

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 现代轿车中含有几百种塑料件，如保险杠、隔板、仪表板、挡泥板、密封和垫片、灯罩、电缆绝缘层、座椅、座椅套、液体容器、顶板和侧板。在现代汽车制造业中，塑料是主要的革新领域。塑料在车体内外部的应用表明其是一种用途极为广泛的材料。通过改变不同材料组成，采用不同的添加剂，或调节合成条件，可以制造出满足不同性能需求的塑料。最近20年来，塑料在轿车中的用量大幅增长，每辆车中的塑料平均用量已达100kg。 塑料着色满足不同功能要求 许多塑料件位于发动机罩内或其他隐藏的地方，这种场合颜色只起到标识作用。但是，车内部件或车体部件则不同，这些塑料部件的颜色必须与金属件的颜色相同或相配。由于聚合物部件和金属涂料的颜色标准相同，所以大多数颜料在两类材料中可通用。Clariant颜料和添加剂部最近为汽车市场新开发了几种高性能颜料，如二酮吡咯并吡咯（DPP）便是其中的一种。利用DPP颜料可以调配从橙红到鲜红再到紫红等不同色调。由于该颜料具有很好的综合性能及多用性，可用于汽车工业和其他工业中的涂料及粉体涂料。PV Fast Red D3G和Hostaperm® Red D2G 70用于聚烯烃、聚氯乙烯及多种消费品的着色。 根据不同部位的需要，通常需要不同的颜料与之相适应。许多尾灯罩都是由Sandoplast® Red G染成红色的。黄色信号灯则是由同一系列的几种黄色颜料着色。选用这些颜料对透明塑料的着色是经过实际检验的，其与Sandoplast® Red G并用可调配成各种橙黄色。警车用蓝色闪光灯也常常含有Sandoplast®系列的产品：Sandoplast® Blue 2B。 聚酯类车座可以用Polysynthren®颜料着色。这些颜料可溶于聚合物中，生成极耐久的颜色，所以是这些低应力应用场合的最佳选择。该颜料符合著名汽车公司，如大众、戴姆勒-克莱斯勒、福特及通用汽车公司严格的要求。最近Polysynthren®系列中新增了两种颜料。Polysynthren® Yellow GS（Solvent Yellow 163）是深黄色，具有极好的耐光性、耐迁移和耐升华性。Polysynthren® Red GG（Solvent Red 212）是专为高级纤维开发的，该颜料具有极好的稳定性和耐光性。 特制添加剂实现不同目标 为了赋予塑料所需的性能及实现更经济地加工，需要使用多种添加剂。例如，一些塑料需针对热、光和氧的破坏作用进行防护。还有些助剂是在塑料加工中用于防止停产，或大幅度提高设备的生产能力。最重要的添加剂有加工稳定剂、阻燃剂、抗氧剂、光稳定剂、抗静电剂和金属减活化剂。对于蜡类，最重要的添加剂有润滑剂、分散剂和相容剂。 一般来说，汽车工业用添加剂的要求非常高，通常所采用的都是最高的安全标准。特别是对于车辆内部，这些标准尤其严格，以免产生不良气味、沉积及雾化，甚至聚合物部件的表面质量也必须满足精确规定的标准。 各种蜡产品 蜡已成为塑料加工中必不可少的一种材料。它们不仅能使材料，如PC、PET或PA的加工更容易，而且还能改善成品的性能。蜡能改善成核性、流动性、脱模性，提高光泽度，增加产量，并能改善颜料、添加剂和填充剂的分散程度。在纤维增强的塑料中，可以用各种蜡作为偶联剂来提高材料的机械性能。蜡的极性对其在塑料中的使用效果起决定性的作用。不同的塑料需要使用不同的蜡。 与聚合物基质不相容的蜡可以在聚合物熔体和加工设备间形成润滑膜，这样就可以防止材料在设备上粘附，从而降低注塑过程中所需的脱模力。Licolub® WE 4是已成功应用多年的一种蜡。其在客车内部护板用PC/ABS配混料中作为脱模剂。这种蜡符合汽车内部制品的标准，其突出特点是迁移和雾化低。在汽车工业中，Licomont® ET 141主要用于滑石粉填充聚烯烃共聚物的加工中，如保险杠的加工。其可改善脱模性，且对轿车成品部件涂层或漆无不良影响。 内部润滑剂是与聚合物基质相容的蜡，其作用是通过降低内摩擦来改善熔体的流动性。利用这些蜡可将填充剂、填料和颜料分散在塑料中，一般会由此来改善材料的机械性能和外观。已在汽车工业中实际应用的脱模剂和流动助剂有Licolub® FA 1和Licolub® PE 520。它们用于由PE制造隔音板。 增强塑料 天然纤维增强复合材料愈来愈受到人们的欢迎。为了增强纤维和聚合物基质间的粘合，以及优化材料的机械性能，需要使用偶联剂，如Licomont® AR 504。这种聚丙烯上接枝有马来酸酐，可以与玻璃纤维上的游离官能团反应，从而生成牢固的化学键，使纤维和偶联剂达到所需的良好粘合。 Clariant公司以商品名Licocene®推出的聚烯烃茂金属蜡是一个世界性的创新。其是由一种以茂金属作为催化剂的工艺合成的。例如，TP Licocene® PE MA 4351是一种极性改性的聚乙烯蜡，接枝有马来酸酐。在天然纤维增强PE复合材料中可作为最佳的偶联剂和相容剂。最近这一材料已应用于新梅赛德斯S级轿车中的车座钩中，其由木塑复合材料（WPC）制成。这一材料已在2005年夏天经几家全球汽车制造商认可。 由于采用了茂金属催化技术，所以蜡的性能范围可能定制，以满足不同场合的需求。同时，蜡的各种性能可以按多种不同的方式组合。这样就为设计和监控蜡加工和使用性能，精确匹配每个制造商需求的无限可能性铺平了道路。 防止降解 有许多因素可引发聚合物降解，主要有光、高温和氧，还有剪切力或环境或化学作用。降解的结果是外观变差，如褪色、粉化和失去光泽等。另外，降解还可引起材料物理性能变化或机械性能降低，使用寿命缩短，或使塑料成品的质量变差。因此，防止降解工艺在技术和经济方面起着关键的作用。 Clariant公司的顶级稳定剂之一是工程塑料用UV吸收剂Hostavin®* B-CAP*。这种无色的添加剂在UV光谱高能范围内有极高的吸收率，起着物理屏障的作用。与传统的UV吸收剂不同，Hostavin®* B-CAP*通过减轻或显著延迟变色（如变黄）来提高光稳定性，即使在极端的气候条件下也是如此。该光稳定剂不与聚合催化剂或加工过程中残余的金属离子发生反应。另外，其对塑料的色彩和透明度都没有影响。Hostavin® B-CAP*的优异综合性能可满足要求较高的应用需求，如可用于车辆前灯漫射器。 稳定剂与聚酰胺通过“分子识别”产生的相容性是其取得成功的主要因素。Nylostab® S-EED®的结构元素与PA6和PA 66中的相同，既有利于加工又有利于使用。由于这种多功能添加剂具有独特的分子结构，所以其可以抗耐聚酰胺熔体的还原环境，并起到熔体稳定剂或熔体加工改性剂的作用。这种效果由聚酰胺在加工过程中可保持极稳定的熔体压力得到证明；熔体压力稳定使注塑、吹塑或挤出的聚酰胺产品具有较高的质量，并且在纺丝过程中断丝率较低。Nylostab® S-EED®加入聚酰胺产品中后还可改善产品的表面质量，并可赋予优异的长期光、热和氧化降解的稳定性。添加剂可使纤维表面非常平滑均匀，可应用于从纺织用聚酰胺纤维到汽车工业用注塑部件等各种产品中。 塑料“防晒霜” 人们通常用漆或涂料保护其下面的基材免受机械和化学应力及环境的影响，也是使设计具有吸引力的最后一笔。塑料喷涂还具有另外一个重要功能：遮掩在注塑过程中产生的光泽和色调的差异。涂料可改善常常被视为低质量的“塑料外观”，并使人产生高价值产品的印象。现在，不仅是车体的设计影响人们的购买决定，而且轿车的内部设计也愈来愈重要。 漆和涂料为了起到其装饰和保护的作用，必须耐天候的影响。UV辐射、氧、湿气和空气污染物对聚合物材料的作用有可能会完全使漆或涂料与其下面的基材分层。为了防止基材降解这种现象发生，已开发了特种保护助剂，其以添加剂的形式加入到漆和涂料中。 如何适当组合使用稳定剂取决于基材、涂料的性能、粘合剂的化学性质和着色性以及施用方法。以下两个例子说明了正确配合使用的重要性。 在自由基交联的UV硫化型材料中使用自由基清除剂似乎与其目的是相抵触的。但是，Sanduvor® 3058 liq是一种非即时活性、非碱受阻胺光稳定剂，不会阻碍交联反应，因为只有在硫化完成后其才具有活性。 随着环保标准日益严格，水性汽车涂料的市场份额也已增大。但是，UV稳定剂不能溶于水，否则第一场雨就会从涂料中将添加剂冲洗出来，使粘合剂和颜料失去保护。预分散UV稳定剂，如新型Sanduvor® disp. XP系列，是涂料配方设计人员将稳定剂恰当配入水性涂料的有力工具。 总之，汽车用产品范围及开拓性的化学工程创新是永无止境的。现代轿车的发展与颜料和添加剂技术已经密不可分。 原载《中国塑料橡胶》(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (6/27/2006)