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丰田研发出耐冲击强度约为PP10倍的生物塑料 |
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| http://cn.newmaker.com
5/27/2014 8:44:00 AM
日经BP社
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丰田纺织与丰田中央研究所合作开发出高强度生物塑料，在“汽车技术会2014年春季大会”上发布了概要，其耐冲击强度约为汽车内饰部件使用的聚丙烯（PP）的10倍。
这种生物塑料是聚酰胺（PA）11与PP复合而成。使用的PA11以蓖麻榨取的蓖麻油为原料，100％来源于植物。夏比冲击强度在常温下约为90kJ/m2。大约是汽车内饰使用的生物塑料PP/聚乳酸复合材料的13倍，约比高冲击聚合物复合材料——聚碳酸酯（PC）/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂（ABS）复合材料高80％。
随着耐冲击强度的突飞猛进，生物塑料的应用范围可能大幅扩大。以汽车内饰为例，不只是车门内饰等目前使用PP的部件，其用途还有可能拓展到仪表板基材、碰撞能量吸收体等需要具备高耐冲击性和刚性，在冲撞时保护乘员的部件。而且，这种材料还有望应用于汽车的外装部件，候选用途包括保险杠模块、树脂挡泥板等。
当然，用途还有可能延伸到汽车以外的领域。旅行用行李箱、头盔、各种便携终端的外壳、一般家电的外壳等现在使用高冲击聚合物复合材料的部件都可能成为候选。
丰田纺织表示，耐冲击强度突飞猛进的主要原因之一，是采用了使原料PP与PA11混合更加致密的相容剂（反应性橡胶）。二是为通过化学反应混合原料的反应热熔挤出工艺找到了合适的条件。借助这些改进，实现了PA11在PP的“大海”中三维分岔，反应性橡胶与PA11的反应物分布在PP与PA11的界面，以及PA11之中的结构（该公司称之为“共连续相包藏结构”）。按照二者看法，这种结构对提高耐冲击强度起到了相当大的作用。
反应热熔挤出工艺使用通用的双螺杆挤出机。料斗中放入原料（PP与PA11，以及反应性橡胶）。原理是利用加热产生的热和螺旋桨剪切产生的热，使原料发生化学反应并挤出。再借助水冷配管，冷却挤出的粘稠物，切割成细小的颗粒。此次优化的是工艺的条件。
颗粒化的复合材料可以利用通常和模具和成型机注射成型。复合材料的实用化时间和商务模式目前还在研究之中。价格未定，预计将低于PC/ABS复合材料。另外，这种材料的刚性与PP相当，耐热性优于PP。
除PA11外，PA6、聚酯、聚碳酸酯（PC）也可作为复合材料的原料（基体树脂是PP）。同样可以实现共连续相包藏结构。丰田纺织表示，PA6复合材料的耐热性比PA11复合材料还要胜出一筹。（记者：富冈恒宪，NikkeiTechnology）
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