聚雙環戊二烯在重卡覆蓋件上的應用

潘旭東

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

引言

汽車輕量化是降低汽車排放、提高燃油效率的最有效措施之一，是汽車技術發展上的一個關鍵方向。在輕量化要求的同時，汽車的可靠性、安全性、舒適性的要求也在提升。這就要求在汽車設計中采用各種新型的結構和材料，在減輕質量的同時保證其強度、剛度等各種性能的平衡。在這方面，聚雙環戊二烯(簡稱PDCPD)材料密度小，具有高彈性模量、高沖擊強度和較好的熱穩定性，并有良好的涂裝適應性。因此，在零部件輕量化方面有較大的貢獻。

1 聚雙環戊二烯（PDCPD）材料及成型工藝

聚雙環戊二烯((polydicyclopentadiene，簡稱 PDCPD)是20世紀90年代后出現在國際市場的一種新型的高抗沖工程塑料，由雙環戊二烯(DCPD)在Ziegler Natta催化體系下開環移位聚合得到的一種熱固性高分子材料。其來源于乙烯裂解C5餾分中的單體雙環戊二烯（DCPD），在催化劑的作用下，發生開環歧化聚合反應而制成的一種聚合物，其聚合原理如圖1所示。

圖1 PDCPD聚合原理

PDCPD制備工藝流程為：

PDCPD材料成形一般采用注射反應（RIM）工藝。能夠在相對較低的溫度條件和較低的成形壓力下進行反應并成形，因此對于復雜、大型零部件的成形較為容易，并且成形后收縮變形較小。

2 聚雙環戊二烯與玻璃鋼、玻纖增強聚丙烯材料對比

玻璃鋼一般是由不飽和聚酯樹脂（UP）浸漬短切纖維（GF），經增稠后制成片狀模塑料（SMC）。成型時，只需將合乎要求的 SMC片材裁剪成所需要的形狀和層數，按一定要求疊合放置在模具中，按規定的工藝參數加溫加壓成型。

玻璃鋼生產周期短，便于汽車改型，投資效益好；質量較輕，節約燃油；設計自由；制件整體性好，零件數量少；耐用性和隔熱性好。但 SMC不可回收，污染環境；一次性投資往往高于對應的鋼質件。

玻璃纖維增強聚丙烯（GFRPP）是在原有 PP的基礎上加入玻纖和其他助劑，從而提高材料的使用范圍。

LFT—PP（長玻纖PP）在汽車行業中主要用于前面罩、儀表板骨架、蓄電池托架、座椅骨架、轎車前端模塊、保險杠、行李架、備胎盤、擋泥板、風扇葉片、發動機底盤、車頂棚襯架等。

聚雙環戊二烯與玻璃鋼、玻纖增強聚丙烯材料性能對比如表1。

表1 聚雙環戊二烯與玻璃鋼、玻纖增強聚丙烯材料性能對比

2.1 輕量化

由于PDCPD材料密度小，具有一定的強度及韌性，所以，在零部件輕量化方面有較大的貢獻。以我公司生產的某車型前面罩為例，材料使用SMC，實際重量為16.1kg，改用PDCPD后，理論重量為9.1kg，減重約44%；由于PDCPD比 SMC具有更好的韌性，所以制品可以更薄，實際重量8.6kg，實際減重約46%。材料使用PP-LFT30，理論重量9.6kg，減重約40%。

2.2 成型工藝

PDCPD成形工藝為 RIM，反應速度快、生產效率高，一般情況下成形5-10min/件；比SMC模壓成形時間少一倍。同時PDCPD可低溫低壓成形，所以模具結構簡單，模具費用僅為PP-LFT30的30%左右，可大幅度降低成本。

2.3 表面質量

PDCPD內外表面均需進行涂裝防護，成型時使用鍛鋁模具可達到鏡面效果，一般涂裝前不需對表面進行處理；SMC一般涂裝前需對零件表面進行打磨；而 PP-LFT30可直接成型黑色零件（不噴漆），若涂裝則需對零件表面進行特殊處理以增加涂層附著力。

3 成本對比分析

以我公司生產的某車型前面罩為例，分別采用聚雙環戊二烯、玻璃鋼與玻纖增強聚丙烯進行成本分析，見表2。

表2 聚雙環戊二烯與玻璃鋼、玻纖增強聚丙烯零件成本對比表

根據以上成本對比分析，可以得出：

PDCPD和PP-LFT30制品價格高于SMC制品的價格，分別約為 23%和 25%。以某車型前面罩為例，PDCPD和PP-LFT30制件較SMC制件的價格高出約49元/件和54元/件。

其次，PDCPD 涂裝前不需對表面進行處理，但內外表面均需進行涂裝防護，無表面處理成本，但涂裝成本稍高；而 SMC涂裝前需仔細打磨涂裝面，工作環境差，污染大，成本高；PP-LFT30可以做成黑色免噴漆件，但如果需要噴涂改色，則需對零件表面進行特殊處理，采用特殊底漆，涂裝成本高。

此外，PDCPD材料所使用的原材料雙環戊二烯（DCPD）依賴進口，并隨著石油價格的波動、以及人民幣匯率的變化而變化，所以原材料來源及價格是制約其推廣應用的主要因素。

4 結束語

PDCPD作為一種新型塑料材料，在韌性、抗老化性能等方面的優勢，可作為輕量化材料在汽車內、外飾零部件上替代玻璃鋼SMC材料應用。

目前我公司已經開始試用PDCPD制造的零部件主要有：前面罩、擾流板、導流罩等大型覆蓋件。但由于其強度較低，不適宜用作結構件、支撐件等零部件。