為響應(yīng)汽車行業(yè)減碳與循環(huán)經(jīng)濟(jì)需求,??松梨?ExxonMobil)近日與助劑企業(yè) Milliken 及改性/回收企業(yè) Ravago 開展合作,圍繞再生聚丙烯(r
PP)開發(fā)可用于汽車功能部件的高性能化合物,目標(biāo)是在
保持接近原生樹脂性能的前提下,提高再生塑料在關(guān)鍵部件中的應(yīng)用比例。
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法規(guī)驅(qū)動:報廢車輛與再生塑料含量要求
2023 年,歐盟委員會提出新的報廢車輛(ELV)法規(guī)草案,強調(diào)通過循環(huán)設(shè)計便于車輛拆解和材料回收,并強制在汽車應(yīng)用中使用一定比例的再生塑料。這為汽車產(chǎn)業(yè)鏈指明方向,但也帶來嚴(yán)苛挑戰(zhàn):
· 再生聚丙烯通常來源復(fù)雜,即便來自報廢車輛(ELV)廢棄物,也難以直接滿足主機(jī)廠對強度、剛性及低溫沖擊等關(guān)鍵指標(biāo)的要求;
· 在此基礎(chǔ)上,還需兼顧快速注塑成型與成本控制,使材料具備工業(yè)化量產(chǎn)可行性。
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三方協(xié)作:助劑與彈性體協(xié)同提升性能
在本次合作中,各方發(fā)揮各自優(yōu)勢:
· Milliken 提供
DeltaMax 性能改性劑,用于提升機(jī)械回收 PP 的流動性與力學(xué)性能,并改善加工過程;
· 埃克森美孚提供 Exact 系列聚烯烴彈性體(POE),用于增強材料的韌性與耐沖擊性能;
· Ravago 則在配混與回收復(fù)合材料方面具備經(jīng)驗,負(fù)責(zé)進(jìn)一步放大試驗配方的應(yīng)用潛力。
對汽車主機(jī)廠而言,輪罩、前保險杠導(dǎo)流件等關(guān)鍵外飾與結(jié)構(gòu)件,需要滿足彎曲模量(剛性)、拉伸強度以及不同溫度下的沖擊強度等指標(biāo),同時不能影響注塑加工窗口和循環(huán)周期。因此,任何引入再生 PP 的方案,都必須在不犧牲最終制件性能和加工效率的前提下完成配方設(shè)計。
各種回收PP配方的強度、剛度和MFR
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初步試驗:平衡剛性與韌性的材料窗口
技術(shù)團(tuán)隊基于 DeltaMax 改性劑 + Exact POE + 含約 15% 聚乙烯雜質(zhì)的后消費 rPP,進(jìn)行了多輪共混試驗,POE 添加量最高達(dá) 25%。配方樣條采用注塑制備,并測試了:
· 彎曲模量
· 拉伸強度
· 23°C 與 −20°C 條件下的缺口 Charpy 沖擊強度
· 熔體流動速率(MFR)
結(jié)果顯示,在優(yōu)化配方后,可實現(xiàn):
· 23°C 下缺口 Charpy 沖擊強度約 50 kJ/m²;
· −20°C 下缺口 Charpy 沖擊強度約 4 kJ/m²;
· 彎曲模量約 900 MPa,拉伸強度顯著高于多家 OEM 設(shè)定的目標(biāo)值;
· MFR 相比初始 rPP 復(fù)合物提高逾兩倍。
這意味著材料在維持足夠剛性的同時,具備良好韌性,并通過提高流動性,有望降低加工溫度與成型周期,從而減少能耗與單位產(chǎn)品碳足跡。
其中,性能提升主要得益于兩類關(guān)鍵組分:
· Exact POE 的“橡膠化”作用,在改善沖擊性能的同時,盡量減少對剛性的負(fù)面影響;
· DeltaMax 性能改性劑通過相容與分散作用改善基體–橡膠界面,促進(jìn)橡膠相細(xì)化與均勻分散,進(jìn)一步提升沖擊性能并提高流動性。
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進(jìn)階配方:接近原生料表現(xiàn)的“再生方案”
在初步試驗成功基礎(chǔ)上,??松梨谂c Milliken 進(jìn)一步攜手 Ravago,對新一代配方進(jìn)行驗證,目標(biāo)對標(biāo)汽車行業(yè)更高要求。
新方案采用:
· 20% Exact POE
· 1% DeltaMax 性能改性劑
· Ravago 的 Ravapura 牌號為基體:該材料含 25% 認(rèn)證后消費回收(PCR)含量,其中 6.25% 為 ELV 報廢車輛來源,以滿足新 ELV 法規(guī)的再生含量門檻。
在此基礎(chǔ)上,改性后材料實現(xiàn)了:
· 熔體流動速率提升約 200%,有利于復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的快速注塑成型;
· 室溫 Charpy 沖擊強度提升約 660%,顯著改善常溫耐沖擊性能;
· −30°C 條件下 Charpy 沖擊強度提升約 200%,提升嚴(yán)寒環(huán)境下的可靠性。
盡管加入彈性體會略微降低彎曲模量,但材料的整體性能水平已接近??松梨谠唔g性 PP 材料 Exceed Tough PP8285E1:
· 在室溫與 −30°C 條件下,改性配方在流動性與沖擊性能上均與該原生牌號表現(xiàn)相當(dāng);
· 兼顧流動性、沖擊性能與法規(guī)合規(guī)性,為汽車企業(yè)在關(guān)鍵外飾及功能部件中使用高再生含量材料提供了可行方案。
??松梨诨厥誔P應(yīng)用的解決方案和性能
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對塑料循環(huán)回收產(chǎn)業(yè)鏈的啟示
從行業(yè)角度看,該合作案例具有多重啟示意義:
1、“再生料+高性能助劑+彈性體”協(xié)同策略,為再生 PP 在高要求汽車應(yīng)用中打開了新窗口,而不再局限于非關(guān)鍵、外觀及低負(fù)載部件。
2、通過提升 MFR 與低溫沖擊性能,材料不僅能“用得上”,還要“生產(chǎn)好、加工快”,與下游注塑企業(yè)的效率與能耗訴求形成良性匹配。
3、配方中引入經(jīng)認(rèn)證的 PCR 與 ELV 含量,有助于產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)對即將到來的法規(guī)約束,建立可追溯、可量化的循環(huán)材料解決方案。
4、對塑料回收與改性企業(yè)而言,這類合作模式表明:通過精細(xì)配方設(shè)計和跨企業(yè)技術(shù)協(xié)同,再生材料有機(jī)會真正走向高附加值應(yīng)用,而非僅停留在低端替代。
在更廣泛的塑料循環(huán)回收格局下,類似的技術(shù)路徑和合作方式,有望在家電、包裝等領(lǐng)域復(fù)制,推動“高性能再生材料”從概念走向量產(chǎn),為行業(yè)減碳與資源高效利用提供新的抓*。(信息來源:ExxonMobil)
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