随着汽车轻量化和可回收性越来越受到重视，设计者和开发者不仅关注汽车零部件本身的环保特性，也越来越关注零部件在加工过程中的环保特性。 聚丙烯泡沫材料由于其独特的性能被用于车辆的不同部位。
聚丙烯发泡材料是采用发泡介质，采用一定的工艺手段，将聚丙烯颗粒发泡而成的颗粒。 普通聚丙烯由于其发泡温度范围太小，无法满足发泡要求。 从其熔点到微孔破裂开始的温差为4℃。 而且其粘度低，溶解性差，无法维持发泡。 药剂分解产生的气体。 因此，聚丙烯发泡材料必须采用高熔体强度的聚丙烯颗粒进行发泡。
聚丙烯发泡材料的特点
市场上的泡沫材料有很多种，包括聚氨酯泡沫（PU）、聚苯乙烯泡沫（EPE）、聚乙烯泡沫（EPS）、聚苯乙烯和聚乙烯组合泡沫（EPO），而这些泡沫材料与聚丙烯泡沫材料相比优越的性能特点：①吸能高、重量轻； ②在静、动载荷下具有良好的回弹性； ③反复载荷冲击后吸收能量的能力。 几乎没有衰减； ④ 基本不吸水，不破坏颗粒； ⑤ 即使温度在较大范围内变化，性能仍然可靠； ⑥ 良好的耐化学性和耐油性； ⑦ 产品密度可调，选择范围广，同一产品可以有不同的密度，可以满足不同的性能要求； ⑧保温性能好； ⑨易于清洁、消毒； ⑩可通过多种方式回收再利用，可自然降解，不会造成白色污染； ⑪不含各种A化学发泡剂； ⑫ 整个制造过程非常环保，不产生任何有毒物质。
由于聚丙烯泡沫具有如此多的应用特性，它在汽车轻量化的发展中发挥着越来越重要的作用。
遮阳板上的应用
遮阳板基本上有两种设计方案：一种是整体式设计，另一种是分段式设计。 一体化设计针对的是结构简单、无多余功能的遮阳板。 分段设计主要考虑需要组装的复杂结构。 一体化结构遮阳板最常见的设计方案是使用聚氨酯半硬质泡沫。
采用这种设计，零件较重，气味、甲醛、总碳和凝结值严重超标。 目前采用聚丙烯材料来代替聚氨酯泡沫。 在同等性能水平条件下，不仅重量明显减轻，各项排放指标均满足国家及各主机厂标准的要求。
过去，注塑件更常用于分段结构设计。 用这种材料生产的零件较重、较硬，手感较差。 外皮必须厚而柔软，以改善手感。 使用聚丙烯发泡材料替代后，只需覆盖一层薄薄的PVC单皮即可达到同样的手感效果（图1）。
设计者根据不同车型的设计要求，灵活选择材料的密度。 根据结构和性能要求，一般密度设计在60～100kg/m3之间。 采用该材料设计的遮阳板组件的重量明显低于注塑件，并且用户感觉明显优于注塑件。
图1 由聚丙烯泡沫材料制成的整体遮阳板芯
在保险杠装配中的应用
为什么我们需要在保险杠总成上添加缓冲组件，增加成本？ 保险杠总成设计时除了考虑驾驶员和乘客的安全外，还必须考虑行人的安全，确保车辆在行驶过程中与行人发生碰撞时能够有效保护行人。 因此，设计时需要考虑在保险杠蒙皮与保险杠框架之间增加具有一定缓冲和吸能功能的结构。 聚丙烯泡沫材料是目前所有泡沫材料中性价比最高的材料。 考虑到行人保护法规的要求，保险杠框架与蒙皮之间采用聚丙烯泡沫设计。 聚丙烯泡沫部件的位置对应于行人膝盖的位置。 所选密度一般为20～40kg/m3，常用30kg/m3。 所需的密度将根据车辆模型的结构通过CAE分析确定。
如何将聚丙烯泡沫缓冲件固定在保险杠上： ① 用双面胶和丁基胶条将其固定在保险杠框架上； ② 零件本身设计有底切结构，将缓冲件固定在保险杠框架上； ③用注塑卡扣固定在保险杠蒙皮上。 除了由于行人保护法规而在前保险杠的设计中使用聚丙烯泡沫材料外，设计师还考虑在后保险杠的设计中使用这种材料，以降低成本。 目前有一种趋势是直接拆掉后保险杠框架，利用孔柱配合结构和丁基胶条将聚丙烯泡沫缓冲件固定在车身上，外面贴上保险杠蒙皮。
后保险杠采用聚丙烯泡沫材料一般有两种设计理念：如果蒙皮内部空间足够大，则采用30kg/m3的密度。 如果空间不大，可以增大聚丙烯泡沫的密度，可以在40～200kg/m3范围内选择。 后保险杠采用聚丙烯泡沫材料制成，可以有效减轻车身重量，如果车辆追尾，可以为后面车辆的驾驶员提供良好的缓冲保护。
工具箱上的应用
工具箱主要用于解决车载工具的固定和存放问题。 这种工具包括千斤顶、扳手、螺丝刀、拖钩和警示牌等。最早的工具箱大多采用注塑件，设计自由度低，零件笨重，工具固定效果不理想，给使用者带来不便。 如果设计时固定松动，很容易发出异常噪音，引起用户抱怨。 如果固定太紧，则需要很大的力气才能将其取出，从而引起用户的抱怨。
我们使用聚丙烯泡沫代替注塑材料进行设计。 由于聚丙烯泡沫较软且有弹性汽车钢材强度，设计时可考虑一定的变形量。 根据结构和承载力要求，密度可以为30至80kg/m3。 选择。 这样可以有效减轻零件的重量，很好地固定各种工具而不损坏工具，而且取放、使用都非常方便。 我们在设计时有多种选择。 根据车辆的布局，可以放置在备胎下方，也可以放置在备胎的左右两侧。 根据空间大小，可设计为整体结构或两层堆叠结构（图2）。
图2 分层设计的工具箱
在设计聚丙烯泡沫工具箱时，在布局整体工具布局时，需要考虑工具的使用顺序、工具箱组件的稳定重量以及提取工具时手指抓取的空间等因素。
在汽车座椅上的应用
这里主要介绍一下后座坐垫的设计思路。 传统的设计方案是使用PU泡沫，内部嵌入钢丝，外部覆盖薄层结构，然后固定在车身上。 例如大众的POLO等车型就采用了这种结构。 有些车型涉及翻转机构，比如途锐、卡宴等大型SUV，在原有的基础上增加了金属结构，使得整体设计更加复杂。
该方案设计成本较高，装配复杂，整个后排座椅较重，乘坐舒适性较差。 如果聚氨酯泡沫设计太软，人体就会陷入“凹槽”，在颠簸时很容易撞到金属。 如果聚氨酯泡沫设计太硬，座椅舒适度就会较差。 如果用聚丙烯泡沫在金属和聚氨酯泡沫之间设计缓冲层（图3），可以起到缓冲作用。 整体结构简化，开发成本、制造成本和材料成本显着降低，更重要的是安全水平提高。 后排座椅采用聚丙烯泡沫设计汽车钢材强度，可有效防滑。 当发生碰撞时，减少人体向前移动。 由于没有聚丙烯泡沫的碰撞，人体完全向前移动，膝盖很容易撞到前排座椅并造成伤害（图4）。 目前，宝马、奔驰、奥迪等高端车型倾向于采用聚丙烯泡沫材料设计方案。
图3 聚丙烯发泡方案与原设计方案对比
图4 没有聚丙烯泡沫设计的座椅解决方案的效果
除了用在座椅上，该方案也逐渐应用于头枕上。 成型非常简单。 整个头枕可一体成型，减少了装配工序，简化了工艺，降低了成本。 比纯聚氨酯泡沫或聚氨酯泡沫加注塑件具有更好的缓冲性能。
后行李厢应用
对于带有备胎的设计，备胎基本上放置在后备箱盖下方的中间位置。 为了保证对备胎罩的支撑，需要在备胎两侧搭建支撑结构。 最早的选择是注塑零件。 。 随着聚丙烯泡沫材料的推广，为了达到轻量化的目的，改用聚丙烯泡沫，减重十分可观。 对于某些车型来说，取消后部备胎后，整个后行李厢空间更大。 如果采用聚丙烯泡沫材料，重量可以明显减轻，设计自由度更大。 可设计用于容纳折叠自行车； 工具可以集成在一起，以容纳各种工具； 如果有空间，可以留一部分给用户存储等。这些方案非常实用，开发成本低，开发周期短。 对于一些结构复杂的混合动力汽车，采用聚丙烯泡沫设计不仅可以达到轻量化的效果，更重要的是还可以保护电池组，如图5所示。
图5 采用聚丙烯泡沫设计的混合动力车型后行李厢储物箱
其他领域的应用
除了上面介绍的几种应用案例，聚丙烯泡沫还应用于汽车的很多部位：①地毯下应用，采用中空结构的EPP，可以降低噪音； ②在门板上应用，可采用不同颜色，可作为门板结构件和外观件； ③应用在发动机舱内具有隔音、固定作用； ④ 在电池组中的应用会限制电池组件的保护（图6）。
图6 聚丙烯泡沫材料在电池组中的应用 目前我们正在努力推广聚丙烯泡沫材料在ABC柱、汽车顶棚、衣帽架和后行李箱盖等方面的应用。
随着中空聚丙烯发泡材料、高阻燃聚丙烯发泡材料、吸波聚丙烯材料、抗静电聚丙烯材料等原材料水平的研发，以及粉末冶金模具技术、表面塑化技术的运用随着技术、多密度成型技术等工艺的不断优化，聚丙烯发泡材料在汽车上的应用将越来越广泛。
