汽车高分子材料.docx
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汽车高分子材料
汽车高分子材料
培训课程讲义
2005.1
第一篇汽车塑料基础知识
一、汽车塑料制品发展过程
二、汽车用塑料主要特点
三、我国汽车塑料制品发展现状与趋势
四、塑料在轿车饰件的应用
第二篇汽车用塑料制品与材料
一、聚氨酯泡沫塑料制品
二、工程塑料汽车零部件
三、塑料基复合材料汽车制品
四、塑料及树脂缩写代号
五、塑料的组成
六、汽车塑料制品常用聚合物树脂
七、汽车塑料制品的主要助剂
八、汽车塑料制品的常用填充物与增强物
九、汽车塑料的需要的主要性能指标
第三篇汽车饰件用塑料及其制品
一、汽车饰件与塑料
二、汽车用聚氨酯泡沫塑料
三、汽车软饰件与塑料
四、反应注射模塑及制品
第四篇汽车常用塑料及饰件
一、聚丙烯塑料汽车塑料件
二、聚乙烯汽车塑料件
三、改性聚苯乙烯塑料
四、聚氯乙烯车塑料件
第五篇塑料结构制品材料的选用原则
一、塑料材料选用的注意事项
二、塑料材料的选用范围
三、常用零部件的选用方法实例
第六篇塑料制品的设计要求
一、设计的工艺性
二、典型零部件的设计
第一篇汽车塑料基础知识
一、汽车塑料制品发展过程
1.可清洁性--轻量性--减震性---经济性---资源性
二、汽车用塑料主要特点:
高分子汽车材料有很多以往传统材料没有的优点。
主要表现在重量轻、有良好的外观装饰效果、有多种实际应用功能、有良好的理化性能、容易加工成型、节约能源,可持续利用等各方面。
高分子汽车材料的主要特点如下。
1.重量轻
高分子汽车材料最突出的优点之一就就是具有轻质高强度的特性。
由于各种塑料的平均比重只有一般普通钢材的15-20%,也比一般木材轻。
这一特点对高档大型轿车尤其有突出的优点,可以减去大量的自重。
2.良好的加工性能
高分子汽车材料具有非常好的加工性能。
由于高分子汽车材料的可塑性与与其它材料之间良好的兼容结合性能,可以利用不同的材料组分,借助于各种现代化的成型加工机械,通过挤出、注塑、压延、模塑、吹塑等方法加工成具有各种不同形状、不同性能、不同颜色的、不同功能的高分子汽车材料,如,直接挤成管材、型材、板材,注射成有各种造型的制品、压延加工成薄膜等,还可根据需要制成各种颜色、有夹层、中空、放嵌件等各种产品,还可根据要求进行二次加工,如机械制品样的车削、冲切、裁剪、焊接、也可热熔、冷锯、复合等。
3.优良的综合理化性能
高分子汽车材料的另一个优点就是具有多种功能,可而被用于特殊的场合。
大多数高分子材料除了具有可塑性外,还有众多优秀的理化性能。
塑料具有良好的绝缘性能、卓越的防腐蚀性能、耐老化性能、良好的耐磨与耐洗刷性能、良好的防水性能与力学性能、良好的粘结结合性能,被加工成各种被加工成各种要求多种性能与功能的汽车内外饰件。
4.优秀的装饰效果
高分子汽车材料最突出的优点就是装饰效果优秀。
它可以被一次加工成具有复杂造型与多种色彩的制品,有时还需印刷、贴膜、轧花、复层、着色,加工成具有非常逼真的形象、花纹与图案,可以仿制天然木材、金属、动物皮的纹理,还可以表面烫金、贴膜、镀银、镶嵌等。
5.节能与环保
高分子汽车材料还有一个优点就是能节约能源与促进环保。
由于能替代大量的天然材料,就可以相应节约大量的资源,起保护森林与石材资源的作用,不破坏更多的生态环境,具有节能的社会价值与环保意义。
同时,由于塑料加工成型的方便性,制造高分子汽车需要的能源远远小于加工同等功能的天然材料,比如钢铁、动物皮等,可节约大量人工与能源。
大多数汽车材料用的塑料就是热塑性塑料,其废旧料能方便地回收,直接再制造,使高分子汽车材料走上可持续加工的清洁生产道路,有着极其积极的环保意义。
高分子汽车材料的特性还有很多,其中也有一些不如传统材料的地方,主要缺点表现在它的刚性、耐热性与可燃烧性、耐老化性能、表面耐刻划性与抗冻性等。
#1、刚性差:
高分子建筑材料具有很好的可塑性,但它的刚性较差,因此不能将它用于要求有较大承载力的地方或作为主要的受力结构件,否则会因刚度不够引起失稳等破坏;另外,它的抗变形能力也不如天然材料加工的传统材料。
#2、耐热性差:
耐高温性能差就是高分子汽车材料的另一个主要缺点。
大部分热塑性高分子汽车材料的工作温度都在摄氏80度以下,该温度以上常会发生热变形,使高分子材料不能维持原来的形状与结构,性能也会发生很大变化。
#3、抗冻性能差:
很多塑料具有冷脆性,主要表现在塑料件在冬天时用时,受到冲击力特别容易引起冲击破坏,由于这一原因使很多塑料在低温环境下的应用受到了限制。
热塑性塑料的这一缺点目前可以通过在原料中加入其它材料或添加剂进行配方组合进行改性,让它的低温抗冲击强度得到改善。
#4、具有可燃烧性:
与钢材相比,塑料的另一个缺点就是具有可燃烧性。
这就是近年来高分子汽车材料应用过程中最受人们关注的问题之一,也就是很多场合中最不放心使用高分子材料的主要原因之一。
塑料可分为两类,一类就是不可燃烧的,另一类就是可燃烧的。
但就是,由于塑料具有可配方组合与改性的功能,可燃烧的塑料可以通过在配方中加入阻燃剂与不可燃烧的填充改性物,对其进行改性,使之成为阻燃或不可燃的塑料,让们放心使用。
#5、耐老化性能:
塑料的老化性能就是长期以来影响高分子汽车材料应用发展的又一个原因。
但就是,实际上应该比较客观地瞧待塑料建材的老化问题。
高分子材料不仅要考虑耐热老化,还要考虑耐光老化与耐经常接触介质的老化。
可以通过在配方中通过加入各种抗老化剂防止老化。
高分子建筑材料具有相当多的优点,但由于上述缺点,较多的仍然就是以汽车内装饰用材与车厢内功能性汽车制品应用为主。
随着科学技术的发展,越来越多的高分子新材料不断研究成功,许多高分子材料已经正在克服这些缺点,这将使汽车高分子材料的应用领域与范围得到更大的发展。
三、我国汽车塑料制品发展现状与趋势
汽车塑料制品,按其使用部位可分为内饰件、外装件、机能结构件等。
近年来我国大力开展汽车软饰化工作,汽车上塑料用量明显增加。
表1-1我国不同车型塑料用量
分类
塑料用量（Kg/辆）
塑料占全车材料的百分比（％）
轿车
34、6
5
2t载货汽车
27、7
1、54
4t载货汽车
22、5
0、4
10t载货汽车
25、8
0、32
表1-2我国汽车中塑料件在各使用部位所占的百分比单位:
％
车型
内饰件
外装件
机能结构件
天津TJ133
52、3
1、5
46、2
南京NJ131
57、6
8、2
34、2
轿车
43
19
22
国外小轿车
40、9
34、5
24、6
四、塑料在轿车饰件的应用
轿车软饰件主要就是指轿车车身内外各种质地柔软坚韧的装饰部件,其中以内饰件为主。
轿车中典型的塑料软饰件见表1-3。
表1-3轿车中典型的塑料软饰件
内饰件名称
塑料名称
座椅缓冲垫、头枕
聚氨酯泡沫塑料
扶手、仪表板缓冲垫
聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙稀
仪表盖板、前支柱装饰条、控制箱体
丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物（ABS）
仪表板芯材
玻璃钢纤维增强丙烯腈－苯乙烯共聚物
仪表板托架、车门前饰板芯材、制动杆手柄、中后支柱装饰条
聚丙烯
转向盘
聚丙烯、聚氨酯
车门内饰板表皮、车顶棚内衬表皮
聚氯乙稀
车门内饰板隔离层、车顶棚内衬隔离层
聚氨酯、聚苯乙烯
车顶棚内衬托架
聚丙烯、聚苯乙烯
用于制造轿车软饰件的塑料,主要有聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS、聚苯醚与玻璃纤维增强丙烯腈－苯乙烯共聚物等,其中以聚氨酯泡沫塑料最为重要。
目前,许多通用塑料、工程塑料及其增强塑料,都能在不同程度上替代钢、铜、不锈钢、铝合金等材料,用作轿车结构件或内外装件。
其中,又以聚丙烯、聚氯乙稀、聚乙烯、ABS等最常用。
表1-4列举了用作轿车结构件或内外装件的塑料品种及其应用实例。
表1-4用作轿车结构件与内外装件的塑料品种及其应用实例
结构件与内外装件名称
塑料名称
取暖及通风系统、车厢、发动机机舱、车身、灯壳、工具箱、电线接线柱、接线盒盖、消音器等
聚丙烯、玻纤增强聚丙烯、无机填料增强聚丙烯、电镀级聚丙烯
仪表板罩、汽车顶盖内衬、后盖板表皮、备胎罩、转向盘、保险杠套、电线包覆层等
聚氯乙烯、氯化聚氯乙稀、玻纤增强聚氯乙稀、热固性低发泡聚氯乙稀
挡泥板、顶棚与门的减振材料、行李箱垫、空气导管、汽油箱等
低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯
后挡泥板、仪表板、收音机罩、空气排气管、转向盘喇叭罩、格栅、后护板、上通风盖板、车轮罩、百叶窗、支架、镜框等
高抗冲ABS、超高抗冲ABS、高刚性ABS、电镀ABS、透明ABS、氯化共混ABS
灯具、仪表标牌、遮阳板、窗玻璃、保险杠等
聚碳酸酯、玻纤增强聚碳酸酯
保险杠、散热器格栅、扰流板、翼子板等
反应型注射成型聚氨酯（RIM）
第二篇汽车用塑料制品与材料
一、聚氨酯泡沫塑料制品
聚氨酯泡沫塑料广泛应用于汽车内饰与吸收振动的零部件上。
其主要制品有:
仪表板、后视镜框、保险杠、座椅软垫、头枕、转向盘、控制箱、仪表板防振垫、前后支柱装饰、中间支柱装饰、前顶衬里、窗框架、顶棚与侧顶架装饰、门衬板、遮阳板、后顶架装饰等。
二、工程塑料汽车零部件
工程塑料制造的汽车机能件较多,其中常见的零部件有:
散热器格栅（其材料有ABS、20％玻璃纤维增强聚丙烯）、空气滤清器壳（聚丙烯）、行里箱盖（聚丙烯）、仪表板（聚丙烯）、曲轴箱盖（尼龙6）、正时齿轮链盒（聚丙烯）、正时齿轮（30％玻璃纤维增强聚甲醛）、挡泥板（尼龙R－RIM）等。
三、塑料基复合材料汽车制品
塑料复合材料如SMC、DX（聚甲醛复合材料）开始用于制造汽车结构件,对减少汽车自重起了重要作用。
如SMC材料模压成型制造汽车门板,聚甲醛复合材料制造传向节主销衬套。
四、塑料及树脂缩写代号
表2-1根据GB1844－80标准,列出常用塑料及树脂的缩写代号。
缩写代号
塑料与树脂全称
PUR
聚氨酯Polyurethane
PP
聚丙烯Polypropylene
PE
聚乙烯Polyethylene
PS
聚苯乙烯Polystyrene
PVC
聚氯乙烯Poly（vinylacetate）
PC
聚碳酸酯Polycarbonate
ABS
丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物Acrylonitrile-butadiene-styrenecopolymer
PAN
聚丙烯腈Polyacrylonitrile
PMMA
聚甲基丙烯酸甲酯Poly（methylmethacrylate）
PBT
聚对苯二甲酸丁二醇酯Poly（butyleneterephthalate）
PET
聚对苯二甲酸乙二醇酯Poly（ethyleneterephthalate）
EP
环氧树脂Epoxideresin
PF
酚醛树脂Phenol-formaldehyderesin
UF
脲醛树脂Ultra-formaldehyderesine
UP
不饱与树脂Unsaturatedpolyester
PA
聚酰胺Polyamide
PI
聚酰亚胺Polyimide
POM
聚甲醛Polyformaldehyde（Polyoxymethylene）
PPO
聚苯醚Poly（phenyleneoxide）
PSU
聚砜Polysulfone
RP
增强塑料Reinforcedplastics
GRP
玻璃纤维增强塑料Glassfibrereinforcedplastics
五、塑料的组成
合成树脂（主要成分）+添加剂
在一定温度、压力下可加工成
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