【日經(jīng)BP社報道】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(shù)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。使用的PA11以蓖麻榨取的蓖麻油為原料，100％來源于植物。夏比沖擊強度在常溫下約為90kJ/m²。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％（圖1）。

圖1：新材料（共連續(xù)相包藏結(jié)構(gòu)的PP/PA11復合材料）與老式材料的夏比沖擊強度對比 包藏結(jié)構(gòu)的PP/PA11復合材料同樣出自開發(fā)出共連續(xù)相包藏結(jié)構(gòu)復合材料的豐田紡織和豐田中央研究所之手。 （點擊放大）

隨著耐沖擊強度的突飛猛進，生物塑料的應(yīng)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(yīng)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。

當然，用途還有可能延伸到汽車以外的領(lǐng)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。

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(yīng)性橡膠）。二是為通過化學反應(yīng)混合原料的反應(yīng)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(yīng)性橡膠與PA11的反應(yīng)物分布在PP與PA11的界面，以及PA11之中的結(jié)構(gòu)（圖2，該公司稱之為“共連續(xù)相包藏結(jié)構(gòu)”）。按照二者看法，這種結(jié)構(gòu)對提高耐沖擊強度起到了相當大的作用。

圖2：共連續(xù)相包藏結(jié)構(gòu)的截面圖（左上）與示意圖（右下） 在示意圖中，淺綠色的部分（三維分叉的部分）是PA11，其周圍的背景色是PP。PP與PA11的界面，以及PA11的內(nèi)部分布著反應(yīng)性橡膠與PA11的反應(yīng)物。 （點擊放大）

反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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?；膹秃喜牧峡梢岳猛ǔ：湍＞吆统尚蜋C注射成型。復合材料的實用化時間和商務(wù)模式目前還在研究之中。價格未定，預(yù)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(gòu)。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。（記者：富岡恒憲，NikkeiTechnology）