未来的汽车塑料

汽车减重的可靠方法之一仍然是降低材料密度。该方法同样适用于轻量级泡沫，今年德国曼海姆的汽车工程塑料大会（PIAE）就通过仪表板（图1）证明了这一点。该仪表板由德国莱沃库森的科思创公司和德国沃尔夫斯堡的大众汽车公司共同开发，它由模塑表皮、缓冲泡沫和热塑性载体组成。

图1 由IMC-PU喷塑表皮、缓冲泡沫和热塑性注塑载体组成的仪表板的结构图（©科思创）

这种仪表板的生产分为三个步骤：

1、将模塑表皮放在模具的下半部分，注塑载体放在上半部分。

2、将流体泡沫组分通过混合头（一般由机器人控制）引入打开的模具中，然后关闭模具。

3、混合物起泡，变得非常粘稠，填充模塑表皮和载体之间的空间（同时进行公差补偿），并且在反应周期结束时形成稳定的夹层结构——仪表板坯料可从打开的模具中取出。

最新一代的Bayfill半硬质泡沫能够将模塑表皮的密度从150kg/m3降至120kg/m3，并且没有任何其他缺点。鉴于泡沫材料层的重量与模塑表皮的重量大致相同，重量减轻20%的意义尤为重大。

降低的泡沫密度在与广泛使用的增塑聚氯乙烯（PVC-P）模塑表皮结合时还具有更多优势。随泡沫质量一起降低的还有其对软化剂的接受度，因此化合物的抗老化性得以提高，从而确保碰撞安全性所需的低温柔韧性。

与此同时，科思创还能够按照亚洲市场的要求减少乙醛排放，这对中国的汽车销售而言非常重要。

此外，合作伙伴还在模塑表皮中发现了减重的潜力。大众汽车为之设定质量基准长达十多年的PVC搪塑表皮正在被IMC喷涂表皮所取代。与PVC-P相比，PU的密度更低，可使重量减轻5-10%。Bayflex喷涂表皮可以像Recticel N.V.经典喷涂表皮一样通过遮蔽技术涂成两个颜色。但是，德国屈尔滕的iSL-Chemie GmbH & Co. KG公司生产的模内漆中的双组分使用的异氰酸酯交联剂需要定期加防粘剂。含碳二亚胺交联剂的双组分IMC和宝马汽车公司使用的单组分IMC兼容大多数模具表面（Galvano）上的永久性交联剂。

热塑性材料的新替代品

荷兰赫伦的Polyscope Polymers B. V.公司开发并销售Xiran牌苯乙烯马来酸酐共聚物（SMA）。20世纪90年代末，这些聚合物取代了以前占主导地位的PC+ABS混合物成为了含泡沫背衬模塑表皮的仪表板的载体材料。聚碳酸酯（PC）的水解敏感性（尤其是与PU泡沫和漆层接触时）具有很大的磁场损失风险。

倘若汽车供应商掌握了PP化合物表面的活化方法，就能在不相容的PU和玻璃纤维增强PP之间形成长期稳定的夹层结构。凭借重量和成本优势，这些材料迅速证实自身能力。但是，与无定形SMA和PC共混物相比，半结晶PP处于劣势。大多数高填充材料增加的收缩趋势只能通过额外的设计措施来补偿。同时，高温产生的刚度损失也会引起很多问题。

SMA对苯乙烯-马来酸酐-N-苯基马来酰亚胺三元共聚物（SMI）的化学改性产生了高度耐热的透明塑料。根据单体组分的组成不同，它能够抵抗高达约200 ℃的温度。由于链中的弱极性苯乙烯分子和高极性马来酸衍生物使其具有相容性，SMI还可与许多工程塑料混合为Heatbooster（Polysclope商标名）。通过这一方式，ABS、ASA和PMMA等的使用温度也可以提高到30K。

图2 含聚酰胺6的苯乙烯-马来酸酐-N-苯基马来酰亚胺三元共聚物与无定形和半结晶组分的聚合物共混物的化学交联（来源：Polyscope）

作为今年PIAE的亮点之一，Polyscope展示了一种全新的聚合物作为其Xibond产品的深度开发。开发人员在此成功地在两个热塑性世界——无定形和半结晶之间建立了化学键。配混过程中，聚酰胺6（PA6）的氨端基与SMI链的脱水马来酸基在挤出机中产生化学反应（图2）。在配混过程中，聚酰胺6（PA6）的氨端基与SMI链的马来酸基在挤出机中产生化学反应并脱水（图2）。通过这一方式，宽网孔网络通过所选的组分和加工条件而产生。与纯物理共混相比，这种耦合使机械特性在很广的温度范围内保持恒定，并可用于提高冲击韧性。这种材料为设计人员提供了更多高耐热、抗冲击和抗蠕变部件选择，例如：传统的发动机室或电力传动功率电子学或大功率LED等领域。

除了材料开发和生产，材料闭环历来是Polyscope的头等要务，尤其是高质量生产废料的闭环。德国多瑙河畔纽因堡的Wipag Deutschland GmbH公司（自2018年起已是Albis集团的成员公司之一）是其长期回收合作伙伴。作为开发的一部分，他们通过复合材料分离方法回收这种热塑性泡沫夹层结构来再次利用这种高质量的材料。