盘点:工程塑料、特种塑料在汽车内外饰部件中的应用
汽车用塑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。
工程类塑料
工程类塑料由于拥有较好的综合机械性能,在汽车领域也得到广泛使用,在本文中主要介绍聚酰胺(PA)、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚甲醛(POM)治疗癫痫病最好的药、聚酰胺(PU)、聚碳酸酯(PC)。
PA
聚酰胺,俗称尼龙,工业使用上PA种类较多,常用的有PA6、PA66和PA610。PA易印刷,易染色,电性能优良;耐药品,耐油的腐蚀。机械方面的共性是坚韧,都具有很高的表面硬度,拉伸强度好,抗冲击能力好,耐疲劳,耐折迭,耐应力开裂。PA的抗拉抗压强度随温度和吸湿量而改变,所以水相对是PA的增塑剂,加入玻纤后其抗拉抗压强度可提高2倍左右,耐温能力也相应提高,PA本身的耐磨能力非常高,所以可在无润滑下不停工作。
PA的缺点耐酸性差,耐光性差,耐污染性差。由于热膨胀和吸水性的影响,制件尺寸稳定性差,收缩率1~2%,需注意成型后吸湿的尺寸变化。吸水率100%,相对吸湿饱和时能吸8%,合适壁厚:2~3.5mm。
注塑性能:PA由于酰胺基的存在,吸水强而吸水牢固,因此,在注塑时应充分的烘干,一般要在120℃烘干3-4小时;PA粘度小,流动速度快,为防止射嘴流诞,应采用自锁喷嘴或尼龙专用喷嘴。同时,要注意模具精度。
应用范围:PA在汽车领域主要用于制造软管(制动软管、燃油管)、燃烧油过滤器、空气过滤器、机油过滤器、水泵壳、水泵叶轮、风扇、制动液罐、动力转向液罐、白叶窗、前大灯壳、安全带。
PMMA
聚甲基丙烯酸酯,俗称有机玻璃,耐室外老化,有极好的透光性,爆晒而不影响它的透明度,在光的加速老化240小时后仍可透过92%的太阳光,室外十年仍有89%,紫外线达78.5% 。机械强度较高,有一定的耐寒性,耐腐蚀,绝缘性能良好,尺寸稳定,易于成型,质较脆,易熔于有机溶剂,表面硬度不够,易刮伤起毛。合适的塑料产品:有一定强度要求的透明结构件。
注塑性能:PMMA的吸湿率为0.3%,注塑前必须进行干燥,一般在80℃ 左右干燥2~4h;注塑时熔体温度在240~270 ℃,模具温度要控制在35~70℃。
PMMA由于其良好的透光性能,广泛用在汽车照明标志牌、车门玻璃和灯玻璃罩上。
采用PMMA的丰田卡罗拉尾灯
POM
聚甲醛,俗称塑钢,抗拉强度,沖击韧性,刚性和疲劳强度,抗蠕变性能很高,尺寸稳定性好,吸水性小,摩擦数小,具优良的耐摩擦磨损性能,在高温和水中仍有很大的刚性,耐化学腐蚀性能同于PA,但价格较低,耐反复扭曲,有突出的回弹能力。可在-40摄氏度-100摄氏度之间长期使用。POM的不足之处在于:易受强酸腐蚀,不耐高温,热稳定性差。收缩率2-3.5% 合适壁厚:1.5-2.5mm。
注塑性能:POM有明显的熔点,175℃时熔化,240℃时就分解,一般加工温度为190℃~220℃,它的加工范围很窄;POM不吸水,在注塑时,一般不需要烘干,但质量要求高的制品,可以用60℃烘干1~2小时即可;温度不可太高,否则无染色制品会变色;它的耐酸性差,不能用酸性染料染色。
应用范围:POM在汽车上用与制造仪表板手套箱附件、各种阀门(排水阀门、空调器阀门等)、各种叶轮(水泵叶轮、暖风器叶轮、油泵轮等)、各种电器开关及电器仪表上的小齿轮、各种手柄及门销等。
PC
聚碳酸酯,具有突出的冲击韧性和抗蠕变性能,耐热性好,耐寒性也很好,脆化溫度达-100℃ ,抗弯强度与尼龙相当,并有较高的延伸率和弹性模量,但疲劳强度小于尼龙66。吸水性较低,收缩率小,尺寸稳定性好。耐磨性与尼龙相当,并有一定的抗腐蚀能力,但成型条件要求高。耐气候性好,可在较高的温度和高载荷下条件下长期应用,但不可在湿温下使用,耐溶剂性差,有应力开裂现象,疲劳强度差。收缩率0.5-0.7% ,合适的壁厚为2-3.5mm。PC加入玻纤可改善其收缩率,机械强度和耐温性,在100℃左右长期使用钢性会增加,可用退火改善內应力。
注塑性能:PC有明显的熔点,220℃时熔化,350℃时就分解,一般加工温度为250℃~320℃;它吸水,少量的水分可以引起它在高温时分解,在注塑时必需要烘干,烘干温度可以用120℃烘干4~5小时即可;PC料的熔融粘度大,注塑时需要用较大的压力;PC在加工时,如果条件允许,可以用模温机提高模具温度,以降低产品的残余应力;PC的收缩率与加工条件和制品的壁厚无关,它的纵横向收缩率比较接近,因此,可以加工成精度很高的制品;它的收缩率为0.5%。
主要合成体 PC-ABS:PC-ABS是PC与ABS的共混材料,通常以共混造料后,以粒料形状供应。如果只把两种料简单的混合后,直接注塑,效果很差,会出现分层现象;PC的优点是刚而韧,缺点是应力开裂,粘度大;ABS的优点是流动性好,但表面硬度低;这样共混后的材料PC-ABS即保留了两者的优点;PC-ABS具有较高的表面硬度,较高的刚性和韧性,也有较高的抗应力开裂能力;它的机械性能介于两者之间。
应用范围:PC在汽车领域主要用在制造灯罩,左右轮罩护板,仪表挡板本体(PC+ABS)、左右风框盖、中间风框盖(PC+ABS)、后保险杠缓冲垫。
PU
聚氨酯,根据聚合反应生成物的不同,常用的分为硬质聚氨酯和软质聚氨酯。硬质聚氨酯的强度很高,韧性好,绝热性好,防水效果好,成型工艺简单,生产效率高;软质聚氨酯的弹性很好,吸音效果好,耐老化性能、抗化学介质能力等,综合力学性能远远超过PVC等材料。聚氨酯的聚合很方便,不仅可在常温常压条件下进行聚合反应,甚至可以进行现场聚合后直接发泡或喷涂、修补等施工。
聚氨酯泡沫塑料广泛应用于汽车内饰和吸收振动的零部件上,如涂覆材料、聚氨酯硬质塑料板材、聚氨酯弹性体、座椅软泡沫材料、装饰件、沙发革、车顶饰品;应用最多的是各种软质和硬质的聚氨酯泡沫材料,它有隔振、隔音、降噪、保温隔热;PU还可制成车用聚氨酯涂料、粘结剂、密封剂等。汽车上的PU代表制件有仪表板、后视镜、保险杠、座椅软垫、头枕、转向盘、仪表板防振垫、支柱装饰件、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。
特种塑料玻璃纤维增强塑料
玻纤增强塑料是在原有纯塑料的基础上,加入玻璃纤维和其它助剂,从而提高材料的使用范围。一般的来说,大部分的玻纤增强材料多用在产品的结构零件上,是一种结构工程材料;如:PP,ABS,PA66,PA6,PC,POM。
优点:
① 玻纤增强以后,玻纤是耐高温癫痫病危害材料,因此增强塑料的耐热温度比不加玻纤以前提高很多,尤其是尼龙类塑料;
② 限制了塑料的高分子链间的相互移动,因此增强塑料的收缩率下降很多,刚性也大大提高;
③ 增强塑料不会应力开裂,同时塑料的抗冲性能提高很多;
④ 玻纤是高强度材料,从而也大提了塑料的强度(拉伸强度、压缩强度、弯曲强度都提高了很多);
⑤ 由于玻纤和其它助剂的加入,增强塑料的燃烧性能下降很多,大部分材料不能点燃。
缺点:
① 不加玻纤前是透明,都会变成不透明的;
② 塑料的韧性降低,而脆性增加;
③ 所有材料的熔融粘度增大,流动性变差,注塑压力比不加玻纤的要增加很多;
④ 流动性差,为了正常注塑,所有增强塑料的注塑温度要比不加玻纤以前提高10℃-30℃;
⑤ 增强塑料的吸湿性能大加强,原来纯塑料不吸水的也会变得吸水,因此,注塑时都要进烘干;
⑥ 在注塑过程中,玻纤能进入塑料制品的表面,使得制品表面变得很粗糙,斑斑点点(为了取得较高的表面质量,最好注塑时使用模温机加热模具,使得塑料高分子进入制品表面,但不能达到纯塑料的外观质量);
⑦ 玻纤是硬度很高的材料,助剂高温挥发后是腐蚀性很大的气体,对注塑机的螺杆和注塑模具的磨损和腐蚀很大,因此,生产使用这类材料的模具和注塑机时,要注意设备的表面防腐处理和表面硬度处理。
玻璃纤维增强的代表材料,玻璃钢/复合材料在汽车工业上的应用:
车身部件:包括车身壳体、车蓬硬顶、天窗、车门、散热器护栅板、大灯反光板、前后保险杠等以及车内饰件。这是玻璃钢/复合材料在汽车中应用的主要方向,主要针对适应车身流线型设计和外观高品老年癫闲的症状质要求的需要,目前开发应用潜力巨大。该部件材料主要以玻璃纤维增强热固性塑料为主,典型成型工艺有:SMC/BMC、RTM和手糊/喷射等。
结构件:包括前端支架、保险杠骨架、座椅骨架、地板等,其目的在于提高制件的设计自由度、多功能性和完整性。主要使用高强SMC、GMT、LFT等材料。
功能件:其主要特点是要求耐高温、耐油腐蚀癫痫病治疗比较好的办法是什么,以发动机及发动机周边部件为主。如:发动机气门罩盖、进气歧管、油底壳、空滤器盖、齿轮室盖、导风罩、进气管护板、风扇叶片、风扇导风圈、加热器盖板、水箱部件、出水口外壳、水泵涡轮、发动机隔音板等。主要工艺材料为:SMC/BMC、RTM、GMT及玻璃纤维增强尼龙等。
代表车企及车型:
轿车结构件和内外装饰件的塑料品种及其应用实例: