汽車設(shè)計中常用塑料材料

1、 汽車設(shè)計中常用塑料材料以下我們列舉出塑料最突出的幾個優(yōu)點，以此說明將塑料作為工業(yè)設(shè)計的首選材料應(yīng)該是一個合乎邏輯的選擇。(1) 低密度，塑料的密度一般在0.91.4g/cm，其重量可以比鋁材和鋼材分別輕20和50以上；(2) 透明、耐沖擊，許多塑料具有非常好的透明性，透明性好的有機玻璃，透光率可達92，而且沖擊強度是無機玻璃的250倍。(3) 成型加工性優(yōu)良，具體表現(xiàn)在：成型方法多；從原料到成品一次完成，形狀復(fù)雜的部件也可從原料到成品一次成型，而金屬部件，加工出一個形狀復(fù)雜的部件，可能要經(jīng)過數(shù)十道工序；較大的設(shè)計靈活性；(4) 材料的可設(shè)計行強，可以用于塑料的合成樹脂有300多種，經(jīng)常使用的

2、也有40余種；(5) 理想的手感、觸感和視覺效果；1、聚乙烯（pe）它是乙烯聚合的結(jié)晶型塑料。熔體的流動性能好。低密度聚乙烯（ldpe），用高壓法生產(chǎn)，結(jié)晶度較低為4565，其柔軟性、斷裂生長率、重?fù)魪姸群屯该餍暂^好。高密度聚乙烯（hdpe），用低壓法生產(chǎn)，結(jié)晶度高為8595，具有較高的機械強度和使用溫度，適宜中空吹塑，注射和擠出各種瓶、盆、桶、片材、管材和異形材。設(shè)計注意：不耐高濃度氧化性酸和其他強氧化劑，60以上可溶于某些有機溶劑。pe塑料上最好不要直接嵌塑金屬件。金屬周圍的塑料會因負(fù)載應(yīng)力過大而斷裂脫開。動植物油、礦物油能使pe溶脹，能引起制品機械受力部位周圍的應(yīng)力龜裂，這就是聚乙烯的環(huán)

3、境應(yīng)力開裂性。由于非極性、表面能低、印刷及粘結(jié)都比較困難。收縮性較大，且方向性明顯，注塑制品易翹曲變形。2、聚丙烯（pp）它是密度小而耐熱性較好的結(jié)晶型聚合物。性能與pe相近，其成型收縮率大，熔體流動性好，有突出的抗疲勞性能。制品力學(xué)性能好，具有高的剛性和表面硬度，特別是有非常優(yōu)異的耐彎曲疲勞性，能經(jīng)受幾十萬次的折疊彎曲而不破壞，很適合用于鉸鏈，長期使用溫度可達120c，不受外力時最高可達150c，低吸水性，突出的耐化學(xué)藥品性，能耐80c以下的酸、堿、鹽及很多極性有機溶劑。pp的低溫重?fù)魪姸鹊?，它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-20c左右，在此溫度早已脆化。pp制造的殼體等結(jié)構(gòu)件，如經(jīng)受過0c以下的冷凍，

4、就要考慮可能會出現(xiàn)的破裂現(xiàn)象。因此需經(jīng)復(fù)合或共混改性方法加以改善。設(shè)計注意：耐日光性差，易發(fā)生熱氧老化，用于室外需添加抗氧劑和光穩(wěn)定劑。低溫耐沖擊性差抗蠕變性和耐磨性也不佳。避免與銅接觸，銅鹽溶液對pp有特殊的破壞作用，因此制品中不宜有銅嵌件。pp成型收縮率較高，熱膨脹系數(shù)也比較大。與pe有相似之處，由于非極性的緣故，制品涂飾和粘結(jié)需表面處理。pp在汽車消費的塑料中占據(jù)最大份額，約占總市場的42，大量的內(nèi)飾件和外飾件如保險杠、儀表板、方向盤、蓄電池殼體、裝飾板、冷卻風(fēng)扇、散熱器罩、燈殼、擋泥板等。高沖擊的彈性體增韌的pp用于汽車保險杠材料。在歐洲95的汽車保險杠材料采用這種材料。pp的鉸鏈特性

5、使它在盒、罩、容器蓋方面得到很多應(yīng)用。3、聚氯乙烯（pvc）在pvc樹脂中加入各種添加劑，可制成各種性能的塑料制品。pvc具有無定形聚合物特征，其熔體的熱穩(wěn)定性差，成型溫度的范圍小，對模具有腐蝕作用，在低溫下，pvc容易變硬、發(fā)脆，軟質(zhì)pvc作為密封材料、裝飾材料在汽車設(shè)計中常有應(yīng)用。4、聚苯乙烯（ps） 它是無色透明塑料。ps是無定形聚合物，熔體流動性好且不易分解，有良好的注塑工藝性。力學(xué)性能一般，抗重?fù)粜阅懿?。在墜落和重?fù)魰r容易斷裂，塑件壁厚應(yīng)均勻一致，各連接面處應(yīng)有圓角，且不宜設(shè)計嵌件。塑件中殘余應(yīng)力過大時，會出現(xiàn)應(yīng)力發(fā)白和裂紋。ps有較大熱膨脹系數(shù)。交替的膨脹和收縮力會使塑件的聯(lián)接基座

6、產(chǎn)生開裂。設(shè)計注意：耐熱性低，連續(xù)使用溫度6075c，容易燃燒，著火后，有濃黑煙產(chǎn)生。耐沖擊性差，性脆，易開裂。大部分植物油及芳香油均能使制品溶脹或產(chǎn)生開裂耐日光性差，日光作用下易變色。與pe有相似之處，由于非極性的緣故，制品涂飾和粘結(jié)需表面處理。ps需經(jīng)材料改性才有更大的用途，比如抗重?fù)艟郾揭蚁╤ips）它為丁苯橡膠增韌改性的聚苯乙烯。與ps相比有較高的韌性和沖擊強度；另外，sma樹脂，是由馬來酸酐與苯乙烯單體進行無規(guī)共聚制備出來的一種新型工程塑料，具有較高的熱穩(wěn)定性，良好的低溫沖擊韌性，突出的化學(xué)穩(wěn)定性。它是一種具有很大發(fā)展千里的新型熱塑性塑料，它以每年1520的速度遞增，sma將在汽車

7、工業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用。5、abs 它為苯乙烯丁二烯丙烯腈共聚的無定形塑料。abs通常有比hips好的韌性，有較好的綜合力學(xué)性能。熔體流動性中等，易于注射成型。成型收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定，使用溫度為-40100c，化學(xué)穩(wěn)定性好，良好的印刷性、染色性、粘結(jié)性，電鍍性能良好，有令人滿意的音響特性，故適合用于音響設(shè)備的外殼。abs常用來制造各種汽車配件和結(jié)構(gòu)體，如手柄、燈罩、汽車儀表板、汽車格柵、以及經(jīng)電鍍等表面處理的裝飾件。abs的面板、殼體和結(jié)構(gòu)件制造的儀表，通常設(shè)計壽命為10年，儀表中最早開裂的部位是殼體上螺紋牙，及鄰近受裝配緊固力的螺釘孔和臺柱。設(shè)計注意：由于組分中丁二烯的緣故，耐氣候性不

8、佳，長期暴露在陽光下，易變色、降低強度。易燃，氧指數(shù)為19，燃燒時發(fā)煙量大。低溫抗沖擊性不好，-20c時韌性大大下降。玻璃纖維可以大大提高abs的力學(xué)性能，拉伸強度、彎曲強度可以提高2-3倍，asa是以丙烯酸酯代替abs中易老化的丁二烯組分，坑紫外線輻射性比abs提高6-10倍。6、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma) 它是一種透明度高的無定形塑料，俗稱有機玻璃。有機玻璃的表面硬度差，易被硬物擦傷起劃痕。環(huán)境應(yīng)力裂紋是pmma的又一弱點。7、聚酰胺（pa） 它為多品種的結(jié)晶型聚合物，俗稱尼龍。堅韌、耐磨且耐疲勞，但及能吸濕。熔點高，熔融溫度范圍窄。注射前必須充分干燥物料。熔體黏度低，注射塑料時很容易出

9、現(xiàn)流延和溢邊。模具溫度高低影響結(jié)晶度。塑料件的成型收縮率大，且有波動。成型的制品因吸濕等原因，尺寸不穩(wěn)定。pa6彈性好，沖擊強度高，吸水性較大。pa66強度高，耐磨性好。尼龍具有優(yōu)良的耐摩擦性和耐磨耗性，并有自潤滑性。無油潤滑的摩擦系數(shù)通常為0.1-0.3；大部分品種長期使用溫度一般都在80c左右，個別品種可達150c，脆化溫度一般都可達到-30c；尼龍不溶于大部分非極性溶劑，特別是汽油、潤滑油盒動植物油。聚酰胺制品的失效有四個特征。第一，pa在高溫下加工時的水解作用會使材料降解。因此原料中的含水量必須嚴(yán)格限制，降解使pa的平均分子質(zhì)量降低，造成制品強度下降。第二，pa在固化結(jié)晶時，要有充裕的

10、結(jié)晶時間，結(jié)晶度愈高，晶粒愈細(xì)，沖擊韌性愈好。為獲得一定的性能，必須控制好結(jié)晶度。第三，制品在使用期內(nèi)吸水，能起增韌作用。水對pa制品可能是需要的，也可能不需要?？刂浦破分泻浚欠乐顾芗У闹匾矫?。第四，pa制品中含水量也影響到尺寸，吸水膨脹會改變尺寸，使塑料尺寸超出公差。設(shè)計注意：大部分品種吸濕性強。尼龍在干態(tài)或低溫下使用韌性較差，尤其是帶有金屬嵌件的制品，易發(fā)生應(yīng)力開裂。由于尼龍吸水性強，影響尺寸穩(wěn)定性、抗蠕變性，故不宜用于尺寸精度要求較高的零部件。不適宜長時間接觸含有著色劑的介質(zhì)，如果汁、咖啡、茶、唇膏等。8、聚碳酸酯（pc） 它是無定形聚合物，有突出的抗沖擊強度和抗蠕變性能，并

11、較能耐寒耐熱。pc的力學(xué)性能和電絕緣性能優(yōu)良，并有較好的透明度。制品成型收縮率較小，塑件尺寸精度高，它是產(chǎn)量僅次于pa的工程塑料。pc的沖擊強度是有機玻璃（pmma）的2-3倍，蠕變性約為pmma的10，pc可在-100c300c范圍內(nèi)長期使用，熱分解溫度310c，可燃燒規(guī)格屬自熄性；室溫下可以耐稀酸，對醇、油、鹽類等比較穩(wěn)定，但甲醛例外。pc熔體的黏度高，流動性差。所需模具的溫度高，成型件脫模困難。物料注射充模時流動和溫差產(chǎn)生的殘余應(yīng)力較高。尤其在塑料件的嵌件周圍，成型孔的周邊和截面突變處。在外力等環(huán)境因素下，易產(chǎn)生應(yīng)力開裂。pc制品有較高的缺口敏感性，低溫脆化溫度在-15c以下。利用pc的

12、透明性、耐氣候性及抗沖擊性能，制作高強度抗沖擊透明板材，代替玻璃和有機玻璃；一些重要的pc合金主要應(yīng)用在汽車工業(yè)，如pc/abs，幾乎半數(shù)以上用于汽車工業(yè)。典型的應(yīng)用包括內(nèi)飾件，如儀表板、儀器外殼、駕駛桿貼面；外飾件，如擋泥板、保險杠、車輪護蓋、尾燈外殼、車身部件、反光鏡等，要求耐氣候性高的零部件可選用pc/asa、pc/sma等合金材料。設(shè)計注意：耐疲勞強度較低，易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，制品中應(yīng)盡可能少用金屬嵌件，確有必要的，需參照有關(guān)設(shè)計規(guī)則。對缺口比較敏感，制品有缺口時，沖擊強度明顯下降。不耐堿，可溶于芳香烴、鹵代脂肪烴，丙酮會促使制品應(yīng)力開裂。9、聚甲醛（pom） 它是高結(jié)晶度的聚合物，具有優(yōu)

13、良的物理和力學(xué)性能。耐磨、耐水、耐腐蝕，尺寸穩(wěn)定性好。熔體流動性中等，物料熔融溫度范圍小，熱敏感性強，容易分解。用玻璃纖維增強改性，可減小成型收縮率。長期在大氣中暴曬老化較快。長期使用溫度-40-100c，高剛性、高硬度、高的彈性模量，兼有良好的沖擊強度，其比強度、比剛性接近金屬材料，摩擦系數(shù)、磨耗量很小，自潤滑性優(yōu)異；介電強度和絕緣電阻高，介質(zhì)損耗小，耐電弧性也非常優(yōu)良，濕度對電性恩哪個影響很?。粚N、醇、醛、酯、醚等有機溶劑和油類、汽車?yán)鋮s液等油很高的抵抗性。設(shè)計注意：對缺口比較敏感，在缺口存在的情況下，沖擊強度將明顯下降。不耐強酸和氧化劑，會發(fā)生應(yīng)力開裂。在熱水的長期作用下，會發(fā)生一定程度的濕熱老化耐輻射性不好。在汽車工業(yè)部門，聚甲醛主要用于汽車發(fā)動機燃油系統(tǒng)部件；汽車各種傳動部件、耐磨件；含油聚甲醛特別使用于制造高負(fù)荷、低速條件下?lián)u擺運動的各種構(gòu)件，尤其飾汽車轉(zhuǎn)向及懸掛系中的球座等。10、聚苯醚（ppo） 它是無定形聚合物，在五大工程塑料中用量排第五，其成型收縮率和吸水性小，阻燃性好。需300330c的高溫加熱熔化，生產(chǎn)中用各種改性ppo，其中以混合聚苯乙烯的改性ppo的noryl應(yīng)用最