豐田研發(fā)出耐沖擊強度約為PP10倍的生物塑料

　　當然，用途還有可能延伸到汽車以外的領域。旅行用行李箱、頭盔、各種便攜終端的外殼、一般家電的外殼等現(xiàn)在使用高沖擊聚合物復合材料的部件都可能成為候選。

　　隨著耐沖擊強度的突飛猛進，生物塑料的應用范圍可能大幅擴大。以汽車內(nèi)飾為例，不只是車門內(nèi)飾等目前使用PP的部件，其用途還有可能拓展到儀表板基材、碰撞能量吸收體等需要具備高耐沖擊性和剛性，在沖撞時保護乘員的部件。而且，這種材料還有望應用于汽車的外裝部件，候選用途包括保險杠模塊、樹脂擋泥板等。

　　豐田紡織與豐田中央研究所合作開發(fā)出高強度生物塑料，在“汽車技術會2014年春季大會”上發(fā)布了概要，其耐沖擊強度約為汽車內(nèi)飾部件使用的聚丙烯（PP）的10倍。

　　這種生物塑料是聚酰胺（PA）11與PP復合而成。夏比沖擊強度在常溫下約為90kJ/m2。使用的PA11以蓖麻榨取的蓖麻油為原料，100％來源于植物。大約是汽車內(nèi)飾使用的生物塑料PP/聚乳酸復合材料的13倍，約比高沖擊聚合物復合材料——聚碳酸酯（PC）/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚樹脂（ABS）復合材料高80％。

　　豐田紡織表示，耐沖擊強度突飛猛進的主要原因之一，是采用了使原料PP與PA11混合更加致密的相容劑（反應性橡膠）。二是為通過化學反應混合原料的反應熱熔擠出工藝找到了合適的條件。借助這些改進，實現(xiàn)了PA11在PP的“大海”中三維分岔，反應性橡膠與PA11的反應物分布在PP與PA11的界面，以及PA11之中的結(jié)構（該公司稱之為“共連續(xù)相包藏結(jié)構”）。按照二者看法，這種結(jié)構對提高耐沖擊強度起到了相當大的作用。

　　反應熱熔擠出工藝使用通用的雙螺桿擠出機。料斗中放入原料（PP與PA11，以及反應性橡膠）。原理是利用加熱產(chǎn)生的熱和螺旋槳剪切產(chǎn)生的熱，使原料發(fā)生化學反應并擠出。再借助水冷配管，冷卻擠出的粘稠物，切割成細小的顆粒。此次優(yōu)化的是工藝的條件。

　　顆粒化的復合材料可以利用通常和模具和成型機注射成型。復合材料的實用化時間和商務模式目前還在研究之中。價格未定，預計將低于PC/ABS復合材料。另外，這種材料的剛性與PP相當，耐熱性優(yōu)于PP。

　　除PA11外，PA6、聚酯、聚碳酸酯（PC）也可作為復合材料的原料（基體樹脂是PP）。同樣可以實現(xiàn)共連續(xù)相包藏結(jié)構。豐田紡織表示，PA6復合材料的耐熱性比PA11復合材料還要勝出一籌。