丰田车体开发纳米纤维素增强聚丙烯材质的蜂窝结构板材

丰田车体公司前段时间发布了他们公司开发的使用了纳米纤维素（CNF）为材质的轻量化的蜂窝结构的板材。从选材以及结构两方面着手，让板材达到重量轻以及强度高的目的。

该新型蜂窝板材料使用了含20%（wt）CNF（纳米纤维素材料）的聚丙烯（PP），构成所谓的CNF增强PP复合材料。CNF是由纸浆而来，很难直接跟PP混合，这是因为纸浆的表面的羟基会阻碍其与PP的相容性。而丰田车体公司通过疏水化处理，大大减少了纸浆表面的羟基，从而将纸浆跟PP共挤混炼，进而将纸浆纤维分散开来，随后制造出直径为几个纳米到500纳米的CNF，并均匀分布在pp树脂内。最终将这些CNF增强PP注塑加工成颗粒。

利用该材料良好的流动性注塑得到的蜂窝板，其构造是由上下两片材中间夹着若干六角形状单元所形成的三明治结构。CNF增强PP的加工性能也非常优异。既适合制造蜂窝结构的真空成型法，也适合制造片材以及薄膜的挤出成型法。蜂窝结构跟上下的片材结构通过热熔接方式接合在一起。除了真空和挤出成型，该CNF增强PP同样可以用于注塑成型工艺。

CNF增强PP的比重是1（跟水一样），而滑石粉增强PP的比重是1.1。制造同样形状（也就是体积大小一样）产品，可以实现10%轻量化。

与此同时，CNF增强PP在强度、刚性以及耐热性方面均优于滑石粉增强PP。CNF增强PP的拉伸强度是47MPa，作为刚性指标的弯曲弹性模量为3900MPa，作为耐热性指标的负重弯曲温度是133℃。而滑石粉增强PP的这三项指标分别只有29MPa、3100MPa和129℃。

该产品能够满足对刚性和耐热性能有较高要求的功能性零件的轻量化需求。比如车灯底座（LAMP HOUSING）、电池托架等注塑件，可以考虑替换。

丰田车体已经完成了CNF增强材料的本物性的确认，具体量产时间亦被放上议事日程。