โพลีโปรพิลีน (PP) เป็นหนึ่งในพลาสติกทั่วไป 5 ชนิดหลัก ซึ่งด้วยลักษณะดังนี้ ความหนาแน่นต่ำ คุณสมบัติในการประมวลผลดีเยี่ยม เสถียรภาพทางเคมีดี และต้นทุนต่ำ จึงถูกประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในวงการยานยนต์ เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน บรรจุภัณฑ์ และสาขาอื่นๆ โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมยานยนต์ วัสดุ PP เป็นหนึ่งในวัสดุฐานสำคัญที่ใช้ในการบรรลุเป้าหมายลดน้ำหนักยานยนต์
อย่างไรก็ตาม โพลีโปรพิลีนทั่วไปมีข้อเสียเป็นธรรมชาติ เช่น ความแข็งแรงไม่เพียงพอ ความต้านทานความร้อนต่ำ และความต้านทานแรงกระแทกต่ำ ทำให้ยากที่จะตอบสนองความต้องการเรื่องประสิทธิภาพที่สูงขึ้นเรื่อยๆ ของชิ้นส่วนโครงสร้างและชิ้นส่วนฟังก์ชันของยานยนต์ ดังนั้น การปรับปรุงคุณสมบัติเพื่อให้PPมีประสิทธิภาพสูง จึงกลายเป็นทิศทางวิจัยสำคัญในขณะนี้ในสาขาวิทยาศาสตร์วัสดุและวิศวกรรม
๑. ทิศทางหลักของเทคโนโลยีปรับปรุงคุณสมบัติ PP
๑.๑ ปรับปรุงคุณสมบัติเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่น
PPทั่วไปมีความยืดหยุ่นต่ำที่อุณหภูมิต่ำและความต้านทานแรงกระแทกต่ำ ดังนั้นปกติจะใช้อีลาสโทเมอร์ (เช่น EPDM、POE) เพื่อเพิ่มความยืดหยุ่น ในช่วงปีล่าสุด เทคโนโลยีดังนี้ได้ขึ้นชื่อเรื่อยๆ คือ โพลีเมอร์โครงสร้างแกน-เปลือก อีลาสโทเมอร์เทอร์โมพลาสติก และเทคโนโลยีเพิ่มความยืดหยุ่นร่วมกันด้วยอนุภาคนาโน ซึ่งสามารถเพิ่มความยืดหยุ่นได้ และในขณะเดียวกันยังรักษาความแข็งแรงและคุณสมบัติในการประมวลผลที่ดีได้
๑.๒ ปรับปรุงคุณสมบัติเพื่อเสริมสร้างความแข็งแรง
การเติมเส้นใยแก้ว (GF)、เส้นใยคาร์บอน (CF) หรือเส้นใยธรรมชาติ สามารถช่วยเพิ่มความแข็งแรง ความเสถียรของขนาดและความต้านทานความร้อนของPPได้อย่างมาก PPที่เสริมสร้างด้วยเส้นใยแก้ว (GF-PP) เป็นหนึ่งในวัสดุที่ปรับปรุงคุณสมบัติแล้วที่ใช้กันอย่างกว้างขวางที่สุดในชิ้นส่วนโครงสร้างยานยนต์ในขณะนี้ โดยความต้านทานแรงดึงและโมดูลยืดหยุ่นสามารถเทียบได้กับพลาสติกวิศวกรรมบางชนิด
๑.๓ ปรับปรุงคุณสมบัติเพื่อเพิ่มความต้านทานความร้อน
อุณหภูมิการใช้งานยาวนานของPPปกติอยู่ที่ประมาณ 100 °C โดยการนำส่วนประกอบที่ต้านทานความร้อนสูงเข้ามา (เช่น การผสมกับโพลีฟีนิลซัลไฟด์、โพลีอะไมด์ หรือการใช้สารเติมที่ต้านทานความร้อนสูง) สามารถยกระดับอุณหภูมิการใช้งานยาวนานให้ถึง 120~150 °C ได้ เพื่อตอบสนองความต้องการการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง เช่น บริเวณเครื่องยนต์ ระบบอากาศร้อน และส่วนอื่นๆ
๑.๔ ปรับปรุงคุณสมบัติเพื่อป้องกันไฟไหม้
ตามความก้าวหน้าของการไฟฟ้ากำลังของยานยนต์ ความต้องการเรื่องคุณสมบัติป้องกันไฟไหม้สำหรับวัสดุที่ใช้ทำชิ้นส่วนภายในและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ก็รับความเข้มงวดมากขึ้นเรื่อยๆ การเติมสารป้องกันไฟไหม้ชนิดบรอมีน、ฟอสฟอรัส、ไนโตรเจนและสารป้องกันไฟไหม้อนุภาคอินอร์แกนิก หรือการใช้ระบบป้องกันไฟไหม้ชนิดขยายตัว สามารถช่วยยกระดับระดับป้องกันไฟไหม้ของวัสดุPPได้อย่างมีประสิทธิภาพ และในขณะเดียวกันยังลดผลกระทบต่อคุณสมบัติอื่นๆ ของวัสดุให้น้อยที่สุด
๑.๕ ปรับปรุงคุณสมบัติเชิงฟังก์ชันและปรับปรุงคุณสมบัติผสมผสาน
วัสดุผสมPPที่มีฟังก์ชันพิเศษ (เช่น นำไฟฟ้า ป้องกันสถิตไฟฟ้า ต้านแบคทีเรีย ซ่อมแซมตัวเอง และอื่นๆ) ได้กลายเป็นด้านหน้าของการวิจัยเรื่อยๆ โดยการนำสารเติมเชิงฟังก์ชันเข้ามาหรือการออกแบบเครือข่ายโพลีเมอร์ วัสดุPPกำลังเปลี่ยนแปลงจากวัสดุโครงสร้างดั้งเดิมไปสู่ทิศทางมีฟังก์ชันหลายชนิดและอัจฉริยะ
๒. การประยุกต์ใช้PPที่ปรับปรุงคุณสมบัติแล้วในงานลดน้ำหนักยานยนต์
ในการผลิตยานยนต์ PPและวัสดุที่ปรับปรุงคุณสมบัติจากPP จะถูกใช้หลักๆ สำหรับด้านต่อไปนี้
ชิ้นส่วนภายในยานยนต์: แผงควบคุม แผงประตู คอนโซลกลาง ฯลฯ โดยเน้นที่รูปลักษณ์ ความรู้สึกเมื่อสัมผัส และระดับVOCต่ำ
ชิ้นส่วนภายนอกยานยนต์: บัมเปอร์ สเกิร์ตข้าง กริดหม้อน้ำ ฯลฯ โดยเน้นที่ความต้านทานสภาพอากาศ ความต้านทานแรงกระแทกและความสวยงาม
ชิ้นส่วนโครงสร้างและฟังก์ชัน: กล่องแบตเตอรี่ โมดูลหน้า โครงเบาะนั่ง ฯลฯ โดยเน้นที่ลดน้ำหนัก ความแข็งแรงและความต้านทานความร้อน
การวิจัยแสดงให้เห็นว่า ผ่านการออกแบบวัสดุที่สมเหตุสมผลและการปรับปรุงคุณสมบัติผสมผสาน วัสดุPPในขณะที่รักษาความหนาแน่นต่ำ สามารถบรรลุคุณสมบัติทางกลและทางอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกับพลาสติกวิศวกรรมบางชนิดได้ จึงเป็นหนึ่งในตัวเลือกที่มีอัตราส่วนคุณภาพต่อต้นทุนดีที่สุดสำหรับงานลดน้ำหนักยานยนต์
๓. ทิศทางการพัฒนาและการมองเห็นอนาคต
ในอนาคต เทคโนโลยีปรับปรุงคุณสมบัติPPจะพัฒนาไปในทิศทางมีฟังก์ชันหลายชนิด เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และมีประสิทธิภาพสูงต่ำต้นทุน
จากด้านหนึ่ง ผ่านกระบวนการวิจัยและพัฒนาที่ทันสมัย เช่น เทคโนโลยีนาโน การโพลีเมอร์ไรเซชันในตำแหน่ง การอัดขดสายปฏิกิริยา สามารถบรรลุการควบคุมคุณสมบัติได้อย่างแม่นยำมากขึ้น จากด้านอื่น PPจากสารต้นทางชีวภาพและเทคโนโลยีปรับปรุงคุณสมบัติที่สามารถรีไซเคิลได้ ก็จะกลายเป็นหัวข้อสำคัญสำหรับการพัฒนาแบบยั่งยืน
อุตสาหกรรมยานยนต์ได้ตั้งความต้องการที่เข้มงวดมากขึ้นเรื่อยๆ ต่อวัสดุ และการประดิษฐ์ใหม่ secaraต่อเนื่องของเทคโนโลยีปรับปรุงคุณสมบัติPPสูงประสิทธิภาพ จะเป็นการสนับสนุนด้านวัสดุที่มั่นคงมากขึ้น สำหรับงานลดน้ำหนักและการรวมฟังก์ชันของยานยนต์
