盤點：工程塑料、特種塑料在汽車內(nèi)外飾部件中的重要應(yīng)用

2017-07-18 06:30

汽車用塑料有很多以往傳統(tǒng)材料沒有的優(yōu)點。主要表現(xiàn)在重量輕、有良好的外觀裝飾效果、有多種實際應(yīng)用功能、有良好的理化性能、容易加工成型、節(jié)約能源，可持續(xù)利用等各方面。

高分子汽車材料的主要特點如下：

質(zhì)量輕：

輕質(zhì)、高強度；只有普通鋼材比重的15-20%，比木頭輕；在很大程度上促進了汽車輕量化。

加工性好：

良好的可塑性和與其它材料之間良好的兼容結(jié)合性，可以用多種工藝加工出各種不 同形狀、不同性能、不同顏色、不同功能的材料；還可以進行二次加工 ，如車削、沖切、剪裁等。

綜合理化性能優(yōu)：

良好的絕緣性能、防腐蝕性能、耐老化性能、良好的耐磨和耐洗刷性能、良好的防水性能和力學(xué)性能、良好的粘結(jié)結(jié)合性能 。

裝飾效果好:

可一次性加工成具有復(fù)雜造型和多種色彩的制品 ，有時還需印刷、貼膜、軋花、復(fù)層、著色，加工成具有非常逼真的形象、花紋和圖案，可以仿制天然木材、金屬、動物皮的紋理，還可以表面燙金、貼膜、鍍銀、鑲嵌等。

節(jié)能和環(huán)保:

替代大量天然材料，節(jié)約大量的資源；良好的可加工性，生產(chǎn)過程節(jié)約能源；大量使用熱塑性塑料，廢舊料可方便回收，直接用于再制造。

工程類塑料

工程類塑料由于擁有較好的綜合機械性能，在汽車領(lǐng)域也得到廣泛使用，在本文中主要介紹聚酰胺(PA)、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚甲醛(POM)、聚酰胺(PU)、聚碳酸酯(PC)。

01PA

聚酰胺，俗稱尼龍，工業(yè)使用上PA種類較多，常用的有PA6、PA66和PA610。PA易印刷，易染色，電性能優(yōu)良；耐藥品，耐油的腐蝕。機械方面的共性是堅韌，都具有很高的表面硬度，拉伸強度好，抗沖擊能力好，耐疲勞，耐折迭，耐應(yīng)力開裂。PA的抗拉抗壓強度隨溫度和吸濕量而改變，所以水相對是PA的增塑劑，加入玻纖后其抗拉抗壓強度可提高2倍左右，耐溫能力也相應(yīng)提高，PA本身的耐磨能力非常高，所以可在無潤滑下不停工作。PA的缺點耐酸性差，耐光性差，耐污染性差。由于熱膨脹和吸水性的影響，制件尺寸穩(wěn)定性差，收縮率1～2%，需注意成型后吸濕的尺寸變化。吸水率100%，相對吸濕飽和時能吸8%，合適壁厚：2～3.5mm。

注塑性能：PA由于酰胺基的存在，吸水強而吸水牢固，因此，在注塑時應(yīng)充分的烘干，一般要在120℃烘干3-4小時；PA粘度小，流動速度快，為防止射嘴流誕，應(yīng)采用自鎖噴嘴或尼龍專用噴嘴。同時，要注意模具精度。

PA在汽車領(lǐng)域主要用于制造軟管(制動軟管、燃油管)、燃燒油過濾器、空氣過濾器、機油過濾器、水泵殼、水泵葉輪、風(fēng)扇、制動液罐、動力轉(zhuǎn)向液罐、白葉窗、前大燈殼、安全帶。

02PMMA

聚甲基丙烯酸酯，俗稱有機玻璃，耐室外老化，有極好的透光性，爆曬而不影響它的透明度，在光的加速老化240小時后仍可透過92%的太陽光，室外十年仍有89%，紫外線達78.5% 。機械強度較高，有一定的耐寒性，耐腐蝕，絕緣性能良好，尺寸穩(wěn)定，易于成型，質(zhì)較脆，易熔于有機溶劑，表面硬度不夠，易刮傷起毛。合適的塑料產(chǎn)品：有一定強度要求的透明結(jié)構(gòu)件。

注塑性能：PMMA的吸濕率為0.3%，注塑前必須進行干燥，一般在80℃ 左右干燥2～4h；注塑時熔體溫度在240～270 ℃，模具溫度要控制在35～70℃。

PMMA由于其良好的透光性能，廣泛用在汽車照明標(biāo)志牌、車門玻璃和燈玻璃罩上。

采用PMMA的豐田卡羅拉尾燈

03POM

聚甲醛，俗稱塑鋼，抗拉強度，沖擊韌性，剛性和疲勞強度，抗蠕變性能很高，尺寸穩(wěn)定性好，吸水性小，摩擦數(shù)小，具優(yōu)良的耐摩擦磨損性能，在高溫和水中仍有很大的剛性，耐化學(xué)腐蝕性能同于PA，但價格較低，耐反復(fù)扭曲，有突出的回彈能力?？稍?40攝氏度-100攝氏度之間長期使用。POM的不足之處在于：易受強酸腐蝕，不耐高溫，熱穩(wěn)定性差。收縮率2-3.5% 合適壁厚：1.5-2.5mm。

注塑性能：POM有明顯的熔點，175℃時熔化，240℃時就分解，一般加工溫度為190℃～220℃，它的加工范圍很窄；POM不吸水，在注塑時，一般不需要烘干，但質(zhì)量要求高的制品，可以用60℃烘干1～2小時即可；溫度不可太高，否則無染色制品會變色；它的耐酸性差，不能用酸性染料染色。

POM在汽車上用與制造儀表板手套箱附件、各種閥門（排水閥門、空調(diào)器閥門等）、各種葉輪（水泵葉輪、暖風(fēng)器葉輪、油泵輪等）、各種電器開關(guān)及電器儀表上的小齒輪、各種手柄及門銷等。

04PC

聚碳酸酯，具有突出的沖擊韌性和抗蠕變性能，耐熱性好，耐寒性也很好，脆化溫度達-100℃ ，抗彎強度與尼龍相當(dāng)，并有較高的延伸率和彈性模量，但疲勞強度小于尼龍66。吸水性較低，收縮率小，尺寸穩(wěn)定性好。耐磨性與尼龍相當(dāng)，并有一定的抗腐蝕能力，但成型條件要求高。耐氣候性好，可在較高的溫度和高載荷下條件下長期應(yīng)用，但不可在濕溫下使用，耐溶劑性差，有應(yīng)力開裂現(xiàn)象，疲勞強度差。收縮率0.5-0.7% ，合適的壁厚為2-3.5mm。PC加入玻纖可改善其收縮率，機械強度和耐溫性，在100℃左右長期使用鋼性會增加，可用退火改善內(nèi)應(yīng)力。

注塑性能：PC有明顯的熔點，220℃時熔化，350℃時就分解，一般加工溫度為250℃～320℃；它吸水，少量的水分可以引起它在高溫時分解，在注塑時必需要烘干，烘干溫度可以用120℃烘干4～5小時即可；PC料的熔融粘度大，注塑時需要用較大的壓力；PC在加工時，如果條件允許，可以用模溫機提高模具溫度，以降低產(chǎn)品的殘余應(yīng)力；PC的收縮率與加工條件和制品的壁厚無關(guān)，它的縱橫向收縮率比較接近，因此，可以加工成精度很高的制品；它的收縮率為0.5%。

主要合成體PC-ABS簡介：

PC-ABS是PC與ABS的共混材料，通常以共混造料后，以粒料形狀供應(yīng)。如果只把兩種料簡單的混合后，直接注塑，效果很差，會出現(xiàn)分層現(xiàn)象；PC的優(yōu)點是剛而韌，缺點是應(yīng)力開裂，粘度大；ABS的優(yōu)點是流動性好，但表面硬度低；這樣共混后的材料PC-ABS即保留了兩者的優(yōu)點；PC-ABS具有較高的表面硬度，較高的剛性和韌性，也有較高的抗應(yīng)力開裂能力；它的機械性能介于兩者之間。

PC在汽車領(lǐng)域主要用在制造燈罩，左右輪罩護板，儀表擋板本體（PC＋ABS）、左右風(fēng)框蓋、中間風(fēng)框蓋（PC＋ABS）、后保險杠緩沖墊。

05PU

聚氨酯，根據(jù)聚合反應(yīng)生成物的不同，常用的分為硬質(zhì)聚氨酯和軟質(zhì)聚氨酯。硬質(zhì)聚氨酯的強度很高，韌性好，絕熱性好，防水效果好，成型工藝簡單，生產(chǎn)效率高；軟質(zhì)聚氨酯的彈性很好，吸音效果好，耐老化性能、抗化學(xué)介質(zhì)能力等，綜合力學(xué)性能遠遠超過PVC等材料。聚氨酯的聚合很方便，不僅可在常溫常壓條件下進行聚合反應(yīng)，甚至可以進行現(xiàn)場聚合后直接發(fā)泡或噴涂、修補等施工。

聚氨酯泡沫塑料廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)飾和吸收振動的零部件上，如涂覆材料、聚氨酯硬質(zhì)塑料板材、聚氨酯彈性體、座椅軟泡沫材料、裝飾件、沙發(fā)革、車頂飾品；應(yīng)用最多的是各種軟質(zhì)和硬質(zhì)的聚氨酯泡沫材料，它有隔振、隔音、降噪、保溫隔熱；PU還可制成車用聚氨酯涂料、粘結(jié)劑、密封劑等。汽車上的PU代表制件有儀表板、后視鏡、保險杠、座椅軟墊、頭枕、轉(zhuǎn)向盤、儀表板防振墊、支柱裝飾件、前頂襯里、窗框架、頂棚與側(cè)頂架裝飾、門襯板、遮陽板、后頂架裝飾等。

特種塑料玻璃纖維增強塑料

玻纖增強塑料是在原有純塑料的基礎(chǔ)上，加入玻璃纖維和其它助劑，從而提高材料的使用范圍。一般的來說，大部分的玻纖增強材料多用在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)零件上，是一種結(jié)構(gòu)工程材料；如：PP, ABS ,PA66 ,PA6 ,PC, POM。

優(yōu)點：

①玻纖增強以后，玻纖是耐高溫材料，因此增強塑料的耐熱溫度比不加玻纖以前提高很多，尤其是尼龍類塑料；

②限制了塑料的高分子鏈間的相互移動，因此增強塑料的收縮率下降很多，剛性也大大提高；

③增強塑料不會應(yīng)力開裂，同時塑料的抗沖性能提高很多；

④玻纖是高強度材料，從而也大提了塑料的強度(拉伸強度、壓縮強度、彎曲強度都提高了很多)；

⑤由于玻纖和其它助劑的加入，增強塑料的燃燒性能下降很多，大部分材料不能點燃。

缺點：

①不加玻纖前是透明，都會變成不透明的；

②塑料的韌性降低，而脆性增加；

③所有材料的熔融粘度增大，流動性變差，注塑壓力比不加玻纖的要增加很多；

④流動性差，為了正常注塑，所有增強塑料的注塑溫度要比不加玻纖以前提高10℃-30℃；

⑤增強塑料的吸濕性能大加強，原來純塑料不吸水的也會變得吸水，因此，注塑時都要進烘干；

⑥在注塑過程中，玻纖能進入塑料制品的表面，使得制品表面變得很粗糙，斑斑點點(為了取得較高的表面質(zhì)量，最好注塑時使用模溫機加熱模具，使得塑料高分子進入制品表面，但不能達到純塑料的外觀質(zhì)量);

⑦玻纖是硬度很高的材料，助劑高溫揮發(fā)后是腐蝕性很大的氣體，對注塑機的螺桿和注塑模具的磨損和腐蝕很大，因此，生產(chǎn)使用這類材料的模具和注塑機時，要注意設(shè)備的表面防腐處理和表面硬度處理。

玻璃纖維增強的代表材料，玻璃鋼/復(fù)合材料在汽車工業(yè)上的應(yīng)用：

車身部件：包括車身殼體、車蓬硬頂、天窗、車門、散熱器護柵板、大燈反光板、前后保險杠等以及車內(nèi)飾件。這是玻璃鋼／復(fù)合材料在汽車中應(yīng)用的主要方向，主要針對適應(yīng)車身流線型設(shè)計和外觀高品質(zhì)要求的需要，目前開發(fā)應(yīng)用潛力巨大。該部件材料主要以玻璃纖維增強熱固性塑料為主，典型成型工藝有：SMC／BMC、RTM和手糊／噴射等。

結(jié)構(gòu)件：包括前端支架、保險杠骨架、座椅骨架、地板等，其目的在于提高制件的設(shè)計自由度、多功能性和完整性。主要使用高強SMC、GMT、LFT等材料。

功能件：其主要特點是要求耐高溫、耐油腐蝕，以發(fā)動機及發(fā)動機周邊部件為主。如：發(fā)動機氣門罩蓋、進氣歧管、油底殼、空濾器蓋、齒輪室蓋、導(dǎo)風(fēng)罩、進氣管護板、風(fēng)扇葉片、風(fēng)扇導(dǎo)風(fēng)圈、加熱器蓋板、水箱部件、出水口外殼、水泵渦輪、發(fā)動機隔音板等。主要工藝材料為：SMC／BMC、RTM、GMT及玻璃纖維增強尼龍等。

代表車企及車型：

轎車結(jié)構(gòu)件和內(nèi)外裝飾件的塑料品種及其應(yīng)用實例：